資源簡介

提升課時8　氫氧化亞鐵制備實驗及改進
學習目標　1.了解鐵的氫氧化物的主要性質，能說明它們在生產、生活中的應用。2.根據Fe(OH)2和Fe(OH)3的性質，設計其制備方案，提升學生科學探究及創新意識的素養水平。
氫氧化亞鐵制備實驗及改進
將NaOH溶液滴入FeSO4溶液中會產生白色的Fe(OH)2沉淀：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，但由于Fe(OH)2極易被氧化，溶解在水溶液中的少量氧氣可把Fe(OH)2迅速氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，所以在制備Fe(OH)2的過程中一定要隔絕O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。
[實驗裝置]
【問題討論】
問題1　事先煮沸NaOH溶液的目的是___________________________
______________________________________________________________。
提示　除去溶液中溶解的O2，防止O2將Fe(OH)2氧化
問題2　FeSO4溶液若長期露置于空氣中，可能產生的雜質陽離子是____________；原因是__________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示　Fe3＋　FeSO4溶液中的Fe2＋被空氣中的O2氧化成Fe3＋
問題3　已知苯的密度比水小，且難溶于水。改進裝置①中加入少量苯的目的是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　隔絕下層液體與空氣接觸，防止生成的Fe(OH)2被O2氧化
問題4　改進裝置③中，能長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀操作是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　先打開止水夾a，待導管b排出的氣體驗純后，再關閉止水夾a
問題5　改進裝置②能較長時間觀察到白色沉淀的原因是什么？
提示　鐵粉與稀硫酸反應生成的H2排除了裝置內的空氣，同時試管內剩余的H2起到保護氣的作用，防止Fe(OH)2與O2接觸被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。
【探究歸納】
1.制備Fe(OH)2常用的兩種方法
(1)有機層覆蓋法
將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空氣與Fe(OH)2接觸發生反應，如上圖①所示。
(2)還原性氣體保護法
用H2將裝置內的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長時間觀察到白色沉淀，如上圖②、③所示。
2.氫氧化亞鐵制取實驗的四個關鍵點
(1)Fe2＋極易被空氣中氧氣氧化，所以FeSO4溶液要現用現配。
(2)為了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸餾水和制備Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，盡可能除去O2。
(3)為了防止滴加NaOH溶液時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再擠出NaOH溶液。
(4)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或其他密度小于水而不溶于水的有機物(如苯)，以隔絕空氣。
1.下列有關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.實驗中所用氫氧化鈉溶液應預先煮沸
答案　B
解析　氫氧化亞鐵不穩定，極易與空氣中的氧氣反應生成氫氧化鐵，故A正確；氫氧化亞鐵是一種白色沉淀，故B錯誤；由于氫氧化亞鐵極易被氧化，所以滴管應該插在溶液下面，故C正確；煮沸的目的是排出溶液中溶解的氧氣，防止氫氧化亞鐵被氧化，故D正確。
2.在實驗室里用以下方法制備并較長時間保存Fe(OH)2，能成功的是(　　)
答案　C
解析　NaOH溶液加入時會帶入氧氣，會氧化氫氧化亞鐵變為氫氧化鐵，不能成功得到氫氧化亞鐵；氯化鐵和氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀，不能得到氫氧化亞鐵沉淀；C裝置是利用鐵和稀硫酸現制FeSO4，并用產生的H2趕走試管和溶液中的氧氣，故C符合題意；氯化亞鐵和氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化亞鐵沉淀，膠頭滴管伸入到液面以下，暫時隔絕氧氣，但是不能較長時間保存Fe(OH)2。
3.用如圖裝置可以制備Fe(OH)2沉淀，下列說法不正確的是(　　)
A.該實驗應該先打開C，一段時間后再關閉C
B.實驗完成時，在A容器中得到白色沉淀
C.如果將NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中，最終得到紅褐色沉淀
D.本實驗制備的氫氧化亞鐵可以相對較長時間保持白色狀態
答案　B
解析　鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，生成的氫氣排出裝置內的空氣，關閉止水夾后，利用產生氣體的壓強將生成的硫酸亞鐵壓入到B容器中生成白色沉淀。該實驗應該先打開C，利用生成的氫氣排出裝置內的空氣，氫氣純凈后，再關閉C，故A正確；實驗完成時，A容器中沒有白色沉淀，白色沉淀在B容器中得到，故B錯誤；如果將NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中，有氧氣帶入，開始生成的白色沉淀迅速變為灰綠色，最終得到紅褐色沉淀，故C正確；本實驗利用氫氣排出裝置內的空氣，因此本實驗制備的氫氧化亞鐵可以相對較長時間保持白色狀態，故D正確。
