Question

某研究性學習小組在研究由Fe²⁺制備Fe（OH）₂的過程中，設計了如下實驗方案：
按照右圖進行實驗，容器A中的反應開始時，活塞C處于打開狀態，一段時間后，關閉活塞C，容器A中的反應仍在進行．最終在

 

容器中觀察到白色沉淀（填“A”或“B”） 
[探究思考]實驗表明上述實驗中出現白色的沉淀會逐漸轉變為灰綠色或綠色，那么如何解釋出現灰綠色或綠色的現象呢？
（1）甲同學查閱資料后，得到Fe（OH）₂如下信息：

資料名稱	物理性質描述	化學性質描述
《化學辭典》，顧翼東編，1989年版P637	白色無定形粉末或白色至淡綠色六方晶體	與空氣接觸易被氧化，將細粉噴于空氣中，則立即燃燒出火花
《大學普通化學（下冊）》傅鷹著P637	白色沉淀	此沉淀易被氧化成微綠色Fe3（OH）8
《普通化學教程》（下冊）P788	白色	能強烈吸收O2，迅速變成棕色Fe（OH）3．這時作為氧化的中間產物為土綠色，其中含有Fe2+、Fe3+．

閱讀該資料后，你對上述實驗中出現灰綠色或綠色的現象的解釋是：

 

資料中提及的微綠色Fe₃（OH）₈，用氧化物的形式表示可寫成

 

．
（2）乙同學依據配色原理：白色和棕色不可能調配成綠色或灰綠色的常識，認為綠色可能是形成Fe（OH）₂?nH₂O所致．用熱水浴的方式加熱“方法一”中生成的綠色沉淀，觀察到沉淀由綠變白的趨勢．
加熱時，“方法一”中彈簧夾C應處于打開狀態，容器A中的反應須處于發生狀態．該實驗中支持乙同學觀點的化學方程式：Fe（OH）₂?nH₂O

△   .

Fe（OH）₂+nH₂O．
（3）歡迎你參加該研究小組的討論，請提出一種在研究由Fe²⁺制備Fe（OH）₂的過程中，有助于對沉淀由“白”變“綠”的現象進行合理解釋的實驗設計新思路．

 

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Answer 1

分析：根據所設計實驗裝置，關閉活塞C會使鐵與硫酸反應放出的氫氣不能排出而致使瓶A內壓強增大，A瓶內壓強增大使該瓶內溶液壓入B瓶，并與B瓶內氫氧化鈉發生反應；
（1）根據資料中關于Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的顏色信息，可判斷實驗中出現的灰綠色或綠色現象既非Fe（OH）₂也非Fe（OH）₃，而應該是二者混合的結果；根據鐵元素的化合價，由物質Fe₃（OH）₈中鐵元素化合價總和應為+8，可推斷該物質的分子中含+2價Fe²⁺一個、+3價Fe³⁺二個，把鐵、氫元素與氧元素結合成氧化物，而改寫其化學式；
（3）根據沉淀由“白”變“綠”的現象是由于Fe（OH）₂部分被氧化而混入少量的Fe（OH）₃的緣故分析，因此可采取向Fe²⁺和Fe³⁺的混合液中加入NaOH溶液生成其混合物或直接把兩種物質混合，觀察顏色的方法以驗證沉淀由“白”變“綠”的原因．

解答：解：關閉活塞C，A瓶內鐵粉與稀硫酸反應放出的氫氣不能排出而使瓶內氣體增加，壓強逐漸增大，把反應生成的硫酸亞鐵溶液壓入B瓶內，氫氧化鈉與硫酸亞鐵發生反應而生成氫氧化亞鐵的沉淀；因此，在B瓶內觀察到沉淀產生；
（1）由資料信息可知，氫氧化亞鐵為白色而氫氧化鐵為棕色，二者的混合物呈現出綠色，因此實驗中出現灰綠色或綠色的現象應是生成的Fe（OH）₂部分被氧化而混入少量的Fe（OH）₃的緣故；資料中提及的微綠色Fe₃（OH）₈，可理解為Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的結合起的一種物質，其中既有+2價鐵也有+3價鐵，因此改寫為氧化物的形式時，8個氫原子應結合成4H₂O，所以應寫成：FeO?Fe₂O₃?4H₂O；
（3）由于出現的沉淀由白變綠是因為形成了Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的混合沉淀，因此可利用向Fe²⁺和Fe³⁺的混合液中直接加入NaOH溶液，反應生成Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的混合沉淀物，觀察此時沉淀物的顏色，或直接取Fe（OH）₂與Fe（OH）₃進行混合，觀察混合后顏色的方法，以解釋沉淀由“白”變“綠”的現象．
故答案為：
B；  
（1）由于Fe（OH）₂部分被氧化，混入少量的Fe（OH）₃；FeO?Fe₂O₃?4H₂O；
（3）向Fe²⁺和Fe³⁺的混合液中加入NaOH溶液后，觀察生成的沉淀的顏色是否為灰綠色．[或者將Fe（OH）₃和Fe（OH）₂混合后觀察其顏色．]（合理答案均給分）

點評：根據實驗的裝置圖及所提供資料的分析，正確理解實驗的目的及出現現象的原因，對于解答此新知識的探究型問題是尤其重要的．