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：

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  ⑦鐵棒  ⑧植物油  ⑨碳棒

a___________，b___________，c___________，d___________。(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。你設計的方案為：_____________________。

Answer 1

【實驗設計】方法一：

B  Fe+H₂SO₄====FeSO₄+H₂↑、FeSO₄+2NaOH====Fe(OH)₂↓+Na₂SO₄、

H₂SO₄+2NaOH====Na₂SO₄+2H₂O

方法二：⑦  ⑨或⑦（寫1個即可）  ⑧  ②

【探究思考】（1）由于Fe(OH)₂部分被氧化，混入少量的Fe(OH)₃  FeO·Fe₂O₃·4H₂O

（2）打開  發生  Fe(OH)₂·nH₂OFe(OH)₂+nH₂O

（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（合理答案均給分）

解析：本題是一探究性實驗題，方法一是用生成的氣體排出B中的空氣，關閉C后，利用生成氫氣的壓強把FeSO₄壓入B中生成Fe(OH)₂沉淀。方法二由電解原理解答。探究思考從材料中找答， 化學性質描述生成Fe(OH)₃而變綠，分子式改寫遵守化合價及原子個數守恒，加熱B必打開C，不然B中溶液流入A中。(3)的設計很靈活，在Fe²⁺和Fe³⁺的溶液中加堿液有綠色沉淀生成即可證明。