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)有機層覆蓋法
1.關于Fe(OH)2的實驗室制備，下列說法不正確的是(　　)
A.常用煮沸的方法除去NaOH溶液中的O2
B.將苯換成四氯化碳同樣可以達到隔絕空氣的作用
C.氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應的離子方程式為Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
D.若生成的沉淀暴露于空氣中，現象為：白色→灰綠→紅褐色
答案　B
解析　A項，煮沸除去氧氣，防止氧氣氧化氫氧化亞鐵； B項，四氯化碳的密度大于水，不能達到隔絕空氣的作用； C項，氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應生成氫氧化亞鐵沉淀和硫酸鈉，故離子方程式為Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；D項，白色的氫氧化亞鐵在空氣中易被氧化為氫氧化鐵紅褐色沉淀，故現象為白色→灰綠→紅褐色。
2.下列實驗操作能夠制取Fe(OH)2并能較長時間觀察到白色沉淀的是(　　)
答案　D
解析　B項，CCl4密度大，應在下層，不能起到隔離空氣作用，因此不能長時間觀察到白色沉淀；D項，操作可防止氧氣氧化Fe(OH)2，能較長時間觀察到白色沉淀。
3.有人設計出一種在隔絕空氣條件下讓鈉與FeSO4溶液反應的方法以驗證其反應實質。實驗時，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膠塞，通過長頸漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面上升至橡膠塞，并夾緊彈簧夾(如圖所示)。仔細觀察，回答下列問題：
(1)大試管的下層溶液中出現的現象為_______________________________
______________________________________________________________。
(2)裝置中長頸漏斗內液面________(填“下降”或“上升”)。
(3)寫出鈉與FeSO4溶液反應的化學方程式：_____________________________
_______________________________________________________________。
答案　(1)產生白色絮狀沉淀　(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，比煤油的大，故鈉粒應位于兩種液體的交界處，Na與FeSO4溶液接觸的部分與H2O發生反應生成NaOH和H2，NaOH與FeSO4發生反應生成白色絮狀沉淀Fe(OH)2，因隔絕了空氣，制得的白色Fe(OH)2可以保存較長時間。(2)由于大試管內產生H2，大試管內壓強增大，把大試管內的液體壓入長頸漏斗中，故長頸漏斗內的液面上升。(3)反應的化學方程式為2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，將兩個化學方程式相加得2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
(二)還原性氣體保護法
4.如下圖所示裝置，可用以制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時顏色的變化。下列說法不正確的是(　　)
A.實驗前，應事先煮沸溶液除去溶解氧
B.裝置 Ⅰ 可制取FeSO4溶液并排盡裝置內空氣
C.止水夾在實驗過程中應該先關后開
D.取下裝置 Ⅱ 的橡皮塞可觀察沉淀顏色變化
答案　C
解析　A項，溶液中會溶解少量的氧氣，氧氣能氧化氫氧化亞鐵，所以實驗前，應事先煮沸溶液除去溶解氧；B項，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，氫氣能排盡裝置中的空氣，所以裝置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排盡裝置內空氣；C項，止水夾開始時打開，產生的氫氣將裝置中的空氣排盡，再關閉止水夾，Ⅰ中壓強增大，硫酸亞鐵溶液被壓入Ⅱ中；D項，氫氧化亞鐵不穩定，容易被空氣中的氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵，取下裝置Ⅱ的橡皮塞空氣進入試管，氫氧化亞鐵被氧氣氧化，可觀察沉淀顏色變化。
5.某小組利用如圖裝置較長時間觀察到了白色Fe(OH)2沉淀。下列說法不正確的是(　　)
A.連接好裝置后，需檢查裝置的氣密性
B.小燒杯中水的作用是液封，防止空氣進入試管
C.鐵粉的主要作用是將可能生成的Fe3＋還原為Fe2＋
D.實現較長時間觀察到白色Fe(OH)2沉淀要做到排除O2干擾
答案　C
解析　根據裝置圖可知：連接好裝置后，先檢查裝置的氣密性。左側試管內利用鐵與稀硫酸反應生成氫氣，用氫氣作保護氣，導管口用水液封，再滴加氫氧化鈉溶液與生成的硫酸亞鐵溶液反應，在氫氣作保護氣的條件下保證了新制的氫氧化亞鐵不被氧化。
6.如下圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時顏色的變化。實驗時必須使用鐵屑和6 mol·L－1的硫酸，其他試劑任選。
填寫下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中應預先加入的試劑是________，A中反應的離子方程式是_______________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)實驗開始時先將止水夾E________(填“打開”或“關閉”)，C中收集到氣體的主要成分是________。
