氢氧化亚铁

氢氧化亚铁（精选十篇）

氢氧化亚铁 篇1

铁的重要化合物是高中无机化合物的基础知识和重点内容, 是高中生学习过程中的难点之一。根据教材演示实验的方法, 老师演示制取Fe (OH) 2的实验时, 通常学生看不到白色沉淀, 而只能观察到灰绿色的絮状物质—Fe (OH) 3, 这会让学生误以为Fe (OH) 2的颜色就是灰绿色, 事实上, Fe (OH) 2是白色絮状沉淀, 由于Fe (OH) 2极易被氧化成Fe (OH) 3, 所以导致演示实验的失败[2]。要成功制取到白色沉淀—Fe (OH) 2, 一方面是在配制实验所需试剂Na OH溶液和亚铁盐溶液时, 需要除去溶解氧, 且亚铁盐溶液中不能混有Fe3+;另一方面是需要除去实验装置中的氧, 否则不能达到实验要求。因此, 能否除去所需试剂中的氧和如何使制取Fe (OH) 2的整个过程在无氧环境下进行是实验成败的关键。

1 实验原理

实验中巧妙运用了硫酸亚铁溶液中含有的大量硫酸与事先加入锥形瓶中的Na2CO3固体反应, 产生气泡以达到除去实验装置中空气的目的。待反应完全后加入Na OH溶液与Fe SO4溶液反应生成白色沉淀—Fe (OH) 2。

2 实验仪器与药品

实验仪器:烧杯 (50m L) 、试管夹、注射器 (10m L) 、锥形瓶 (带支管口50m L) 等。

实验药品:氢氧化钠固体 (AR) 、还原铁粉 (AR) 、硫酸亚铁固体 (AR) 、浓硫酸 (AR) 、碳酸钠固体 (AR) 、液体石蜡 (AR) 、去离子水等。

实验装置: (如图一)

3 实验准备

新制Na OH溶液:首先新制2mol/L和6mol/LNa OH溶液各100ml。分别取2mol/L, 6mol/L的Na OH溶液各20m L置于两个烧杯中加热煮沸2-3min, 冷却至没有沸腾的气泡时, 缓慢向溶液中加入一层液体石蜡保存备用。

新制Fe SO4溶液:称取硫酸亚铁固体约3g配成100m L溶液。取Fe SO4溶液50m L于烧杯中, 后加入适量还原铁粉, 防止Fe2+被氧化为Fe3+, 并用浓硫酸调节溶液的p H至1-1.5, 此时溶液中会产生气泡, 产生气泡2-3min后, 再向液面加入一层液体石蜡保存备用。

4 实验步骤

⑴按图一安装好装置。

⑵在烧杯里加入30m L去离子水。

⑶在锥形瓶中加入0.3-0.5g碳酸钠固体, 用2支注射器分别吸取配好的2mol/LNa OH溶液6m L和Fe SO4溶液10m L。

⑷将注射器中Fe SO4溶液缓慢挤入锥形瓶中, 直至Na2CO3固体反应完并无气泡产生为止。

⑸将注射器中Na OH溶液缓慢挤入锥形瓶中, 直至产生大量白色沉淀Fe (OH) 2为止。

⑹用6mol/LNa OH溶液与Fe SO4溶液重复上述实验。

5 结论

⑴本改进实验操作相对简便, 实验中所用仪器比较简易, 药品相对节约。

⑵为了配制不含Fe3+的Fe SO4溶液, 我们直接利用Fe SO4晶体配置Fe SO4溶液, 并加入Fe粉, Fe粉可抑制Fe2+被氧化, 保证硫酸亚铁溶液中无Fe3+, 加入的少量浓硫酸与铁粉反应生成氢气以排除硫酸亚铁溶液中的空气, 用液体石蜡覆盖液面是为了使硫酸亚铁溶液隔绝空气。

⑶为了使整个演示实验过程不受到O2的干扰, 我们巧妙利用Fe SO4溶液中含有的大量硫酸, 让硫酸与锥形瓶中碳酸钠粉末反应, 反应可以产生CO2气体, 从而除去锥形瓶中的空气, 使得氢氧化亚铁生成的整个过程中没有空气的干扰, 此方法制取的氢氧化亚铁也能放置较长时间, 实验现象十分明显, 更利于学生进行观察。

摘要：在中学化学实验教学中, Fe (OH) 2的制备参照了人教版高中化学1 (必修) 第三章第二节《几种重要的金属化合物》教学内容中制备Fe (OH) 3的方法。该方法制备出的Fe (OH) 2极易被空气氧化, 学生难以观察到白色絮状沉淀—Fe (OH) 2。本文通过对氢氧化亚铁制备的原演示实验进行了一定的改进, 可以让学生观察到比较明显的实验现象。

关键词：氢氧化亚铁,创新,优化,演示实验

参考文献

[1]黄宇.中学化学需要创新优化—以“金属和金属材料实验”改进设计为例[J].广西教育, 2011, 10 (07) :57-58.

[2]文庆城.氢氧化亚铁的制备和红砖中Fe2O3成分的检验[J].化学实验教学研究, 2011, (07) :91-96.

[3]朱先翠.氢氧化亚铁制备的实验改进[J].科技信息, 2011, (02) :114-114.

氢氧化亚铁制备教学设计(参考版) 篇2

教学目标

知识与技能目标

1、掌握Fe（OH）2的性质，Fe（OH）2与 Fe（OH）3的关系，以及制取Fe（OH）2的最佳方法。

2、掌握防止物质被氧化的措施。过程与方法目标

1、提高实验设计、实验操作能力；

2、提高运用所学知识解决实际问题的能力；

3、提高科学探究的能力；

4、增强知识迁移的能力与口头表达能力。情感态度与价值观目标

1、培养实事求是的科学世界观和严谨求实的学习态度；

2、学会自主学习，养成终身学习的习惯 教学重点

1、制备氢氧化亚铁的改进方案。

2、熟练掌握氢氧化亚铁的化学性质。教学难点

分析推断能力的培养 教具准备

1、实验仪器：试管、橡胶塞、胶头滴管、酒精灯、试管 夹、药匙

2、实验药品：氢氧化钠溶液、还原铁粉、稀硫酸、新制的硫酸亚铁溶液、氯化铁溶液、苯

3、多媒体、投影仪 教学过程

[展示图片、讲述]观察血红蛋白图片，它的作用是吞吐携带氧气，其中组成的一个重要的部分是二价铁离子。提示一下三价铁离子叫高铁血红蛋白，不具有携带氧气的作用，市场上销售的各种各样的补血剂实际上是补充亚铁的。

