Question

20．Fe（OH）₂为白色絮状物，易被空气中O₂氧化．在设计制取Fe（OH）₂时，要注意防止它氧化．请你根据所提供的实验用品，设计制取较纯净的Fe（OH）₂的方法．实验用品除图中所示外，还有玻璃棒、药匙、普通漏斗及滤纸、滴管、试管、酒精灯、石棉网（其他固定用品略）、小铁棒、石棉棒、久置绿矾、NaOH溶液、久置蒸馏水、苯、CCl₄、无水乙醇等．

方法一：隔绝空气的复分解反应法（完成填空）．
（1）将NaOH溶液煮沸并冷却后待用．
（2）配置纯FeSO₄溶液的方法：取适量绿矾于小烧杯中，加入煮沸的H₂O和少量稀H₂SO₄，并加入Fe粉，完全搅拌，过滤后将滤液移入细口试剂瓶．
（3）制较纯的Fe（OH）₂沉淀的方法：取适量FeSO₄溶液，加入少量苯，保证起油膜作用．再将吸有NaOH的胶头滴管悬垂于试管上方，逐滴加入NaOH溶液，苯层下有白色的Fe（OH）₂沉沉生成．
方法二：还原性气氛中复分解反应法．
如图一，为Fe（OH）₂制备实验的改进装置．请回答：
（1）如何操作才能较长时间观察到白色絮状沉淀？装入药品后，先打开铁夹，H₂经导管入B管，将B中的空气从侧管导出，在反应较缓时，夹住铁夹，产生的H₂的压强将含Fe²⁺的溶液由A压入B的NaOH溶液中，产生白色的Fe（OH）₂沉淀．
（2）为何能在较长时间内观察到Fe（OH）₂白色沉淀？因为Fe（OH）₂是在H₂的还原气氛中产生的．
方法三：隔绝空气电解法．
应用如图二所示的电解实验可制得白色纯净的Fe（OH）₂沉淀．
（1）a电极材料为铁棒，电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺．
（2）电解液c可以是B
A．蒸馏水     B．NaOH溶液     C．无水乙醇     D．稀H₂SO₄溶液
（3）根据（1）与（2）写出电解的化学方程式：Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑．
（4）液体d为苯，其作用为隔绝空气，防止Fe（OH）₂被氧化．
（5）当电解一段时间看到白色沉淀后，再反接电源，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀．

Answer 1

分析 方法一：隔绝空气的复分解反应法，实验时可将氢氧化钠溶液煮沸，以排出溶液中的氧气，配制硫酸亚铁溶液时，可取适量绿矾于小烧杯中，加入煮沸的H₂O和少量稀H₂SO₄，并加入Fe粉，完全搅拌，过滤后将滤液移入细口试剂瓶，氢氧化钠溶液与硫酸亚铁反应时，应注意隔绝空气；
方法二：装入药品后，先打开铁夹，H₂经导管入B管，将B中的空气从侧管导出，然后在反应较缓时，夹住铁夹，产生的H₂的压强将含Fe²⁺的溶液由A压入B的NaOH溶液中，产生白色的Fe（OH）₂沉淀；
方法三：用石墨和Fe作电极制取白色纯净Fe（OH）₂沉淀，应该用Fe作阳极、石墨作阴极，电解质为活泼金属的盐，为防止生成的氢氧化亚铁被氧化，需要加入和水不互溶的有机物且密度小于水．

解答 解：方法一：
（2）配置纯FeSO₄溶液时，可取适量绿矾于小烧杯中，加入煮沸的H₂O和少量稀H₂SO₄，并加入Fe粉，完全搅拌，过滤后将滤液移入细口试剂瓶，
故答案为：取适量绿矾于小烧杯中，加入煮沸的H₂O和少量稀H₂SO₄，并加入Fe粉，完全搅拌，过滤后将滤液移入细口试剂瓶；
（3）制备氢氧化亚铁时，应防止生成的氢氧化亚铁被氧化，可取适量FeSO₄溶液，加入少量苯，保证起油膜作用．再将吸有NaOH的胶头滴管悬垂于试管上方，逐滴加入NaOH溶液，苯层下有白色的Fe（OH）₂沉沉生成，
故答案为：取适量FeSO₄溶液，加入少量苯，保证起油膜作用．再将吸有NaOH的胶头滴管悬垂于试管上方，逐滴加入NaOH溶液，苯层下有白色的Fe（OH）₂沉沉生成；
方法二：
（1）A装置内铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，A内压强增大，将生成的硫酸亚铁压入B内与氢氧化钠反应生成白色的氢氧化亚铁沉淀，此时打开止水夹，氢气进入B装置，排除装置内的空气，
故答案为：装入药品后，先打开铁夹，H₂经导管入B管，将B中的空气从侧管导出，在反应较缓时，夹住铁夹，产生的H₂的压强将含Fe²⁺的溶液由A压入B的NaOH溶液中，产生白色的Fe（OH）₂沉淀；
（2）Fe（OH）₂是在H₂的还原气氛中产生的，隔绝空气，可防止被氧化，
故答案为：因为Fe（OH）₂是在H₂的还原气氛中产生的；
方法三：
（1）制纯净的Fe（OH）₂沉淀，则Fe为阳极，失去电子，b与电源正极相连，则b为阳极，发生的电极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案为：铁棒；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）纯水导电性太差，影响物质的制备，而NaOH溶液中氢离子放电，可生成Fe（OH）₂沉淀，无水乙醇不导电，在硫酸溶液中不能得到氢氧化亚铁，
故答案为：B；
（3）铁做阳极，被氧化生成氢氧化铁，阴极上生成氢气，总方程式为Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑，
故答案为：Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑；
（4）苯的密度水的小，不溶于水，可隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化，故答案为：苯；隔绝空气，防止Fe（OH）₂被氧化；
（5）反接电源时，电解方程式是2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，生成的O₂会将Fe（OH）₂氧化，其现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，
故答案为：白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀．

点评 本题考查物质的制备，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，透彻理解实验原理，掌握方案设计的基本思路和方法是解答的关键，注意Fe（OH）₂很容易被空气中的氧气氧化，这是Fe（OH）₂的重要性质，题目难度中等．