資源簡(jiǎn)介

氫氧化鐵和氫氧化亞鐵制備
【方法與技巧】
1．氫氧化鐵的制備
實(shí)驗(yàn)原理 可溶性鐵鹽[FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3]與堿(強(qiáng)堿或弱堿)反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)操作 ①將NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓②將氨水滴入Fe2(SO4)3溶液中：Fe3+＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4+
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 有紅褐色沉淀生成
2．氫氧化亞鐵的制備
實(shí)驗(yàn)原理 可溶性鐵鹽[FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2]與堿(強(qiáng)堿或弱堿)反應(yīng)Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe2+＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH4+ 實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)操作 將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插入新制備的亞鐵鹽溶液的液面以下，緩緩擠出NaOH溶液(這是唯一一種把膠頭滴管插入反應(yīng)溶液的實(shí)驗(yàn))
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 白色沉淀生成，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色
化學(xué)方程式 ①Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)； ②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【微點(diǎn)撥】
①成功關(guān)鍵：溶液中不含O2等氧化性物質(zhì)；制備過程中，保證生成的Fe(OH)2在密閉的、隔絕空氣的體系中
②Fe2＋極易被氧化，所以FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，并放入少量的鐵粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+
③為了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸餾水和NaOH溶液要煮沸，盡可能除去O2
④為了防止滴加NaOH溶液時(shí)帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長(zhǎng)滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再擠出NaOH溶液，這樣做的目的是防止生成的Fe(OH)2與空氣中的氧氣接觸而被氧化
⑤為防止Fe2＋被氧化，還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油、苯或其他密度小于水而不溶于水的有機(jī)物，以隔絕空氣
3．制備Fe(OH)2時(shí)防氧化措施常用的兩種方法
為了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制備Fe(OH)2時(shí)，一般從兩個(gè)角度考慮，一是反應(yīng)試劑，二是反應(yīng)環(huán)境。取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加熱煮沸并冷卻后使用，以驅(qū)除溶液中溶解的O2
實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)裝置圖
方法1：有機(jī)覆蓋層法 在試管中加入適量的5% FeSO4溶液，并覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，再用長(zhǎng)滴管注入不含O2的1 mol·L－1NaOH溶液。由于苯或煤油的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色的Fe(OH)2沉淀
方法2：還原性氣體保護(hù)法 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開彈簧夾a，試管I中稀硫酸與鐵粉反應(yīng)產(chǎn)生H2，一段時(shí)間后在試管II的出口B處檢驗(yàn)H2的純度，當(dāng)H2純凈后，說明H2將裝置內(nèi)的空氣已排盡；然后關(guān)閉a，使生成的H2將試管I中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，這樣可長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀
實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開彈簧夾K，再將分液漏斗的旋塞打開，使稀硫酸與鐵粉作用，用產(chǎn)生的H2排出裝置中的空氣；然后關(guān)閉K，使生成的H2將試管中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，則可較長(zhǎng)時(shí)間觀察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去廣口瓶上的橡皮塞，則白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色
【課時(shí)跟蹤檢測(cè)】
1．實(shí)驗(yàn)室制取氫氧化鐵的一組試劑是(　　)
A．氯化鐵溶液和燒堿溶液 B．氧化鐵和燒堿溶液
C．氧化鐵和水 D．鐵和水蒸氣
2．下列關(guān)于氫氧化亞鐵及其制備方法的敘述中，不正確的是(　　)
A．氫氧化亞鐵易被空氣氧化 B．氫氧化亞鐵為灰綠色絮狀沉淀
C．可利用如圖所示裝置制備氫氧化亞鐵 D．實(shí)驗(yàn)中所用氫氧化鈉溶液應(yīng)預(yù)先煮沸
3．實(shí)驗(yàn)室用FeCl2和燒堿制備Fe(OH)2，為了使產(chǎn)物不容易被氧化，下列做法不正確的是(　　)
A．配制FeCl2和燒堿溶液所用的蒸餾水通常要煮沸
B．可在FeCl2溶液的上面加一層植物油以隔絕空氣
C．向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時(shí)，膠頭滴管尖嘴不能伸入試管內(nèi)
D．產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后，不能振蕩試管
4．下列實(shí)驗(yàn)操作能夠制取Fe(OH)2并能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀的是(　　)
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5．下列各圖示中能較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
6．下列各圖示中，不能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
7．有關(guān)鐵的化合物的說法中，錯(cuò)誤的是(　　)
