高中化学氢氧化亚铁的制备实验

高中化学“氢氧化亚铁的制备”
关键词：高中化学、“氢氧化亚铁的制备”、知识归纳
在进入今天的主题前，我们先来瞅瞅下面这道题。

例：下列各图中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是（）
这是一道多选题，要挑战这道题，前提我们得清楚实验室制取氢氧化亚铁的过程。

实验室制取氢氧化亚铁：
向FeSO4溶液中滴加NaOH 溶液
实验现象：先产生白色沉淀，白色沉淀又迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。

由实验现象可知，制得的白色氢氧化亚铁沉淀持续的时间很短。

为了提高观察效果，我们就必须改进实验，使白色氢氧化亚铁沉淀持续时间更长。

实验实质：（备注：以下涉及的化学方程式或者离子方程式中，沪教版用箭头连接，人教版用等号连接。

）
所以，要想得到持续时间更长的白色氢氧化亚铁沉淀，必须防止第二步氢氧化亚铁与氧气的反应。

那么问题的关键就变成了——隔绝O2。

试剂避氧：
例如：
1、把配制溶液用的蒸馏水事先加热煮沸一下。

2、使用新配制的FeSO4溶液和NaOH溶液。

操作避氧：
例如：
3、加入NaOH溶液的胶头滴管的尖端插入FeSO4溶液液面以下。

装置避氧：
例如：
4、如果在试管中FeSO4溶液液面上预先注入一层植物油或苯。

因此，成功制备氢氧化亚铁的前提是避氧，避氧的方法总结如下：
①用煮沸的蒸馏水新配置溶液；
②滴管需要插入到液面以下；
③采用液封或氢气保护的实验装置。

吃透了实质，我们再回头来刷开始的那道题目。

结果就很简单了，答案是：①②③⑤。

高中化学氢氧化亚铁的制备实验氢氧化亚铁的制备实验一在于减少溶液中氧气的含量，要隔绝溶液与空气的接触，尽可能减少中间过程，减少和溶液中溶解氧气的机会，达到充分减少溶液氧气含量的目的;二在于减少溶液中高铁离子Fe3+存在的机会，除去高铁离子Fe3+，又不引入新的杂质，一般选用还原铁粉来还原高铁离子Fe3+，一般在实验中采用新制的硫酸亚铁与NaOH溶液反应，来制取Fe(OH)2沉淀。

方法探究：1.隔绝空气的复分解反应法思路：配制FeSO4溶液所用的蒸馏水及NaOH溶液均临时煮沸再冷却使用;在盛FeSO4溶液的试管中加盖一层油脂或苯等等密度比水小的有机物，以防溶液与空气直接接触。

操作过程：⑴新制6mL左右的FeSO4溶液。

⑵在上述试管中用特制的长滴管迅速直接将已经煮沸处理的NaOH溶液伸入FeSO4溶液下层滴加(或直接加NaOH固体2～3粒)，轻轻振荡(注意：不要破坏油膜)，可观察到Fe(OH)2的白色沉淀生成。

实验特点：操作简便，现象明显，Fe(OH)2可保存较长时间。

2.氢气氛中复分解反应法实验装置：试管I中装有Fe粉及稀硫酸;试管II中装有煮沸过的NaOH溶液。

思路：打开止水夹，利用铁粉与稀硫酸反应生成的氢气，将试管I和试管II中的空气排尽，这样可得到无氧气的一个封闭体系，关闭止水夹，这样产生的氢气，使试管I中压强增大，这样，可使试管I中产生的新制的硫酸亚铁进入试管II中，从而制得纯净的氢氧化亚铁沉淀。

操作过程：⑴将该装置固定在铁架台上，在试管II中加入煮沸过的NaOH 溶液，并使之没过试管II中的长玻璃导管口。

⑵在试管中I加入铁粉，再加入稀硫酸溶液，并使液面没过试管I中长玻璃导管口。

⑶打开止水夹，这样产生的氢气得以顺利进入试管II中，并可在试管II的导气口收集氢气，通过检验氢气的纯度来检验氢气是否收集满。

⑷如果氢气的验纯时，发出“噗”的响声，可关闭止水夹，这样不断产生的氢气使试管I中的压强增大，从而使试管I 的新制的硫酸亚铁进入试管II中，这样在试管II中长玻璃导管口可观察到白色氢氧化亚铁沉淀。

