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提升课时8　氢氧化亚铁制备实验及改进
学习目标　1.了解铁的氢氧化物的主要性质，能说明它们在生产、生活中的应用。2.根据Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质，设计其制备方案，提升学生科学探究及创新意识的素养水平。
氢氧化亚铁制备实验及改进
将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中会产生白色的Fe(OH)2沉淀：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，但由于Fe(OH)2极易被氧化，溶解在水溶液中的少量氧气可把Fe(OH)2迅速氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，所以在制备Fe(OH)2的过程中一定要隔绝O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。
[实验装置]
【问题讨论】
问题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将Fe(OH)2氧化
问题2　FeSO4溶液若长期露置于空气中，可能产生的杂质阳离子是____________；原因是__________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示　Fe3＋　FeSO4溶液中的Fe2＋被空气中的O2氧化成Fe3＋
问题3　已知苯的密度比水小，且难溶于水。改进装置①中加入少量苯的目的是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　隔绝下层液体与空气接触，防止生成的Fe(OH)2被O2氧化
问题4　改进装置③中，能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀操作是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　先打开止水夹a，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a
问题5　改进装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么？
提示　铁粉与稀硫酸反应生成的H2排除了装置内的空气，同时试管内剩余的H2起到保护气的作用，防止Fe(OH)2与O2接触被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀。
【探究归纳】
1.制备Fe(OH)2常用的两种方法
(1)有机层覆盖法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如上图①所示。
(2)还原性气体保护法
用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如上图②、③所示。
2.氢氧化亚铁制取实验的四个关键点
(1)Fe2＋极易被空气中氧气氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物(如苯)，以隔绝空气。
1.下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是(　　)
A.氢氧化亚铁易被空气氧化
B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
C.可利用如图所示装置，制备氢氧化亚铁
D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸
答案　B
解析　氢氧化亚铁不稳定，极易与空气中的氧气反应生成氢氧化铁，故A正确；氢氧化亚铁是一种白色沉淀，故B错误；由于氢氧化亚铁极易被氧化，所以滴管应该插在溶液下面，故C正确；煮沸的目的是排出溶液中溶解的氧气，防止氢氧化亚铁被氧化，故D正确。
2.在实验室里用以下方法制备并较长时间保存Fe(OH)2，能成功的是(　　)
答案　C
解析　NaOH溶液加入时会带入氧气，会氧化氢氧化亚铁变为氢氧化铁，不能成功得到氢氧化亚铁；氯化铁和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀，不能得到氢氧化亚铁沉淀；C装置是利用铁和稀硫酸现制FeSO4，并用产生的H2赶走试管和溶液中的氧气，故C符合题意；氯化亚铁和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁沉淀，胶头滴管伸入到液面以下，暂时隔绝氧气，但是不能较长时间保存Fe(OH)2。
3.用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀，下列说法不正确的是(　　)
A.该实验应该先打开C，一段时间后再关闭C
B.实验完成时，在A容器中得到白色沉淀
C.如果将NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中，最终得到红褐色沉淀
D.本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态
答案　B
解析　铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，生成的氢气排出装置内的空气，关闭止水夹后，利用产生气体的压强将生成的硫酸亚铁压入到B容器中生成白色沉淀。该实验应该先打开C，利用生成的氢气排出装置内的空气，氢气纯净后，再关闭C，故A正确；实验完成时，A容器中没有白色沉淀，白色沉淀在B容器中得到，故B错误；如果将NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中，有氧气带入，开始生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，最终得到红褐色沉淀，故C正确；本实验利用氢气排出装置内的空气，因此本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态，故D正确。
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)有机层覆盖法
1.关于Fe(OH)2的实验室制备，下列说法不正确的是(　　)
A.常用煮沸的方法除去NaOH溶液中的O2
B.将苯换成四氯化碳同样可以达到隔绝空气的作用
C.氢氧化钠与硫酸亚铁反应的离子方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
D.若生成的沉淀暴露于空气中，现象为：白色→灰绿→红褐色
答案　B
解析　A项，煮沸除去氧气，防止氧气氧化氢氧化亚铁； B项，四氯化碳的密度大于水，不能达到隔绝空气的作用； C项，氢氧化钠与硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠，故离子方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；D项，白色的氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁红褐色沉淀，故现象为白色→灰绿→红褐色。
2.下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是(　　)
答案　D
解析　B项，CCl4密度大，应在下层，不能起到隔离空气作用，因此不能长时间观察到白色沉淀；D项，操作可防止氧气氧化Fe(OH)2，能较长时间观察到白色沉淀。
3.有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证其反应实质。实验时，往100 mL的大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡胶塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面上升至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)。仔细观察，回答下列问题：
