制備氫氧化亞鐵實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)*

劉厚安李德前（徐州市大廟中學(xué)　江蘇徐州　000；徐州市西苑中學(xué)　江蘇徐州　000）

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制備氫氧化亞鐵實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)*

劉厚安1李德前2
（1徐州市大廟中學(xué)江蘇徐州221000；2徐州市西苑中學(xué)江蘇徐州221000）

摘要：利用注射器、軟膠管、大試管等組成制備氫氧化亞鐵的新裝置，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

關(guān)鍵詞：氫氧化亞鐵；制備實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

按照現(xiàn)行化學(xué)課本中介紹的方法制備的氫氧化亞鐵極易被氧化，很難得到白色絮狀沉淀，其原因主要是氫氧化鈉溶液和硫酸亞鐵溶液中均含有少量的溶解氧、實(shí)驗(yàn)體系不夠封閉、不少實(shí)驗(yàn)操作暴露在空氣中等。筆者在教學(xué)中，對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了成功的改進(jìn)。

*江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十期重點(diǎn)課題“研制教具創(chuàng)新機(jī)制，全面落實(shí)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)”（2013JK10-Z016）。

一、實(shí)驗(yàn)裝置

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置見下圖（夾持裝置略）。

主要實(shí)驗(yàn)用品是：50 mL注射器1個(gè)，20 mL注射器1個(gè)，18×18 mm的大試管1支（配套的雙孔橡皮塞1個(gè)），1根長短合適的透明軟膠管（長約10 cm），2根細(xì)玻璃管（分別作為進(jìn)氣管、排氣管），1個(gè)彈簧夾；細(xì)鐵絲（用砂紙將其表面打磨得潔凈、粗糙，并揉成帶有彈性的鐵絲團(tuán)），20%的稀硫酸（煮沸后剛冷卻到40℃左右），2 mol/L的氫氧化鈉溶液（煮沸后剛冷卻至室溫）[1]。

二、實(shí)驗(yàn)操作

（1）取1支18×18 mm的大試管，向其中注滿煮沸后剛冷卻的2 mol/L氫氧化鈉溶液，然后用帶有2根導(dǎo)氣管的雙孔橡皮塞封閉試管口（務(wù)必使進(jìn)氣管里充滿溶液）。

（2）取1個(gè)50 mL的注射器，去掉針頭，取下注射器推桿，在針筒里塞入一團(tuán)潔凈的細(xì)鐵絲，再將推桿放回針筒內(nèi)；在注射器吸液口連接一根長短合適的透明軟膠管，然后抽取煮沸后剛冷卻到40℃左右的20%的稀硫酸30-40 mL。

（3）豎起注射器（吸液口向上），稀硫酸與細(xì)鐵絲接觸立即產(chǎn)生氫氣；此時(shí)小心上推注射器活塞，以趕盡針筒內(nèi)和軟膠管里殘留的空氣。然后像圖中那樣，連接整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。

（4）注射器針筒內(nèi)產(chǎn)生的氫氣，通過軟膠管和進(jìn)氣管進(jìn)入氫氧化鈉溶液中，大部分氫氣快速上升后聚集在試管內(nèi)的液面上（偶有少量氫氣直接從排氣管逸出），同時(shí)氫氧化鈉溶液從排氣管溢出（可用小燒杯接收）。等到試管內(nèi)的液面與排氣管的管口水平時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣都會直接進(jìn)入排氣管而逸出。

（5）當(dāng)氫氣直接從排氣管逸出1-2 min后，即可輕推注射器活塞，將注射器內(nèi)剛制得的硫酸亞鐵溶液推入氫氧化鈉溶液中（推入5-7 mL即可），同時(shí)等量的氫氧化鈉溶液從排氣管溢出，然后立即用彈簧夾封閉排氣管。

（6）此時(shí)可以看到，試管內(nèi)進(jìn)氣管的管口附近快速產(chǎn)生大量絮狀的白色沉淀。同時(shí)，針筒內(nèi)仍在緩慢產(chǎn)生氫氣，由于排氣管被封閉，因而注射器的活塞會隨著氫氣體積增加而緩慢下移。

（7）在全班同學(xué)都清晰的觀察到白色沉淀后，即可取下現(xiàn)在的50 mL注射器，迅速將盛有空氣的20 mL注射器與軟膠管連接起來；然后松開彈簧夾，緩緩?fù)苿幼⑸淦骰钊?，將空氣鼓入大試管里，白色絮狀沉淀立刻變成灰綠色，并最終逐漸變成紅褐色。說明氫氧化亞鐵極不穩(wěn)定，已被空氣中的氧氣氧化成氫氧化鐵。

當(dāng)然，此處也可以直接拔掉橡皮塞，再輕輕振蕩試管內(nèi)的液體，白色沉淀也會很快變色。

（8）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，清洗、整理實(shí)驗(yàn)用

品。

三、注意事項(xiàng)

（1）連接實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)注意：進(jìn)氣管要插到接近試管底的位置，這樣氫氣就能充分接觸氫氧化鈉溶液，最大限度地降低溶液中溶解氧的不良影響；排氣管要露出橡皮塞下方約5 cm，這樣最早進(jìn)入試管里的氫氣就能聚集在液面上，這部分氫氣有利于氫氧化亞鐵沉淀在還原氣氛里產(chǎn)生。

（2）不要使用還原鐵粉制取硫酸亞鐵溶液。雖然還原鐵粉與稀硫酸反應(yīng)速率較快，但是鐵粉會伴隨著氫氣、硫酸亞鐵溶液進(jìn)入氫氧化鈉溶液中，既干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，也影響氫氧化亞鐵沉淀的顏色。

（3）稀硫酸使用熱的、濃度稍大一些的，有利于提高鐵絲在酸溶液中溶解的速率；氫氧化鈉溶液也使用濃度大一些的，因?yàn)樵趬A性強(qiáng)的溶液中易生成氫氧化亞鐵沉淀[2]。

四、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙，能最大程度地降低反應(yīng)物中溶解氧對實(shí)驗(yàn)的干擾。

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，制得的氫氧化亞鐵沉淀顏色純正，保存時(shí)間長。

參考文獻(xiàn)

[1]熊言林.氫氧化亞鐵樣品的制取[J].化學(xué)教學(xué)，1993，（5）：20

[2]吳名勝.探究制備氫氧化亞鐵的實(shí)驗(yàn)方法[J].化學(xué)教育，2010，（9）：79-81

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.036

文章編號：1008-0546（2016）01-0095-01

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B