Question

（本題共16分）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：

[實驗設計]

方法一：按照圖1進行實驗，容器A中的反應開始時，彈簧夾C處于打開狀態，一段時間后，關閉彈簧夾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，該實驗中涉及到的化學方程式有：                                        。

方法二：按圖2進行實驗，最終在兩極間的溶液中首先觀察到白色沉淀。請從所提供的試劑或電極材料中選擇正確的序號填在橫線上：

①純水  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為___________，b為___________，c為___________，d為___________。(填序號)

[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___________（填“打開”或“關閉”）狀態，容器A中的反應須處于___________（填“停止”或“發生”）狀態。寫出該實驗中支持乙同學觀點的化學方程式_______________。

（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。           。

 

Answer 1

【答案】

 

[實驗設計]方法一：B；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、FeSO₄+2NaOH=Fe(OH)₂↓+Na₂SO₄、

H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄＋2H₂O  中和反應方程式不寫不扣分

方法二：⑦、⑨或⑦、⑧、②。（每空1分，共6分）

[探究思考]（1）（共4分）由于Fe(OH)₂部分被氧化，混入少量的Fe(OH)₃（2分）。

FeO·Fe₂O₃·4H₂O（2分）。

（2）（共3分，各1分）打開，發生，Fe（OH）₂·nH₂O= Fe（OH）₂+ nH₂O。

（3）（共3分）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（或者可以將Fe(OH)₃和Fe(OH)₂混合后觀察其顏色。）（合理答案均給分）

【解析】[實驗設計]方法一：由于A中反應繼續進行，但生成的氫氣排不出來，所以隨著氫氣的增加，壓強增大，將A中生成的硫酸亞鐵壓入B中，從而生成白色沉淀氫氧化亞鐵，方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、FeSO₄+2NaOH=Fe(OH)₂↓+Na₂SO₄、

H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄＋2H₂O 。

方法二：a和電源的正極相連，作陽極，所以a是鐵；b是陽極，可以選擇碳棒；為了防止生成的氫氧化亞鐵被氧化，溶液上面要加入植物油來隔絕空氣；為增加溶液的導電性，應該選擇氯化鈉。

[探究思考]（1）根據有關信息可知，由于Fe(OH)₂部分被氧化，混入少量的_Fe(OH)3，從而導致實驗中出現灰綠色或綠色；Fe₃(OH)₈中含有2個＋3價的、1個＋2價的，所以應該是FeO·Fe₂O₃·4H₂O。

（2）由于亞鐵離子極易被氧化，所以在加熱過程中必須防止被氧化，則C必須是打開的狀態，而A中的反應不能停止。方程式為Fe（OH）₂·nH₂O= Fe（OH）₂+ nH₂O。

（3）本題是開放性試題，答案不是唯一的。