(1)大试管的下层溶液中出现的现象为_______________________________
______________________________________________________________。
(2)装置中长颈漏斗内液面________(填“下降”或“上升”)。
(3)写出钠与FeSO4溶液反应的化学方程式：_____________________________
_______________________________________________________________。
答案　(1)产生白色絮状沉淀　(2)上升
(3)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
解析　(1)由于金属Na的密度比H2O的小，比煤油的大，故钠粒应位于两种液体的交界处，Na与FeSO4溶液接触的部分与H2O发生反应生成NaOH和H2，NaOH与FeSO4发生反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，因隔绝了空气，制得的白色Fe(OH)2可以保存较长时间。(2)由于大试管内产生H2，大试管内压强增大，把大试管内的液体压入长颈漏斗中，故长颈漏斗内的液面上升。(3)反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，将两个化学方程式相加得2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
(二)还原性气体保护法
4.如下图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法不正确的是(　　)
A.实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧
B.装置 Ⅰ 可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气
C.止水夹在实验过程中应该先关后开
D.取下装置 Ⅱ 的橡皮塞可观察沉淀颜色变化
答案　C
解析　A项，溶液中会溶解少量的氧气，氧气能氧化氢氧化亚铁，所以实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧；B项，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气能排尽装置中的空气，所以装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气；C项，止水夹开始时打开，产生的氢气将装置中的空气排尽，再关闭止水夹，Ⅰ中压强增大，硫酸亚铁溶液被压入Ⅱ中；D项，氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，取下装置Ⅱ的橡皮塞空气进入试管，氢氧化亚铁被氧气氧化，可观察沉淀颜色变化。
5.某小组利用如图装置较长时间观察到了白色Fe(OH)2沉淀。下列说法不正确的是(　　)
A.连接好装置后，需检查装置的气密性
B.小烧杯中水的作用是液封，防止空气进入试管
C.铁粉的主要作用是将可能生成的Fe3＋还原为Fe2＋
D.实现较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀要做到排除O2干扰
答案　C
解析　根据装置图可知：连接好装置后，先检查装置的气密性。左侧试管内利用铁与稀硫酸反应生成氢气，用氢气作保护气，导管口用水液封，再滴加氢氧化钠溶液与生成的硫酸亚铁溶液反应，在氢气作保护气的条件下保证了新制的氢氧化亚铁不被氧化。
6.如下图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。
填写下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是_______________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)实验开始时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是________。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：____________________________________
__________________________________________________________________。
(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案　(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打开　H2
(3)关闭止水夹E，使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析　实验开始时先打开E，让H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH反应。
B级　素养培优练
7.用下面两种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，除加硫酸防止生成Fe(OH)2外，还需加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2，常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
方法二：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(4)在试管Ⅰ里加入的试剂是________。
(5)在试管Ⅱ里加入的试剂是________。
(6)为了制得白色的Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是
______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(7)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案　(1)铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀　(4)稀H2SO4、铁屑　(5)NaOH溶液
(6)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　(7)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入
解析　方法一：(1)根据FeSO4溶液中亚铁离子易被氧化为三价铁离子的特点，在配制其溶液时还需加入铁屑防止硫酸亚铁被氧化，发生反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；(2)蒸馏水中若溶有O2，则会加速Fe(OH)2氧化，由于氧气的溶解度随温度的升高而减小，因此可采用加热煮沸的方法除去；(3)为避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2，可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液方可达到目的。
方法二：(4)铁与硫酸反应Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，生成氢气，关闭止水夹，会使装置Ⅰ中压强变大，使Ⅰ中生成的FeSO4溶液进入Ⅱ中，与Ⅱ中的NaOH反应得到氢氧化亚铁；(5)硫酸亚铁进入试管Ⅱ中与一种试剂反应生成氢氧化亚铁，所以试管Ⅱ中放入的是氢氧化钠溶液；(6)Fe(OH)2在空气中很容易被氧化，为了制得白色Fe(OH)2沉淀，应在操作过程中隔绝氧气，故在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是待反应一段时间后，在Ⅱ处对氢气验纯(目的是验证是否还存在氧气)，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹；(7)Fe(OH)2易被氧化而变质，试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入。
