小小注射器可以幫大忙

張高豪

摘要：探索用最少的試劑、最簡(jiǎn)易的裝置、最便捷的操作制備氫氧化亞鐵，用于課堂演示。利用注射器提供的封閉環(huán)境可以制得象棉花團(tuán)一樣的潔白蓬松固體，并能長(zhǎng)時(shí)間保存。

關(guān)鍵詞：氫氧化亞鐵;制備實(shí)驗(yàn);注射器;改進(jìn)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）12-0088-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.027

氫氧化亞鐵的制備是高中化學(xué)一個(gè)難做的實(shí)驗(yàn)，有不少對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行成功改進(jìn)的案例。但嘗試時(shí)仍有難度，有的做不成功，有的裝置不好制作，有的操作不簡(jiǎn)捷。能否找到一種方法，用最少的試劑、最簡(jiǎn)易的裝置、最便捷的操作制得氫氧化亞鐵，并長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀，用于課堂演示呢？對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下探索。

一、實(shí)驗(yàn)原理

由于Fe（OH）2極易被氧化，所以防氧化是關(guān)鍵。制亞鐵溶液、制NaOH溶液和制Fe（OH）2的各步操作中盡可能減少與氧氣的接觸，在注射器提供的封閉環(huán)境中有利于制Fe（OH）2。

二、實(shí)驗(yàn)用品

鐵粉、濃鹽酸、NaOH固體、30mL注射器、橡膠塞、試管、燒杯、藥匙、膠頭滴管、溫度計(jì)、燒水壺

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）制FeCl2溶液

用鐵粉與稀硫酸制FeSO4溶液，反應(yīng)比較緩慢。改用鐵粉與濃鹽酸制FeCI2溶液，有研究表明用FeCI2溶液代替FeSO4溶液制Fe（OH）2，沉淀保持白色的時(shí)間更長(zhǎng)。將2g鐵粉加入試管，再加入3mL濃鹽酸，反應(yīng)劇烈，生成的氫氣和反應(yīng)迅速放出的熱量都可以驅(qū)趕氧氣，再加熱水稀釋溶液到試管口附近。

如果用橡膠塞封閉試管，由于試管內(nèi)不斷生成氫氣，會(huì)將塞子彈起;改用紙團(tuán)封試管口，封閉效果不佳;又改用帶有注射器針頭的橡膠塞，使試管內(nèi)外空氣通過(guò)注射器針頭小孔相連（如圖1）。針頭內(nèi)滴入幾滴水可以起到液封作用，試管內(nèi)的氫氣可以出來(lái)，空氣不能進(jìn)入試管，具有單向?qū)饽芰Α?/p>

反應(yīng)時(shí)間要充足，讓絕大部分酸反應(yīng)掉，否則生成的FeCl2溶液濃度小，導(dǎo)致制得的Fe（OH）2量少，現(xiàn)象不明顯。剩余的酸也會(huì)溶解Fe（OH）2，影響實(shí)驗(yàn)效果。

當(dāng)試管中不再有大量氣泡生成時(shí)，可以振蕩試管或顛倒試管，讓鐵粉與酸充分接觸。由于試管很長(zhǎng)，鐵粉很快會(huì)沉降，上層為清液，不會(huì)影響使用。

（2）制NaOH溶液

如果在試管或燒杯中制NaOH溶液，接觸空氣機(jī)會(huì)就多，改為在注射器中制。拔掉注射器活塞，加入3g NaOH固體，裝上活塞，壓實(shí)固體，緩緩吸入熱水10mL，排盡注射器中的空氣，制約8mol·L^-1NaOH溶液。把注射器的針頭扎在橡膠塞上，封閉針頭。

分別用80℃、65℃、50℃、25℃的熱水配制NaOH溶液，結(jié)果表明：溫度高生成的Fe（OH）2能長(zhǎng)時(shí)間保持白色，低溫時(shí)易生成灰綠色沉淀。但溫度太高注射器中的溶液易噴出。

（3）制Fe（OH）2

①在試管中實(shí)驗(yàn)

先加NaOH溶液，再加FeCl2溶液，生成的固體上浮，反之下沉。猜想剛生成的Fe（OH）2很蓬松，體積大，密度小于NaOH溶液，所以上浮。把NaOH溶液濃度稀釋到原濃度的1/2、1/4，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，生成固體分別在溶液的中部和下部，白色固體很快變灰綠色，之后都下沉（如圖2）。

②在注射器中實(shí)驗(yàn)

在注射器中制好NaOH溶液后，吸取FeCl2溶液5mL，迅速把針頭扎在橡膠塞上封閉針頭，觀察現(xiàn)象（如圖3）。

2.試驗(yàn)改進(jìn)要點(diǎn)

（1）用鐵粉與濃鹽酸制FeCl2溶液，加開(kāi)水稀釋至試管口附近，用帶注射器針頭的塞子封閉試管，反應(yīng)時(shí)間1-2小時(shí)，制得濃度約0.dmol·L^-1FeCl2溶液。

（2）在規(guī)格為30mL的注射器（如圖4）中，用3gNaOH固體和65°C的熱水10mL制約8 mol·L^-1NaOH溶液。

（3）在上述含有NaOH溶液的注射器中緩緩吸入Fecl2溶液制得Fe（OH）2，用橡膠塞封閉針頭，最大限度地減少與氧氣的接觸。

四、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)

1.利用了注射器的優(yōu)點(diǎn)。醫(yī)用注射器是醫(yī)療用品，通常不作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材。注射器具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器無(wú)法替代的優(yōu)點(diǎn)，能在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中發(fā)揮重要作用。

2.適合課堂演示。生成的Fe（OH）2白色固體象棉花團(tuán)一樣潔白蓬松，輕輕倒轉(zhuǎn)注射器時(shí)白色固體會(huì)來(lái)回漂動(dòng)，且在注射器中白色保持時(shí)間長(zhǎng)，能讓學(xué)生清晰觀察到Fe（OH）2的本色。

3.好復(fù)制易推廣。裝置、試劑和操作最簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。把握好反應(yīng)物濃度、熱水的溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物來(lái)源是關(guān)鍵。