[讲述]铁及其化合物在生活中被广泛应用，下面我们一起来探讨铁的重要化合物的性质。

[板书]§3-2 几种重要的金属化合物

三、铁的重要化合物

[追问]你知道铁的哪些化合物？

[思考、回答] FeO、FeSO4、Fe2O3、Fe(OH)

3、Fe(OH)

2、FeCl3

[过渡、提问]铁的化合物品种众多，分类研究更为便利。下列含铁元素物质如何分类：FeO、FeSO4、Fe2O3、Fe(OH)

3、Fe(OH)

2、FeCl3。

[学生]氧化物：FeO、Fe2O3 氢氧化物：Fe(OH)

3、Fe(OH)2 盐：FeCl3、FeSO4 [教师]铁的常见氢氧化物主要有两种：Fe（OH）2和 Fe（OH）3，它们都是难溶于水的物质。在实验室这两种物质是如何制取的呢？

[板书]

（一）铁的氢氧化物

1、氢氧化铁的制取

［复习回顾］初中课本氢氧化铜的制取

CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2↓ Cu2++2OH—= Cu(OH)2↓ [学生分组实验] 设计实验制取氢氧化铁【Fe(OH)3】。

［实验探究１］在试管里注入少量FeCl3溶液，再逐滴滴入NaOH溶液．观察发生现象。

［学生汇报实验结果］用FeCl3溶液和NaOH溶液制取Fe（OH）3，出现红褐色絮状沉淀，此沉淀就是Fe（OH）3，说明Fe（OH）3是红褐色的。

[设疑]氢氧化亚铁[Fe（OH）2]是铁的另一种重要的氢氧化物，它是怎么制取的呢？选取你们前面的实验仪器和药品来制取Fe（OH）2，说出它的颜色。

[板书]２、氢氧化亚铁的制取

（1）常规方法

[学生活动] 设计实验，制取氢氧化亚铁。

[实验探究

2、学生分组实验]

[投影] 常规制备方法及现象：

所用试剂：可溶性亚铁盐溶液和可溶性碱溶液 反应原理：Fe2++2OH—=Fe(OH)2↓ 操作方法：

[学生1]用新制的FeSO4溶液和NaOH溶液混合制取Fe（OH）2，出现灰绿色絮状沉淀，说明

Fe（OH）2是灰绿色的。

[学生2]我有不同意见，我在制取Fe（OH）2时先看到了白色絮状沉淀，Fe（OH）2应该是白色的。

[投影] 观察现象：只有瞬间的白色，几乎分辨不出

白色沉淀中夹杂着灰绿色 很快转变成灰绿色 振荡后灰绿色变深

试管壁上甚至出现了红褐色物质

[教师] 同学们不要争论，现在请大家来看老师在实验室制取并密封保存好的Fe（OH）2和

Fe（OH）3的样品。

[图片展示]已制好并密封保存的Fe（OH）2和 Fe（OH）3样品。[结论]Fe（OH）2样品是白色的，Fe（OH）3样品红褐色的。

[教师引导]那为什么我们实验中得到的Fe（OH）2是灰绿色物质，依据我们所学的知识，用Fe2++2OH-==Fe（OH）2应该是没错的。同学们的实验结果与事实不附，说明肯定是哪里有问题，可能是药品有问题，也可能是实验过程有问题。我们的实验为何不成功呢？ [学生讨论] 因为Fe2+易被氧化，所以Fe（OH）2不稳定，在空气中容易被氧化。

[教师]回答的非常好，正是由于Fe（OH）2不稳定，在空气中很容易被氧化而生成Fe（OH）3而呈现灰绿色，灰绿色物质是由Fe（OH）2和 Fe（OH）3以一定比例混和的特殊物质，过一段时间，Fe（OH）2完全被氧化为 Fe（OH）3时，我们就会看到红褐色物质出现。

[投影] 用常规方法得不到白色沉淀的原因分析：

①Fe(OH)2很不稳定，极易被氧化，Fe(OH)2具有很强的还原性。

4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）3 ②溶液中可能有少量的Fe3+。

[教师引导]既然Fe（OH）2这么容易被氧化，那我们又可以通过什么方法制取纯净的Fe（OH）2呢？

[学生讨论、投影]制备氢氧化亚铁的关键：

需要创造的条件——无Fe3+的环境；无O2的环境

可以采取的措施——①排除溶液中的Fe3+ →加铁粉 ②避免与空气接触→反常规操作、油封、滴管的使用、试剂瓶装满等。

[设疑]请同学们用你前面的仪器和药品设计一个制取纯Fe（OH）2的实验。[板书]（2）改进方案

[学生活动] 实验探究过程 学生六人一组进行讨论实验设计方案。[投影]参考方案如下：

第一种：在试管中加入新制的FeSO4溶液，先加入一些还原铁粉，再加入NaOH溶液。

第二种：在试管中加入少量铁粉，再加入稀硫酸溶液，等反应完全后，再加入NaOH溶液，然后用塞子把试管口塞住。

第三种：在试管中加入少量铁粉，再加入稀硫酸溶液，再加入油层隔绝空气。将装有NaOH溶液的滴管插到溶液底部。

[学生活动]分组实验（学生自行选择其中一种方案进行实验）

[实验结果]三个实验都不能制取出白色沉淀，都出现灰绿色物质。[教师分析]实验失败了，我们在实验时忽略了什么？必须注意什么？ [学生讨论] 刚才实验时有O2存在，影响了实验结果。[教师设疑]我们在实验时如何才能消除O2的影响？ [学生]隔绝空气，并设计成一个相对密闭的实验体系。

[教师引导]在刚才设计第二种实验方案的同学已经想到了要形成一密封系统，但由于在铁与稀硫酸反应完全后再加氢氧化钠时有空气进去。而第三种方案中为什么也会观测不到白色沉淀呢?

