氢氧化亚铁的制备 氢氧化亚铁的制备离子方程式

Fe(OH)2常见为白色胶状沉淀，但在其制备过程中，往往会出现不同程度的绿色物质。对于这些绿色物质的来源和成分，学术界有不同的看法。

根据《中学教师化学手册》的描述，Fe(OH)2为苍绿色的六方晶体，或者呈白色的无定型物质。另一部教材《普通无机化学》则进一步指出，这种绿色物质可能是由Fe(OH)2·2Fe(OH)3、Fe3(OH)8，或FeO·Fe2O·4H2O等多种混合型氢氧化物或氧化物组成。而北师大版的《无机化学》则提醒我们，Fe(OH)2非常容易被空气中的氧气氧化，通常不会直接转化为白色的Fe(OH)3，而是会先变为绿色，最终呈现棕红色。根据这一点，原本从白色Fe(OH)2到棕红色Fe(OH)3的转化过程中，为什么会出现绿色物质？这种绿色物质是否一定与Fe3+离子有关？这些问题至今仍未有定论。

实验观察与分析

实验1：

首先将白色的Fe(OH)2胶状沉淀置于表面皿上，观察其氧化过程。在沉淀周围，最初会出现一些棕红色的斑点，随后逐渐增多，最后整个表面变为棕色。当用玻璃棒轻轻拨开表层的棕色物质时，发现内层依然是白色的。在这一过程中，始终未见绿色物质的产生。

实验2：

将Fe(OH)2白色沉淀沿管壁倒入另一支试管，使沉淀附着在管壁上，缓慢通入空气。随着时间的推移，可以观察到管壁逐渐变红，最终整个试管壁呈现棕褐色。同样没有发现绿色物质的出现。

实验3：

两支试管中分别加入FeSO4饱和溶液，并向其中一支滴加少量FeCl3溶液，随后加热至沸腾，再加入等量10%的NaOH溶液。两支试管中生成的白色Fe(OH)2沉淀没有明显差异，且也未见绿色物质的形成。

实验4：

在两支试管中分别加入2mL水和1mL FeSO4饱和溶液，其中一支加热至沸腾。随后分别加入等量10%的NaOH溶液，未加热的试管中生成的白色沉淀迅速变为浅绿色，而加热的试管中则生成较为纯净的白色Fe(OH)2沉淀。

实验5：

将实验4中得到的浅绿色沉淀加热（注意温度不可过高），可以观察到沉淀逐渐变回白色，绿色明显褪去。

实验6：

在六支试管中分别加入5mL水，按不同浓度添加FeSO4饱和溶液（从1滴到32滴不等），然后滴加相同体积的NaOH溶液。结果显示，随着FeSO4浓度的增加，沉淀颜色逐渐从墨绿色变为白色。

实验7：

在另一组试管中，加入5mL水并添加不同浓度的NaOH溶液，再滴加相同体积的FeSO4饱和溶液。观察到NaOH浓度增高时，沉淀的颜色逐渐变浅，最终接近白色。

实验8：

在前述实验中所得到的绿色物质中，加入过量的NaOH饱和溶液或少量固体NaOH，可以看到绿色沉淀逐渐转为白色。

实验9：

将实验中得到的白色Fe(OH)2沉淀静置数天，沉淀表面逐渐氧化为棕褐色，但底层沉淀依然是白色，并未出现绿色物质。

实验结论与解析

从以上实验结果来看，Fe(OH)2在制备过程中所产生的绿色沉淀并非其部分氧化后的产物，而是氢氧化亚铁水合物的存在。不同的温度、浓度以及溶液的碱性会影响氢氧化亚铁的水合程度。

空气中的氧气氧化过程：在实验1和实验2中，将Fe(OH)2在空气中，经过氧化后沉淀从白色变为棕红色，但始终未见绿色物质生成。这表明，绿色物质并不是氢氧化亚铁转变为氢氧化铁的必然中间产物，因此它与Fe(OH)2的氧化过程无直接关系。

Fe3+与绿色物质的关系：实验3中，即使加入了含Fe3+的FeSO4溶液，Fe(OH)2沉淀依然未出现绿色，这进一步排除了绿色物质与Fe3+的直接关系。

水合氢氧化亚铁的形成：铁元素位于元素周期表的第一族，具有未完全填充的d轨道，容易与水分子结合形成水合物。与Fe(OH)3不同，水合Fe(OH)3呈棕红色，而水合Fe(OH)2则呈现浅绿色。正如无水FeSO4呈白色，而FeSO4·7H2O呈绿色一样，水合Fe(OH)2的绿色是一种典型现象。

温度对水合物的影响：实验4和实验5表明，在较高温度下，氢氧化亚铁不易形成水合物，而在常温下，水合氢氧化亚铁的形成更为容易。通过加热，水合Fe(OH)2可脱去水分子，恢复为白色Fe(OH)2沉淀。

溶液浓度对颜色的影响：实验6和实验7表明，FeSO4或NaOH溶液的浓度越低，生成的Fe(OH)2沉淀中水合物的含量越多，绿色的沉淀颜色越深。加入过量的NaOH可以使水合物失去水分，沉淀颜色转变为白色。

Fe(OH)2在不同条件下形成的绿色物质主要是氢氧化亚铁的水合物，其颜色变化与温度、浓度及溶液的碱性密切相关。