FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓(白色)+2NaCl4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓(红褐色)试验时很难看到白色沉淀。而且灰绿色沉淀全部变为红褐色沉淀,要1-2天时间。这样做的演示,学生不信服,也收不到直观教学的效果。
怎样解决这个问题?曾想Fe(OH)2转变为Fe(OH)3与氧气有关,把制得的氧气通入灰绿色沉淀的液体中,通入较长时间,也不易变为红褐色沉淀。以后又改用Na2O2来探索,终于试做成功。方法是这样的:在FeCl3溶液中加入过量还原铁粉,振荡,静置。把制得的FeCl2溶液在FeCl3溶液中加入还原铁粉,所得的FeCl2溶液,滴加KSCN溶液,不显红色。倒入试管中,向其中滴入NaOH溶液。就可以看到白色沉淀及其转变为灰绿色沉淀的过程。又在这灰绿色沉淀中,加入适量的Na2O2,则灰绿色沉淀立即全部变为红褐色沉淀,现象十分明显。整个演示的过程,只要3分钟左右。
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓(红褐色)Fe(OH)2快速氧化的演示实验
Fe(OH)3快速被空气氧化为Fe(OH)3的关键是:Fe(OH)2沉淀必与空气充分接触。因反应是在溶液中进行的,由于FeCl2与NaOH反应后生成的Fe(OH)2沉淀在溶液底部,溶液中的水使沉淀与空气隔绝,在短时间内无法看到沉淀变为红褐色,四川省武胜师范学校周德福老师根据在教学中的多次实验,建议按下面的方法操作,可以收到较好的效果。
在试管里注入3-4毫升新制备的FeCl2溶液,用长咀的滴管吸取NaOH溶液在FeCl3溶液中加入HCl,并加入过量的还原铁粉,加热煮沸3-5分钟,得无色的溶液,静置,即得新制备的FeCl3溶液。
NaOH溶液也应先加热除去溶液中的氧,这样FeCl2与NaOH反应生成的白色沉淀的现象较明显。将滴管尖咀伸入FeCl2溶液试管的底部,然后将碱液挤出,则可见有白色絮状沉淀生成,此沉淀迅速由白变灰绿色。此时,只须用力振荡试管,让生成的灰绿色沉淀大量附着在试管壁上,静置1-3分钟,即可看到试管壁上的灰绿色沉淀变成了红褐色,而溶液内的沉淀仍为灰绿色,现象十分明显。由此也说明了Fe(OH)2是容易被空气迅速氧化的,直观教学效果较好。
FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓(白色)+2NaCl4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓(红褐色)用碘化亚铁制备氢氧化亚铁
药品及仪器
碘、还原铁粉、浓氨水、氯化铵、试管、2毫升注射器(带长针头)、台称、酒精灯、量筒。
操作及现象
曲阜师范大学李秀芹老师分析介绍如下:
(1)配制碘化亚铁溶液在一洁净的试管中先后放入1克碘和3克还原铁粉,再加入5毫升刚煮沸过冷却的蒸馏水,用玻璃棒搅拌,碘和铁迅速反应生成碘化亚铁,静止后上层清液呈淡绿色,加塞备用。
(2)配制氨-氯化铵缓冲溶液称取1克氯化铵放入另一洁净的试管中,再加入6毫升浓氨水和4毫升刚煮沸过冷却后的蒸馏水,振荡试管,氯化铵溶解,加塞备用。
(3)制备氢氧化亚铁用带长针头的2毫升注射器吸取约2毫升碘化亚铁溶液,再将注射器针头向上,轻轻推动针栓排出空气,用滤纸将针头擦干净后迅速将针头插入缓冲溶液底部,缓缓注入1毫升碘化亚铁溶液,即看到白色的氢氧化亚铁沉淀生成,并且在较长时间内其白色不变。
(4)氢氧化亚铁的氧化倾出试管中的上层清液,加入自来水即看到白色沉淀变为灰绿色,并逐渐转变为红棕色。
实验讨论(1)用碘和过量铁粉制取碘化亚铁,反应迅速,能进一步排除溶于水中的氧,并且溶液中不会有三价铁离子存在。
(2)使用不同碱溶液对生成氢氧化亚铁的影响:按下列配比配制6份碱溶液,再用注射器分别注入1毫升碘化亚铁溶液,结果如下:
试剂配比2gNaOH10ml水1gNaOH10ml水10ml浓氨水6ml浓氨水4ml水1gNH4Cl6ml浓氨水4ml水2gNH4Cl6ml浓氨水4ml水沉淀颜色灰绿色灰绿色白色白、绿色混杂白色白色注:水是刚煮沸过冷却后的蒸馏水。