[学生讨论分析] 稀硫酸溶液和氢氧化钠溶液中溶解有氧气没有除去。

[教师引导] 如何完全消除O2的影响？ [学生]分组进行讨论再次设计实验方案。

[教师引导]为了组成一个相对密闭的体系，切实消除O2的影响，我们必须要对稀H2SO4溶液和NaOH溶液加热，去除其中的溶解O2，并且要用适当的方法加入氢氧化钠溶液，而不能带入空气。下面请同学们再行设计更佳的实验方案进行实验。

[学生设计方案、投影]

1、将适量铁粉放入大试管中,加入稀硫酸约占试管容积的1/4微热,以加快反应并驱赶溶解的氧气。再立即往溶液中加入一些苯进行油封。

2、将加入氢氧化钠溶液的试管在酒精灯上煮沸2-3分钟,以赶走溶解的氧气, 加少量苯密封。待碱液冷却。

3、将滴管伸入苯层下边的FeSO4溶液中，吸取FeSO4溶液。

4、将吸有FeSO4溶液的滴管插入NaOH溶液中，缓缓挤出FeSO4溶液。[学生]分组实验

[实验结果]得到白色沉淀，并没有变成灰绿色。[观看视频] 氢氧化亚铁的制备。

[教师]要求学生总结：要做成功此实验必须注意什么？

[学生总结]

1、确保硫酸亚铁溶液中不含铁离子，可以加入略微过量的还原铁粉控制。

2、控制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液中溶解的氧气。

3、整个实验过程应该减少氧气的影响，使整个过程最好能在相对密闭的体系中进行。方案Ⅰ：装置如图1所示。

在试管中加入适量的5% FeSO4溶液，并覆盖一层苯，再用长滴管注入不含O2的1 －mol · L1NaOH溶液。由于苯的______作用，防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。

方案Ⅱ：装置如图8－2所示。

实验时，先打开活塞K，再将分液漏斗的旋塞打开，稀H2SO4与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。

方案Ⅲ：装置如图8－3所示。

以铁做阳极，石墨棒做阴极，电解液可以是NaCl溶液、NaOH溶液等。U形管中加入植物油的目的是隔绝空气。电解一段时间后可以看到U形管中有白色Fe(OH)2沉淀生成，此时将电源反接，则会看到白色沉淀迅速变为灰绿色

制备氢氧化亚铁实验方案再探究 篇3

关键词：氢氧化亚铁；制备；沉淀颜色；实验改进

文章编号：1005–6629（2015）7–0054–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 课题的由来

1.1 化学教材对氢氧化亚铁实验的描述

通过资料检索和文献调查发现，制取氢氧化亚铁实验是中学化学和大学无机化学教学中一个非常重要的演示实验。在现行经教育部审定使用的中学化学教材和大学无机化学教材上都有制备氢氧化亚铁的演示实验。

中学化学教材上的描述：在试管中加入5mL氢氧化钠溶液，然后把吸有硫酸亚铁溶液的长滴管插入试管中氢氧化钠溶液的液面下，再慢慢挤出长滴管中硫酸亚铁溶液。

观察到的实验现象是：先产生白色沉淀，后变灰绿色，最后变红褐色。

原因是：生成的氢氧化亚铁不稳定，易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁。所以，看到有灰绿色、红褐色等一系列的颜色变化。

在大学无机化学教材上对本实验的现象描述是：氢氧化钠与硫酸亚铁反应先生成白色沉淀，后很快变为灰绿色，最后变为红褐色。原因是生成的氢氧化亚铁不稳定，易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁。

1.2 做制取氢氧化亚铁演示实验结果与教材上描述不一致

按教材上的顺序做硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液反应制取氢氧化亚铁的实验时，通常只看到有大量浅绿色沉淀生成。在很长一段时间后看到试管中浅绿色悬浊液上方液面交界处有一圈红褐色。

2 课题的探究过程

2.1 对“白色沉淀、灰绿色沉淀、红褐色沉淀”组成的探究

查阅了很多资料后可知，对氢氧化亚铁是白色沉淀，氢氧化铁是红褐色沉淀没有歧义。但对灰绿色沉淀的组成有多种说法。

化学类学术期刊对浅绿色沉淀组成的描述主要有以下三种观点：

（1）张英锋老师发表在《化学教育》杂志上的“也谈灰绿色物质——绿锈的组成”一文中指出：“灰绿色物质是由氢氧化铁和氢氧化亚铁按一定比例组成的物质。[1]”

（2）李俊生老师发表在《化学教学》杂志上的“对灰绿色物质的组成及形成规律的再分析”一文中指出：“灰绿色物质是由氢氧化亚铁在大量硫酸根离子存在的情况下形成的Fe6（SO4）2（OH）4O2，这是一种氧基碱式复盐，是一种沉淀，也是一种配合物。[2]”

（3）李俊生老师发表在《中小学实验与装备》杂志上的“对一典型化学实验题的再分析”一文中又指出：“灰绿色物质是氢氧化亚铁的水合物。[3]”

第一种说法占主要地位，中学化学教材和大学无机化学教材中也认定“灰绿色沉淀是由氢氧化铁和氢氧化亚铁组成的混合物”（即氢氧化亚铁不稳定，易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁）。

2.2 对“灰绿色沉淀”组成的实验验证与探究

2.2.1 对“灰绿色是由氢氧化亚铁在大量硫酸根离子存在的情况下形成的一种氧基碱式复盐”的实验验证与探究

为了验证“灰绿色是由氢氧化亚铁在大量硫酸根离子存在的情况下形成的一种氧基碱式复盐”的结论，根据控制变量法的原理，设计了下列对照实验：取三支试管分别滴入5mL氢氧化钠溶液，再用滴管按教材上演示实验方法分别滴入硫酸亚铁溶液、氯化亚铁溶液和硝酸亚铁溶液。实验结果如下表1所示。

从上述对照实验现象可知，这种对灰绿色沉淀组成的解释是不正确的。因为后两组实验中没有硫酸根离子存在，但也是产生灰绿色沉淀，所以灰绿色沉淀不可能是“由氢氧化亚铁在大量硫酸根离子存在的情况下形成的一种氧基碱式复盐”。

2.2.2 对“灰绿色是由氢氧化铁和氢氧化亚铁组成的物质”的实验验证与探究

通过查阅资料发现[4]，对“灰绿色沉淀是由氢氧化铁和氢氧化亚铁组成的物质”的说法是中学化学教材、大学无机化学教材和化学类期刊中的主要观点。它们得出这个结论的主要依据是氢氧化亚铁很容易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁。所以显示的颜色是白色和红褐色的中间色——浅绿色、灰绿色等。