项目式学习：制备并保存氢氧化亚铁一、使用教材出版社名称：人民教育出版社学段：高中年级：高一教材名称：普通高中教学书化学（2019版）册次：必修第一册课次：第三章铁金属材料二、实验器材（一）实验仪器：OD溶解氧传感器、注射器、注射针、负压采血管、烧杯、试管、试管架、铁架台、数码相机、容量瓶、托盘天平、玻璃棒、胶头滴管、酒精灯、三脚架（二）实验试剂：NaOH、绿矾、铁粉、稀硫酸、蒸馏水、双氧水、硝酸铵、氯化钠、苯、煤油、蔗糖、四氯化碳、植物油、温度计、无水乙醇三、实验创新要点（一）定性改进成果——开放了1种长久保存Fe(OH)2的高效装置，白色沉淀能稳定存在300天以上。

若用低浓度NaOH溶液，在真空采血管中进行实验：（1）操作简单。

即便在注入硫酸亚铁时会引入极少量空气。

但这已能完全满足课堂实验需求，3种颜色同时间稳定存在，正好结合氧化还原反应知识进行解释，为Fe2+的还原性提供实验依据。

（2）气密性好。

当管内残留的氧气耗尽时，不再有新的红褐色沉淀形成，白色沉淀且能长时间保存。

（3）经济实惠。

真空采血管2毛钱一支，还能利用注射器抽气再次接近于真空，可重复使用；去掉胶帽后，还能充当小试管。

（二）定量改进成果——发明了1种制备Fe(OH)2的新方法，无需复杂装置，在普通试管中完成。

用0.28mol/L FeSO4溶液，与浓度大于7.5mol/L的NaOH溶液反应，能在普通试管中看到白色沉淀。

改进实验的最大优点：不仅操作简单，材料廉价易得，实验效果好，能大面积推广，有效解决了一线教学中的痛点。

（三）数字化实验改进成果——独创了1种保存FeSO4溶液的新技术，增加溶液极性，从试剂内部抗氧化。

在FeSO4溶液中加入NaCl形成饱和氯化钠溶液，可增大溶液极性，降低溶解氧的含量，以防止硫酸亚铁被氧化。

四、实验设计思路实验内容从“定性改进”和“定量研究”两个方向进行宏观研究，再利用溶解氧传感器寻找微观机理。

五、实验教学目标实现教学评一致性，培养核心素养（1）通过讨论，研究氢氧化亚铁变质的原因，能用氧化还原理论分析氢氧化亚铁的变质原因，并能从多角度设计实验；（2）通过实验探究，改进制备并保存氢氧化亚铁的方法，能从定性改进（试剂、操作和装置）和定量研究的角度，研究出制备并保存氢氧化亚铁的方法；（3）通过数字化实验，定量分析溶解氧，能用数据解释实验成功的原因，提升宏微解决问题的能力；六、实验设计内容（1）学生完成实验，探究定性制备氢氧化亚铁的装置和试剂，并观察在密封环境中的变色情况。

探究氢氧化亚铁的制备教案教学目标1、知道Fe(OH)2具有强还原性，易被氧气氧化成Fe(OH)32、理解制备Fe(OH)2的原理及关键因素。

教学重难点重点：1、掌握氢氧化亚铁的还原性。

2、改进制备氢氧化亚铁方案的要点及具体措施。

难点：改进制备氢氧化亚铁方案的要点及具体措施，设计创新实验装置教学过程活动一： 1.【学生分组实验1】Fe(OH)3制备（教材实验3-1）制备原理：FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaClFe3+ + 3OH-= Fe(OH)3↓操作：在试管中分别加入少量FeCl3溶液，然后滴入NaOH溶液。

现象：生成红褐色沉淀过渡：引导学生分析得出Fe(OH)2制备原理FeSO4+ 2NaOH = Fe(OH)2↓+ Na2SO42.【学生分组实验2】Fe(OH)2制备操作：在试管中分别加入少量FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液拍照投影：展示学生实验成果！归纳现象：结论：没能制得预期物质：Fe(OH)2活动二：思考1：是哪些因素导致最终生成Fe(OH)3？引导学生探究原因：a. 对比宏观实验现象的氢氧化铁、Fe(OH)2颜色。

b. 运用元素价态、氧化还原知识进行表征分析，得出：Fe(OH)2被氧气氧化了。

老师点评归纳：透过现象看本质（投影）思考2：如何制取纯净的Fe(OH)2？内因很难改变，外因可以控制！学生分组讨论！归纳：投影关键：无O2的环境措施：活动三： 1.引导学生围绕“防止氧气的干扰”进行讨论、改进装置。

先“内除”：加热除NaOH溶液中O2；后“外防”：油封综合学生结果，展示改进后装置：（投影）2.学生分组探究：验证改进后装置的效果。

投影展示学生实验结果3.老师点评、总结a.油封b.气体（H2、CO2）保护保护法c. 其它密闭装置归纳内容，找出核心问题如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。