(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程：____________________________________
__________________________________________________________________。
(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進入，寫出有關反應的化學方程式：__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案　(1)鐵屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打開　H2
(3)關閉止水夾E，使FeSO4溶液壓入B瓶中進行反應
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析　實驗開始時先打開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，以便較長時間觀察Fe(OH)2的顏色。H2充滿B后關閉E，A中的FeSO4溶液沿豎直長導管進入B瓶，與NaOH反應。
B級　素養培優練
7.用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備。
(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時，除加硫酸防止生成Fe(OH)2外，還需加入________。
(2)除去蒸餾水中溶解的O2，常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
方法二：在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。
(4)在試管Ⅰ里加入的試劑是________。
(5)在試管Ⅱ里加入的試劑是________。
(6)為了制得白色的Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是
______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(7)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案　(1)鐵屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2轉化成Fe(OH)3沉淀　(4)稀H2SO4、鐵屑　(5)NaOH溶液
(6)檢驗試管Ⅱ出口處排出的氫氣的純度。當排出的H2純凈時，再夾緊止水夾　(7)試管Ⅰ中反應生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進入
解析　方法一：(1)根據FeSO4溶液中亞鐵離子易被氧化為三價鐵離子的特點，在配制其溶液時還需加入鐵屑防止硫酸亞鐵被氧化，發生反應的離子方程式為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；(2)蒸餾水中若溶有O2，則會加速Fe(OH)2氧化，由于氧氣的溶解度隨溫度的升高而減小，因此可采用加熱煮沸的方法除去；(3)為避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2，可用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液方可達到目的。
方法二：(4)鐵與硫酸反應Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，生成氫氣，關閉止水夾，會使裝置Ⅰ中壓強變大，使Ⅰ中生成的FeSO4溶液進入Ⅱ中，與Ⅱ中的NaOH反應得到氫氧化亞鐵；(5)硫酸亞鐵進入試管Ⅱ中與一種試劑反應生成氫氧化亞鐵，所以試管Ⅱ中放入的是氫氧化鈉溶液；(6)Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化，為了制得白色Fe(OH)2沉淀，應在操作過程中隔絕氧氣，故在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是待反應一段時間后，在Ⅱ處對氫氣驗純(目的是驗證是否還存在氧氣)，當排出的H2純凈時，再夾緊止水夾；(7)Fe(OH)2易被氧化而變質，試管Ⅰ中反應生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進入。
8.某同學設計如圖裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色沉淀。
請回答：
(1)儀器1的名稱________。裝置5的作用________。
(2)實驗開始時，關閉K2，打開K1，反應一段時間后，再打開K2，關閉K1，發現3中溶液不能進入4中。請為裝置作一處改進，使溶液能進入4中__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)裝置改進后，將3中反應后溶液壓入4中，在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程分析沒有產生白色沉淀的原因______________________________
________________________________________________________________。
答案　(1)滴液漏斗(分液漏斗)　液封，防止空氣進入裝置4
(2)在裝置2、3之間添加控制開關
(3)裝置4內的空氣沒有排盡
