红砖中氧化铁成分的检验

红砖中氧化铁成分的检验

课题：红砖中氧化铁成分的检验

活动时间：2011年1月25日

课题小组长：代志鹏

课题组成员：代志鹏王琰晖李唯一冯琼卢鑫宇

一研究背景

新课程倡导自主、合作、探究的学习方式，变学生的被动学习为主动学习。而研究性学习综合了这些新的学习方式。所以进行了本次探究性学习。

二研究背景:

①运用Fe3+的检验方法，探究红砖中是否含有氧化铁；②实验条件的控制。

三研究步骤

1.提出问题:砖是人们日常生活中常见的物质，同是用粘土烧制的砖，为什么有的是红色有的是青色?红砖中红色的物质是什么?

2.实验假设:红砖中红色的物质是什么用什么方法检验?经过讨论认为粘土中可能含有铁的化合物，在高温加热的过程中转化为氧化铁(红色)。假定红砖中有氧化铁，则氧化铁溶于盐酸转化为Fe3+，然后利用Fe3+的检验证明红砖中有氧化铁。

新问题:工业盐酸中常常含有Fe3+，怎样保证Fe3+不是盐酸中带来的?

3.设计实验方案:怎样用实验证明盐酸中没有Fe3+，而红砖中含有氧化铁?通过分析实验原理，设计出实验方案(包括实验用品、实验步骤)，然后进行交流。

①化学反应原理:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3(红色溶液)；Fe3+3OH-=Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)②根据反应原理选择仪器、药品和实验装置。仪器:烧杯、玻璃棒、试管、胶头滴管。药品:红砖样品、稀盐酸、KSCN溶液、NaOH溶液。

③设计实验步骤和观察重点:设计出以下两种方案:

方案一:(1)取少量盐酸于试管中，滴加KSCN溶液，若无红色出现，说明盐酸中不含有Fe3+。

(2)取红砖样品，用稀盐酸溶解，取上层清液2ml于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，证明溶液中有Fe3+，说明红砖中有氧化铁成分。方案二:取红砖样品，用稀盐酸溶解、过滤，取上层清液2ml于试管中，滴加NaOH溶液，若溶液显红褐色沉淀，证明溶液中有Fe3+，说明红砖中有氧化铁成分。

四成员分工

代志鹏：负责实施实验。冯琼：负责准备收集材料。卢鑫宇：负责记录实验过程以及现象。李唯一设计实验方案。王琰晖：审核方案的可行性。

五研究过程

实验中发现红砖和盐酸混合后所得到的是红砖的悬浊液，为了尽快的得到溶液，我们设计了过滤的操作。按照方案一进行实验我们进行了多次。发现有的现象明显有的只出现了浅红色，有的几乎无色。按照方案二进行时，有的什么沉淀都没有，有的出现了少量的白色浑浊，而不是红褐色沉淀，现象与预期有较大的差异。

通过小组的共同讨论分析，找到了原因。方案一中溶液显红色说明了有Fe3+的存在，进而可以证明红砖中有氧化铁。但是现象却不同我们小组根据勒夏特列原理，增加反应物的浓度，可以促进化学平衡向生成物方向移动。因此溶液中被检验出的离子浓度必须足够大，这样，加入适当浓度的盐酸后，反应才能显著进行。由于红砖样品没有经过研磨，加的盐酸过多，又没有充分反应，导致溶液中Fe3+浓度过低，还可能和SCN的浓度太低有关。改进实验方案后实验成功。

针对方案二中的问题，我们小组经过讨论调查认为一般粘土的成分中有Ca2+、Al3+、Mg2+，因此白色浑浊的成分可能是Ca(OH)2、Al(OH)3、Mg(OH)2的混合物。若Fe3+与OH-反应生成沉淀，那么在产生白色沉淀的试管中滴加KSCN溶液不显红色，反之则显红色。

六研究结果

经过小组的讨论以及对实验的分析认为红砖中含有少量的氧化铁，也真是红砖颜色为红色的原因。

七体会

由于不注意实验条件的控制，方案一可能失败。可以说，探寻、控制实验的最佳条件，是化学实验成功的关键。方案二中当粘土中存在Ca2+、Al3+、Mg2+等干扰离子，且Fe3+浓度过低时，不宜用NaOH溶液检验。