实验时必须使用铁屑和6 mol·L-1的硫酸,其他试剂任选。

《氢氧化亚铁的制备》教学案例论文摘要：本案例根据人教版普通高中课程标准实验教科书化学（1）必修设计，由教师提出问题进行针对性探究性教学，提高学生的探究能力。

案例主要分为以下几个部分：教材分析、教学目标、教学过程简述、方案简述、教学效果总结。

关键词：氢氧化铁，氢氧化亚铁，硫酸亚铁，氢氧化钠。

教材分析：本案例的教学内容取自新教材人教版普通高中课程标准实验教科书化学（1）必修，第二章《金属及其化合物》第2节《几种重要的金属化合物》实验3-9。

按照教材演示进行实验很难出现教材中所叙述的实验结果：氢氧化亚铁的灰白色很难观察到。

按照相应的教师教学用书进行操作又会出现的违反常规的操作（即滴管插入液面下）肯定会引起学生的疑惑，这恰恰正是探究的绝佳素材；而且按照教材中的要求制备氢氧化亚铁，很难观察到理想的实验现象，白色沉淀中往往夹杂着灰绿色，几乎分辨不出。

教材由此要求学生推理出氢氧化亚铁很不稳定，很快被空气中的氧气所氧化，这难以使学生信服，影响了学习效果。

另外，刚刚进入高中学习的学生普遍有学好化学的愿望，愿意动手实验，并能在老师的指导下，在课堂上较好地完成一些实验操作，也具备了一定的实验观察能力和实验现象分析能力，但知识迁移能力、发散思维和创新思维能力等方面仍有待于进一步培养和提高。

因此，依据学生的学情和本节教材的内容设计本案例的教学针对性地实施探究性教学。

教学目标：知识技能：1. 使学生深入理解和掌握氢氧化亚铁制备的特殊性，从而加深对氢氧化亚铁的不稳定性、强还原性的认识、记忆和巩固，突破教学难点。

2. 通过探索氢氧化亚铁的制备方法的体验，培养学生的创新意识和创新思维能力，养成实事求是的科学精神、严谨的科学态度和勤于思考、善于思考、敢于创新、不断创新的科学素养。

3. 本课教学改演示实验为边讲边实验，力求创设一个学生实验的过程，提升学生的化学思维品质。

过程方法：1.掌握实验室里面进行探究活动的基本方法和过程。

2.学会根据自己的需要，分析问题，设计可行的实验方案，并且学会评价实验方案3.锻炼学生独立思考，小组合作的能力。

氢氧化亚铁制备实验的改进与探究摘要：中学化学教学中，氢氧化亚铁沉淀制备实验的演示过程对学生理解不同价态铁的化合物相关知识点是非常重要的。

为了制备白色的Fe(OH)2沉淀并能持久观察，让学生能够一睹氢氧化亚铁“真容”，并探究白色絮状沉淀迅速转化为灰绿色的原因，对Fe(OH)2的制备实验进行了改进和探究。

通过实验的改进与探究培养学生“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“科学探究与创新意识”的化学核心素养。

关键词：氢氧化亚铁制备实验灰绿色改进方案一、教材实验分析现行高中化学教材人教版中，是“在2支试管里分别加入少量FeCl2和FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液”来制备Fe(OH)2。

对于实验现象的描述是“生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色”。

鲁教版中描述是“硫酸亚铁与NaOH溶液反应生成的氢氧化亚铁沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色”。

两种教材都没有实验装置图，都只有生成的Fe(OH)2、Fe(OH)3的图。

在实际的实验操作中几乎观察不到白色沉淀，而是很快就出现了灰绿色。

因此，制备白色的Fe(OH)2沉淀成为了高中化学教学中的疑难实验之一。

对于这个问题，许多资料给出了解决方案，比较常见的是吴名胜[1]与严宣申[2]采取加热等方法去除溶液中溶解氧、使用长胶头滴管伸入一种溶液液面以下再挤出另一种溶液、在溶液表面滴加一层煤油或植物油进行液封的方法等（如图1）。

这种做法，能够短时间观察到白色沉淀，但是存在不足：（1）由于植物油的液封作用，不能明显观察到红褐色沉淀；（2）长滴管伸入溶液中，有悖于中学化学实验基本操作，学生不易接受。