根据调色原理可知，白色和红褐色的调和色不可能是浅绿色、灰绿色，即灰绿色沉淀不可能是氢氧化亚铁和氢氧化铁的混合物。

所以，取一定量的灰绿色沉淀，先加入足量盐酸，看到灰绿色沉淀全部溶解，再加入硫氰化钾溶液，结果没有看到溶液变血红色，说明原来灰绿色沉淀中不含氢氧化铁。

由此得出，灰绿色沉淀不可能是由氢氧化亚铁被空气中氧气氧化后生成的氢氧化铁和氢氧化亚铁组成的混合物。即灰绿色沉淀与氢氧化铁无关。

2.2.3 对“灰绿色是氢氧化亚铁的水合物”的实验验证与探究

对“灰绿色是氢氧化亚铁的水合物”的结论，2012年，张旭旻老师在“氢氧化亚铁制备实验的研究”一文中认为氢氧化亚铁低温下会增加结晶水，并使颜色变绿，经水浴加热后会由绿变白，是失结晶水之故（该文获全国化学实验改进方案一等奖）。

2014年，刘彩红老师在《化学教学》杂志上的“氢氧化亚铁制备实验的设计”一文中也提及到氢氧化亚铁沉淀加热后会由绿变白[5]。

张旭旻老师和刘彩红老师的实验证明氢氧化亚铁沉淀在常温呈绿色，水浴加热后会变白色。他们对这个现象的解释是氢氧化亚铁低温下会增加结晶水，使颜色变绿，经水浴加热后会由绿变白，并有白色沉淀产生，其原因是失去了结晶水。

笔者认为她们的实验现象无误，但不能进一步证明她们的解释是否正确。因为氢氧化亚铁在水溶液中是否带有结晶水，没有经过定量分析和分子结构检测，无法证实或证伪。

2.3 对浅绿色的新猜想和实践探究

笔者的观点是：氢氧化亚铁是白色胶状沉淀，因吸附了溶液中浅绿色的亚铁离子，而使白色沉淀变成浅绿色。

如果笔者假设成立，教材上提供的制取氢氧化亚铁的步骤中把“氢氧化钠溶液加入硫酸亚铁溶液中”则不正确，应改为“把硫酸亚铁溶液加入氢氧化钠溶液中”。其原因有两点：（1）在氢氧化钠溶液加入硫酸亚铁溶液中，生成的氢氧化亚铁马上会吸附溶液中没有反应的大量亚铁离子，而使沉淀显浅绿色；（2）在氢氧化钠溶液中加入硫酸亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁后，溶液中只有过量的氢氧根离子，不会有过量的亚铁离子存在，所以沉淀不会显绿色。

如果以上假设成立，那么所用的硫酸亚铁溶液的浓度应越小越好；氢氧化钠溶液浓度应越大越好。

笔者设计了下列三个实验方案以证明自己的假设。实验过程中观察到的实验现象如表2、表3所示：

上述实验现象证实笔者的设想，即在氢氧化钠溶液浓度一定的条件下，硫酸亚铁溶液的浓度越小，溶液中游离的亚铁离子越少，产生的氢氧化亚铁沉淀吸附亚铁离子的量越少，所以产生白色沉淀的现象越明显。

上述实验现象证实笔者的设想，即在硫酸亚铁溶液浓度一定（且取很小值）的条件下，氢氧化钠溶液的浓度越大，溶液中游离的亚铁离子越少，产生的氢氧化铁沉淀吸附亚铁离子的量越少，所以产生白色沉淀的现象越明显。

上述两组实验结果证明笔者的猜想是正确的。根据猜想，设计了第三组实验，即在硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液浓度不变的条件下，改变滴加硫酸亚铁的方式，实验操作和现象如下表4所示。

毛细滴管口径小，挤出的硫酸亚铁的量比普通滴管的量更少，不断移动位置是防止亚铁离子局部过量。由上表中实验现象进一步证明笔者的设想正确。

3 结果与讨论

3.1 产生浅绿色沉淀的原因

制取氢氧化亚铁实验时产生颜色不同的实验现象与氢氧化钠溶液和硫酸亚铁溶液滴加顺序不同和所配溶液浓度不同有关，观察到浅绿色沉淀的原因是氢氧化亚铁沉淀具有吸附性，吸附了溶液中过量的呈浅绿色的亚铁离子造成的。

3.2 制备氢氧化亚铁的最佳方法

由上述猜想和定量实验验证，得出制备氢氧化亚铁的最佳方法是：

试剂：8 mol/L氢氧化钠溶液；0.1 mol/L硫酸亚铁溶液。

滴加顺序：在试管中加入5mL 8 mol/L氢氧化钠溶液，用毛细滴管吸取0.1 mol/L硫酸亚铁溶液，滴管尖端插入液面下，慢慢挤一点；移动位置后再挤一点……

现象：观察到有白色的氢氧化亚铁沉淀生成。

加入硫酸亚铁溶液量多后，白色沉淀慢慢变成浅绿色。

原因：硫酸亚铁量多后，氢氧化亚铁沉淀吸附了过量的亚铁离子而显示绿色。

3.3 温度对氢氧化铁制备实验的影响及原因分析

笔者做上述实验时用的都是常温下的试剂，整个实验过程都没有进行过加热，氢氧化钠溶液也是用实验室现有的蒸馏水配制（没有煮沸过），更没有采用液封等措施。

上述实验现象证明笔者的观点是正确的。氢氧化亚铁沉淀的颜色与是否带结晶水无关，而与吸附亚铁离子有关。

笔者也做了带浅绿色的氢氧化亚铁沉淀在水浴中加热的实验，得到的实验现象与张旭旻老师的实验现象相似。

笔者对氢氧化亚铁沉淀水浴加热后由绿变白，并有片状白色沉淀下沉的原因分析是硫酸亚铁是由强酸弱碱组成的盐，由于盐的水解是吸热反应，加热后会促进亚铁离子水解，而使氢氧化亚铁沉淀表面吸附的亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀，而使沉淀颜色由绿变白，同时由于沉淀量的增多，而产生有片状白色沉淀下沉的现象。

综上所述，建议教材上应把氢氧化钠与硫酸亚铁反应产生的现象和原因的分析改为：有白色沉淀或绿色沉淀生成，原因是氢氧化亚铁是白色沉淀，因吸附溶液中亚铁离子而显绿色。

参考文献：

[1]张英锋.也谈灰绿色物质——绿锈的组成[J].化学教育，2009，（1）：71～72.

[2]李俊生.对灰绿色物质的组成及形成规律的再分析[J].化学教学，2005，（9）：59～61.