8.某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：
(1)仪器1的名称________。装置5的作用________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因______________________________
________________________________________________________________。
答案　(1)滴液漏斗(分液漏斗)　液封，防止空气进入装置4
(2)在装置2、3之间添加控制开关
(3)装置4内的空气没有排尽
解析　该装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排尽空气的气氛中，先将铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4，再利用气体产生的气压把FeSO4溶液压至装置4中与NaOH反应，得到Fe(OH)2，注意所需试剂也需要加热除掉溶解氧。(1)观察仪器1特征可知是分液漏斗或者滴液漏斗，该反应需要置于无氧环境，注意这里跟防倒吸无关，可知装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。如此操作，不行的原因在于装置3产生的H2从左侧导管溢出，没有足够的压强不能将FeSO4溶液挤出，因而在装置2、3之间添加控制开关即可。(3)灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化，原因为装置4中空气没有完全排尽。
9.某化学学习小组设计了下列方法探究氢氧化亚铁的制备等相关问题。
(1)用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反应，方法如图。该方法能观察到白色的Fe(OH)2沉淀，但沉淀颜色快速发生变化。请分析沉淀颜色变化的原因：_________________________________________________________________
______________________________________________(用化学方程式表示)。
(2)该小组为探究反应物浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，以Fe(OH)2沉淀白色持续时间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如表(w代表质量分数)：
实验 序号 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实验ⅰ、ⅱ、ⅲ的目的是_________________________________
_____________________________________________________________。
②该小组同学通过实验推断：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效果越好。推断的证据是__________________________________________
__________________________________________________________________。
③由绿矾晶体(FeSO4·7H2O)配制250 mL 0.10 mol·L－1 FeSO4溶液，需要用到的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250 mL容量瓶、________。以下操作会导致所配溶液浓度偏低的是________。
A.容量瓶中原有少量蒸馏水
B.洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中
C.定容时俯视刻度线
D.定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线
(3)若向FeSO4溶液中加入足量Na2O2，观察到的现象是________________________________________________________________
______________________________________________________________。
答案　(1)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(2)①探究其他条件相同时，FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响　②沉淀持续时间t：ⅴ>ⅳ>ⅱ　③胶头滴管　BD　(3)有红褐色沉淀生成，有无色无味气体放出
解析　(1)FeSO4和NaOH发生复分解反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；(2)①实验ⅰ、ⅱ、ⅲ的变量是FeSO4溶液浓度，目的是：探究其他条件相同时，FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响；②实验ⅴ、ⅳ、ⅱ的变量是NaOH溶液浓度，其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，沉淀持续时间越长，实验效果越好，则证据是沉淀持续时间t：ⅴ>ⅳ>ⅱ；③配制一定物质的量浓度溶液的步骤：计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容等，用到的仪器：药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250 mL容量瓶、胶头滴管；定容时还需要加入蒸馏水，容量瓶中原有少量蒸馏水对所配溶液浓度无影响，A不选；洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中，则残留在杯壁上的溶质没有完全转移到容量瓶，导致所配溶液浓度偏低，B选；定容时俯视刻度线导致溶液体积偏小，依据c＝可知溶液浓度偏高，C不选；定容摇匀后发现溶液凹面低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线，导致加入水的体积增大，溶液浓度偏低，D选；故选BD；(3)Na2O2和水反应生成NaOH和O2，NaOH再和FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2，由于Na2O2过量，则Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，观察到的现象是有红褐色沉淀生成，有无色无味气体放出。提升课时8　氢氧化亚铁制备实验及改进
学习目标　1.了解铁的氢氧化物的主要性质,能说明它们在生产、生活中的应用。2.根据Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质,设计其制备方案,提升学生科学探究及创新意识的素养水平。
氢氧化亚铁制备实验及改进
　　　　　　　　　　　　　　　　
将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中会产生白色的Fe(OH)2沉淀:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓,但由于Fe(OH)2极易被氧化,溶解在水溶液中的少量氧气可把Fe(OH)2迅速氧化成Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,所以在制备Fe(OH)2的过程中一定要隔绝O2,防止生成的Fe(OH)2被氧化。
[实验装置]
【问题讨论】
问题1　事先煮沸NaOH溶液的目的是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
