Fe(OH)3胶体制备实验探究

李现梅

(遵义航天高级中学 贵州遵义 563000)

我在课堂教学环节，将教材的科学探究实验“氢氧化铁的制备实验”作为课堂演示实验，制备实验很快、很顺利。为了揭示Fe(OH)3胶体的聚沉条件和不浪费制备好的Fe(OH)3胶体，我特设计了分组实验来探索胶体聚沉的条件。我在教学环节中将制备好的Fe(OH)3胶体再进行分组实验，探究其性质，将实验分为三组，取相同量的Fe(OH)3胶体分装在3支试管中，再往试管中分别滴加少量稀硫酸溶液、氯化钠溶液、蒸馏水，对比实验现象，发现前两只试管中的胶体浑浊，再分别滴加三种试剂，第1支试管的溶液变成棕黄色，2和3两支试管只有颜色变浅。放置5分钟，第1支试管的颜色变浅接近无色。第2支试管放置12小时后明显分层，为红褐色沉淀和无色液体。

根据以上实验提出几点思考及对应实验：

第一，往制备的Fe(OH)3胶体中加入稀硫酸，先聚沉后澄清，颜色在短时间内为什么会发生如此突变？

经实验事实分析，在Fe(OH)3胶体中加入稀硫酸，增加了胶体中离子的总浓度，而给带正电荷的Fe(OH)3胶体粒子创造了吸引相反电荷离子的有利条件，从而减少或中和原来胶粒所带电荷，使它们失去了保持稳定的因素而聚沉成Fe(OH)3沉淀。再滴加稀硫酸就相当于酸和碱发生中和反应，最后得到硫酸铁溶液和过量的稀硫酸。颜色的变化只能归结为部分胶体聚沉（聚沉后的浑浊物仍然有丁达尔效应）过程中不是同步的，最终变成浅黄色更加证明是极低浓度的硫酸铁溶液。

第二，除了电解质使胶体聚沉之外，还有搅拌和加热。

我再利用剩余的Fe(OH)3胶体继续加热并不断搅拌，再怎么加热和搅拌都无法观察到聚沉现象。经过试剂分析，原来是制备Fe(OH)3胶体所用蒸馏水量不一样导致的。加热和搅拌由少量蒸馏水制备的胶体在很短时间里就出现聚沉，加热和搅拌由量多的蒸馏水制备的胶体很长时间都没有聚沉现象。所制备的胶体颜色差不多，相同外界条件下产生的现象不同，我得出一个结论：胶体与溶液浓稀程度类似，越浓的胶体在搅拌和加热条件越易聚沉。对于氢氧化铁胶体的制备实验的探究，也可以设计探索其制备的条件的实验，也让我感受到科学探究实验在课堂教学中的重要性。

第三，科学探究实验在教材中的地位。

氢氧化铁胶体的性质和制备原理都是高考的考点，高中教材对胶体的制备的定量要求：饱和FeCl3溶液的浓度及用量，水的用量都没有具体的数值。只是一个定性的制备实验，对于课堂教学知识的外延和拓展，教师务必注重知识延伸的正确性和科学性，拓展实验的精准性，如此才可以给学生正确的引导。教师也应该具备一定的科研能力，可以从中学化学的演示实验和科学探究实验中反思，从而增强学科素养能力。其实Fe(OH)3胶体的制备实验的最佳条件也是可以通过实验探索的，甚至可以从定性条件上升到定量的具体条件。采用正交实验设计法探究“氢氧化铁胶体的制备”实验的最佳条件，实验结果表明，选用试管作为实验仪器，在常温下先滴入3滴15%FeCl3溶液，再加热至沸腾，能快速制得氢氧化铁胶体，所得胶体澄清透明，光线通路明亮，有利于课堂上学生科学探究活动的开展[1]。

第四，对于Fe(OH)3胶体的制备的性质研究实验。

制备氢氧化铁胶体是高中生接触到的第一个具有探究性质的实验。本文介绍了如何针对这一实验中所设置的饱和氯化铁溶液等要求，运用控制变量的方法进行实验探究，并依据探究所得到的结论尝试使用稀氢氧化钠溶液与稀氯化铁溶液混合的方法制备氢氧化铁胶体。科学探究实验可以培养学生的创新能力，考题中表明，碱不能与氯化铁溶液产生Fe(OH)3胶体。教师可以引导学生质疑，再设计实验探究质疑是否可行，可以控制溶液的浓稀程度再来探索，提高学生的思辨能力。

总之，在高中化学胶体教学环节中，胶体及胶体的性质的知识都很抽象，教师应根据一些事实设计不同的探究实验，增强学生学习化学的兴趣。受限于高中课堂教学时间紧凑，教师可以在教学中设计胶体分别与酸溶液、盐溶液的实验，探究胶体聚沉后发生不同现象的原因，让学生达到对此部分内容的感性认识。这也让我感受到中学教材中的许多探究性实验和演示实验都是可以自行设计来增添课堂色彩并解决教学难点，让学生感受学习化学的乐趣和成就感。高中化学教学理应从教材目标出发，适当地让一些尖子生对知识有些拓展，对化学学科高分段学生的培养是一个很不错的计划。高考题中的难题需要更多的知识和拓展点来解决，学生平时就具备扎实的基本功，很有利于他们的考试。

讨论：高中化学教材中的科学探究实验和演示实验对学生学科素养的培养十分有利，这就需要教师在课堂上和习题反馈中引导学生质疑，根据质疑设计实验方案，解决实际问题，提升学生的实验技能和创新能力。本实验的大胆拓展，让我感受到高考中的实验探究题的答题思想，其实就源于化学教材。一线教师要学会开发课程资源，拓展学生的学习空间，让学生感受学习现有化学知识是不够的，让他们从内心身处渴求对化学知识的学习[2]。