解析　該裝置制備Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排盡空氣的氣氛中，先將鐵屑和稀硫酸反應得到FeSO4，再利用氣體產生的氣壓把FeSO4溶液壓至裝置4中與NaOH反應，得到Fe(OH)2，注意所需試劑也需要加熱除掉溶解氧。(1)觀察儀器1特征可知是分液漏斗或者滴液漏斗，該反應需要置于無氧環境，注意這里跟防倒吸無關，可知裝置5的作用是液封，防止空氣進入裝置4。(2)實驗開始時，關閉K2，打開K1，反應一段時間后，再打開K2，關閉K1，發現3中溶液不能進入4中。如此操作，不行的原因在于裝置3產生的H2從左側導管溢出，沒有足夠的壓強不能將FeSO4溶液擠出，因而在裝置2、3之間添加控制開關即可。(3)灰綠色沉淀產生的原因是Fe(OH)2被空氣氧化，原因為裝置4中空氣沒有完全排盡。
9.某化學學習小組設計了下列方法探究氫氧化亞鐵的制備等相關問題。
(1)用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反應，方法如圖。該方法能觀察到白色的Fe(OH)2沉淀，但沉淀顏色快速發生變化。請分析沉淀顏色變化的原因：_________________________________________________________________
______________________________________________(用化學方程式表示)。
(2)該小組為探究反應物濃度對Fe(OH)2制備效果的影響，以Fe(OH)2沉淀白色持續時間(t)為指標，t越大，實驗效果越好。部分實驗數據如表(w代表質量分數)：
實驗 序號 w(FeSO4)/% w(NaOH)/% t/s
ⅰ 2.5 15 149
ⅱ 5 15 138
ⅲ 10 15 93
ⅳ 5 25 142
ⅴ 5 35 180
①實驗ⅰ、ⅱ、ⅲ的目的是_________________________________
_____________________________________________________________。
②該小組同學通過實驗推斷：其他條件不變時，所用NaOH溶液的濃度越大，實驗效果越好。推斷的證據是__________________________________________
__________________________________________________________________。
③由綠礬晶體(FeSO4·7H2O)配制250 mL 0.10 mol·L－1 FeSO4溶液，需要用到的儀器有藥匙、玻璃棒、燒杯、托盤天平、250 mL容量瓶、________。以下操作會導致所配溶液濃度偏低的是________。
A.容量瓶中原有少量蒸餾水
B.洗滌燒杯和玻璃棒的溶液未轉入容量瓶中
C.定容時俯視刻度線
D.定容搖勻后發現溶液體積低于刻度線，再補加少量蒸餾水至刻度線
(3)若向FeSO4溶液中加入足量Na2O2，觀察到的現象是________________________________________________________________
______________________________________________________________。
答案　(1)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(2)①探究其他條件相同時，FeSO4溶液濃度對Fe(OH)2制備效果的影響　②沉淀持續時間t：ⅴ>ⅳ>ⅱ　③膠頭滴管　BD　(3)有紅褐色沉淀生成，有無色無味氣體放出
解析　(1)FeSO4和NaOH發生復分解反應生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，化學方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；(2)①實驗ⅰ、ⅱ、ⅲ的變量是FeSO4溶液濃度，目的是：探究其他條件相同時，FeSO4溶液濃度對Fe(OH)2制備效果的影響；②實驗ⅴ、ⅳ、ⅱ的變量是NaOH溶液濃度，其他條件不變時，所用NaOH溶液的濃度越大，沉淀持續時間越長，實驗效果越好，則證據是沉淀持續時間t：ⅴ>ⅳ>ⅱ；③配制一定物質的量濃度溶液的步驟：計算、稱量、溶解、移液、洗滌、定容等，用到的儀器：藥匙、玻璃棒、燒杯、托盤天平、250 mL容量瓶、膠頭滴管；定容時還需要加入蒸餾水，容量瓶中原有少量蒸餾水對所配溶液濃度無影響，A不選；洗滌燒杯和玻璃棒的溶液未轉入容量瓶中，則殘留在杯壁上的溶質沒有完全轉移到容量瓶，導致所配溶液濃度偏低，B選；定容時俯視刻度線導致溶液體積偏小，依據c＝可知溶液濃度偏高，C不選；定容搖勻后發現溶液凹面低于刻度線，再補加少量蒸餾水至刻度線，導致加入水的體積增大，溶液濃度偏低，D選；故選BD；(3)Na2O2和水反應生成NaOH和O2，NaOH再和FeSO4溶液反應生成Fe(OH)2，由于Na2O2過量，則Fe(OH)2被氧化為Fe(OH)3，觀察到的現象是有紅褐色沉淀生成，有無色無味氣體放出。提升課時8　氫氧化亞鐵制備實驗及改進
學習目標　1.了解鐵的氫氧化物的主要性質,能說明它們在生產、生活中的應用。2.根據Fe(OH)2和Fe(OH)3的性質,設計其制備方案,提升學生科學探究及創新意識的素養水平。
氫氧化亞鐵制備實驗及改進
　　　　　　　　　　　　　　　　
將NaOH溶液滴入FeSO4溶液中會產生白色的Fe(OH)2沉淀:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓,但由于Fe(OH)2極易被氧化,溶解在水溶液中的少量氧氣可把Fe(OH)2迅速氧化成Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,所以在制備Fe(OH)2的過程中一定要隔絕O2,防止生成的Fe(OH)2被氧化。
[實驗裝置]
【問題討論】
問題1　事先煮沸NaOH溶液的目的是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
問題2　FeSO4溶液若長期露置于空氣中,可能產生的雜質陽離子是　　　　　　;原因是　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
問題3　已知苯的密度比水小,且難溶于水。改進裝置①中加入少量苯的目的是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
