对制备Fe（OH）[，2]实验条件的再分析，本文主要内容关键词为：条件论文,Fe论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
Fe（OH）[，2]的制备是中学化学教与学实验教学的难点问题之一，从目前情况看，对该实验的定量和定性分析还很不深入，对一些实验条件的认识和描述还比较模糊，一些关于Fe（OH）[，2]制备实验设计的复杂性，所用知识的超前性都与这一问题在教材中的位置和课堂演示实验的特点相脱节，特别是很多实验设计可重复性差等这一切都影响了Fe（OH）[，2]制备的实验教学，对此笔者进行了如下的探讨，并明确了制备Fe（OH）[，2]实验方法的操作要点，研究过程如下。
一、制备Fe（OH）[，2]实验条件的分析
1.定量分析
（1）溶液中含氧量的分析
（4）pH对沉淀形成的影响（见表1）
表1 Fe[2+]或Fe[3+]的物质的量浓度均为0.01mol/L
通过上面定量结果的分析笔者认为：一般对氢氧化亚铁制备的条件的认识还存在着一定的片面性，通常采用有机溶剂的液封、对溶液加热、吸有氢氧化钠溶液的滴管伸入溶液的液面下等方法远没有消除氧气的影响，前面定量分析的结果表明极微量的氧气就可将氢氧化亚铁氧化，而且这些方法本身引入的氧气的量也足以把Fe（OH）[，2]氧化；同时我们也看到Fe（OH）[，2]开始生成时溶液的pH正处于Fe[2+]被快速氧化的pH的范围.结合（2）的分析我们有理由认为，控制下一反应的发生是实验成功的关键所在。
2.定性分析
（1）溶液中铁细菌的影响
如果溶液中含有极微量的铁细菌，则细菌会吸收周围环境中Fe[2+]和极微量的氧发生反应生成氢氧化铁，特别是氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁铁杆菌均能催化亚铁的氧化，资料表明未经灭菌的溶液较灭菌的溶液中Fe[2+]的氧化速率提高10[6]倍。
（2）对溶液扰动而产生的影响
增加液体内部的扰动作用，会把溶有较多气体的靠近界面的溶液移向内部，把内部溶有较少气体的液体移向水面，进而加快氧气在溶液中的溶解量，同时也会加速溶液中极微量氧气浓度的重新分布，在没有扰动的情况下氧气在溶液中溶解的量会很少或在溶液中浓度的重新分布的时间会很长，例如，在20℃、1.013×10[5]pa时在没有扰动的情况下，要使30cm处氧气的物质的量浓度由9.375×10[-5]mol/L升高到1.25×10[-4]mol/L需要12天时间，可见速率是很慢的。
上面分析表明，制备氢氧化亚铁的有关溶液都必须经过消毒的，避免铁细菌的引入，同时试剂加入的速率、加入量、滴管在溶液中的位置都应以减少对溶液的扰动为前提，否则尽管采用了对溶液加热、液封等降低氧气浓度的方法，但还会通过扰动这种影响加速溶液中极微量氧气浓度的重新分布而加速Fe（OH）[，2]的氧化。
二、制备Fe（OH）[，2]实验关键条件小结
结合前面的分析使我们认识到在目前中学的实验条件下，彻底消除氧气对实验的影响是不现实的，而尽量降低溶液中氧气的浓度，减少实验操作中由于对溶液的扰动而产生的氧气浓度的重新分布对实验的影响等应是我们的重点工作，因此在实验中应明确以下关键环节的描述和掌握：
1.加热溶液只是尽量减少氧气的影响，而不会消除氧气的影响。
2.加有机物覆盖层只是减少了空气中氧气的溶入，但对原溶液中存在的极微量的氧气并没有显著影响，而正是这极微量的氧气也足以使Fe（OH）[，2]氧化。
3.制备Fe（OH）[，2]的有关试剂的灭菌也是至关重要的，否则极微量的铁细菌和极微量的氧气相互作用的结果也会加速Fe（OH）[，2]氧化。
4.对溶液的扰动所产生的对Fe（OH）[，2]氧化作用也是非常重要的，实验表明：试剂加入速率过快、加入量过多、滴管在溶液中的位置的经常移动等对溶液扰动因素都会加速Fe（OH）[，2]氧化而造成实验失败。
5.由于Fe[2+]在pH＜5.5时几乎不被氧化，所以那种认为不管什么条件下Fe[2+]都是不稳定的易被氧化的观点是有一定片面性的，同时也发现之所以Fe（OH）[，2]不容易制备，颜色不易观察，并不是开始加入氢氧化钠溶液时，溶液中存在Fe[2+]和被溶液中存在的微量氧气氧化生成的Fe[3+]和OH[-]反应生成的灰绿色的物质[Fe[，3]（OH）[，8]]，而是由于加入氢氧化钠溶液后，先生成了Fe（OH）[，2]，同时溶液的pH也已达到了Fe[2+]可被快速氧化的pH＞5.5的区域，致使部分Fe（OH）[，2]被很快的氧化成Fe（OH）[，3]，剩余的Fe（OH）[，2]和被氧化生成的Fe（OH）[，3]按一定比例生成灰绿色的物质[Fe[，3]（OH）[，8]]。
6.实验教学中应进一步使学生明确化学式为Fe（OH）[，2]的氢氧化亚铁是一种白色絮状沉淀，极不稳定，极少量的氧气就能迅速的把其氧化成灰绿色的物质[Fe[，3]（OH）[，8]]进而再氧化为Fe（OH）[，3]，因此它没有试剂存在，只有在硫酸亚铁溶液里注入少量的氢氧化钠溶液时产生，并瞬时存在。
三、制备Fe（OH）[，2]实验方法的操作要点
制备Fe（OH）[，2]实验关键条件的分析给我们的实验教学设计提供了方向，考虑课堂教学的特点和要求以及学生所掌握的知识情况，笔者采用了以下设计：
1.用经过消毒的蒸馏水配制0.01mol/L的氢氧化钠溶液，并加热煮沸以尽量减弱溶液中氧气的影响。
2.取一定量的还原铁粉和稀硫酸反应制备硫酸亚铁溶液并使溶液的pH小于5.5。
3.把配制好的硫酸亚铁溶液小心地放入一个小烧杯中。
4.用一个干净的胶头滴管小心缓慢吸取一定量的氢氧化钠溶液。
5.把吸一定量氢氧化钠溶液的滴管非常缓慢的伸入到硫酸亚铁溶液中，并且同时非常缓慢的挤压胶头把极少量的氢氧化钠溶液挤入硫酸亚铁溶液中。
6.快速挤压胶头滴管的胶头。
通过上述六个环节，我们可以清楚的观察到沉淀的颜色由白色到灰绿色进而转化为红褐色这一我们所期待的实验现象，由于按照上述方法生成白色的Fe（OH）[，2]很少，一般情况下全班的学生特别是后面的学生很难观察到这一现象，因此如把这一实验改为教师指导下的学生自我实验，教学结果表明效果会更好。同时也看到按上述制备Fe（OH）[，2]实验方法的操作要点进行实验教学具有适用于课堂演示和可重复性好的特点。