[3]李俊生.对一典型化学实验题的再分析[J].中小学实验与装备，2009，（6）：55～56.

[4]刘炎昭等.灰绿色氢氧化亚铁成因的实验探析[J].中学化学教学参考，2014，（5）：51～52.

氢氧化亚铁 篇4

一、实验指标的确定

本实验选定氢氧化亚铁沉淀白色持续时间为指 标评价实验结果的优劣。氢氧化亚铁沉淀白色持续时间用秒表记录,记录时间以秒(s)为单位,白色持续时间越长则实验效果越好。

二、因素、水平的确定

一般来说,制取氢氧化亚铁沉淀都选择硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液反应,其影响因素是:硫酸亚铁溶液的浓度及其配制方法、氢氧化钠溶液的浓度及其配制方法、是否隔绝溶液与空气的接触、反应温度、药品的纯度及是否变质、反应操作等。选择恰当的因素和水平有利于最佳实验条件的获取。为此,需要通过实验初步确定各因素水平的大致范围。

1.反应温度的选择

为了确定不同温度条件下对制取氢氧化亚铁沉 淀的可能影响,在此选择25℃、40℃、60℃三个温度点进行实验。硫酸亚铁溶液浓度选择5%,氢氧化钠溶液浓度选择15%,采用液态 石蜡液封。其 实验结果 如表1所示。

实验结果表明,三个不同温度条件下氢氧化亚铁沉淀白色持续时 间相差不 大。因此本 实验选择 常温下(25℃)进行制取氢氧化亚铁沉淀的研究。

2.硫酸亚铁溶液浓度及配制方法的选择

(1)硫酸亚铁溶液浓度的选择

在25℃下,硫酸亚铁溶液浓度为2.5%、5%、10%、20%,氢氧化钠溶液浓度为15%,采用液态石蜡液封做初步实验。其实验结果如表2所示。

实验结果表明:硫酸亚铁溶液浓度在10% 和20%时,氢氧化亚铁沉淀白色持续时间相差不大,因此选择硫酸亚铁溶液浓度在2.5%、5%、10%下进行研究。

(2)硫酸亚铁溶液的配制方法

硫酸亚铁溶液的配制方法也是本 实验的关 键。在本实验中均采用新制的硫酸亚铁溶液与氢氧化钠溶液反应,为了确定不同的硫酸亚铁溶液配制方法对实验效果的影响,把硫酸亚铁溶液配制方法作为一个因素来研究。在实验中采用三种方法配制硫酸亚铁溶液。

配制方法1:在试管里盛蒸馏水5毫升,煮沸以去除其中溶解的氧气。加入1~2滴20%H2SO4 进行酸化,再加入称量好的洗净的硫酸亚铁绿色晶体(先把外层黄色物质的三价铁的碱式盐刮掉,再用少量不含氧蒸馏水冲洗1~2次),但不要摇动,以防混入空气。为了加 速溶解,微微加热。加入光亮的铁丝一小团。随后在溶液上面加2~3cm液体石蜡。

配制方法2:在试管里盛蒸馏水5毫升,煮沸以去除其中溶解的氧气,再加入称量好的洗净的硫酸亚铁绿色晶体。微微加热并摇动。随后在溶液上面加2~3cm液体石蜡。

配制方法3:在试管里盛蒸馏水5毫升,加入称量好的洗净的硫酸亚铁绿色晶体,微微加热并摇动。随后在溶液上面加2~3cm液体石蜡。

3.氢氧化钠溶液的浓度及配制

在25℃下,氢氧化钠溶液浓度为10%、25%、35%、45%、55%,硫酸亚铁溶液浓度为5%,采用液态石蜡液封作初步实验。其实验结果如表3所示。

实验结果表明:氢氧化钠溶液浓度在15% 和25%时,氢氧化亚铁沉淀白色持续时间相差不大;氢氧化钠溶液浓度在45% 和55% 时,氢氧化亚 铁沉淀白 色持续时间相差不大,因此选择氢氧化钠溶液浓度25%、35%、45%三水平作研究。

根据以上初步实验,本实验选定在25℃,有液封的条件下实验,其他因素、水平如表4所示。

三、实验原理及步骤

药品:铁丝、蒸馏水、硫酸(20%)、硫酸亚铁晶体、氢氧化钠、液体石蜡。

仪器:小试管、长滴管、药匙、天平、烧杯、玻璃棒、秒表。

实验选用分析纯试剂。

1.实验原理

使用硫酸亚铁晶体制备硫酸亚铁溶液,用液体石蜡封住硫酸亚铁溶液,以隔绝溶液与空气的接触。把吸有氢氧化钠溶液的长滴管插入硫酸亚铁溶液下层,滴加氢氧化钠溶液,发生反应:

FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4

2.制取步骤

(1)配制溶液

配制硫酸亚铁溶液:按照上述配制方法1、配制方法2和配制方法3分别配制硫酸亚铁溶液。

配制氢氧化钠溶液:用天平称取一定量的氢氧化钠固体,加到盛有蒸馏水的烧杯中,加热以加速氢氧化钠溶解并驱赶溶液中的氧气。

(2)制取氢氧化亚铁沉淀

1在试管中加入配制好的硫酸亚铁溶液,置于试管架上,用液体石蜡封住硫酸亚铁溶液。

2取长滴管迅速直接将已经煮沸处理的NaOH溶液伸入硫酸亚铁溶液下层滴加氢氧化钠溶液。

3观察试管中现象,用秒表记录白色持续出现时间。

四、实验方案的设计及其结果的直观分析和方差分析

本实验为三因素三水平的实验,选用L934正交表。

说明:F0.01(2,2)=99.000;F0.05(2,2)=19.000。

五、实验结果与讨论

从上述直观分析的数据可见,在所选定的因素水平范围内,各因素对实验指标影响的主次关系为:

最佳实验配 比为A2B1C3,即硫酸亚 铁溶液浓 度5%,硫酸亚铁 溶液配制 方法1,氢氧化钠 溶液浓度45%。方差分析结果表明,仅硫酸亚铁溶液配制方法的改变对实验指标有显著影响。