問題4　改進裝置③中,能長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀操作是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
問題5　改進裝置②能較長時間觀察到白色沉淀的原因是什么
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.制備Fe(OH)2常用的兩種方法
(1)有機層覆蓋法
將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下,并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發生反應,如上圖①所示。
(2)還原性氣體保護法
用H2將裝置內的空氣排盡后,再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合,這樣可長時間觀察到白色沉淀,如上圖②、③所示。
2.氫氧化亞鐵制取實驗的四個關鍵點
(1)Fe2+極易被空氣中氧氣氧化,所以FeSO4溶液要現用現配。
(2)為了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液所用的蒸餾水和制備Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸,盡可能除去O2。
(3)為了防止滴加NaOH溶液時帶入空氣,可將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液的液面下,再擠出NaOH溶液。
(4)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或其他密度小于水而不溶于水的有機物(如苯),以隔絕空氣。
1.下列有關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.實驗中所用氫氧化鈉溶液應預先煮沸
2.在實驗室里用以下方法制備并較長時間保存Fe(OH)2,能成功的是 (　　)
3.用如圖裝置可以制備Fe(OH)2沉淀,下列說法不正確的是 (　　)
A.該實驗應該先打開C,一段時間后再關閉C
B.實驗完成時,在A容器中得到白色沉淀
C.如果將NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中,最終得到紅褐色沉淀
D.本實驗制備的氫氧化亞鐵可以相對較長時間保持白色狀態
:課后完成　第三章　提升課時8(共37張PPT)
第一節　鐵及其化合物
第三章　鐵 金屬材料
提升課時 　氫氧化亞鐵制備實驗及改進
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1.了解鐵的氫氧化物的主要性質，能說明它們在生產、生活中的應用。2.根據Fe(OH)2和Fe(OH)3的性質，設計其制備方案，提升學生科學探究及創新意識的素養水平。
學習目標
氫氧化亞鐵制備實驗及改進
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
氫氧化亞鐵制備實驗及改進
對點訓練
將NaOH溶液滴入FeSO4溶液中會產生白色的Fe(OH)2沉淀：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，但由于Fe(OH)2極易被氧化，溶解在水溶液中的少量氧氣可把Fe(OH)2迅速氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，所以在制備Fe(OH)2的過程中一定要隔絕O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。
[實驗裝置]
【問題討論】
問題1　事先煮沸NaOH溶液的目的是______________________________________。
問題2　FeSO4溶液若長期露置于空氣中，可能產生的雜質陽離子是____________；原因是__________________________________________________________。
問題3　已知苯的密度比水小，且難溶于水。改進裝置①中加入少量苯的目的是__________________________________________________________________。
問題4　改進裝置③中，能長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀操作是__________________________________________________________________。
除去溶液中溶解的O2，防止O2將Fe(OH)2氧化
Fe3＋
FeSO4溶液中的Fe2＋被空氣中的O2氧化成Fe3＋
隔絕下層液體與空氣接觸，防止生成的Fe(OH)2被O2氧化
先打開止水夾a，待導管b排出的氣體驗純后，再關閉止水夾a
問題5　改進裝置②能較長時間觀察到白色沉淀的原因是什么？
提示　鐵粉與稀硫酸反應生成的H2排除了裝置內的空氣，同時試管內剩余的H2起到保護氣的作用，防止Fe(OH)2與O2接觸被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。
【探究歸納】
1.制備Fe(OH)2常用的兩種方法
(1)有機層覆蓋法
將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空氣與Fe(OH)2接觸發生反應，如上圖①所示。
(2)還原性氣體保護法
用H2將裝置內的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長時間觀察到白色沉淀，如上圖②、③所示。
2.氫氧化亞鐵制取實驗的四個關鍵點
(1)Fe2＋極易被空氣中氧氣氧化，所以FeSO4溶液要現用現配。
