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微专题5　氢氧化亚铁制备实验的改进
【必备知识】
1.Fe(OH)2的制备方法
已知:苯是一种有机溶剂,难溶于水,密度比水小。
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。
【典例示范】
[典例]如图所示某实验小组设计的制备Fe(OH)2的一种装置,使用的试剂有Fe、稀硫酸、NaOH溶液。下列说法正确的是 (　　)
A.实验前装置a中装有氢氧化钠溶液,装置c中是稀硫酸
B.实验时先关闭K2打开K1,一段时间后再关闭K1打开K2
C.装置d的作用是液封,防止外界空气进入装置c中
D.反应一段时间后,可在装置b中观察到白色沉淀
【图示析题】
【解析】选C。装置a中盛装稀硫酸,装置c中盛装氢氧化钠溶液,A错误;制备Fe(OH)2时应该先排出装置的空气,则实验时先关闭K1打开K2,一段时间后再关闭K2打开K1,使生成的硫酸亚铁压入c中,B错误;氢氧化亚铁易被氧气氧化,所以装置d的作用是液封,防止外界空气进入装置c中,C正确;硫酸亚铁和装置c中氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,所以应该在装置c中观察到白色沉淀,D错误。
【对点演练】
1.(2026·深圳高一检测)下列各图示装置中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 (　　)
A.①②③ B.②③④
C.①②③④ D.①②④
【审题指导】Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3沉淀,即发生反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,想要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排出装置中的氧气或空气。
【解析】选D。①Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出,可防止生成的氢氧化亚铁被氧化,故①选;②Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出,且利用氢气的压力使硫酸亚铁与NaOH接触而反应,可防止生成的氢氧化亚铁被氧化,故②选;③没有隔绝空气,生成的氢氧化亚铁易被氧化,故③不选;④苯隔绝空气,可防止生成的氢氧化亚铁被氧化,故④选;综上所述,①②④均符合题意。
2.化学小组设计如图所示装置用来制取和观察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:
_____________________________________。
【信息解读】
提取 信息 (1)制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化;(2)必须使用铁屑和6 mol·L-1的硫酸;(3)使空气进入
转化 信息 (1)制取Fe(OH)2需用Fe2+;(2)铁屑和硫酸反应生成FeSO4与H2;(3)空气进入,制备的氢氧化亚铁会被氧气氧化
【解析】实验开始时先打开止水夹E,让生成的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后关闭止水夹E,A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶,与NaOH反应。
答案:(1)铁屑　Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)打开　H2
(3)关闭止水夹E,A中压强增大,把FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
3.(2026·宁波高一检测) 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。请为装置做一处改进,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: __________________________。
【解析】(1)仪器1的名称为分液漏斗。由于Fe(OH)2易被氧气氧化,装置5的作用是通过液封,防止空气进入装置4。(2)3中溶液不能进入4的原因是生成的氢气沿着导管通过2逸出,三颈烧瓶中无法形成高压,故需在2、3之间加一个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁被氧气氧化,分析原因应该是装置4中的空气未排尽。
答案:(1)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
4.某课外活动小组设计了如图所示的实验装置进行实验,回答下列问题:
(1)开始实验时夹子e是打开的,锥形瓶A中发生反应的离子方程式为__________, 试剂瓶B中可以观察到的现象是__________________。
(2)数分钟后夹上夹子e,则试剂瓶B中可以观察到的现象是_________________,
B中反应的离子方程式是__________________________________________。
(3)如果开启活塞f放掉约液体,此时试剂瓶B中可能出现的现象是________
__________________________, B中反应的化学方程式是__________________。
【解析】(1)铁和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气,Fe+2H+===Fe2++H2↑,夹子e是打开的,产生气体会沿着e处导管进入B中;(2)A中气压增加,会将生成的硫酸亚铁以及剩余的硫酸压入B中和氢氧化钠混合反应:OH-+H+===H2O,Fe2+ +2OH-===Fe(OH)2↓,立即产生白色沉淀;(3)氢氧化亚铁不稳定,容易被氧气氧化为氢氧化铁,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,看到沉淀逐渐变为灰绿色,最后变为红褐色。
答案:(1)Fe+2H+===Fe2++H2↑　导管口有气泡冒出
(2)A中溶液进入B中,立即产生白色沉淀　
OH-+H+===H2O、Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
