氫氧化亞鐵制備的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究

宋 玥

(山東省青島第二中學(xué) 266000)

氫氧化亞鐵制備的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究

宋 玥

(山東省青島第二中學(xué) 266000)

采用液體混合法、電解法和固體混合法分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并擇優(yōu)對(duì)固體混合法進(jìn)行改進(jìn)探究，探索穩(wěn)定制取氫氧化亞鐵的方法.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，按4∶1的比例將七水合硫酸亞鐵晶體與氫氧化鈉固體加入蒸餾水中進(jìn)行反應(yīng)，可制取純凈的氫氧化亞鐵.

氫氧化亞鐵；制備；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

氫氧化亞鐵是一種常用的還原劑，但因其易被氧化，實(shí)驗(yàn)室中往往不能穩(wěn)定制取與保存.本研究根據(jù)化學(xué)教材提供的方法結(jié)合已有研究，進(jìn)行多種方法實(shí)驗(yàn)探究與對(duì)比分析，并對(duì)其中成功率較高的固體混合法進(jìn)行方法改進(jìn)，通過(guò)多次重復(fù)試驗(yàn)，探究氫氧化亞鐵制備的有效方案.

一、實(shí)驗(yàn)方法

采用液體混合法、電解法和固體混合法分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究每種方法制備氫氧化亞鐵的優(yōu)缺點(diǎn)，并擇優(yōu)進(jìn)行改進(jìn)探究，通過(guò)重復(fù)實(shí)驗(yàn)確定其可行性.

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

1.液體混合法實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

按2∶1的比例分別配置好硫酸亞鐵和氫氧化鈉溶液.將硫酸亞鐵溶液加入試管并立即倒入少量煤油以隔離氧氣，用長(zhǎng)滴管吸入氫氧化鈉溶液并伸入煤油層以下將之緩慢擠壓加入.經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)此法的氫氧化鈉分散不及時(shí)，而且不能有效避免氧化問(wèn)題，因而無(wú)法得到純凈的白色氫氧化亞鐵.

2.電解法實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

首先向配置的氯化鈉溶液迅速倒入煤油，形成保護(hù)層.然后，將磨好的鐵釘和碳棒用導(dǎo)線一端與電源的正負(fù)極相連，另一端伸入氯化鈉溶液中，接通電源如圖1.負(fù)極的鐵釘失電子變成亞鐵離子，正極附近水得電子，生成氫氣和氫氧根離子.氫氧根離子和亞鐵離子結(jié)合，生成氫氧化亞鐵絮狀沉淀.需注意磨鐵釘時(shí)一定要磨干凈，切勿留有鐵銹，防止發(fā)生副反應(yīng).多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若有鐵銹無(wú)法得到純凈的氫氧化亞鐵，從鐵釘末端一直電解出黃色物質(zhì).

3.固體混合法實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

首先，打開(kāi)細(xì)口瓶(滴瓶)迅速加入適量七水合硫酸亞鐵晶體和氫氧化鈉固體，立即迅速加入蒸餾水至溢出，蓋上瓶塞，靜置，直至觀察到出現(xiàn)白色粒狀沉淀.然后，在乳膠管中灌滿水，制成虹吸管，打開(kāi)瓶塞后迅速插入并開(kāi)始虹吸，直至綠色、黃色、紅色物質(zhì)全部被吸出，液體變無(wú)色，同時(shí)，向瓶中持續(xù)加入蒸餾水至溢出，迅速蓋上瓶塞.需注意的事項(xiàng)有：

(1)將兩種固體加入細(xì)口瓶之后立即倒入蒸餾水.

(2)蒸餾水加至溢出以隔絕空氣.

(3)靜置過(guò)程中不能打開(kāi)瓶塞.

本實(shí)驗(yàn)在第一次實(shí)驗(yàn)較為成功的基礎(chǔ)上，多次重復(fù)并進(jìn)行改進(jìn).由張婉佳等通過(guò)控制反應(yīng)體系的pH值與反應(yīng)溶液密度得到的啟發(fā)，考慮加入不同比例的七水合硫酸亞鐵與氫氧化鈉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究.

(1)第一次：以1∶1的比例加入兩種固體物質(zhì)，最初觀察到無(wú)明顯反應(yīng)現(xiàn)象，經(jīng)振蕩后出現(xiàn)大量黃色絮狀物質(zhì)，瓶底附著一些白色粒狀沉淀，如圖2(a)，且在空氣中很快被氧化成綠色，分析認(rèn)為應(yīng)是氫氧化亞鐵.