由实验结果知,用浓氨水或氨-氯化铵缓冲溶液都可制得白色的氢氧化亚铁沉淀,由于浓氨水挥发性较强,故本实验的碱溶液选用氨-氯化铵缓冲溶液。
(3)此方法突破了制备氢氧化亚铁的常规方法,能开阔学生的思路,培养创新精神。
Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3的演示实验
现行高中化学实验,Fe(OH)2被空气中氧气氧化为Fe(OH)3,从理论上讲,向硫酸亚铁溶液中滴入氢氧化钠溶液后,先析出一种白色絮状沉淀物--Fe(OH)2,然后被空气中氧气氧化为Fe(OH)3。现象为白色絮状沉淀变成灰绿色,最后变成红褐色。
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3但在实际操作时,常难得到白色絮状沉淀,偶而得到,也极短暂,很难让所有同学看清这种白色沉淀。由于Fe(OH)2易被空气中氧气氧化,所以首先考虑使其与空气隔绝。我们采用以下操作,简单易行,效果较好。
实验用品:试管、胶头滴管、Fe2+溶液、NaOH溶液、植物油。
实验方法:(1)配制的Fe2+溶液,尽量除去Fe3+。
(2)在试管里加入4~5ml所配制的Fe2+溶液,迅速在上面滴加一层植物油(或苯等不溶于水的液体),使试液与空气隔绝。然后用胶头滴管吸取氢氧化钠溶液,透过油层伸进溶液中,缓慢滴加,则生成的白色絮状沉淀能稳定存在相当长时间。待同学们看清楚后,再用滴管向溶液中挤压空气,此时沉淀由白色絮状→灰绿色→红褐色逐渐变化,实验现象十分明显。
由Fe(OH)2到Fe(OH)3颜色变化的实验
按教材中的实验方法观察由Fe(OH)2到Fe(OH)3颜色变化现象,由于变化迅速,难以看清Fe(OH)2的白色,而且颜色由浅到深的变化也难以观察详细,山东寿光市实验中学谷向丰老师介绍的改进可以有效地控制颜色变化速度,便于观察。
(1)水浴除氧取两支干净的短试管,分别加入新制FeSO4溶液和新制NaOH溶液各适量,并用沸水浴加热约5分钟以除去溶氧。
(2)制取沉淀取一支干净的注射器,吸取适量热的FeSO4溶液,并赶净注射器内气泡,然后将针头伸入热的NaOH溶液中慢慢吸取NaOH溶液,注意不要吸入空气,这时可观察到有白色絮状沉淀生成,待生成一定量沉淀后停止吸取。
(3)观察现象将注射器倒置让沉淀下落,注意观察Fe(OH)2的颜色,如果观察Fe(OH)2变价时颜色的变化,可以小心地外拉注射器活塞,控制空气吸入量,随着注射器内溶氧的不断增多,就可以详细观察颜色变化的整个过程了。
怎样做好Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3的演示实验
Fe(OH)3易被氧化成Fe(OH)3是高中化学教学中一个很重要的实验。高中化学第二册P86〔实验3-3〕内容为:在试管里注入少量新制备的硫酸亚铁溶液,再逐滴滴入氢氧化钠溶液观察发生的现象。书中又写道:从实验可看到,滴入氢氧化钠溶液后,开始时析出一种白色的絮状沉淀,这就是氢氧化亚铁。
Fe2++2OH-Fe(OH)2↓但这白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。这是因为Fe(OH)2在潮湿的空气里氧化成了Fe(OH)34Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3↓做好这个演示实验就能使学生从直观现象入手正确理解课文中Fe(OH)2易被空气里的氧气氧化成Fe(OH)3这一重要的特性。从而启发学生思维,运用物质结构的知识去解释+3铁的稳定性的原因。但是这个实验难度较大,往往只看到白色沉淀转变成灰绿色沉淀,至于从灰绿色再变成红褐色则很难完成。加热沉淀,有时只得到黑色沉淀,让沉淀放置一、二天有时现象也不明显。我们曾向Fe(OH)2沉淀加入H2O2,尽管灰绿色沉淀很快变成红褐色沉淀,但是我们认为这样做不符合课本演示实验的要求,因为课本中使用的是空气而不是其他氧化剂。最近有人提出向Fe(OH)2沉淀加入Na2O2使Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3的办法,这样也同样是增加了实验的复杂性。加入其他试剂的方法无助于学生对课文的理解,人们不仅要问:单纯使用空气里的氧气做氧化剂,能完成课本这个实验吗?