(2)為了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸餾水和制備Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，盡可能除去O2。
(3)為了防止滴加NaOH溶液時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再擠出NaOH溶液。
(4)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或其他密度小于水而不溶于水的有機物(如苯)，以隔絕空氣。
1.下列有關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.實驗中所用氫氧化鈉溶液應預先煮沸
解析　氫氧化亞鐵不穩定，極易與空氣中的氧氣反應生成氫氧化鐵，故A正確；氫氧化亞鐵是一種白色沉淀，故B錯誤；由于氫氧化亞鐵極易被氧化，所以滴管應該插在溶液下面，故C正確；煮沸的目的是排出溶液中溶解的氧氣，防止氫氧化亞鐵被氧化，故D正確。
B
2.在實驗室里用以下方法制備并較長時間保存Fe(OH)2，能成功的是(　　)
解析　NaOH溶液加入時會帶入氧氣，會氧化氫氧化亞鐵變為氫氧化鐵，不能成功得到氫氧化亞鐵；氯化鐵和氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀，不能得到氫氧化亞鐵沉淀；C裝置是利用鐵和稀硫酸現制FeSO4，并用產生的H2趕走試管和溶液中的氧氣，故C符合題意；氯化亞鐵和氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化亞鐵沉淀，膠頭滴管伸入到液面以下，暫時隔絕氧氣，但是不能較長時間保存Fe(OH)2。
C
3.用如圖裝置可以制備Fe(OH)2沉淀，下列說法不正確的是(　　)
A.該實驗應該先打開C，一段時間后再關閉C
B.實驗完成時，在A容器中得到白色沉淀
C.如果將NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中，最終得到紅褐色沉淀
D.本實驗制備的氫氧化亞鐵可以相對較長時間保持白色狀態
B
解析　鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，生成的氫氣排出裝置內的空氣，關閉止水夾后，利用產生氣體的壓強將生成的硫酸亞鐵壓入到B容器中生成白色沉淀。該實驗應該先打開C，利用生成的氫氣排出裝置內的空氣，氫氣純凈后，再關閉C，故A正確；實驗完成時，A容器中沒有白色沉淀，白色沉淀在B容器中得到，故B錯誤；如果將NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中，有氧氣帶入，開始生成的白色沉淀迅速變為灰綠色，最終得到紅褐色沉淀，故C正確；本實驗利用氫氣排出裝置內的空氣，因此本實驗制備的氫氧化亞鐵可以相對較長時間保持白色狀態，故D正確。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)有機層覆蓋法
1.關于Fe(OH)2的實驗室制備，下列說法不正確的是(　　)
A.常用煮沸的方法除去NaOH溶液中的O2
B.將苯換成四氯化碳同樣可以達到隔絕空氣的作用
C.氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應的離子方程式為Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
D.若生成的沉淀暴露于空氣中，現象為：白色→灰綠→紅褐色
B
解析　A項，煮沸除去氧氣，防止氧氣氧化氫氧化亞鐵； B項，四氯化碳的密度大于水，不能達到隔絕空氣的作用； C項，氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應生成氫氧化亞鐵沉淀和硫酸鈉，故離子方程式為Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；D項，白色的氫氧化亞鐵在空氣中易被氧化為氫氧化鐵紅褐色沉淀，故現象為白色→灰綠→紅褐色。
2.下列實驗操作能夠制取Fe(OH)2并能較長時間觀察到白色沉淀的是(　　)
解析　B項，CCl4密度大，應在下層，不能起到隔離空氣作用，因此不能長時間觀察到白色沉淀；D項，操作可防止氧氣氧化Fe(OH)2，能較長時間觀察到白色沉淀。
D
3.有人設計出一種在隔絕空氣條件下讓鈉與FeSO4溶液反應的方法以驗證其反應實質。實驗時，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膠塞，通過長頸漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面上升至橡膠塞，并夾緊彈簧夾(如圖所示)。仔細觀察，回答下列問題：
(1)大試管的下層溶液中出現的現象為_________________。
(2)裝置中長頸漏斗內液面________(填“下降”或“上升”)。
(3)寫出鈉與FeSO4溶液反應的化學方程式：
____________________________________________________。
產生白色絮狀沉淀
上升
2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
解析　(1)由于金屬Na的密度比H2O的小，比煤油的大，故鈉粒應位于兩種液體的交界處，Na與FeSO4溶液接觸的部分與H2O發生反應生成NaOH和H2，NaOH與FeSO4發生反應生成白色絮狀沉淀Fe(OH)2，因隔絕了空氣，制得的白色Fe(OH)2可以保存較長時間。(2)由于大試管內產生H2，大試管內壓強增大，把大試管內的液體壓入長頸漏斗中，故長頸漏斗內的液面上升。(3)反應的化學方程式為2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，將兩個化學方程式相加得2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