(2)第二次：按1.25∶1的比例加入七水合硫酸亞鐵和氫氧化鈉固體.如圖2(b)所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了白色沉淀物，但混有綠色絮狀沉淀物，用濾紙過(guò)濾后得到綠色粉末狀物質(zhì)，一天后變成了紅褐色，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)得到了氫氧化亞鐵，但純度不夠.

(3)第三次：2∶1的比例加入硫酸亞鐵和氫氧化鈉固體，反應(yīng)生成了灰綠色絮狀物質(zhì)，隨后變?yōu)樯罹G色，上層液體變?yōu)辄S色，如圖2(c).靜置一段時(shí)間后，瓶底產(chǎn)生了白色粒狀固體，判斷應(yīng)是氫氧化亞鐵，但不排除存在未反應(yīng)完全的氫氧化鈉固體.為排除這一問(wèn)題，決定進(jìn)行第四次實(shí)驗(yàn).

(4)第四次：實(shí)驗(yàn)有三個(gè)目的，一是通過(guò)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察能否穩(wěn)定制取氫氧化亞鐵；二是證明白色粒狀固體不含有氫氧化鈉；三是探究硫酸亞鐵和氫氧化鈉固體混合的合適比例.

實(shí)驗(yàn)按4∶1的比例加入硫酸亞鐵與氫氧化鈉固體.觀察到氫氧化鈉固體完全溶解后，瓶中產(chǎn)生大量綠色絮狀物質(zhì)，均勻地分布在整瓶溶液中，其顏色更淺，分布更均勻.靜置一段時(shí)間，瓶底產(chǎn)生了較多的白色粒狀固體.通過(guò)虹吸除去綠色、黃色絮狀物質(zhì)，使白色沉淀完全顯露出來(lái)，如圖2(d)所示.為了驗(yàn)證這些固體是氫氧化亞鐵，將其倒入濾紙，用玻璃棒蘸取少量固體靜置，發(fā)現(xiàn)玻璃棒上的白色固體表面迅速變?yōu)榫G色，如圖2(e).一天后，濾紙和玻璃棒上固體變紅褐色.觀察到這些固體成球形顆粒狀，用硬物敲擊發(fā)現(xiàn)其為空心.分析認(rèn)為，白色固體先變灰綠色，又變紅褐色，這一反應(yīng)特征說(shuō)明其為氫氧化亞鐵.關(guān)于這些固體成薄層的球形的原因，推測(cè)是氫氧化亞鐵先在瓶中生成，并附著在瓶底未溶解的七水合硫酸亞鐵晶體上，后硫酸亞鐵逐漸溶解，球狀固體變?yōu)榭招?

用同樣的方法再次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到了同樣的結(jié)果.至此，可以發(fā)現(xiàn)，加入過(guò)量的硫酸亞鐵和相對(duì)少量的氫氧化鈉，有利于氫氧化鈉固體完全溶解并充分反應(yīng)，采用該法可以成功制備純凈的呈白色球狀固體形狀的氫氧化亞鐵.

三、結(jié)論

1.采用改進(jìn)后的固體混合法可制備出氫氧化亞鐵，改進(jìn)的要點(diǎn)為：加入的七水合硫酸亞鐵固體量應(yīng)成倍大于氫氧化鈉固體量.

2.實(shí)驗(yàn)室條件下，用改進(jìn)的固體混合法成功制備氫氧化亞鐵的步驟：(1)準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需的儀器和藥品；(2)打開(kāi)細(xì)口瓶瓶塞，迅速按4∶1的比例加入七水合氫氧化亞鐵晶體和氫氧化鈉固體；(3)快速倒入煮沸并冷卻的蒸餾水至溢出，迅速塞上瓶塞，靜置一段時(shí)間；(4)注意觀察，一段時(shí)間后瓶底未溶解的七水合硫酸亞鐵綠色固體上附著了一些白色固體，白色固體越來(lái)越多，最終形成了白色球形固體，即制得純凈的氫氧化亞鐵.

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G632

A

1008-0333(2017)31-0095-02

2017-07-01

宋玥(2000.11- )，女，青島人，山東省青島第二中學(xué)，高中在讀.

閆久毅]