呂圣晨

摘 要：制備氫氧化鐵膠體是高中生接觸到的第一個具有探究性質(zhì)的實驗。本文介紹了如何針對這一實驗中所設(shè)置的飽和氯化鐵溶液等要求，運用控制變量的方法進(jìn)行實驗探究，并依據(jù)探究所得到的結(jié)論嘗試使用稀氫氧化鈉溶液與稀氯化鐵溶液混合的方法制備氫氧化鐵膠體。

關(guān)鍵詞：氫氧化鐵膠體 丁達(dá)爾效應(yīng) 電解質(zhì)

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，所以在任何時候都應(yīng)該根據(jù)實驗現(xiàn)象進(jìn)行理論分析。在進(jìn)行氫氧化鐵膠體制備實驗的時候，教材介紹了用飽和氯化鐵溶液滴入沸騰蒸餾水的方法，并且在教學(xué)和考試中老師們無數(shù)次強(qiáng)調(diào)了教材中的要點。但在實際教學(xué)中，為了節(jié)省時間，往往只是用飲水機(jī)中的熱水進(jìn)行實驗。膠體的本質(zhì)是一種分散質(zhì)大小在1～100nm間的分散系，并且能夠產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)。本文將從這些要點出發(fā)，進(jìn)行研究和思考。

一、實驗探究

1.溫度對膠體形成的影響

分別向不同溫度的30ml蒸餾水中滴入6滴飽和氯化鐵溶液，并靜置一天，結(jié)果如圖1所示。

可以很明顯地看到試管中的顏色在60℃以下時不再發(fā)生明顯變化，而在90℃（北京地區(qū)水的沸點達(dá)不到100℃）到75℃之間，顏色也沒有明顯差異。經(jīng)過激光筆（5mW 紅光）檢驗丁達(dá)爾效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)水溫在80℃以上時形成的光路十分清晰，溫度越低丁達(dá)爾效應(yīng)越不明顯。

2.氯化鐵溶液濃度對膠體形成的影響

分別向30ml沸騰的蒸餾水中逐滴加入6滴不同濃度（5%～45%，每組濃度相差5%）的氯化鐵溶液，并靜置一天。結(jié)果如圖2所示。

所有濃度制得的分散系均產(chǎn)生了明顯的丁達(dá)爾效應(yīng)。氯化鐵溶液濃度在15%以上時溶液顏色無明顯變化。

3.電解質(zhì)對膠體保存的影響

按照教材中所述方法制備氫氧化鐵膠體若干，并分別向其中（30ml）加入不同電解質(zhì)進(jìn)行實驗。實驗結(jié)果如表1、表2、表3所示。

由表1、表2可知，硫酸鹽對氫氧化鐵膠體聚沉效果比氯化物和硝酸鹽好，氯化物和硝酸鹽濃度足夠時也可以引發(fā)氫氧化鐵膠體聚沉。這是因為氫氧化鐵膠體中膠粒帶正電荷，所以硫酸根離子（帶兩個負(fù)電荷）要比氯離子和硝酸根離子（帶一個負(fù)電荷）對氫氧化鐵膠粒的中和能力強(qiáng)。

4.新方法制備氫氧化鐵膠體

綜合以上探究結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，即使在某些條件不符合教材中要求的情況下，依然可以制備氫氧化鐵膠體。所以筆者進(jìn)行了嘗試，使用稀氫氧化鈉溶液與稀氯化鐵溶液混合的方法。

實驗中，先向每支試管中加入30ml的蒸餾水，再加入數(shù)滴10%氫氧化鈉溶液，振蕩后加入10%氯化鐵溶液，分別在加入后和靜置一天后觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象如表3所示。

以上現(xiàn)象表明1～2滴10%氫氧化鈉溶液與4～6滴10%氯化鐵溶液混合，可以制得比較穩(wěn)定的氫氧化鐵膠體。但用該方法制得的氫氧化鐵膠體顏色較教材中所述方法淺。綜合來說，這種方式不需要較長的時間對液體進(jìn)行加熱，在時間不長的課堂上可以進(jìn)行多組實驗。

二、實驗分析及結(jié)論

實驗表明，氫氧化鐵膠體制備要求有一定的伸縮空間，不是一定要按照教材的方法走。盡管這樣，教材中的方法仍然是最能揭示膠體性質(zhì)的方法。并且教材只是介紹了相關(guān)的性質(zhì)及應(yīng)用，并沒有否定其他方法。只是有關(guān)這一部分的試題以偏概全，而忽視了膠體的本質(zhì)。

對于丁達(dá)爾效應(yīng)這一光學(xué)現(xiàn)象，應(yīng)該是多種因素共同作用的結(jié)果。盡管實驗中產(chǎn)生了丁達(dá)爾效應(yīng)，但可能溶液中還存在大量未反應(yīng)鐵離子，實驗中不同濃度的氯化鐵溶液制得的氫氧化鐵膠體顏色改變不大和實驗中分散系顏色較淺都與此有關(guān)。

總之，本次實驗探究有關(guān)氫氧化鐵膠體制備實驗的相關(guān)方面，但還有許多條件需要繼續(xù)進(jìn)行探究，比如激光筆的功率、盛放氫氧化鐵膠體器皿形狀等等。

參考文獻(xiàn)：

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