我们经过多次试验,初步探索到做好这个实验的关键在于要控制好反应时溶液的pH值和充分振荡。如果这两个环节控制得好,那么这个演示实验在几分钟内即可成功,介绍了广东省揭阳一中林楚鑫老师这个实验的做法。
(1)药品和仪器:10%的氢氧化钠溶液,5%的硫酸亚铁溶液(新制备溶液并加些纯铁粉)或5%的氯化亚铁溶液(向氯化铁溶液加入纯铁粉充分振荡至溶液呈浅绿色不含Fe3+),2厘米×20厘米的试管。
(2)操作步骤:
①取2×20的试管(口径大些便于空气进入),向其中加入约5毫升的10%NaOH溶液,再滴入5滴5%的FeSO4溶液,此时溶液的pH值约为13-14,即有白色沉淀出现并转为灰绿色。这一操作也可以先加FeSO4溶液再加NaOH溶液。
②充分振荡试管约半分钟到一分钟,沉淀即由灰绿色转变为红褐色,说明Fe(OH)2已被空气里的氧气氧化为Fe(OH)3。
(3)注意事项:①这个实验的pH值应在13左右进行,Fe(OH)2的氧化速度才快。②充分振荡试管才能使Fe(OH)2沉淀物充分与空气接触而加快反应的进行。③按上述条件不必加热则可得到最佳效果,如加热Fe(OH)2沉淀,经常有黑色沉淀物出现。
Fe3+与SO2-3反应的实验探讨
Fe3+与SO2-3之间发生什么反应?是氧化还原反应,还是双水解反应?
通过以下实验进行了验证和分析:
①配制FeCl3、Fe2(SO4)3、Na2SO3浓溶液;KSCN、BaCl2稀溶液;稀盐酸,取Na2SO3溶液适量于试管中,加入过量稀盐酸和BaCl2溶液,无沉淀生成,证明Na2SO3试剂未被氧化变质(即不含Na2SO4)。
②取5mLFeCl3浓溶液于试管中,逐滴加入Na2SO3溶液,观察到溶液由黄色变成红棕色,无气泡产生,无沉淀生成,继续加入Na2SO3溶液至过量,溶液颜色加深,最终变为红褐色,从现象上看是发生了双水解反应,生成了Fe(OH)3胶体,再向红褐色胶体溶液中加入过量稀盐酸,胶体溶解,有气泡产生,溶液颜色变为黄色,将该溶液分成两等份,其中一份滴入KSCN溶液,溶液变成红色,发生如下反应:
Fe3++SCN-=[Fe(SCN)]2+(血红色)证明确实发生了双水解反应,Fe3+仍存在;另一份中加入BaCl2溶液,溶液变浑浊,有少量白色沉淀生成,发生了如下反应:
Ba2++SO2-4=BaSO4↓(白色)溶液中有一定量的SO2-4,证明Fe3+和SO2-3之间也发生了氧化-还原反应。