硫酸亚铁制备最佳实验条件探究

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一、问题的提出
在全日制普通高级中学教科书（必修加选修）化学第三册第８１页，其中有一个学生实验四“硫酸亚铁的制备”。

教材中硫酸亚铁的制备实验只安排了一课时的时间，如果按照实验用书上所提供的方法做，大部分学生都不能在一个课时内看到大量晶体的析出。

如何才能使学生在一个课时内完成整个过程，关键是在反应物质的量上。

那么反应物质的配比是多少才最合适？这是我们要研究的问题。

二、实验原理
根据物质反应速率原理，对于同一个化学反应来说，条件不同时，反应速率会发生变化。

除了浓度、温度、催化剂等能改变化学反应速率外，反应物颗粒的大小、溶剂的性质等。

也会对化学反应速率产生影响。

我认为我们要在一个课时内能看到大量晶体析出，就必须要使反应时间缩短．这样才可能有时间看到晶体析出的过程。

我们可以从酸的浓度、铁的物质量及颗粒大小、反应温度等情况来考虑反应的条件。

三、实验探究
根据硫酸亚铁在６０℃时溶解度最大的特点，我们把探究温度定在６０℃。

为了节约药品，硫酸的用量为１０ｍＬ。

反应时间在１０ｒａｉｎ左右。

我们选用如下影响实验的因素以及不同的水平进行实验探究（表１）。

表１因素水平表
＼＼因著ＡＢＣ
实验号＼铁量（ｇ）浓度（％）时间Ｉｒａｉｎ）ｌ２０１５９
２２５２０１０
３３０２５１１
通过选用ＩＪ９（３４）正交表，设计如下正交试验对其最佳实验条件进行了探究（表２）。

表２实验方案及其结果的直观分析
Ａ铁量
空列
Ｂ浓度Ｃ时间综合
（ｇ）（％）（ｒａｉｎ）评分１１（２０）１１（１５）Ｉ（９）１２
２１（２０）２２（２０）２（１０）６２
３１（２０）３３（２５）３（１１）６２
４２（２５）ｌ３（２５）２（１０）７３
５２（２５）２ｌ（１５）３（１１）１８
６２（２５）３２（２０）１（９）７２
７３（３０）１２（２０）３（１１）７６
８３（３０）２３（２５）１（９）７８
９３（３０）３１（１５）２（１０）２４
Ｋ．１３６１６１５４１６２
Ｋ２１６３１５８２１０１５９最佳方案：Ｋ３１７８１５８２１３１５６Ａ３Ｂ￡。

Ｒ４２３１５９６
从级差值的大小可知，影响本实验的因素主次关系为：
（主要因素）硫酸浓度一铁的质量一肘问（次要因素）
四、问题与讨论
按照本实验的探究结果．实验最佳条件应该是：Ａ，Ｂ３Ｃ。

，是８号实验，也就是铁的质量为３０ｇ，硫酸的浓度为２５％，时间为９ｍｉｎ。

在这个实验过程中，反应时间在５ｍｉｎ左右后产生的气泡就很少了，说明在５ｍｉｎ左右反应就基本完成了。

再加上从级差值可知，本实验的时间影响是次要的。

所以，我又重新做了几遍，把反应时间设定为．３ｍｉｎ，室温为３５℃，反应温度为６０℃，２５％的硫酸１０ｍＬ，铁钉３０ｇ。

过滤后，滤液基本在７ｍｉｎ后就有少量有规则的晶体出现，大概在１５ｍｉｎ后就会有大量的晶体出现。

五、实验结论
本实验的最佳实验条件是：时间为３ｍｉｎ．反应温度为６０℃，２５％的硫酸１０ｍＬ，铁钉３０ｇ。

六、实验优点
本实验操作简单，反应时间短，重复性好，成功率为
２００６年第４期／３５
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在有机化学中，有很多反应，反应物相同，但由于催化剂、加热等条件的不同，反应生成物也就不同。

