硫酸亚铁铵制备实验的绿色化研究

刘云

【摘要】近年来，绿色化学的理念和方法逐渐引入到大学化学的实验教学中，成为当今化学界备受关注的重要研究课题。硫酸亚铁铵的制备实验，是目前高校无机化学实验教学中一个非常典型的综合性实验。本文针对传统硫酸亚铁铵制备中存在的环境污染及产率低等问题，结合绿色化学的理念和原则，对传统的硫酸亚铁铵制备实验进行了绿色化改造研究。

【关键词】硫酸亚铁铵 制备实验 绿色化研究

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）04-0174-01

加强绿色化学教学，就是对于传统的化学课程体系和实验内容进行绿色化改革，以减少化学实验中的环境污染，增强广大人们的环保意识。目前，绿色化学教育已经成为当今化学实验课程改革的重要研究课题，受到人们的密切关注。硫酸亚铁铵的制备实验作为大学无机化学实验教学中的一个典型实验，其整个实验过程中学生不仅可以掌握称量、水浴加热、抽滤、溶解、结晶、常压过滤、减压过滤、滴定分析等一系列化学基本操作，还能够了解硫酸亚铁铵的一般特征和制备方法，比如氧化还原、杂质去除、提高产率和纯度等化学原理的应用。传统的制备方法中存在着环境污染严重，产品质量不高等问题，本文中我对于该实验进行了符合绿色化学理念的实验改进，改进后的实验减少了环境污染，降低了实验消耗，同时提高了产品的质量，实现了实验教学的绿色化。以下是其实验研究报告。

1.实验原理

硫酸亚铁铵是一种复盐，主要是由等物质的量的硫酸亚铁和硫酸铵形成的，其外观为浅绿色单斜晶体，空气中比一般的亚铁盐稳定，且不易被氧化，是化学分析中常见的还原剂。硫酸亚铁铵的制备原理是：直接采用FeSO4与（NH4）2SO4 发生反应，来制备硫酸亚铁铵晶体。整个实验制备方法是分两步进行的：首先是制取硫酸亚铁，传统制备实验中是通过废铁屑与稀硫酸在加热条件下发生反应，得到硫酸亚铁溶液，其反应式为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；改进后的制备实验中是采用铁与硫酸铜发生置换反应得到硫酸亚铁，其反应式为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。然后是制取硫酸亚铁铵，主要是用硫酸亚铁溶液与等物质的量的硫酸铵混合，利用复盐的溶解度比反应物盐的溶解度小的特征，经过适当的加热浓缩结晶而制取硫酸亚铁铵产品。其反应式为：FeSO4+（NH4）2SO4+6H2O=（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O。

2.实验装置

实验装置为全封闭式，只需在传统的敞开式装置中，在容器锥形瓶口插上带有橡皮塞的导管，而导管的另一端插入装有氢氧化钠溶液的烧杯中。损失较少，无需补充水，反应过程中废气经过吸收液转变为无害物质，排除了酸雾对实验室的污染，体现绿色化学的原则。

3.实验步骤

（1）去除铁屑表面的油污，用台秤称取一定量的铁屑，放入到100 mL锥形瓶中，用30%的氢氧化钠溶液煮沸废铁屑，用去离子水将铁屑冲洗干净，洗过的氢氧化钠溶液留做洗气用（体现环保）。

（2）制备硫酸亚铁

取过量铁屑加入到一定浓度的硫酸铜溶液中，且用玻璃棒不断搅拌，当溶液由蓝色变为浅绿色时停止反应，减压过滤，即得到硫酸亚铁溶液。

（3）制备硫酸亚铁铵

根据溶液FeSO4中的量，按关系式n[（NH4）2SO4]Bn[FeSO4]=1B1称取所需的（NH4）2SO4，配制成（NH4）2SO4的饱和溶液。将其饱和溶液加到FeSO4的溶液中（该溶液的PH值此时接近于1或等于1，如PH值偏大，可加几滴H2SO4进行调节），然后进行水浴蒸发，蒸发过程中不可搅拌，放置冷却至室温，得到硫酸亚铁铵晶体，减压过滤除去母液并尽量吸干。把晶体转移到表面皿上晾干片刻，观察晶体色态，称重，计算产率[1]。

4.实验结果与讨论

传统的制备方法中实验装置是为敞开式的，且因为铁屑中含有碳、硫、磷等杂质，与稀硫酸反应时会生成H2S和PH3等有毒气体，严重污染了实验室的环境，直接危害师生的身体健康。通过对本实验的改进，首先是把整个实验装置封闭起来，这样由于铁屑不纯产生的有毒气体会被氢氧化钠溶液吸收，反应过程中水分蒸发很少，可补充蒸馏水，这也给实验操作带来方便。整个实验过程既保证了学生基本操作的训练，又节约药品消耗，还可以减少对环境的污染；在保证产品产率和纯度的前提下，缩短了反应时间，避免有毒气体的泄露，保护了实验环境，实现了化学实验的绿色化。

5.结束语

改进后的硫酸亚铁铵的制备实验，实现了化学实验的绿色化理念，将敞开式的实验装置改为封闭式的实验装置，整个反应在密闭的容器中进行，既起到了保温的效果，在缩短反应时间的前提下，还保证了产品的产率和质量。另外，对于硫酸亚铁的制备方法进行了改进，利用硫酸铜溶液代替稀硫酸与铁屑发生反应，首先，充分利用了实验室废弃物-硫酸铜粉末，避免了药品的浪费，实现了变废为宝，又回收了金属铜；其次，缩短了反应时间，节约了电能；最后，避免了H2S和PH3等有毒气体的排放对环境造成的污染。总之，硫酸亚铁铵改进后的制备实验，不仅可以大幅度降低实验消耗，减少环境污染，同时还能够增强广大师生环保意识，推动绿色化学的发展[2]。

参考文献：

[1]劉少华，田博士.硫酸亚铁铵制备实验的绿色化改进[J].广州化工.2011（12）

[2]钟国清；周齐文；夏安；硫酸亚铁铵的制备反应条件与绿色化研究[J].实验技术与管理.2013（05）