问题2　FeSO4溶液若长期露置于空气中,可能产生的杂质阳离子是　　　　　　;原因是　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
问题3　已知苯的密度比水小,且难溶于水。改进装置①中加入少量苯的目的是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
问题4　改进装置③中,能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀操作是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
问题5　改进装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.制备Fe(OH)2常用的两种方法
(1)有机层覆盖法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如上图①所示。
(2)还原性气体保护法
用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如上图②、③所示。
2.氢氧化亚铁制取实验的四个关键点
(1)Fe2+极易被空气中氧气氧化,所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸,尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气,可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下,再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物(如苯),以隔绝空气。
1.下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中,不正确的是 (　　)
A.氢氧化亚铁易被空气氧化
B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
C.可利用如图所示装置,制备氢氧化亚铁
D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸
2.在实验室里用以下方法制备并较长时间保存Fe(OH)2,能成功的是 (　　)
3.用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀,下列说法不正确的是 (　　)
A.该实验应该先打开C,一段时间后再关闭C
B.实验完成时,在A容器中得到白色沉淀
C.如果将NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中,最终得到红褐色沉淀
D.本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态
:课后完成　第三章　提升课时8(共37张PPT)
第一节　铁及其化合物
第三章　铁 金属材料
提升课时 　氢氧化亚铁制备实验及改进
8
1.了解铁的氢氧化物的主要性质，能说明它们在生产、生活中的应用。2.根据Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质，设计其制备方案，提升学生科学探究及创新意识的素养水平。
学习目标
氢氧化亚铁制备实验及改进
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CONTENTS
课后巩固训练
氢氧化亚铁制备实验及改进
对点训练
将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中会产生白色的Fe(OH)2沉淀：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，但由于Fe(OH)2极易被氧化，溶解在水溶液中的少量氧气可把Fe(OH)2迅速氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，所以在制备Fe(OH)2的过程中一定要隔绝O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。
[实验装置]
【问题讨论】
问题1　事先煮沸NaOH溶液的目的是______________________________________。
问题2　FeSO4溶液若长期露置于空气中，可能产生的杂质阳离子是____________；原因是__________________________________________________________。
问题3　已知苯的密度比水小，且难溶于水。改进装置①中加入少量苯的目的是__________________________________________________________________。
问题4　改进装置③中，能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀操作是__________________________________________________________________。
除去溶液中溶解的O2，防止O2将Fe(OH)2氧化
Fe3＋
FeSO4溶液中的Fe2＋被空气中的O2氧化成Fe3＋
隔绝下层液体与空气接触，防止生成的Fe(OH)2被O2氧化
先打开止水夹a，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a
问题5　改进装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么？
提示　铁粉与稀硫酸反应生成的H2排除了装置内的空气，同时试管内剩余的H2起到保护气的作用，防止Fe(OH)2与O2接触被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀。
【探究归纳】
1.制备Fe(OH)2常用的两种方法
(1)有机层覆盖法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如上图①所示。
(2)还原性气体保护法
用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如上图②、③所示。
2.氢氧化亚铁制取实验的四个关键点
(1)Fe2＋极易被空气中氧气氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物(如苯)，以隔绝空气。
1.下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是(　　)
A.氢氧化亚铁易被空气氧化
B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
C.可利用如图所示装置，制备氢氧化亚铁
D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸
解析　氢氧化亚铁不稳定，极易与空气中的氧气反应生成氢氧化铁，故A正确；氢氧化亚铁是一种白色沉淀，故B错误；由于氢氧化亚铁极易被氧化，所以滴管应该插在溶液下面，故C正确；煮沸的目的是排出溶液中溶解的氧气，防止氢氧化亚铁被氧化，故D正确。
B
2.在实验室里用以下方法制备并较长时间保存Fe(OH)2，能成功的是(　　)
解析　NaOH溶液加入时会带入氧气，会氧化氢氧化亚铁变为氢氧化铁，不能成功得到氢氧化亚铁；氯化铁和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀，不能得到氢氧化亚铁沉淀；C装置是利用铁和稀硫酸现制FeSO4，并用产生的H2赶走试管和溶液中的氧气，故C符合题意；氯化亚铁和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁沉淀，胶头滴管伸入到液面以下，暂时隔绝氧气，但是不能较长时间保存Fe(OH)2。
C
3.用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀，下列说法不正确的是(　　)
A.该实验应该先打开C，一段时间后再关闭C