验证性实验表明,该条件下(A2B1C3)氢氧化亚铁沉淀白色持续时间最长。

本实验表明,硫酸亚铁溶液的配制方法对氢氧化亚铁沉淀白色持续时间长短有显著影响。为了获得更长的氢氧化亚铁沉淀白色持续时间,关键的环节是硫酸亚铁溶液的配制。按照配制方法1可以有效减少硫酸亚铁溶液中 氧气的含 量,同时为了 减少溶液 中高铁离 子Fe3+存在的机会,既除去高铁离子Fe3+,又不引入新的杂质,一般选用铁丝来还原高铁离子Fe3+。铁丝的存在可有效阻止二价铁被氧化。酸化用硫酸不能滴太多,否则会消耗氢氧化钠;也不能太稀,1∶5为宜,否则氢气的产生会太慢,不便于空气的排出。

摘要：以硫酸亚铁溶液的配制方法、硫酸亚铁溶液的浓度、氢氧化钠溶液的浓度为因素采用单指标的正交试验法来探讨氢氧化亚铁的最佳制备条件。实验表明,仅硫酸亚铁溶液的配制方法对氢氧化亚铁沉淀白色持续时间长短有显著影响。

氢氧化钠复习 篇5

1、写出氢氧化钠溶液中通入二氧化碳所发生的反应的化学方程式：

_____________。

2、联系课本上所学的知识，你能说出实验

室中固体氢氧化钠必须密封保存的原因吗？① ____________；②

__________。

3、写出石灰水中通入二氧化碳所发生反应的化学方程式： _____________。

4、实验室有两瓶失去标签的溶液，一瓶是氢氧化钠溶液，一瓶是石灰水，如何

进行鉴别？例：取两瓶待鉴别的溶液各1—2ml，分别通入CO2，若有白色沉

淀生成的，原溶液是石灰水，无明显现象的原溶液是氢氧化钠溶液。

答：

5、如何证明NaOH溶液与CO2确实发生了反应：（证明氢氧化钠变质）

思路一：从反应物CO2的减少（压强减小）来判断反应的发生

从反应物CO2的减少（压强减小）来判断反应的发生

6那么，怎样改进和完善你的实验方案，才能证明NaOH溶液与CO2确实发生了反应？

还有哪些试剂之间的反应也能产生与NaOH溶液和CO2 反应相类似的现象？

1、氯化氢气体和水;

2、氨气和水；

3、SO3和NaOH溶液；

4、CO2和KOH溶液等。

思路二：从生成物Na2CO3的存在来判断反应的发生（证明变质）

你能选用不同类别的物质来鉴定NaOH溶液与CO2确实发生了反应吗？ 酸：碱：盐：酸：稀盐酸、稀硫酸碱： Ca(OH)2 溶液、Ba(OH)2溶液

盐： CaCl2 溶液、BaCl2 溶液、Ca(NO3)2溶液、Ba(NO3)2溶液 证明NaOH溶液与CO2发生反应的方法：

1、利用压强原理；

2、通过化学反应鉴定 Na2CO3的存在。

三、上述三类反应中，哪一类既能证明NaOH溶液已与CO2反应变质，同时又能

除去Na2CO3杂质？（除去变质氢氧化钠中的杂质）

Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2 NaOHNa2CO3+Ba(OH)2=BaCO3↓+2 NaOH

答：取待鉴别的溶液少许，滴加 适量的 Ca(OH)2溶液，若有白色沉淀生成，则证

明原溶液已变质，同时也除去了杂质。

四、某同学欲证明变质的NaOH溶液中还存在NaOH（证明未完全变质），请你帮

助他完成以下探究方案：

把一定量的CO2气体通入NaOH溶液中，使CO2恰好与NaOH完全反应，测得反

应后溶液的质量为88.8g，若把溶液蒸干可得到21.2g无水碳酸钠。求NaOH溶液的溶质质量分数。解、设生成21.2g碳酸钠需NaOH的质量为x，需 CO2的质量为y2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O8044106Xy21.2g80：106=x：21.2gNaOH溶液的溶质质量分数 16g/（88.8g-8.8g）

X100％

x=16g=20％

电解制备氢氧化亚铁除氧方式探究 篇6

关键词：电解法；制备氢氧化亚铁；实验探究；演示实验改进

文章编号：1005–6629（2014）6–0056–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题提出

传统方法制备氢氧化亚铁较难让学生观察到氢氧化亚铁白色絮状沉淀。电解法[1][2][3]制备简便易行，现象明显，其成功的关键也是有效除氧隔氧。关于除氧方法文献[4][5]已有报道，但各执一词，未做全面对比分析。笔者从加热除氧、覆盖有机层除氧、化学除氧、通气除氧、联合除氧五个方面设计系列实验，对电解制备氢氧化亚铁进行了深入研究，旨在找出电解制备氢氧化亚铁的最佳除氧方案。

2 实验材料

Na2SO4·10H2O（分析纯），亚硫酸钠（分析纯），维生素C（药用片剂），10%盐酸羟胺溶液（新配制）；三孔橡皮塞（100 mL广口瓶），导线，学生电源（J1202-1），碳棒（L=75 mm，d=4 mm），铁钉（L=75 mm，d=2 mm），导气管（输液管代替）；实验用水为煮沸冷却蒸馏水

3 实验装置图

将除氧处理过的50 mL Na2SO4溶液，倒入广口瓶中，加盖，以铁钉为阳极，碳棒为阴极，在4V电压下电解（装置见图1）。

4 实验操作及现象

4.1 加热法除氧

采取不同加热方式对Na2SO4溶液进行处理，按原装置完成Fe（OH）2电解制备。现象记录见表1。

4.2 化学法除氧

在Na2SO4溶液中加入不同类型除氧剂，按原装置完成Fe（OH）2电解制备。现象记录见表2。

4.3 通气除氧

以0.1 mol/L Na2SO4溶液为电解液，按原装置完成Fe（OH）2电解制备，电解前通气除氧3分钟，电解时将导气管移至溶液表面继续通气。现象记录见表3。

4.5 联合除氧

以0.1 mol/L Na2SO4溶液为电解液，采用化学物理联合除氧机制，按原装置完成Fe（OH）2电解制备。现象记录见表5。

5 讨论分析

由表1可以看出，热沸状态下电解制备氢氧化亚铁更有优势。温度升高，水溶氧降低，50℃时，水中氧气溶解度为15 mL，仅仅是常温下的二分之一，达到100℃煮沸状态时，水溶氧基本消失，这种环境有利于氢氧化亚铁絮状沉淀稳定存在。同时，高温可有效抑制胶状物形成，促使白色絮状沉淀达到最大，聚集度更高。白色絮状沉淀，从上到下递增，保留1 h不变（图2a）。

