正交实验法探究课堂制备氢氧化亚铁的最佳条件

正交实验法探究课堂制备氢氧化亚铁的最佳条件
作者：邹灵刘晓玲
来源：《中小学实验与装备》 2018年第4期
按照课本上的方法,新制成的氢氧化亚铁会迅速变为灰绿色,学生几乎观察不到白色沉淀.近年来,关于氢氧化亚铁制备条件的相关研究很多,但适合课堂教学的却很少.本文尝试利用正交实验法,力图找出操作简单、现象明显、便于观察、适用于课堂教学的氢氧化亚铁制备条件.
１实验指标的确定
本实验指标设计为白色沉淀保存时间,即从有白色沉淀生成开始计时,到沉淀周围出现轻微浅绿色停止.
２因素水平的确定
在参考大量文献及考虑便于课堂实施,笔者选择以下７个因素进行探究:①氢氧化钠溶液浓度;②溶剂是否煮沸;③Fe２＋的来源;④Fe２＋的浓度;⑤是否进行液封;⑥溶液的滴加顺序;⑦滴管是否伸到液面以下.
３筛选实验
笔者先对这７个因素分别取２个水平进行筛选实验,限于篇幅不做赘述.经筛选发现氢氧化钠溶液浓度、Fe２＋来源、Fe２＋浓度对实验结果有较大影响,另外４个因素影响较小.为达到更好实验效果,后续实验中次要因素固定为:溶剂煮沸、反应时液封、氢氧化钠溶液滴加到Fe ２＋溶液中、滴管伸到液面以下.
４正交实验
４．１正交实验因素水平
对氢氧化钠溶液浓度、Fe２＋来源、Fe２＋浓度这３个主要因素,每个因素取４个水平进行探究,具体情况见表１.配制Fe２＋溶液均经过量铁粉处理,新制Fe２＋溶液均由过量铁粉与酸反应制得.
４．２正交实验步骤
事先配制好所需的氢氧化钠和Fe２＋溶液,取Fe２＋溶液于试管中,加石蜡油液封.再取氢氧化钠溶液,在滴管伸到液面以下的情况下滴加到Fe２＋溶液中.记录白色沉淀保存时间.
４．３实验方案及结果
实验方案及结果见表２.
４．４实验数据直观分析
对所得的实验数据进行直观分析,所得结果见表３.
５实验结论
与课本实验方案对比,在反应均进行２ min后,实验结果如图１、图２所示.本改进方案不仅能观察到氢氧化亚铁的白色沉淀,还能看到氢氧化亚铁逐渐变色的过程,便于在课堂教学中实施,有利于学生的观察和认知.
综上所述,课堂制备氢氧化亚铁的最佳条件为:氢氧化钠溶液浓度８mol/L、配制经还原性铁粉处理过的FeCl２溶液、Fe２＋浓度０．４mol/L.同时若想达到更佳实验效果,其他条件应为:溶剂煮沸、反应时液封、氢氧化钠溶液滴加到Fe２＋溶液中、滴管伸到液面以下.。