B.实验完成时，在A容器中得到白色沉淀
C.如果将NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中，最终得到红褐色沉淀
D.本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态
B
解析　铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，生成的氢气排出装置内的空气，关闭止水夹后，利用产生气体的压强将生成的硫酸亚铁压入到B容器中生成白色沉淀。该实验应该先打开C，利用生成的氢气排出装置内的空气，氢气纯净后，再关闭C，故A正确；实验完成时，A容器中没有白色沉淀，白色沉淀在B容器中得到，故B错误；如果将NaOH溶液直接滴入FeSO4溶液中，有氧气带入，开始生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，最终得到红褐色沉淀，故C正确；本实验利用氢气排出装置内的空气，因此本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态，故D正确。
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)有机层覆盖法
1.关于Fe(OH)2的实验室制备，下列说法不正确的是(　　)
A.常用煮沸的方法除去NaOH溶液中的O2
B.将苯换成四氯化碳同样可以达到隔绝空气的作用
C.氢氧化钠与硫酸亚铁反应的离子方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
D.若生成的沉淀暴露于空气中，现象为：白色→灰绿→红褐色
B
解析　A项，煮沸除去氧气，防止氧气氧化氢氧化亚铁； B项，四氯化碳的密度大于水，不能达到隔绝空气的作用； C项，氢氧化钠与硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠，故离子方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；D项，白色的氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁红褐色沉淀，故现象为白色→灰绿→红褐色。
2.下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是(　　)
解析　B项，CCl4密度大，应在下层，不能起到隔离空气作用，因此不能长时间观察到白色沉淀；D项，操作可防止氧气氧化Fe(OH)2，能较长时间观察到白色沉淀。
D
3.有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证其反应实质。实验时，往100 mL的大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡胶塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面上升至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)。仔细观察，回答下列问题：
(1)大试管的下层溶液中出现的现象为_________________。
(2)装置中长颈漏斗内液面________(填“下降”或“上升”)。
(3)写出钠与FeSO4溶液反应的化学方程式：
____________________________________________________。
产生白色絮状沉淀
上升
2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
解析　(1)由于金属Na的密度比H2O的小，比煤油的大，故钠粒应位于两种液体的交界处，Na与FeSO4溶液接触的部分与H2O发生反应生成NaOH和H2，NaOH与FeSO4发生反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，因隔绝了空气，制得的白色Fe(OH)2可以保存较长时间。(2)由于大试管内产生H2，大试管内压强增大，把大试管内的液体压入长颈漏斗中，故长颈漏斗内的液面上升。(3)反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，将两个化学方程式相加得2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
(二)还原性气体保护法
4.如下图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法不正确的是(　　)
A.实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧
B.装置 Ⅰ 可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气
C.止水夹在实验过程中应该先关后开
D.取下装置 Ⅱ 的橡皮塞可观察沉淀颜色变化
C
解析　A项，溶液中会溶解少量的氧气，氧气能氧化氢氧化亚铁，所以实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧；B项，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气能排尽装置中的空气，所以装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气；C项，止水夹开始时打开，产生的氢气将装置中的空气排尽，再关闭止水夹，Ⅰ中压强增大，硫酸亚铁溶液被压入Ⅱ中；D项，氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，取下装置Ⅱ的橡皮塞空气进入试管，氢氧化亚铁被氧气氧化，可观察沉淀颜色变化。
5.某小组利用如图装置较长时间观察到了白色Fe(OH)2沉淀。下列说法不正确的是(　　)
A.连接好装置后，需检查装置的气密性
B.小烧杯中水的作用是液封，防止空气进入试管
C.铁粉的主要作用是将可能生成的Fe3＋还原为Fe2＋
D.实现较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀要做到排除O2干扰
C
解析　根据装置图可知：连接好装置后，先检查装置的气密性。左侧试管内利用铁与稀硫酸反应生成氢气，用氢气作保护气，导管口用水液封，再滴加氢氧化钠溶液与生成的硫酸亚铁溶液反应，在氢气作保护气的条件下保证了新制的氢氧化亚铁不被氧化。
6.如下图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。
填写下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是___________________________________________________。
铁屑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)实验开始时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是________。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：_______________________________________。
(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：_________________________________________________________________。
打开
H2
关闭止水夹E，使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析　实验开始时先打开E，让H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH反应。
B级　素养培优练
