制备FeOH2绿色物质

2004年第8期　　　　　　　　　　　　　　　化　学　教　育·59·

制备Fe(OH)2过程中出现的绿色物质究竟是什么

朱华英

(重庆巴蜀中学

400013)

Fe(OH)OH)2是白色胶状沉淀,这是不争的事实,但是在制备Fe(2过程中出现的浅绿色或灰绿色或墨绿色物质究竟是什么,似乎历来都存在着不同的看法:查《中学教师化学手册》等资料可知“Fe(OH)2为苍绿色六方晶体或白色无定型”;《普通无机化学》等不少资料认为该绿色物质是组成为Fe(OH)OH)2·2Fe(3或Fe3(OH)8或FeO·Fe2O3·4H2O的混合型氢氧化物或混合型氧化物;北师大《无机化学》上这样写道:“Fe(OH)OH)OH)2易被空气中的氧氧化,往往得不到白色的Fe(2,而是变成绿色,最后成为棕红色的Fe(3:

4Fe(OH)O2+2H2O=4Fe(OH)2+3”

可以这样说,对于制备Fe(OH)OH)2过程中出现的绿色物质,绝大多数人认为是Fe(2部分氧化的结果。但是,从调色的角度讲,由白色到棕红色中间不存在绿色的过渡色,那么从白色的Fe(OH)2到棕红色的Fe

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(OH)有关呢?我们知道无水Fe3又是不是一定会出现绿色的中间物质呢?绿色物质又是不是一定与Fe

(OH)3与水合氢氧化铁都是棕红色,Fe(OH)2是白色,那么在制备氢氧化亚铁过程中出现的绿色物质究竟是什么呢?

带着上面的问题,我们设计了以下实验:实验1

把白色的Fe(OH)OH)Fe(OH)2胶状沉淀倒在表面皿上,观察Fe(2被氧化的过程:2沉淀周围

开始时出现很少的棕红色斑点,逐渐地表面出现较多棕红色,最后全部变成棕褐色。用玻璃棒轻轻拨开表层的棕褐色,里层仍为白色,整个过程中没有绿色物质出现。

实验2实验3

将Fe(OH)使沉淀附在管壁上),向试管中缓慢通入空2白色沉淀沿管壁倒入另一支试管中(在2支试管中都加入FeSO4饱和溶液,向其中一支试管滴加少量FeCl3溶液,然后均加热至沸,

气,可以观察到试管壁逐渐变红,最后整个管壁变成棕褐色。同样,整个过程中也没有绿色物质出现。再向2支试管中加入等量同浓度的NaOH浓溶液,可以观察到2支试管生成的白色Fe(OH)2沉淀无明显差异,且都明显的没有绿色物质生成。

实验4

在2支试管里分别加入2mL水和1mLFeSO4饱和溶液,将一支试管加热至沸,分别向2支试

管里加入2mL同浓度等量的NaOH浓溶液,未加热的那支试管生成的白色沉淀迅速变为浅绿色,而煮沸的那支试管生成较好的白色Fe(OH)2沉淀。

实验5逐渐变白。

实验6

在6支试管里都加入5mL水,分别加入1滴、2滴、4滴、8滴、16滴、32滴FeSO4饱和溶液以

配成不同浓度的FeSO4溶液,然后再分别滴加相同浓度相同滴数(1滴～2滴)的NaOH浓溶液,可以观察到6支试管内沉淀的颜色从墨绿色依次变白。即FeSO4溶液浓度大,沉淀颜色较白。

实验7

在6支试管里都加入5mL水,分别加入1滴、2滴、4滴、8滴、16滴、32滴NaOH溶液以配成

不同浓度的NaOH溶液,然后再分别滴加相同滴数(1滴～2滴)的FeSO4饱和溶液,现象同实验6。即NaOH溶液浓度大,沉淀颜色较白。

实验8实验9

在前面实验所得的绿色物质中加入过量的NaOH饱和溶液,或加入少量固体NaOH,可见绿色将前面实验所得的白色Fe(OH)2沉淀静置观察,数天后沉淀表面被氧化为棕褐色,下面仍是

沉淀逐渐变白。

明显的白色沉淀(无绿色物质生成)。

根据上述实验,我们可以认为:

将实验4中生成的浅绿色沉淀微热(注意:不可让溶液沸腾!),可以观察到浅绿色沉淀明显地

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(1)制备Fe(OH)OH)2时生成的绿色沉淀是氢氧化亚铁水合物,而不是Fe(2部分氧化的产物

将白色Fe(OH)甚至通入O2),颜色由白色变为棕红色的过程中一直没有绿色的2沉淀置放在空气中(“中间物质”出现(如实验1和实验2),说明这绿色物质并不是氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁的必然的中间物质,也就是说该绿色物质不是氢氧化亚铁部分氧化的产物。从实验3用混有Fe(OH)2沉淀仍是白色而没有绿色出现的事实,进一步说明该绿色物质与Fe

