葉子

摘 要：利用碘元素的氧化方法獲取亞鐵狀離子，在較弱堿性環(huán)境下制取Fe（OH）2，強化課堂教學實驗品質。其實驗器具及原料包括還原型鐵粉，晶狀碘固體，氨化合物與氯化銨組成的緩沖型溶液，離心型玻璃試管，小型玻璃試管，盛藥勺匙，長型膠狀滴定管。

關鍵詞：制備手段 氫氧化亞鐵 氧化過程 灰綠色晶體 白色絮狀析出物

中圖分類號：G634 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（a）-0245-02

1 問題的構建

Fe（OH）2產品的制作試驗過程中白色狀態(tài)的Fe（OH）2要逐步轉換成灰綠色狀態(tài)的Fe（OH）3，讓同學們誤以為Fe（OH）2的本體顏色是屬于灰綠色狀態(tài)?，F有很多科研人士均由排出氧氣的方式對此試驗實施了優(yōu)化過程。

其中的一種情況是把燒堿溶液用酒精燈加熱達到煮沸狀態(tài)從而除掉其溶液中所含有的溶解態(tài)氧分子。這種措施會產生相當的凈化掉溶液中溶解態(tài)氧的效果，然而僅利用煮沸過程不可能把溶解態(tài)的氧整體清除干凈，因此白色狀態(tài)的沉淀物可存在的時間必然長一些，但是其也只有數分鐘的時間。

另一種方法是選取洋油、石蠟型油等油質物對這一反應裝置實施液體封閉。因為在反應過程中其反應介質體系不能夠和外部大氣產生接觸情況，即可在一定程度上緩解Fe（OH）3被氧化作用的速度。最為常用的一種改進方式通常是把此幾類思考路徑實施融合，把他們各自的反應優(yōu)勢實施匹配，從而實現最好的除氧品質，減低氧化幅度。然而此類實驗工藝改進過程都不能實現最佳的試驗效果，其白色狀態(tài)沉淀物留存時間依然很短暫。

另外也有一種是依托離心分離工藝來最大限度地凈化反應系統(tǒng)中所溶解了的氧氣成分。通常運用在試管內產生的氫氧化亞鐵來除掉燒堿、綠礬溶液中所溶解狀態(tài)的氧。第一是在已出現氫氧化亞鐵沉淀物的玻璃試管內放入過剩燒堿溶液，依靠氫氧化亞鐵膠體物質來除去燒堿溶液中的溶解狀態(tài)氧；再有就是亦在已出現氫氧化亞鐵膠體沉淀物的玻璃試管內放入過剩的硫酸溶液。依托氫氧化亞鐵除掉硫酸鐵溶液中所含的溶解狀態(tài)的氧。爾后取兩種溶液進行彼此滴定過程，如此處置之后所生成的氫氧化亞鐵總體上是處在無氧成份液態(tài)條件中，故其不容易受到氧化作用，其白色狀態(tài)的沉淀的延續(xù)時間最高能維持到2 h之上。然而實施如此改進的最大不足之處即在于其操作過程繁雜，不容易在教學課堂上進行實驗的演示過程，從而失去它的真正價值。

基于前述多類優(yōu)化手段，筆者亦由降低氧氣生成量的思想去考慮，依照煮沸辦法從而除去溶液中溶解態(tài)的氧，并且把橫斷面積低于玻璃試管橫截面積的軟膠管當作反應器皿，以降低反應過程中所可能接觸到的氧氣成分。在此基礎上，亦變更了反應進行模式，利用二價鐵離子和碳酸氫根離子的復水解反應以制出CO2并排放O2，從而加大白色狀態(tài)沉淀的留存時間。而且因為此反應過程機理是復合型水解反應，且其反應始終處在動態(tài)轉化過程之中，其受外界的干擾程度很小。利用透明型軟膠管把該實驗實施小型化規(guī)模設計，縮短了試驗流程，提高了實驗過程的情趣性，可大力促進課堂型實驗過程的操作及實驗效果的觀注。