(二)還原性氣體保護法
4.如下圖所示裝置，可用以制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時顏色的變化。下列說法不正確的是(　　)
A.實驗前，應事先煮沸溶液除去溶解氧
B.裝置 Ⅰ 可制取FeSO4溶液并排盡裝置內空氣
C.止水夾在實驗過程中應該先關后開
D.取下裝置 Ⅱ 的橡皮塞可觀察沉淀顏色變化
C
解析　A項，溶液中會溶解少量的氧氣，氧氣能氧化氫氧化亞鐵，所以實驗前，應事先煮沸溶液除去溶解氧；B項，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，氫氣能排盡裝置中的空氣，所以裝置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排盡裝置內空氣；C項，止水夾開始時打開，產生的氫氣將裝置中的空氣排盡，再關閉止水夾，Ⅰ中壓強增大，硫酸亞鐵溶液被壓入Ⅱ中；D項，氫氧化亞鐵不穩定，容易被空氣中的氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵，取下裝置Ⅱ的橡皮塞空氣進入試管，氫氧化亞鐵被氧氣氧化，可觀察沉淀顏色變化。
5.某小組利用如圖裝置較長時間觀察到了白色Fe(OH)2沉淀。下列說法不正確的是(　　)
A.連接好裝置后，需檢查裝置的氣密性
B.小燒杯中水的作用是液封，防止空氣進入試管
C.鐵粉的主要作用是將可能生成的Fe3＋還原為Fe2＋
D.實現較長時間觀察到白色Fe(OH)2沉淀要做到排除O2干擾
C
解析　根據裝置圖可知：連接好裝置后，先檢查裝置的氣密性。左側試管內利用鐵與稀硫酸反應生成氫氣，用氫氣作保護氣，導管口用水液封，再滴加氫氧化鈉溶液與生成的硫酸亞鐵溶液反應，在氫氣作保護氣的條件下保證了新制的氫氧化亞鐵不被氧化。
6.如下圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時顏色的變化。實驗時必須使用鐵屑和6 mol·L－1的硫酸，其他試劑任選。
填寫下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中應預先加入的試劑是________，A中反應的離子方程式是___________________________________________________。
鐵屑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)實驗開始時先將止水夾E________(填“打開”或“關閉”)，C中收集到氣體的主要成分是________。
(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程：_______________________________________。
(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進入，寫出有關反應的化學方程式：_________________________________________________________________。
打開
H2
關閉止水夾E，使FeSO4溶液壓入B瓶中進行反應
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析　實驗開始時先打開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，以便較長時間觀察Fe(OH)2的顏色。H2充滿B后關閉E，A中的FeSO4溶液沿豎直長導管進入B瓶，與NaOH反應。
B級　素養培優練
7.用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備。
(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時，除加硫酸防止生成Fe(OH)2外，還需加入________。
(2)除去蒸餾水中溶解的O2，常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是______________________________________________________________。
鐵屑
煮沸
避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2轉化成Fe(OH)3沉淀
解析　方法一：(1)根據FeSO4溶液中亞鐵離子易被氧化為三價鐵離子的特點，在配制其溶液時還需加入鐵屑防止硫酸亞鐵被氧化，發生反應的離子方程式為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；(2)蒸餾水中若溶有O2，則會加速Fe(OH)2氧化，由于氧氣的溶解度隨溫度的升高而減小，因此可采用加熱煮沸的方法除去；(3)為避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2，可用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液方可達到目的。
方法二：在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。
(4)在試管Ⅰ里加入的試劑是______________。
(5)在試管Ⅱ里加入的試劑是___________。
(6)為了制得白色的Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開
止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是
__________________________________________________________________。
(7)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是__________________________________________________________________。
