Question

某研究性学习小组在研究由Fe^2＋制备Fe(OH)₂的过程中，设计了如下实验方案：

【实验设计】

方法一：按照图1进行实验，容器A中的反应开始时，弹簧夹C处于打开状态，一段时间后，关闭弹簧夹C，容器A中的反应仍在进行。最终在_______容器中观察到白色沉淀，该实验中涉及到的化学方程式有：                                        。

方法二：按图2进行实验，最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀。请从所提供的试剂或电极材料中选择正确的序号填在横线上：①纯水  ②NaCl溶液  ③NaOH溶液  ④四氯化碳  ⑤CuCl₂溶液  ⑥乙醇  ⑦Fe棒  ⑧植物油  ⑨碳棒

a为___________，b为___________，c为___________，d为___________。(填序号)

【探究思考】

实验表明上述实验中出现白色的沉淀会逐渐转变为灰绿色或绿色，那么如何解释出现灰绿色或绿色的现象呢？

（1）甲同学查阅资料后，得到Fe(OH)₂如下信息：

资料名称	物理性质描述	化学性质描述
《化学辞典》，顾翼东编，1989年版P637	白色无定形粉末或白色至淡绿色六方晶体	与空气接触易被氧化，将细粉喷于空气中，则立即燃烧出火花
《大学普通化学（下册）》傅鹰著P637	白色沉淀	此沉淀易被氧化成微绿色Fe3(OH)8
《普通化学教程》（下册）P788	白色	能强烈吸收O2，迅速变成棕色 Fe(OH)3。这时作为氧化的中间产物为土绿色，其中含有Fe2＋、Fe3＋。

 

阅读该资料后，你对上述实验中出现灰绿色或绿色的现象的解释是：__________     ；资料中提及的微绿色Fe₃(OH)₈，用氧化物的形式表示可写成__________________。

（2）乙同学依据配色原理：白色和棕色不可能调配成绿色或灰绿色的常识，认为绿色可能是形成Fe(OH)₂·nH₂O所致。用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀，观察到沉淀由绿变白的趋势。加热时，“方法一”中弹簧夹C应处于___________（填“打开”或“关闭”）状态，容器A中的反应须处于___________（填“停止”或“发生”）状态。写出该实验中支持乙同学观点的化学方程式_______________。

 

Answer 1

【答案】

【实验设计】

方法一：B；(1分)  Fe＋H₂SO₄＝FeSO₄＋H₂↑、FeSO₄＋2NaOH＝Fe(OH)₂↓＋Na₂SO₄   (2分)

(H₂SO₄＋2NaOH＝Na₂SO₄＋2H₂O  写不写都不扣分，也不给分)

方法二：⑦、⑨或⑦、⑧、②。（每空1分，共4分）

【探究思考】（1）由于Fe（OH）₂部分被氧化，混入少量的Fe（OH）₃，FeO•Fe₂O₃•4H₂O；（2）打开，发生，Fe（OH）₂•nH₂OFe（OH）₂+nH₂O；

【解析】

试题分析：【实验设计】由Fe^2＋制备Fe(OH)₂的过程中防止氧气对实验的干扰是实验成功的关键；方法一的原理是利用铁与稀硫酸反应生成的硫酸亚铁来提供Fe²⁺，利用生成的氢气来排除装置内氧气，防止氢氧化亚铁被氧化，关闭止水夹C，可使A装置内压强增大，将FeSO₄溶液排到B中与氢氧化钠溶液反应，从而生成稳定的Fe（OH）₂；最终在B容器中观察到白色沉淀，涉及到的化学方程式有：

Fe＋H₂SO₄＝FeSO₄＋H₂↑、FeSO₄＋2NaOH＝Fe(OH)₂↓＋Na₂SO₄、 H₂SO₄＋2NaOH＝Na₂SO₄＋2H₂O，方法二是利用电解原理来制备氢氧化亚铁；按图2进行实验，最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀，则阳极材料为铁，铁放电提供亚铁离子，金属或导电的非金属作阴极，可以选用铁或石墨；阴极上氢离子放电同时有氢氧根离子生成，所以可以选用氯化钠溶液，为防止亚铁离子被氧化，液体C起隔绝空气的作用，则C的密度小于d的密度，所以C可以选用植物油，选⑦、⑨或⑦、⑧、②；

【探究思考】（1）由资料信息可知，氢氧化亚铁为白色而氢氧化铁为棕色，二者的混合物呈现出绿色，因此实验中出现灰绿色或绿色的现象应是生成的Fe（OH）₂部分被氧化而混入少量的Fe（OH）₃的缘故；微绿色Fe₃（OH）₈可认为是Fe（OH）₂与Fe（OH）₃的结合起的一种物质，其中铁既显+2价也显+3价，根据化合价规则和原子守恒，Fe₃（OH）₈写成氧化物形式为：FeO•Fe₂O₃•4H₂O，答案为：由于Fe（OH）₂部分被氧化，混入少量的Fe（OH）₃，FeO•Fe₂O₃•4H₂O；（2）验证乙同学的猜测要防止Fe （OH）₂•nH₂O被空气氧化，因此活塞C应处于打开状态，容器A中的反应要继续进行，Fe （OH）₂•nH₂O受热分解生成氢氧化亚铁和水，答案为：打开，发生，Fe（OH）₂•nH₂OFe（OH）₂+nH₂O。

考点：以氢氧化亚铁的制备为载体，考查实验方案的设计与评价及相关方程式的书写。