图1二、改进实验1.实验原理用硫酸亚铁溶液与氢氧化钠溶液进行反应制备Fe(OH)2。

化学方程式为：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+NaSO42.实验方案2.1实验仪器及药品仪器：U型管（1支）、医用注射器（2支）、橡胶塞（2个）、酒精灯药品：9.0mol/L NaOH溶液、1.0mol/L FeSO4溶液、0.1mol/L FeSO4溶液2.2实验装置如图2所示连接实验仪器图2实验装置图2.3实验准备2.3.1新制硫酸亚铁溶液称取27.8g FeSO4•7H2O晶体，用煮沸冷却过的蒸馏水配制至100mL,配制浓度为1.0mol/L的硫酸亚铁溶液，加入两三滴2mol/L的稀硫酸和少量还原性铁粉，密封后待用。

白色氢氧化亚铁的制备教学设计氢氧化亚铁是一种重要的化学试剂，应用广泛。

在实验室中，制备氢氧化亚铁的方法有多种，其中一种是利用硝酸亚铁和钠亚硫代硫酸钠的反应制备白色氢氧化亚铁。

本文将介绍一套适用于高中化学实验室的白色氢氧化亚铁的制备教学设计。

一、实验目的通过本实验，学生能够了解氢氧化亚铁的制备方法，掌握氢氧化亚铁的性质和用途，提高实验操作能力和实验安全意识。

二、实验原理硝酸亚铁和钠亚硫代硫酸钠的反应制备白色氢氧化亚铁。

Fe(NO3)2 + Na2S2O4 + 4NaOH → Fe(OH)2↓ + Na2SO4 + 2NaNO3 + 2H2O三、实验步骤1.将20毫升0.1mol/L的硝酸亚铁溶液和20毫升0.2mol/L的钠亚硫代硫酸钠溶液分别倒入两个烧杯中。