(3)沉淀逐渐变为灰绿色,最后变为红褐色　
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3(共20张PPT)
微专题5　氢氧化亚铁制备实验的改进
【必备知识】
1.Fe(OH)2的制备方法
已知:苯是一种有机溶剂,难溶于水,密度比水小。
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。
【典例示范】
[典例]如图所示某实验小组设计的制备Fe(OH)2的一种装置,使用的试剂有Fe、稀硫酸、NaOH溶液。下列说法正确的是(　　)
A.实验前装置a中装有氢氧化钠溶液,装置c中是稀硫酸
B.实验时先关闭K2打开K1,一段时间后再关闭K1打开K2
C.装置d的作用是液封,防止外界空气进入装置c中
D.反应一段时间后,可在装置b中观察到白色沉淀
√
【图示析题】
【解析】选C。装置a中盛装稀硫酸,装置c中盛装氢氧化钠溶液,A错误;制备Fe(OH)2时应该先排出装置的空气,则实验时先关闭K1打开K2,一段时间后再关闭K2打开K1,使生成的硫酸亚铁压入c中,B错误;氢氧化亚铁易被氧气氧化,所以装置d的作用是液封,防止外界空气进入装置c中,C正确;硫酸亚铁和装置c中氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,所以应该在装置c中观察到白色沉淀,D错误。
【对点演练】
1.(2026·深圳高一检测)下列各图示装置中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
A.①②③ B.②③④
C.①②③④ D.①②④
√
【审题指导】Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3沉淀,即发生反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,想要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排出装置中的氧气或空气。
【解析】选D。①Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出,可防止生成的氢氧化亚铁被氧化,故①选;②Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出,且利用氢气的压力使硫酸亚铁与NaOH接触而反应,可防止生成的氢氧化亚铁被氧化,故②选;③没有隔绝空气,生成的氢氧化亚铁易被氧化,故③不选;④苯隔绝空气,可防止生成的氢氧化亚铁被氧化,故④选;综上所述,①②④均符合题意。
2.化学小组设计如图所示装置用来制取和观察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:
_____________________________________。
【信息解读】
提取
信息 (1)制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化;(2)必须使用铁屑和6 mol·L-1的硫酸;(3)使空气进入
转化
信息 (1)制取Fe(OH)2需用Fe2+;(2)铁屑和硫酸反应生成FeSO4与H2;(3)空气进入,制备的氢氧化亚铁会被氧气氧化
【解析】实验开始时先打开止水夹E,让生成的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后关闭止水夹E,A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶,与NaOH反应。
答案:(1)铁屑　Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)打开　H2
(3)关闭止水夹E,A中压强增大,把FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
3.(2026·宁波高一检测) 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。请为装置做一处改进,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: _______________________。
【解析】(1)仪器1的名称为分液漏斗。由于Fe(OH)2易被氧气氧化,装置5的作用是通过液封,防止空气进入装置4。(2)3中溶液不能进入4的原因是生成的氢气沿着导管通过2逸出,三颈烧瓶中无法形成高压,故需在2、3之间加一个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁被氧气氧化,分析原因应该是装置4中的空气未排尽。
答案:(1)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
4.某课外活动小组设计了如图所示的实验装置进行实验,回答下列问题:
(1)开始实验时夹子e是打开的,锥形瓶A中发生反应的离子方程式为__________, 试剂瓶B中可以观察到的现象是__________________。
【解析】(1)铁和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气,Fe+2H+=== Fe2++H2↑,夹子e是打开的,产生气体会沿着e处导管进入B中;(2)A中气压增加,会将生成的硫酸亚铁以及剩余的硫酸压入B中和氢氧化钠混合反应:OH-+H+===H2O,Fe2+ +2OH-===Fe(OH)2↓,立即产生白色沉淀;(3)氢氧化亚铁不稳定,容易被氧气氧化为氢氧化铁,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,看到沉淀逐渐变为灰绿色,最后变为红褐色。
答案:(1)Fe+2H+===Fe2++H2↑　导管口有气泡冒出
(2)A中溶液进入B中,立即产生白色沉淀　
OH-+H+===H2O、Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
(3)沉淀逐渐变为灰绿色,最后变为红褐色　
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

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