Question

（本题共16分）某研究性学习小组在研究由Fe²⁺制备Fe(OH)₂的过程中，设计了如下实验方案：

[实验设计]

方法一：按照图1进行实验，容器A中的反应开始时，弹簧夹C处于打开状态，一段时间后，关闭弹簧夹C，容器A中的反应仍在进行。最终在_______容器中观察到白色沉淀，该实验中涉及到的化学方程式有：                                        。

方法二：按图2进行实验，最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀。请从所提供的试剂或电极材料中选择正确的序号填在横线上：

①纯水  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为___________，b为___________，c为___________，d为___________。(填序号)

[探究思考]实验表明上述实验中出现白色的沉淀会逐渐转变为灰绿色或绿色，那么如何解释出现灰绿色或绿色的现象呢？

（1）甲同学查阅资料后，得到Fe(OH)₂如下信息：

资料名称	物理性质描述	化学性质描述
《化学辞典》，顾翼东编，1989年版P637	白色无定形粉末或白色至淡绿色六方晶体	与空气接触易被氧化，将细粉喷于空气中，则立即燃烧出火花
《大学普通化学（下册）》傅鹰著P637	白色沉淀	此沉淀易被氧化成微绿色Fe3(OH)8
《普通化学教程》（下册）P788	白色	能强烈吸收O2，迅速变成棕色Fe（OH）3。这时作为氧化的中间产物为土绿色，其中含有Fe2+、Fe3+。

阅读该资料后，你对上述实验中出现灰绿色或绿色的现象的解释是：__________     ；资料中提及的微绿色Fe₃(OH)₈，用氧化物的形式表示可写成__________________。

（2）乙同学依据配色原理：白色和棕色不可能调配成绿色或灰绿色的常识，认为绿色可能是形成Fe(OH)₂·nH₂O所致。用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀，观察到沉淀由绿变白的趋势。

加热时，“方法一”中弹簧夹C应处于___________（填“打开”或“关闭”）状态，容器A中的反应须处于___________（填“停止”或“发生”）状态。写出该实验中支持乙同学观点的化学方程式_______________。

（3）欢迎你参加该研究小组的讨论，请提出一种在研究由Fe²⁺制备Fe(OH)₂的过程中，有助于对沉淀由“白”变“绿”的现象进行合理解释的实验设计新思路。           。

 

Answer 1

【答案】

 

[实验设计]方法一：B；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、FeSO₄+2NaOH=Fe(OH)₂↓+Na₂SO₄、

H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄＋2H₂O  中和反应方程式不写不扣分

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）打开，发生，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，观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色（或者可以将Fe(OH)₃和Fe(OH)₂混合后观察其颜色。）（合理答案均给分）

【解析】[实验设计]方法一：由于A中反应继续进行，但生成的氢气排不出来，所以随着氢气的增加，压强增大，将A中生成的硫酸亚铁压入B中，从而生成白色沉淀氢氧化亚铁，方程式为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、FeSO₄+2NaOH=Fe(OH)₂↓+Na₂SO₄、

H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄＋2H₂O 。

方法二：a和电源的正极相连，作阳极，所以a是铁；b是阳极，可以选择碳棒；为了防止生成的氢氧化亚铁被氧化，溶液上面要加入植物油来隔绝空气；为增加溶液的导电性，应该选择氯化钠。

[探究思考]（1）根据有关信息可知，由于Fe(OH)₂部分被氧化，混入少量的_Fe(OH)3，从而导致实验中出现灰绿色或绿色；Fe₃(OH)₈中含有2个＋3价的、1个＋2价的，所以应该是FeO·Fe₂O₃·4H₂O。

（2）由于亚铁离子极易被氧化，所以在加热过程中必须防止被氧化，则C必须是打开的状态，而A中的反应不能停止。方程式为Fe（OH）₂·nH₂O= Fe（OH）₂+ nH₂O。

（3）本题是开放性试题，答案不是唯一的。