稀H2SO4、鐵屑
NaOH溶液
檢驗試管Ⅱ出口處排出的氫氣的純度。當排出的H2純凈時，再夾緊止水夾
試管Ⅰ中反應生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進入
解析　方法二：(4)鐵與硫酸反應Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，生成氫氣，關閉止水夾，會使裝置Ⅰ中壓強變大，使Ⅰ中生成的FeSO4溶液進入Ⅱ中，與Ⅱ中的NaOH反應得到氫氧化亞鐵；(5)硫酸亞鐵進入試管Ⅱ中與一種試劑反應生成氫氧化亞鐵，所以試管Ⅱ中放入的是氫氧化鈉溶液；(6)Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化，為了制得白色Fe(OH)2沉淀，應在操作過程中隔絕氧氣，故在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是待反應一段時間后，在Ⅱ處對氫氣驗純(目的是驗證是否還存在氧氣)，當排出的H2純凈時，再夾緊止水夾；(7)Fe(OH)2易被氧化而變質，試管Ⅰ中反應生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進入。
8.某同學設計如圖裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2
白色沉淀。請回答：
(1)儀器1的名稱____________________。
裝置5的作用_____________________________。
(2)實驗開始時，關閉K2，打開K1，反應一段時間后，再打開K2，關閉K1，發現3中溶液不能進入4中。請為裝置作一處改進，使溶液能進入4中__________________________________________。
(3)裝置改進后，將3中反應后溶液壓入4中，在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程分析沒有產生白色沉淀的原因______________________________。
滴液漏斗(分液漏斗)
液封，防止空氣進入裝置4
在裝置2、3之間添加控制開關
裝置4內的空氣沒有排盡
解析　該裝置制備Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排盡空氣的氣氛中，先將鐵屑和稀硫酸反應得到FeSO4，再利用氣體產生的氣壓把FeSO4溶液壓至裝置4中與NaOH反應，得到Fe(OH)2，注意所需試劑也需要加熱除掉溶解氧。(1)觀察儀器1特征可知是分液漏斗或者滴液漏斗，該反應需要置于無氧環境，注意這里跟防倒吸無關，可知裝置5的作用是液封，防止空氣進入裝置4。(2)實驗開始時，關閉K2，打開K1，反應一段時間后，再打開K2，關閉K1，發現3中溶液不能進入4中。如此操作，不行的原因在于裝置3產生的H2從左側導管溢出，沒有足夠的壓強不能將FeSO4溶液擠出，因而在裝置2、3之間添加控制開關即可。(3)灰綠色沉淀產生的原因是Fe(OH)2被空氣氧化，原因為裝置4中空氣沒有完全排盡。
9.某化學學習小組設計了下列方法探究氫氧化亞鐵的制備等相關問題。
(1)用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反應，方法如圖。該方法能觀察到白色的Fe(OH)2沉淀，但沉淀顏色快速發生變化。請分析沉淀顏色變化的原因：______________________________________________ (用化學方程式表示)。
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析　(1)FeSO4和NaOH發生復分解反應生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，化學方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
(2)該小組為探究反應物濃度對Fe(OH)2制備效果的影響，以Fe(OH)2沉淀白色持續時間(t)為指標，t越大，實驗效果越好。部分實驗數據如表(w代表質量分數)：
實驗 序號 w(FeSO4)/% w(NaOH)/% t/s
ⅰ 2.5 15 149
ⅱ 5 15 138
ⅲ 10 15 93
ⅳ 5 25 142
ⅴ 5 35 180
①實驗ⅰ、ⅱ、ⅲ的目的是______________________________________________
____________________________________________________________________。
②該小組同學通過實驗推斷：其他條件不變時，所用NaOH溶液的濃度越大，實驗效果越好。推斷的證據是__________________________________。
③由綠礬晶體(FeSO4·7H2O)配制250 mL 0.10 mol·L－1 FeSO4溶液，需要用到的儀器有藥匙、玻璃棒、燒杯、托盤天平、250 mL容量瓶、________。以下操作會導致所配溶液濃度偏低的是________。
A.容量瓶中原有少量蒸餾水
B.洗滌燒杯和玻璃棒的溶液未轉入容量瓶中
C.定容時俯視刻度線
D.定容搖勻后發現溶液體積低于刻度線，再補加少量蒸餾水至刻度線
(3)若向FeSO4溶液中加入足量Na2O2，觀察到的現象是________________________________________________________________。
探究其他條件相同時，FeSO4溶液濃度對Fe(OH)2
制備效果的影響
沉淀持續時間t：ⅴ>ⅳ>ⅱ
膠頭滴管
BD
有紅褐色沉淀生成，有無色無味氣體放出

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