Question

用下面三种方法均可制得Fe（OH）₂白色沉淀．
方法一　用不含Fe³⁺的FeSO₄溶液与不含O₂的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备．
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO₄溶液时还需要加入

 

．
（2）除去蒸馏水中溶解的O₂常采用

 

的方法．
（3）生成Fe（OH）₂白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O₂的NaOH溶液，插入FeSO₄溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是

 

．
方法二　在如图1所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H₂SO₄等试剂制备．
（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是

 

．
（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是

 

．
（3）为了制得Fe（OH）₂白色沉淀，在

 

试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是

 

．
（4）这样生成的Fe（OH）₂沉淀能较长时间保持白色，理由是

 

方法三　利用电解实验可以制得纯净的Fe（OH）₂白色沉淀，如图2所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁．
（1）a电极的材料应为

 

，电极反应式为

 

．
（2）电解液c可以是

 

（填编号）．
A．纯水 B．NaCl溶液C．NaOH溶液 D．CuCl₂溶液
（3）d为苯，其作用是

 

，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？

 

．
（4）若c用Na₂SO₄电解一段时间后看到白色Fe（OH）₂沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为

 

．

Answer 1

考点：制取氢氧化铁、氢氧化亚铁

专题：实验设计题

分析：氢氧化亚铁不稳定，易被空气中氧气氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁是红褐色沉淀，本实验题用三种方法来制备氢氧化亚铁，
方法一 完全是采用课本中的实验，考查硫酸亚铁溶液的配制中的要求，必须要注意防止水解和氧化，硫酸亚铁易被氧化而变质，应排除溶液中的氧气；可用加热溶液的方法除去溶解氧，防止亚铁离子被氧化，须加入铁粉；在制备氢氧化亚铁必须要除去溶解在溶液中的氧气及制备氢氧化亚铁的操作要求；
方法二 是对课本实验的延伸，是一种改进的制备方法，用氢气作保护气的方法来保证新制的氢氧化亚铁不被马上氧化，用NaOH溶液、铁屑、稀H₂SO₄等制备Fe（OH）₂时应该防止Fe（OH）₂被氧化，在装置I中加入Fe和稀硫酸制备FeSO₄，然后利用气体压强将I中FeSO₄挤入装置II中发生复分解反应制取Fe（OH）₂，所以装置II中加入的试剂是NaOH溶液，据此分析解答；
方法三 通过电解制取氢氧化亚铁沉淀，要使铁失去电子生成亚铁离子需要铁作阳极，
（1）制纯净的Fe（OH）₂沉淀，则Fe为阳极，失去电子，b与电源正极相连，则b为阳极；
（2）纯水导电性太差，影响物质的制备，而NaCl、NaOH溶液中氢离子放电，可生成Fe（OH）₂沉淀，电解液为CuCl₂溶液，发生Fe+CuCl₂=Cu+CuCl₂；
（3）苯的密度水的小，不溶于水，可隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化，并在实验之前对溶液煮沸，排出溶液中的氧气；
（4）反接电源时，电解方程式是2H₂O

电解  .

2H₂↑+O₂↑，生成的O₂会将Fe（OH）₂氧化．

解答： 解：方法一 （1）硫酸亚铁易被氧化而变质生成硫酸铁，因FeSO₄溶液与铁反应为：Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄，所以用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO₄溶液时还需加入铁粉，
故答案为：Fe粉；
（2）煮沸蒸馏水可除去其中溶解的O₂，故答案为：煮沸；
（3）Fe（OH）₂很容易被空气中的氧气氧化，实验时生成白色Fe（OH）₂沉淀的操作是用长滴管吸取不含O₂的NaOH溶液，插入FeSO₄溶液液面下，再挤出NaOH溶液，避免生成的 Fe（OH）₂沉淀接触O₂而生成氢氧化铁，故答案为：避免生成的 Fe（OH）₂沉淀接触O₂；
方法二 （1）通过以上分析知，试管I中加入的试剂是稀硫酸和铁屑，故答案为：稀硫酸和铁屑；
（2）II中试剂是NaOH溶液，溶液中溶解有部分氧气，会氧化氢氧化亚铁，可以采用加热的方法将氧气去除，故答案为：将NaOH溶液加热；
（3）为了制得白色Fe（OH）₂沉淀，在试管I和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后先检验试管II中排除氢气纯度，当氢气纯净时，关闭止水夹，铁和稀硫酸反应生成的氢气使I中压强增大，导致I中硫酸亚铁溶液通过导管进入II，从而发生复分解反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，所以塞紧塞子后的操作步骤是：检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度．当排出的H₂纯净时，再夹紧止水夹，故答案为：检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度．当排出的H₂纯净时，再夹紧止水夹；
（4）打开止水夹，Fe与H₂SO₄反应生成H₂充满整个装置，反应一段时间后检验A口排出气体的纯度，氢气纯时，说明空气排尽，关闭止水夹，左侧试管内气压升高，反应生成的Fe²⁺沿导管进入右侧试管与NaOH反应生成白色沉淀Fe（OH）₂．若过早关闭止水夹，使左侧试管中的硫酸压入右侧试管中，将NaOH中和，则得不到Fe（OH）₂溶液，这样生成的Fe（OH）₂沉淀能较长时间保持白色，原因是试管Ⅰ中反应生成的氢气，充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入，所以不容易被氧化，
故答案为：试管Ⅰ中反应生成的氢气，充满了整个实验装置，外界空气不易进入；
方法三 （1）制纯净的Fe（OH）₂沉淀，则Fe为阳极，失去电子，a与电源正极相连，则a为阳极，发生的电极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案为：Fe；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）纯水导电性太差，影响物质的制备，而NaCl、NaOH溶液中氢离子放电，可生成Fe（OH）₂沉淀，电解液为CuCl₂溶液，发生Fe+CuCl₂=Cu+CuCl₂，则电解液c可选择BC，故答案为：BC；
（3）苯的密度水的小，不溶于水，可隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化，为防止氢氧化亚铁被氧化，并在实验加入苯之前，对c溶液进行加热煮沸的目的是排出溶液中的氧气，故答案为：隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化；加热煮沸；
（4）反接电源时，电解方程式是2H₂O

电解  .

2H₂↑+O₂↑，生成的O₂会将Fe（OH）₂氧化，其现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，
故答案为：白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色．

点评：本题考查物质的制备，注意Fe（OH）₂很容易被空气中的氧气氧化，这是Fe（OH）₂的重要性质，本题是在原有性质基础上进行了改编，设计成了探究型实验题，此题考查的内容比较多，既有水解方面的问题，又有氧化还原方面的问题，还有实验中的实际问题，同时还考查了实验设计，难度较大．