表2显示化学除氧优势明显。当溶液中含有2 g/L Vc时，白色絮状沉淀不受任何影响，保留时间可达1 h以上（图2b）。在Na2SO4和Vc混合溶液中，理论上有四个电对存在：

φθ（C6H6O6/C6H8O6）=0.180V，φθ（Fe2+/Fe）=-0.440V，φθ（Fe3+/Fe2+）=0.770V，φθ（O2/H2O）=1.229V

从电极电势值来看，除Fe之外，Vc还原性最强，阴极产生的氢氧根离子更有利于电极反应C6H8O6-2e-=C6H6O6+2H+发生。

在此环境下，Vc具有双重功能，一是消除水溶氧，2C6H8O6+O2=2C6H6O6+2H2O

二是还原阳极副反应产生的Fe3+，克服黄色干扰，避免Fe3+转化为Fe（OH）3红褐色沉淀。

2Fe2+-2e-=2Fe3+

C6H8O6+2Fe3+=C6H6O6+2Fe2++2H+

通气无法达到有效除氧的目的，受气流影响，新生成的沉淀处于无形分散状态，其作用适得其反。

溶液上方铺一层有机物以隔绝空气，效果明显。Fe（OH）2白色絮状沉淀生成量增加，保留时间延长，浓度越低，现象越明显（表4）；相对而言，乙酸乙酯和苯更有优势，这可能缘于二者高稳定性、低水溶性和比重小等优势。实验证实，如果将覆盖有机层隔氧和添加还原剂化学除氧联合使用，则效果更理想（图2c）。

6 结论

要得到稳定、颜色纯正Fe（OH）2白色絮状沉淀，应该选择0.1 mol/L Na2SO4作电解质溶液，采用外加Vc和覆盖有机苯联合除氧方式；考虑苯挥发性和Vc不稳定性的特点，Na2SO4溶液应是烧煮后再次冷却至室温即用；有机苯5 mL为宜，Vc浓度拟定为2 g/L。

参考文献：

[1]丁非.电解法制氢氧化亚铁[J].化学教学，1999，（5）：7.

[2][4]丁强. Fe（OH）2的制取[J].中学化学教学参考，2000，（10）：41.

[3][5]郑雅敏.关于用电解原理制取白色氢氧化亚铁的研究[J].化学教学，2007，（4）：7.

摘要：基于电解法制备氢氧化亚铁的便捷优势，构建了一种无氧体系用于氢氧化亚铁制备。结果表明，采用维生素C和苯联合除氧机制，可制得氢氧化亚铁纯白色絮状沉淀，保留时间达1小时以上。联合除氧电解制备氢氧化亚铁，操作简便，现象明显，可调控性强。

关键词：电解法；制备氢氧化亚铁；实验探究；演示实验改进

文章编号：1005–6629（2014）6–0056–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题提出

传统方法制备氢氧化亚铁较难让学生观察到氢氧化亚铁白色絮状沉淀。电解法[1][2][3]制备简便易行，现象明显，其成功的关键也是有效除氧隔氧。关于除氧方法文献[4][5]已有报道，但各执一词，未做全面对比分析。笔者从加热除氧、覆盖有机层除氧、化学除氧、通气除氧、联合除氧五个方面设计系列实验，对电解制备氢氧化亚铁进行了深入研究，旨在找出电解制备氢氧化亚铁的最佳除氧方案。

2 实验材料

Na2SO4·10H2O（分析纯），亚硫酸钠（分析纯），维生素C（药用片剂），10%盐酸羟胺溶液（新配制）；三孔橡皮塞（100 mL广口瓶），导线，学生电源（J1202-1），碳棒（L=75 mm，d=4 mm），铁钉（L=75 mm，d=2 mm），导气管（输液管代替）；实验用水为煮沸冷却蒸馏水

3 实验装置图

将除氧处理过的50 mL Na2SO4溶液，倒入广口瓶中，加盖，以铁钉为阳极，碳棒为阴极，在4V电压下电解（装置见图1）。

4 实验操作及现象

4.1 加热法除氧

采取不同加热方式对Na2SO4溶液进行处理，按原装置完成Fe（OH）2电解制备。现象记录见表1。

4.2 化学法除氧

在Na2SO4溶液中加入不同类型除氧剂，按原装置完成Fe（OH）2电解制备。现象记录见表2。

4.3 通气除氧

以0.1 mol/L Na2SO4溶液为电解液，按原装置完成Fe（OH）2电解制备，电解前通气除氧3分钟，电解时将导气管移至溶液表面继续通气。现象记录见表3。

4.5 联合除氧

以0.1 mol/L Na2SO4溶液为电解液，采用化学物理联合除氧机制，按原装置完成Fe（OH）2电解制备。现象记录见表5。

5 讨论分析

由表1可以看出，热沸状态下电解制备氢氧化亚铁更有优势。温度升高，水溶氧降低，50℃时，水中氧气溶解度为15 mL，仅仅是常温下的二分之一，达到100℃煮沸状态时，水溶氧基本消失，这种环境有利于氢氧化亚铁絮状沉淀稳定存在。同时，高温可有效抑制胶状物形成，促使白色絮状沉淀达到最大，聚集度更高。白色絮状沉淀，从上到下递增，保留1 h不变（图2a）。

表2显示化学除氧优势明显。当溶液中含有2 g/L Vc时，白色絮状沉淀不受任何影响，保留时间可达1 h以上（图2b）。在Na2SO4和Vc混合溶液中，理论上有四个电对存在：

φθ（C6H6O6/C6H8O6）=0.180V，φθ（Fe2+/Fe）=-0.440V，φθ（Fe3+/Fe2+）=0.770V，φθ（O2/H2O）=1.229V

从电极电势值来看，除Fe之外，Vc还原性最强，阴极产生的氢氧根离子更有利于电极反应C6H8O6-2e-=C6H6O6+2H+发生。

在此环境下，Vc具有双重功能，一是消除水溶氧，2C6H8O6+O2=2C6H6O6+2H2O

二是还原阳极副反应产生的Fe3+，克服黄色干扰，避免Fe3+转化为Fe（OH）3红褐色沉淀。

2Fe2+-2e-=2Fe3+

C6H8O6+2Fe3+=C6H6O6+2Fe2++2H+

通气无法达到有效除氧的目的，受气流影响，新生成的沉淀处于无形分散状态，其作用适得其反。

溶液上方铺一层有机物以隔绝空气，效果明显。Fe（OH）2白色絮状沉淀生成量增加，保留时间延长，浓度越低，现象越明显（表4）；相对而言，乙酸乙酯和苯更有优势，这可能缘于二者高稳定性、低水溶性和比重小等优势。实验证实，如果将覆盖有机层隔氧和添加还原剂化学除氧联合使用，则效果更理想（图2c）。