A．Fe(OH)2是一種黑色固體，不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色
B．由圖示操作可制取Fe(OH)2
C．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反應(yīng)制得
D．Fe(OH)3膠體呈紅褐色、透明，能發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)
8．用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀
方法一：用FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備
(1)除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法
(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長(zhǎng)滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是_____________________________________
方法二：在如圖所示裝置中，用不含O2的NaOH溶液、鐵屑和稀硫酸制備
(3)在試管Ⅰ里加入的試劑是________
(4)在試管Ⅱ里加入的試劑是________
(5)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和試管Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是________
__________________________________________________________________________________________
(6)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色，其理由是___________________________________________
__________________________________________________
9．如下圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時(shí)顏色的變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6 mol·L－1的硫酸，其他試劑任選。填寫下列空白：
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(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是______，A中反應(yīng)的離子方程式是________________
(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先將止水夾E______(填“打開”或“關(guān)閉”)，C中收集到氣體的主要成分是_____________________
(3)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過程：________________________________________
(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進(jìn)入，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________
10．金屬鈉與FeSO4溶液反應(yīng)，很難完整地看到反應(yīng)全過程的現(xiàn)象。為此，有人用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：先用無氧蒸餾水配制純凈的FeSO4溶液，取少量加入到試管中，再在FeSO4溶液的液面上覆蓋一薄層汽油，將試管放在盛熱水的燒杯中，待試管中汽油層消失后，向試管中加入一小粒金屬鈉，迅速塞上帶導(dǎo)氣彎管的單孔塞，可以清楚地看到鈉與FeSO4溶液反應(yīng)的全過程
(1)汽油的作用是_________________________________________________________________
(2)加入鈉后觀察到鈉熔成光亮的小球，在液面上四處游動(dòng)，溶液中有________沉淀生成
(3)如果向試管中加入汽油后即加入鈉粒可能發(fā)生爆炸，其原因是___________________________________
(4)寫出鈉與FeSO4溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________，離子方程式是
________________________________________________________________________
11．有人設(shè)計(jì)出一種在隔絕空氣條件下讓鈉與FeSO4溶液反應(yīng)的方法以驗(yàn)證反應(yīng)實(shí)質(zhì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，往100 mL的大試管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金屬鈉放入大試管后塞上橡皮塞，通過長(zhǎng)頸漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡膠塞，并夾緊彈簧夾(如圖所示)。仔細(xì)觀察，回答下列問題：
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(1)大試管的下層溶液中出現(xiàn)的現(xiàn)象為___________
(2)裝置中長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)液面___________(填“下降”或“上升”)
(3)寫出鈉與FeSO4溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________
【氫氧化鐵和氫氧化亞鐵制備】答案
1．A。解析：實(shí)驗(yàn)室常用可溶性鐵鹽溶液(如氯化鐵溶液)與堿溶液(如燒堿溶液)反應(yīng)來制取氫氧化鐵沉淀。
2．B。解析：Fe(OH)2為白色絮狀沉淀，在空氣中易變成灰綠色，最后變成紅褐色的Fe(OH)3，B項(xiàng)不正確。
3．C。解析：A正確，F(xiàn)eCl2和燒堿溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去氧氣，確保Fe(OH)2在無氧的環(huán)境里生成；B正確，在FeCl2溶液的上面加一層油，以隔絕空氣，防止氧氣溶入；C不正確，向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時(shí)，要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氫氧化鈉溶液在滴入時(shí)接觸空氣，從而溶有氧氣；D正確，產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后，若振蕩試管，會(huì)增大沉淀與空氣接觸的機(jī)會(huì)，使沉淀更易被氧化。
4．D。解析：B項(xiàng)中CCl4密度大，應(yīng)在下層，不能長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀；D項(xiàng)中的操作可防止氧氣氧化Fe(OH)2，能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀。
