探究Fe（OH）2的制備，突破二價鐵的還原性

劉亮

【中圖分類號】G633.8 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）21-0-01

基于學(xué)科核心素養(yǎng)的考查會是今后高考考查的重點內(nèi)容，本文試圖通過分析Fe（OH）2的四個制備案例給同學(xué)們提供一個深入理解二價鐵還原性的契機，同時由于Fe（OH）2具有很強的還原性，在空氣中易被氧化為Fe（OH）3，因此對改進Fe（OH）2

制備方案的探究更能體現(xiàn)“科學(xué)探究和創(chuàng)新意識”的學(xué)科素養(yǎng)考查，這也是Fe（OH）2

成為物質(zhì)制備實驗考查熱點的重要原因。

【案例1】用不含F(xiàn)e3+的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備Fe（OH）2。

（1）用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入___________________。

（2）除去蒸餾水中溶解的O2常采用____________________的方法。

（3）生成白色Fe（OH）2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是______________________。

【解析】用硫酸亞鐵晶體配制FeSO4溶液時，為防止Fe2+水解應(yīng)在溶液中加入稀硫酸，為保證Fe2+不被氧化為Fe3+應(yīng)在所配溶液中加入鐵屑。溫度升高，氣體的溶解度減小，故為除去蒸餾水中溶解的O2，常采用煮沸的方法。為了防止生成的Fe（OH）2

接觸O2生成Fe（OH）3，應(yīng)將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到FeSO4溶液液面以下。

【答案】（1）稀H2SO4、鐵屑

（2）煮沸

（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接觸O2而被氧化

【案例2】在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備Fe（OH）2。

（1）在試管Ⅰ里加入的試劑是________________________________________。

（2）在試管Ⅱ里加入的試劑是________________________________________。

（3）為了制得白色Fe（OH）2沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是___________________________________________。

（4）這樣生成的Fe（OH）2沉淀能較長時間保持白色，其理由是_____________________。

【解析】根據(jù)制備Fe（OH）2的裝置特點，并結(jié)合所給試劑，可判斷試管Ⅱ中加入NaOH溶液，試管Ⅰ中加入鐵屑和稀H2SO4，利用試管Ⅰ中產(chǎn)生的H2排盡試管Ⅱ中的空氣，然后關(guān)閉止水夾，使試管Ⅰ中產(chǎn)生的FeSO4溶液被H2壓入到試管Ⅱ中與NaOH溶液反應(yīng)，在H2還原氣氛中Fe（OH）2能保存較長時間。

【答案】（1）稀H2SO4和鐵屑

（2）NaOH溶液

（3）檢驗試管Ⅱ出口處排出氫氣的純度，當(dāng)排出的H2純凈時，再夾緊止水夾

（4）試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，故外界空氣不容易進入

【案例3】利用電解實驗可以制得純凈的Fe（OH）2白色沉淀。如下圖所示，已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。

（1）a電極材料應(yīng)為______________，

電極反應(yīng)式為_____________________________。

（2）電解液c可以是________。

A.純凈水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液

（3）d為苯，其作用是___________________________________，在加入苯之前對電解液c應(yīng)作怎樣的簡單處理？______________。

（4）為了在較短時間內(nèi)看到白色沉淀，可采取的措施是____。

A.改用稀硫酸作電解液

B.適當(dāng)增大電源的電壓

C.適當(dāng)減小兩電極間距離

D.適當(dāng)降低電解液的溫度

（5）若電解液c改用Na2SO4溶液，當(dāng)電解一段時間看到白色Fe（OH）2沉淀后，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，混合物中另一明顯現(xiàn)象為。

【解析】（1）用電解法制備Fe（OH）2，應(yīng)采用鐵作陽極，制得Fe2+，在堿性條件下生成Fe（OH）2。（2）為了提高導(dǎo)電性，電解液往往不用純水，電解NaCl溶液或NaOH溶液，在陰極均能產(chǎn)生H2，溶液呈堿性，能產(chǎn)生Fe（OH）2沉淀，電解液若為CuCl2溶液，在陰極產(chǎn)生Cu，不能生成Fe（OH）2沉淀。（3）電解液c在電解前應(yīng)加熱煮沸，排盡溶液中溶解的O2，為了隔絕空氣，防止制得的Fe（OH）2被氧化，在電解液c上面加苯。（4）短時間內(nèi)看到白色沉淀，適當(dāng)增大電源電壓、適當(dāng)縮小兩電極間距離可增大反應(yīng)的速率，而改用稀硫酸不能生成沉淀，降低溫度反應(yīng)速率減慢。（5）制得Fe（OH）2沉淀后反接電源，電解Na2SO4溶液在陽極產(chǎn)生O2會將Fe（OH）2

氧化為Fe（OH）3。

【答案】（1）鐵;Fe-2e-==Fe2+

（2）B、C

（3）隔絕空氣，防止Fe（OH）2被氧化;加熱煮沸

（4）B、C

（5）白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色

綜上可以看出，要使Fe（OH）2能長時間保持白色沉淀狀態(tài)要解決的核心問題有兩個：一是溶液中溶解的O2必須除去，二是反應(yīng)過程中必須與O2隔絕。前者可以利用加熱煮沸的方法除去溶解O2，后者可以采取油封的辦法與O2隔絕。