高中化學中,FeO OH 怎麼製備?

時間 2021-06-19 11:26:06

1樓:Studio TBsoft

筆者少年時接觸過氧化鐵顏料的工業生產,包括氧化鐵紅(Fe2O3)和氧化鐵黃(Fe2O3·H2O),氧化鐵黃實際就是FeO(OH),一般習慣寫作Fe2O3·H2O,看作一水合三氧化二鐵。

FeO(OH)有多種晶型,氧化鐵黃顏料、天然的針鐵礦、纖鐵礦等都是FeO(OH),但晶型可能不同,鐵鏽則通常認為是無定形的FeO(OH),工業生產的氧化鐵黃顏料一般是α-FeO(OH)晶型。

首先說明乙個中學化學中沉澱反應的細節問題:可溶性三價鐵鹽與鹼反應,沉澱物雖然一般寫成氫氧化鐵Fe(OH)3的形式,但實際這種沉澱物是Fe2O3·xH2O,x的值不定,即含水量不定的水合三氧化二鐵,當x=1時,沉澱物就是Fe2O3·H2O或者FeO(OH),氫氧化鐵沉澱寫成Fe(OH)3的化學式,只是一種「示性式」。

業餘條件下簡單製備FeO(OH)的方法可以這樣做(筆者實驗通過):配製較濃的FeSO4溶液,慢慢加入較稀(5%左右)的NaOH溶液,注意NaOH溶液不要加太多,FeSO4與NaOH的質量比可取4:1左右(如果是原料是綠礬FeSO4·7H2O,還需要事先折算為FeSO4質量),一邊慢慢加一邊用力攪拌,注意溶液pH值不要大於5—6,大量灰綠色沉澱析出後,待灰綠色沉澱沉降,傾瀉去溶液,將灰綠色沉澱水洗1—2次,仍然傾瀉去溶液,再將溼的灰綠色沉澱(漿狀物也行)在培養皿等底面積較大的容器中攤成一薄層,任其放置幾天,待沉澱充分氧化,水分基本蒸發後,即得黃色到棕黃色的塊狀物或者粉狀物,這種粉狀物的主要成分就是FeO(OH),如果將黃色粉狀物放在蒸發皿或者坩堝中煅燒,顏色就會明顯加深,最終變成紅棕色,即Fe2O3。

上述方法的反應,在中學化學階段一般寫作:

灰綠色沉澱是Fe(OH)2氧化為Fe(OH)3的中間產物,但實際上,最後得到的Fe(OH)3也是水合三氧化二鐵Fe2O3·xH2O,控制pH值不過高的反應條件,再讓Fe(OH)2在空氣中慢慢氧化,並讓水分慢慢蒸發,最後得到的主要是FeO(OH),總的氧化反應可寫作:

這樣得到的FeO(OH)可能是無定形的FeO(OH),鐵鏽的形成原理也與之類似。

工業生產氧化鐵黃顏料的方法也與之類似,可以以FeSO4溶液或者FeSO4·7H2O為起始原料,用稀氨水或者稀NaOH溶液將FeSO4溶液調到一定的pH值,然後通空氣氧化,最終也可得FeO(OH),但如果要得到特定晶型的FeO(OH),例如氧化鐵黃顏料的α-FeO(OH)晶型,則需要先製備特定晶型的「晶種」,方法大致如下:

1、用FeCl3溶液與NaOH溶液或者稀氨水反應,控制一定的pH值,得到FeO(OH)晶種懸浮液,這裡的關鍵是pH值不能過高,三價鐵離子的水解性非常強,pH=4時三價鐵離子就已基本轉化為水合三氧化二鐵Fe2O3·xH2O沉澱,pH值較低時有利於形成Fe2O3·H2O或者FeO(OH)結晶,如果pH值過高,將得不到FeO(OH)晶種,必要時,甚至可以用熟石灰代替NaOH溶液或者稀氨水,以控制OH-的釋放速度。

晶種也可以用FeSO4溶液為起始原料製備,用稀NaOH溶液或者稀氨水將溶液的pH值調到5—6,注意不能過高,通空氣氧化即可得到FeO(OH)晶種懸浮液。

2、在FeO(OH)晶種懸浮液中再加入FeSO4,然後一邊通空氣氧化,一邊滴加NaOH溶液或者稀氨水控制溶液的pH值為5—6,FeO(OH)即沉澱出來,在晶種上長大,成為特定晶型的FeO(OH),由於溶液偏酸性,反應大致如下:

(或者 )

也可以在反應物中加入鐵屑,再通空氣氧化,不用滴加NaOH溶液或者稀氨水,這樣上述第二步反應變成:

這樣可以節省鹼液的使用,缺點是反應較慢,生產週期會長些。

2樓:多年以後i

FeOOH在高中可以用化學沉澱法來製備。

方法如下:

本製備方法需要配製的試驗藥劑有:1 M的FeCl3、0.6 M的NaOH、0.01 M的HNO3溶液、0.1M的AgNO3溶液。

實驗步驟:

(1). 將480 ml的0.6 M的NaOH溶液與一定量的12 M濃鹽酸混合, 得到溶液 (1) , 攪拌, 緩慢引入80 ml的1 M的FeCl3溶液, 得到溶液 (2) ;

(2). 攪拌加熱溶液 (2) 至沸騰, 保持5 min後停止加熱, 加入一定量的CTAB和Na2SiO3粉末;

(3) .將溶液 (2) 在室溫下自然冷卻, 24 h靜置過程中逐漸有橘黃色沉澱出現;

(4). 倒掉上清液, 留下沉澱物 (3) , 將0.01 M的硝酸溶液 (清洗溶液) 與沉澱以體積比5:

1混合後充分攪拌, 然後在離心機上以1 000~1 200 r/min的轉速清洗沉澱物 (3) , 直至pH≈7且無Cl-存在 (向過濾掉的溶液中滴加0.1 M的AgNO3溶液檢驗Cl-, 若無白色沉澱生成, 即說明沉澱中Cl-清洗乾淨) ;

(5) .將丙酮與清洗好的沉澱物 (3) 以體積比5:1充分混合攪拌後, 用離心機分離脫水至少兩次, 得到產物 (4) ;

(6). 將產物 (4) 置入60℃的電熱鼓風乾燥箱乾燥24 h後, 用研缽將產物研磨成粉末, 置於稱量瓶中, 再置入玻璃矽膠乾燥器即可得到FeOOH。

化學沉澱法製備FeOOH的流程圖如下:

羥基氧化鐵FeOOH根據晶型主要可劃分為四種同質異構體:α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH和δ-FeOOH,本實驗制得的FeOOH的晶型為β-FeOOH。

這還可以用前驅物陳化製備法來製備,這裡就不說了。

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