5．B。解析：因?yàn)镕e(OH)2在空氣中易被氧化成Fe(OH)3，故要長(zhǎng)時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的空氣或氧氣。裝置①是先用Fe粉與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的H2將裝置中的空氣排盡，然后滴入NaOH溶液，與FeSO4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Fe(OH)2，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中，可以達(dá)到目的，①正確；②滴入的NaOH溶液會(huì)吸收空氣中的氧氣，與試管中的FeSO4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Fe(OH)2和Na2SO4，溶液中有氧氣，會(huì)氧化Fe(OH)2變?yōu)镕e(OH)3，因此會(huì)看到沉淀由白色迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阱e(cuò)誤；③中液面上加苯阻止了空氣進(jìn)入，在隔絕空氣的環(huán)境中NaOH、FeSO4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Fe(OH)2和Na2SO4，由于沒有空氣，F(xiàn)e(OH)2不能被氧化，能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀，③正確；故合理選項(xiàng)是B。
6．C。解析：C項(xiàng)沒有做防氧化措施，生成的Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3。
7．A。解析：Fe(OH)2是一種白色固體，A錯(cuò)誤；煤油能減少FeSO4溶液與氧氣接觸，可以避免試管中部分氧氣對(duì)氫氧化亞鐵的氧化，B正確；鐵在氧氣中燃燒可生成Fe3O4，可通過化合反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3來制取Fe(OH)3，C正確；Fe(OH)3膠體呈紅褐色、透明，能發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)，D正確。
8．(1)煮沸　
(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2而被氧化
(3)稀硫酸、鐵屑　
(4)NaOH溶液
(5)檢驗(yàn)試管Ⅱ出口處排出的H2的純度，當(dāng)排出的H2純凈時(shí)，再夾緊止水夾
(6)試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進(jìn)入裝置
解析：(1)氣體的溶解度是隨溫度升高而降低的，所以煮沸后的蒸餾水中溶解的O2變少。
(2)避免生成的Fe(OH)2被空氣(氧氣)氧化。試管Ⅱ是開口式，無法利用產(chǎn)生的氣體將溶液壓入試管Ⅰ中，所以制取FeSO4應(yīng)在試管Ⅰ中進(jìn)行，而在試管Ⅱ中應(yīng)加入不含O2的NaOH溶液。當(dāng)把Fe與稀硫酸放入試管Ⅰ后，產(chǎn)生的H2可通過試管Ⅰ內(nèi)的短導(dǎo)管排出試管Ⅰ內(nèi)的空氣，然后經(jīng)過止水夾進(jìn)入試管Ⅱ中，再排盡試管Ⅱ內(nèi)的空氣，最后關(guān)閉止水夾，試管Ⅰ內(nèi)產(chǎn)生的H2無法逸出，H2產(chǎn)生的壓強(qiáng)將試管Ⅰ內(nèi)生成的FeSO4溶液通過長(zhǎng)導(dǎo)管壓入試管Ⅱ內(nèi)，在此過程中，液體都處于H2環(huán)境中，從而避免了空氣中的O2將反應(yīng)生成的Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3。
9．(1)鐵屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打開　H2
(3)關(guān)閉止水夾E，使FeSO4溶液壓入B瓶中進(jìn)行反應(yīng)
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析：實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先打開E，讓H2把A、B裝置中的空氣排出，讓Fe(OH)2在H2氣氛中生成，以便較長(zhǎng)時(shí)間觀察Fe(OH)2的顏色。H2充滿B后關(guān)閉E，A中的FeSO4溶液沿豎直長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)入B瓶，與NaOH反應(yīng)。
10．(1)受熱時(shí)汽化，其蒸氣將試管中空氣排盡，起保護(hù)作用　
(2)白色　
(3)鈉與水劇烈反應(yīng)放出大量的熱，使汽油蒸氣、生成的H2與空氣的混合氣燃燒，發(fā)生爆炸　
(4)2Na＋2H2O＋FeSO4===Na2SO4＋Fe(OH)2↓＋H2↑
2Na＋2H2O＋Fe2＋===2Na＋＋Fe(OH)2↓＋H2↑
解析：(1)汽油的沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)變?yōu)闅怏w，把試管內(nèi)空氣排凈，避免FeSO4被空氣中的O2氧化。(2)Na與H2O反應(yīng)生成NaOH和H2，NaOH和FeSO4反應(yīng)生成Fe(OH)2白色沉淀。(3)Na與H2O反應(yīng)是放熱反應(yīng)，放出的熱使生成的H2和汽油、空氣的混合氣燃燒發(fā)生爆炸。(4)鈉與FeSO4溶液混合，首先是Na與H2O反應(yīng)生成NaOH和H2,2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，所得產(chǎn)物NaOH再與FeSO4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，產(chǎn)生Fe(OH)2和Na2SO4，F(xiàn)eSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，將兩個(gè)方程式疊加，就得到總反應(yīng)為2Na＋2H2O＋FeSO4===Na2SO4＋Fe(OH)2↓＋H2↑，其離子方程式為2Na＋2H2O＋Fe2＋===2Na＋＋Fe(OH)2↓＋H2↑。
11．(1)產(chǎn)生白色絮狀沉淀　
(2)上升　
(3)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
解析：(1)由于金屬Na的密度比H2O的小，但比煤油的大，故Na粒應(yīng)位于兩種液體的交界處，Na與FeSO4溶液接觸的部分與H2O發(fā)生反應(yīng)生成NaOH和H2，NaOH與FeSO4發(fā)生反應(yīng)生成白色絮狀沉淀Fe(OH)2，因隔絕了空氣，制得的白色Fe(OH)2可以保存較長(zhǎng)時(shí)間。
(2)由于大試管內(nèi)產(chǎn)生H2，大試管內(nèi)氣壓增大，把大試管內(nèi)的液體壓入長(zhǎng)頸漏斗中，故長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)的液面上升。(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，將兩個(gè)化學(xué)方程式相加得2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
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