2.将两个烧杯放入大烧杯中，以保持实验区域整洁干净。

3.将10% NaOH溶液缓慢加入到烧杯中，同时用玻璃棒搅拌，直到溶液呈现出白色的沉淀。

4.过滤掉沉淀，用蒸馏水洗涤干净，将沉淀转移到烧杯中。

5.将沉淀转移到干燥的试管中，用试管夹夹紧，用酒精灯和三角板将试管加热至白色沉淀变为黑色，然后再恢复为白色。

6.实验完成后，进行清理。

四、安全注意事项1.硝酸亚铁具有腐蚀性，应注意防护。

2.钠亚硫代硫酸钠具有刺激性气味，应注意通风。

3.加入NaOH时应缓慢加入，以免产生大量气体。

4.实验完成后，应及时清理实验器材和实验区域。

五、实验结果制备得到的白色氢氧化亚铁的产量约为1.5克，颜色洁白，结晶度高。

六、实验思考本实验中，采用了硝酸亚铁和钠亚硫代硫酸钠的反应制备白色氢氧化亚铁。

制备过程中，应注意安全，遵守实验室安全规定，以确保实验的成功和安全。

本实验适合高中化学实验室的教学，可让学生了解氢氧化亚铁的制备方法和性质，掌握实验操作技能，提高实验安全意识。

关于氢氧化亚铁制备实验的创新设计$李曙兰摘!要!氢氧化亚铁的制备是高中化学众多实验中一个$教材中设计的实验过程因为没有过多考虑氢氧化亚铁还原性"因此在实际操作中观察不到白色絮状沉淀$如果按照课本进行实验"观察不到氢氧化亚铁的生成$为了看到氢氧化亚铁)本来面目*"达到学习化学的目的 认识物质$高中教材中的许多实验需要引导学生改装和创新"有意识地培养学生积极动手动脑能力和创新意识"激发学生自发探究和认识自然的潜能$本实验在教材的基础上进行了改进优化"放在第二课堂或学生兴趣实验上"是挺不错的$本文从实验室和日常生活中常见的仪器出发"如注射器#试管#烧杯等$紧抓反应原理"设计了几种制备氢氧化亚铁的新方法"力图展现创新实验的魅力$关键词!氢氧化亚铁%制备%创新%设计!!人教版高中化学&必修一'中有一个重要的实验///氢氧化亚铁的制备$实验步骤!在!只试管里加入#^\V /I 2#溶液"然后滴入几滴H 'FU 溶液$实验结果没有看到氢氧化亚铁的白色沉淀"而展现在同学们面前的是灰绿色"最后变成红褐色的沉淀$如果对本实验不改进给我们认识物质带来极大的不便$要制备并长时间看到氢氧化亚铁沉淀"本实验需要创新设计$设计实验方案必须依据实验原理和物质的性质$氢氧化亚铁的制备原理!V /I 2#<<<W#H 'FU #H 'I 2W V /+FU ,#=$氢氧化亚铁中存在W #价的铁"因此具有较强的还原性$而空气中存在氧化性物质///氧气"在实验过程中最好隔离空气$所以"本实验成功的关键有两点!!"溶液中不含V /$W 和F #等氧化性物质%#"制备过程中"保证生成的氢氧化亚铁在密闭的隔绝空气的体系中$依据以上原理和性质"制备氢氧化亚铁可以采用以下的创新设计!一#加隔离层法!"实验用品仪器!试管!支#长胶头滴管!支#酒精灯!个#玻璃棒!个药品!氢氧化钠#硫酸亚铁#苯或煤油#蒸馏水#"实验步骤+!,取用沸腾的蒸馏水新配制的!"9^-27\的溶液#^\于试管中"立即加入苯或煤油!^\"防止被空气氧化$+#,用长胶头滴管汲取已经煮沸的H 'FU 溶液深入V /+F 4溶液下层滴加"注意不要破坏苯层"可以观察到氢氧化亚铁的白色沉淀生成$$"实验特点!操作简单"现象明显"可以较长时间看到"这种方法便于在课堂上做演示实验$二#保护气法图一!"实验用品仪器!具支试管#支#小试管!支#玻璃导管#橡胶塞#止水夹药品#稀U #+F 4#H 'FU 溶液#铁丝#"实验装置!如图一$"实验原理!打开止水夹"铁与硫酸反应产生的氢气排尽试管C 和试管"中的空气"得到无氧环境%关闭止水夹"试管C 中产生的氢气使得气压增大"将试管C 中生成的硫酸亚铁溶液压入试管""氢氧化钠溶液和硫酸亚铁溶液接触反应生成氢氧化亚铁的白色絮状沉淀$4"实验步骤!+!,将图一中的试管固定在铁架台上"检查气密性后"打开止水夹$先往试管"里加入煮沸的氢氧化钠溶液"再往试管C 里加入铁和稀硫酸"加入的两种溶液均要没过长导管"然后迅速塞紧橡胶塞$+#,在试管"的玻璃管出口用小试管收集氢气"口朝下移近火焰点燃"如果听到)噗噗*的声音"说明空气已排尽"然后夹紧止水夹$+$,试管!中生成的V /+F 4溶液被排不出的氢气压到试管""制得白色沉淀$由于试管C 和试管"中有氢气作为保护气"可以防止空气中的氧气氧化V /+FU ,#"V /+FU ,#可以长时间存在$5"实验特点!实验较简单"易操作"安全可靠$由于氢气作为保护气"可以很好地防止V /+FU ,#被氧化"能保存很长时间$本实验适合课堂演示"或课后学生兴趣实验$6"类似装置如下!三#电解法图二!"实验用品仪器!直流电源"导线"铁棒"石墨"大烧杯药品!新制氢氧化钠溶液"稀盐酸"蒸馏水"苯#"实验装置!如图二$"实验原理!'为铁电极"_为石墨电极$(中为氢氧化钠溶液"O 为苯层$接通电源后"'极电极反应式!V /<#/<<<<V /#W %_极电极反应式!#U #<<<FW #/<U #W #FU <$阳极+',处产生的V /#W 与阴极+_,处产生的FU <在移动过程中反应生成氢氧化亚铁白色絮状沉淀$由于存在隔离层"可以防止被氧气氧化$4"实验步骤!+!,利用加热煮沸的方法除去大烧杯中H 'FU 溶液中溶解的氧气+#,再往试管中H 'FU 溶液的上层加入一定量的有机溶剂苯+$,将铁电极放入盐酸中浸泡一下"除去表面的氧化层"再用蒸馏水冲干净"插入H 'FU 溶液中"连接电源"长时间通电$过一会儿就会看到白色的沉淀出现"并保持很长时间$5"实验特点!比较麻烦"但效果很好$适合第二课堂"用以激发学生兴趣$6"类似装置!除了以上几种方法外"还可以用铁和硫酸反应制备硫酸亚铁和氢气"当空气排进后"溶液中加一小块金属钠"用产生的氢氧化钠与硫酸亚铁制备氢氧化亚铁$也可以用注射器吸掉空气"让两种原料在注射器中反应$总之"化学是一门以实验为基础的学科"在化学实验教学中"增强实验的趣味性能够保证学生的学习效果和对于知识的熟练掌握$在化学实验中要尽量避免照本宣科"或过分强调实验的规范性和标准性"应对演示实验#探究实验和趣味实验适当改进创新"开展创新的第二课堂"将知识性和趣味性融合在一起"能够对教学实验有着很好的促进作用"对于增强学生的兴趣"提高课堂效率也有推动作用$作者简介!李曙兰"甘肃省武威市"武威第六中学$*&!。