如果不注意辨析，很容易出现错误，混淆记忆，使有机化学很难学习。

当掌握这些异同点时，就能更容易、更好地掌握有机化学。

因此，我们在实验教学中要充分注意到这一点，强调催化剂、加热等条件，仔细地将它们进行比较，弄清它们的异同。

一、对称性烯烃、不对称稀烃与卤化氢的加成反应
１．ｃＨ产ｃＨ２＋ＨＣＩ掣骂ＣＨ３－ＣＨ２ＣＩ２．ｃＨ部Ｈ２ＣＨ椰ｌ半ＣＨ３－ＣＨＣＨ３（不生成严
Ｃ１Ｃｌ
ＣＨ２ＣＨ３）
前者与卤化氢加成时，卤原子无论加到双键的哪一个碳原子上，其产物都相同；后者与卤化氢加成时，根据马克尼科夫规则，卤原子要加到含氢原子较少的双键碳原子上。

二、苯、苯酚的取代反应
１．苯与纯溴的取代反应
ＤＢｒ２乌＠一Ｂｒ＋ＨＢｒ
２．苯酚与溴水的取代反应
＠卜－ｏＨ＋３Ｂｒ２一Ｂｒｉ＋３ＨＢｏ
Ｂｒ
苯和溴的取代是纯溴，并有铁做催化剂，而苯酚与溴的取代是溴水，并且不用催化剂，反应也很迅速，这说明苯酚比苯更容易取代，即苯酚比苯更活泼。

三、苯与氯气的取代反应和加成反应
１．取代反应＠＋Ｃ１：』～迄户ＣＩ＋ＨＣｌ
２．力Ⅱ成反应ＱＮ３Ｃ１：羔丛§ｃ６Ｈ６Ｃ１６
这两个反应的类型、产物完全不同，这是因为这两个反应的反应条件（催化剂）不同，反应机理不同，而使反应类型、产物完全不同。

四、卤代烃与强碱溶液共热的两种反应
１．ｃＨ３ＣＨＥＣＩ＋ＮａｏＨ—±婪≥ｃＨ３ｃＨ２０Ｈ＋Ｎａｃｌ
２．ｃＨ３ｃＨ２ＣＩ＋ＮａＯＨ—雩≥ＣＨ２＝ＣＨ２ｔ＋ＮａＣＩ＋Ｈ２０
这两个反应都是卤代烃与强碱的反应，但前者发生在
ｉ众８：８：８８Ｒ８ＡＡ８：８：８Ｒ８ａ８８８ＡＡ：Ｒａ
Ｒ穴穴穴穴穴穴穴穴忿穴穴尽瓜穴穴瓜尽瓜穴公穴风穴乒
１００％，现象明显，实验全过程需要的时间可以控制在一节课内，故可行性强。

七、实验注意事项
做好本实验操作时应注意的是：
１．在本反应过程中，会产生大量的刺激性气味的气体，因此，在反应过程中必须注意尾气的吸收。

反应容器用２０ｍｍｘ２００ｍｍ大试管，上面塞一个带９０。

弯管的橡皮塞，将产生的气体导入氢氧化钠溶液中，除掉有毒的气体。

２．过滤纸换成棉花，把适量的棉花浸湿不紧不松地堵住漏斗上口，过滤速度会加快，可以防止晶体在漏斗上析
３６／２００６年第４期出。

３．用少量热水通过过滤器，以提高它的温度（防止溶液在漏斗里析出晶体），然后将溶液趁热过滤，静置、冷却、结晶．观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象。

４．如果滤液长时间未出现晶体，说明它已经形成了过饱和溶液，可以用玻璃棒摩擦试管壁，立刻就会有大量晶体出现。

５．在较高的室温条件下，晶体出现时间可能要长一点。

我们可以用冰水来冷却滤液。

６．反应时间最好是在有大量气泡产生后开始计算。

母
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硫酸亚铁制备最佳实验条件探究
作者：李芬
作者单位：浙江大学附属中学,310007
刊名：
实验教学与仪器
英文刊名：EXPERIMENT TEACHING AND APPARATUS
年，卷(期)：2006，23(4)
引用次数：0次
本文链接：/Periodical_syjxyyq200604020.aspx
下载时间：2010年3月9日。