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        制備氫氧化亞鐵實驗的創(chuàng)新設(shè)計*

        2016-04-20 08:21:21劉厚安李德前徐州市大廟中學江蘇徐州000徐州市西苑中學江蘇徐州000
        化學教與學 2016年1期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新設(shè)計

        劉厚安李德前(徐州市大廟中學 江蘇徐州 000;徐州市西苑中學 江蘇徐州 000)

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        制備氫氧化亞鐵實驗的創(chuàng)新設(shè)計*

        劉厚安1李德前2
        (1徐州市大廟中學江蘇徐州221000;2徐州市西苑中學江蘇徐州221000)

        摘要:利用注射器、軟膠管、大試管等組成制備氫氧化亞鐵的新裝置,實驗設(shè)計巧妙,實驗現(xiàn)象明顯。

        關(guān)鍵詞:氫氧化亞鐵;制備實驗;創(chuàng)新設(shè)計

        按照現(xiàn)行化學課本中介紹的方法制備的氫氧化亞鐵極易被氧化,很難得到白色絮狀沉淀,其原因主要是氫氧化鈉溶液和硫酸亞鐵溶液中均含有少量的溶解氧、實驗體系不夠封閉、不少實驗操作暴露在空氣中等。筆者在教學中,對該實驗進行了成功的改進。

        *江蘇省中小學教學研究第十期重點課題“研制教具創(chuàng)新機制,全面落實初中化學實驗”(2013JK10-Z016)。

        一、實驗裝置

        改進后的實驗裝置見下圖(夾持裝置略)。

        主要實驗用品是:50 mL注射器1個,20 mL注射器1個,18×18 mm的大試管1支(配套的雙孔橡皮塞1個),1根長短合適的透明軟膠管(長約10 cm),2根細玻璃管(分別作為進氣管、排氣管),1個彈簧夾;細鐵絲(用砂紙將其表面打磨得潔凈、粗糙,并揉成帶有彈性的鐵絲團),20%的稀硫酸(煮沸后剛冷卻到40℃左右),2 mol/L的氫氧化鈉溶液(煮沸后剛冷卻至室溫)[1]。

        二、實驗操作

        (1)取1支18×18 mm的大試管,向其中注滿煮沸后剛冷卻的2 mol/L氫氧化鈉溶液,然后用帶有2根導氣管的雙孔橡皮塞封閉試管口(務(wù)必使進氣管里充滿溶液)。

        (2)取1個50 mL的注射器,去掉針頭,取下注射器推桿,在針筒里塞入一團潔凈的細鐵絲,再將推桿放回針筒內(nèi);在注射器吸液口連接一根長短合適的透明軟膠管,然后抽取煮沸后剛冷卻到40℃左右的20%的稀硫酸30-40 mL。

        (3)豎起注射器(吸液口向上),稀硫酸與細鐵絲接觸立即產(chǎn)生氫氣;此時小心上推注射器活塞,以趕盡針筒內(nèi)和軟膠管里殘留的空氣。然后像圖中那樣,連接整個實驗裝置。

        (4)注射器針筒內(nèi)產(chǎn)生的氫氣,通過軟膠管和進氣管進入氫氧化鈉溶液中,大部分氫氣快速上升后聚集在試管內(nèi)的液面上(偶有少量氫氣直接從排氣管逸出),同時氫氧化鈉溶液從排氣管溢出(可用小燒杯接收)。等到試管內(nèi)的液面與排氣管的管口水平時,反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣都會直接進入排氣管而逸出。

        (5)當氫氣直接從排氣管逸出1-2 min后,即可輕推注射器活塞,將注射器內(nèi)剛制得的硫酸亞鐵溶液推入氫氧化鈉溶液中(推入5-7 mL即可),同時等量的氫氧化鈉溶液從排氣管溢出,然后立即用彈簧夾封閉排氣管。

        (6)此時可以看到,試管內(nèi)進氣管的管口附近快速產(chǎn)生大量絮狀的白色沉淀。同時,針筒內(nèi)仍在緩慢產(chǎn)生氫氣,由于排氣管被封閉,因而注射器的活塞會隨著氫氣體積增加而緩慢下移。

        (7)在全班同學都清晰的觀察到白色沉淀后,即可取下現(xiàn)在的50 mL注射器,迅速將盛有空氣的20 mL注射器與軟膠管連接起來;然后松開彈簧夾,緩緩推動注射器活塞,將空氣鼓入大試管里,白色絮狀沉淀立刻變成灰綠色,并最終逐漸變成紅褐色。說明氫氧化亞鐵極不穩(wěn)定,已被空氣中的氧氣氧化成氫氧化鐵。

        當然,此處也可以直接拔掉橡皮塞,再輕輕振蕩試管內(nèi)的液體,白色沉淀也會很快變色。

        (8)實驗結(jié)束,清洗、整理實驗用

        品。

        三、注意事項

        (1)連接實驗裝置時注意:進氣管要插到接近試管底的位置,這樣氫氣就能充分接觸氫氧化鈉溶液,最大限度地降低溶液中溶解氧的不良影響;排氣管要露出橡皮塞下方約5 cm,這樣最早進入試管里的氫氣就能聚集在液面上,這部分氫氣有利于氫氧化亞鐵沉淀在還原氣氛里產(chǎn)生。

        (2)不要使用還原鐵粉制取硫酸亞鐵溶液。雖然還原鐵粉與稀硫酸反應(yīng)速率較快,但是鐵粉會伴隨著氫氣、硫酸亞鐵溶液進入氫氧化鈉溶液中,既干擾實驗現(xiàn)象的觀察,也影響氫氧化亞鐵沉淀的顏色。

        (3)稀硫酸使用熱的、濃度稍大一些的,有利于提高鐵絲在酸溶液中溶解的速率;氫氧化鈉溶液也使用濃度大一些的,因為在堿性強的溶液中易生成氫氧化亞鐵沉淀[2]。

        四、改進實驗優(yōu)點

        (1)實驗設(shè)計巧妙,能最大程度地降低反應(yīng)物中溶解氧對實驗的干擾。

        (2)實驗設(shè)計科學,實驗現(xiàn)象明顯,制得的氫氧化亞鐵沉淀顏色純正,保存時間長。

        參考文獻

        [1]熊言林.氫氧化亞鐵樣品的制取[J].化學教學,1993,(5):20

        [2]吳名勝.探究制備氫氧化亞鐵的實驗方法[J].化學教育,2010,(9):79-81

        doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.036

        文章編號:1008-0546(2016)01-0095-01

        中圖分類號:G632.41

        文獻標識碼:B

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