2 實驗機理研究

2.1 實驗任務

依托碘被氧化的方法獲取二價鐵離子，在低堿性環(huán)境下生成Fe（OH）2，強化課堂中的試驗示范品質。

2.2 實驗器具及材料

還原型精細鐵粉，固體狀碘，氨化合物一氯化鐵雙組份緩沖液體，離心型玻璃試管，小型玻璃試管，盛藥勺匙，長膠頭型滴定管。

2.3 實驗裝置

在試管中加入石蠟油進行液封，用膠頭滴管直接將FeSO4溶液注入石蠟油下部，再用另一膠頭滴管直接將NaHCO3或Na2CO3溶液注入FeSO4溶液中，以此避免氧氣的進入。見圖1。

2.4 實驗程序

（1）在裝有2 g固體碘的玻璃試管內，放人4 g還原型精細鐵粉，讓其覆蓋在固體態(tài)碘上，壓入4 mL經過煮沸并進行冷卻之后的涼蒸餾水，等反應完全之后充分振蕩此玻璃試管，靜態(tài)放置一段時間，就可獲取淺綠色狀態(tài)的碘化亞鐵鹽類溶液。

（2）在離心型玻璃試管中放入4 mL利用經煮沸過的純凈蒸餾水調配的氨分子-氯化鐵雙組分緩沖型液體物質。

（3）利用長膠頭型滴定管吸入適量碘化亞鐵鹽類溶液，把其尖嘴部位插進氨-氯化鐵雙組份緩沖型液體中的液面之下，緩慢用手擠住膠頭，就能觀察到在其尖嘴部位會產生并析出白色絮狀物沉淀。

2.5 問題解釋

（1）此試驗過程是利用固體碘的氧化方法制取碘化亞鐵鹽類物質，并取代過去的利用硫酸溶液和鐵單質進行化學反應來制取硫酸亞鐵這一強酸弱堿鹽，因為碘離子本身所具備的極強還原性，所以碘化亞鐵這種鹽類物質能靜置很長時間而不產生氧化過程，從而讓實驗過程簡單便捷。

（2）由于二價鐵離子在溶液酸堿性pH=7.7上下時即可呈現Fe（OH）2膠狀形態(tài)的沉淀由溶液中析出，因此pH過大或過小都無助于Fe（OH）2的制備過程，使用氨-氯化鐵緩沖溶液便于將pH控制在弱堿性條件下，而且使用緩沖溶液可以控制其穩(wěn)定在一個比較小的范圍內。

（3）利用這種方法制備的氫氧化亞鐵沉淀白色可保持1～2個小時，若用特殊方法處理（例如：加液體石蠟液封）白色可保持42個小時，將氫氧化亞鐵沉淀上層清液倒出，加人自來水，白色沉淀很快變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色。

3 實驗注意事項

（1）FeSO4溶液中加入少量還原鐵粉，防止實驗過程中被氧化，避免溶液中產生Fe3+。

（2）NaHCO3溶液加熱時要注意溫度，盡可能將溶解氧除去，但是要避免沸騰再次溶入氧氣。

（3）注射溶液時注意速度，避免從另一管口溢出。

4 實驗創(chuàng)新點

（1）使用雙水解的原理，將反應維持在動態(tài)平衡中，延長了白色沉淀的穩(wěn)定時間，克服了這個實驗的最大難點，同時也便于學生觀察現象。

（2）加熱NaHCO3溶液除去溶解氧，直接將FeSO4溶液注入NaHCO3溶液中部，省去液封這一步驟，簡化了實驗。

（3）反應生成的二氧化碳將氧氣排出軟管，減少并延緩產物Fe（OH）2被氧化。

（4）可以將該實驗用于雙水解的知識新授課。

參考文獻

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