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的FeSO4溶液制备的Fe

并没有直接联系。我们知道铁

是位于元素周期表第Ⅷ族元素,具有未填满的d轨道,同Co一样,容易结合水分子形成水合物。Fe(OH)2同Fe(OH)3、Fe2(SO4)3、FeSO4等物质一样,也容易结合水分子形成水合氢氧化亚铁。与Fe(OH)3不同的是无水Fe(OH)OH)OH)3和水合Fe(3都显棕红色,而Fe(2与其水合物则显示出不同的颜色,就像无水CuSO4为白色、CuSO4晶体(CuSO4·5H2O)为蓝色,无水FeSO4为白色、FeSO4(FeSO4·7H2O)为绿色,无水Fe2(SO4)3为白色、Fe2(SO4)Fe2(SO4)9H2O)为棕红色等众多物质一样,无水Fe(OH)OH)3晶体(3·2为白色,水合Fe(2为浅绿色,这似乎是一种规律的必然。

(2)温度、浓度、溶液的碱性均可改变氢氧化亚铁的水合程度

实验4告诉我们,在较高温度下氢氧化亚铁不容易结合水分子形成氢氧化亚铁水合物,而且从实验5我们知道,升高温度还可以使已经水合的氢氧化亚铁失去水分子生成无水的白色Fe(OH)2沉淀,也就是说水合氢氧化亚铁与其他许多结晶水合物一样水分子结合得并不牢固,当温度升高时,绿色的Fe(OH)2·nH2O中的水分子极易脱落成为无水的白色Fe(OH)2沉淀。(值得注意的是不可把温度加热过高,因为Fe(OH)2极易分解,当温度较高时,即使在溶液中Fe(OH)OH)。2也会分解产生黑色的FeO而影晌Fe(2沉淀的颜色)实验6、实验7还告诉我们,如果用较稀的FeSO4溶液或较稀的NaOH溶液制Fe(OH)2时,溶液越稀,生成的氢氧化亚铁的量越少,水合的趋势越大,生成氢氧化亚铁的颜色(绿色)就越深;虽然Fe(OH)2既可以在碱性溶液中制备,也可以在弱酸性溶液中制备,但是在酸性溶液中由于开初氢氧化亚铁生成的量减少,水合的趋势增大,制得的氢氧化亚铁沉淀的色泽(绿色)较深;如果在水合氢氧化亚铁的绿色沉淀中加入NaOH饱和溶液或固体NaOH时,由于溶液碱性增强(OH浓度大),温度升高(反应放热),沉淀的绿色会变浅。

(3)如何制备白色Fe(OH)2沉淀

首先,我们有必要给白色Fe(OH)灰白还是普通的白,要想制得像2确定一个白色的客观标准,是雪白、Mg(OH)BaSO4、AgCl等物质一样白的白色Fe(OH)OH)2、2沉淀实际上是不可能的,因为Fe(2的制备总是在水溶液中进行的,要想Fe(OH)2完全不水合是不可能的。我们认为只要制得的氢氧化亚铁沉淀是普普通通的白而不是灰白,或者即使是稍带有点浅绿色样的白色都是正常的。所以,只要我们创造条件消除或减少氢氧化亚铁的水合,如加热、增大Fe2+或OH-浓度等,就能得到较理想的白色Fe(OH)2沉淀。下面介绍2种制备白色Fe(OH)一是先将饱和FeSO4溶液加水稀释1至3倍(目的是减小FeSO4溶液2沉淀的绝好方法:的密度,避免生成的沉淀浮在溶液面上),加热煮沸,然后加入过量的NaOH浓溶液,即可得到很好的Fe(OH)2白色沉淀;二是将吸有饱和FeSO4溶液的滴管直接伸入到热的NaOH浓溶液底部,缓慢挤压,由于NaOH溶液密度大,生成的Fe(OH)2白色沉淀悬在溶液中,实验效果非常好。以上2种方法制得的白色Fe(OH)2沉淀均可在溶液中保存较长时间。

真理的是与非只有在不断探索的过程中才能越辩越明。在Fe(OH)2制备过程中出现的绿色物质究竟是什么,我们大胆地提出了绿色物质是水合氢氧化亚铁的假设,也小心论证了水合氢氧化亚铁存在的可能性,至于是不是真有Fe(OH)2·nH2O,其中的n值又是多少,这些都是我们想说又暂时还无法说清楚的。写这篇文章的真正旨意还是在抛砖引玉,想听听化学教师们或化学家们对这一实验现象有更新的更高的见解。

指导教师:重庆市巴蜀中学刘怀乐老师

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