7.用下面两种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，除加硫酸防止生成Fe(OH)2外，还需加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2，常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是______________________________________________________________。
铁屑
煮沸
避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀
解析　方法一：(1)根据FeSO4溶液中亚铁离子易被氧化为三价铁离子的特点，在配制其溶液时还需加入铁屑防止硫酸亚铁被氧化，发生反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；(2)蒸馏水中若溶有O2，则会加速Fe(OH)2氧化，由于氧气的溶解度随温度的升高而减小，因此可采用加热煮沸的方法除去；(3)为避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2，可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液方可达到目的。
方法二：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(4)在试管Ⅰ里加入的试剂是______________。
(5)在试管Ⅱ里加入的试剂是___________。
(6)为了制得白色的Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开
止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是
__________________________________________________________________。
(7)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是__________________________________________________________________。
稀H2SO4、铁屑
NaOH溶液
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
试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入
解析　方法二：(4)铁与硫酸反应Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，生成氢气，关闭止水夹，会使装置Ⅰ中压强变大，使Ⅰ中生成的FeSO4溶液进入Ⅱ中，与Ⅱ中的NaOH反应得到氢氧化亚铁；(5)硫酸亚铁进入试管Ⅱ中与一种试剂反应生成氢氧化亚铁，所以试管Ⅱ中放入的是氢氧化钠溶液；(6)Fe(OH)2在空气中很容易被氧化，为了制得白色Fe(OH)2沉淀，应在操作过程中隔绝氧气，故在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是待反应一段时间后，在Ⅱ处对氢气验纯(目的是验证是否还存在氧气)，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹；(7)Fe(OH)2易被氧化而变质，试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入。
8.某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2
白色沉淀。请回答：
(1)仪器1的名称____________________。
装置5的作用_____________________________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中__________________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因______________________________。
滴液漏斗(分液漏斗)
液封，防止空气进入装置4
在装置2、3之间添加控制开关
装置4内的空气没有排尽
解析　该装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排尽空气的气氛中，先将铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4，再利用气体产生的气压把FeSO4溶液压至装置4中与NaOH反应，得到Fe(OH)2，注意所需试剂也需要加热除掉溶解氧。(1)观察仪器1特征可知是分液漏斗或者滴液漏斗，该反应需要置于无氧环境，注意这里跟防倒吸无关，可知装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。如此操作，不行的原因在于装置3产生的H2从左侧导管溢出，没有足够的压强不能将FeSO4溶液挤出，因而在装置2、3之间添加控制开关即可。(3)灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化，原因为装置4中空气没有完全排尽。
9.某化学学习小组设计了下列方法探究氢氧化亚铁的制备等相关问题。
(1)用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反应，方法如图。该方法能观察到白色的Fe(OH)2沉淀，但沉淀颜色快速发生变化。请分析沉淀颜色变化的原因：______________________________________________ (用化学方程式表示)。
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析　(1)FeSO4和NaOH发生复分解反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
(2)该小组为探究反应物浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，以Fe(OH)2沉淀白色持续时间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如表(w代表质量分数)：
实验 序号 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实验ⅰ、ⅱ、ⅲ的目的是______________________________________________
____________________________________________________________________。
②该小组同学通过实验推断：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效果越好。推断的证据是__________________________________。
③由绿矾晶体(FeSO4·7H2O)配制250 mL 0.10 mol·L－1 FeSO4溶液，需要用到的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250 mL容量瓶、________。以下操作会导致所配溶液浓度偏低的是________。
A.容量瓶中原有少量蒸馏水
B.洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中
C.定容时俯视刻度线
D.定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线
(3)若向FeSO4溶液中加入足量Na2O2，观察到的现象是________________________________________________________________。
探究其他条件相同时，FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2
制备效果的影响
沉淀持续时间t：ⅴ>ⅳ>ⅱ
胶头滴管
BD
有红褐色沉淀生成，有无色无味气体放出

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