6 结论

要得到稳定、颜色纯正Fe（OH）2白色絮状沉淀，应该选择0.1 mol/L Na2SO4作电解质溶液，采用外加Vc和覆盖有机苯联合除氧方式；考虑苯挥发性和Vc不稳定性的特点，Na2SO4溶液应是烧煮后再次冷却至室温即用；有机苯5 mL为宜，Vc浓度拟定为2 g/L。

参考文献：

[1]丁非.电解法制氢氧化亚铁[J].化学教学，1999，（5）：7.

[2][4]丁强. Fe（OH）2的制取[J].中学化学教学参考，2000，（10）：41.

[3][5]郑雅敏.关于用电解原理制取白色氢氧化亚铁的研究[J].化学教学，2007，（4）：7.

摘要：基于电解法制备氢氧化亚铁的便捷优势，构建了一种无氧体系用于氢氧化亚铁制备。结果表明，采用维生素C和苯联合除氧机制，可制得氢氧化亚铁纯白色絮状沉淀，保留时间达1小时以上。联合除氧电解制备氢氧化亚铁，操作简便，现象明显，可调控性强。

关键词：电解法；制备氢氧化亚铁；实验探究；演示实验改进

文章编号：1005–6629（2014）6–0056–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题提出

传统方法制备氢氧化亚铁较难让学生观察到氢氧化亚铁白色絮状沉淀。电解法[1][2][3]制备简便易行，现象明显，其成功的关键也是有效除氧隔氧。关于除氧方法文献[4][5]已有报道，但各执一词，未做全面对比分析。笔者从加热除氧、覆盖有机层除氧、化学除氧、通气除氧、联合除氧五个方面设计系列实验，对电解制备氢氧化亚铁进行了深入研究，旨在找出电解制备氢氧化亚铁的最佳除氧方案。

2 实验材料

Na2SO4·10H2O（分析纯），亚硫酸钠（分析纯），维生素C（药用片剂），10%盐酸羟胺溶液（新配制）；三孔橡皮塞（100 mL广口瓶），导线，学生电源（J1202-1），碳棒（L=75 mm，d=4 mm），铁钉（L=75 mm，d=2 mm），导气管（输液管代替）；实验用水为煮沸冷却蒸馏水

3 实验装置图

将除氧处理过的50 mL Na2SO4溶液，倒入广口瓶中，加盖，以铁钉为阳极，碳棒为阴极，在4V电压下电解（装置见图1）。

4 实验操作及现象

4.1 加热法除氧

采取不同加热方式对Na2SO4溶液进行处理，按原装置完成Fe（OH）2电解制备。现象记录见表1。

4.2 化学法除氧

在Na2SO4溶液中加入不同类型除氧剂，按原装置完成Fe（OH）2电解制备。现象记录见表2。

4.3 通气除氧

以0.1 mol/L Na2SO4溶液为电解液，按原装置完成Fe（OH）2电解制备，电解前通气除氧3分钟，电解时将导气管移至溶液表面继续通气。现象记录见表3。

4.5 联合除氧

以0.1 mol/L Na2SO4溶液为电解液，采用化学物理联合除氧机制，按原装置完成Fe（OH）2电解制备。现象记录见表5。

5 讨论分析

由表1可以看出，热沸状态下电解制备氢氧化亚铁更有优势。温度升高，水溶氧降低，50℃时，水中氧气溶解度为15 mL，仅仅是常温下的二分之一，达到100℃煮沸状态时，水溶氧基本消失，这种环境有利于氢氧化亚铁絮状沉淀稳定存在。同时，高温可有效抑制胶状物形成，促使白色絮状沉淀达到最大，聚集度更高。白色絮状沉淀，从上到下递增，保留1 h不变（图2a）。

表2显示化学除氧优势明显。当溶液中含有2 g/L Vc时，白色絮状沉淀不受任何影响，保留时间可达1 h以上（图2b）。在Na2SO4和Vc混合溶液中，理论上有四个电对存在：

φθ（C6H6O6/C6H8O6）=0.180V，φθ（Fe2+/Fe）=-0.440V，φθ（Fe3+/Fe2+）=0.770V，φθ（O2/H2O）=1.229V

从电极电势值来看，除Fe之外，Vc还原性最强，阴极产生的氢氧根离子更有利于电极反应C6H8O6-2e-=C6H6O6+2H+发生。

在此环境下，Vc具有双重功能，一是消除水溶氧，2C6H8O6+O2=2C6H6O6+2H2O

二是还原阳极副反应产生的Fe3+，克服黄色干扰，避免Fe3+转化为Fe（OH）3红褐色沉淀。

2Fe2+-2e-=2Fe3+

C6H8O6+2Fe3+=C6H6O6+2Fe2++2H+

通气无法达到有效除氧的目的，受气流影响，新生成的沉淀处于无形分散状态，其作用适得其反。

溶液上方铺一层有机物以隔绝空气，效果明显。Fe（OH）2白色絮状沉淀生成量增加，保留时间延长，浓度越低，现象越明显（表4）；相对而言，乙酸乙酯和苯更有优势，这可能缘于二者高稳定性、低水溶性和比重小等优势。实验证实，如果将覆盖有机层隔氧和添加还原剂化学除氧联合使用，则效果更理想（图2c）。

6 结论

要得到稳定、颜色纯正Fe（OH）2白色絮状沉淀，应该选择0.1 mol/L Na2SO4作电解质溶液，采用外加Vc和覆盖有机苯联合除氧方式；考虑苯挥发性和Vc不稳定性的特点，Na2SO4溶液应是烧煮后再次冷却至室温即用；有机苯5 mL为宜，Vc浓度拟定为2 g/L。

参考文献：

[1]丁非.电解法制氢氧化亚铁[J].化学教学，1999，（5）：7.

[2][4]丁强. Fe（OH）2的制取[J].中学化学教学参考，2000，（10）：41.

氢氧化亚铁 篇7

1 技术改造的必要性

氢氧化钾是一种强碱性化工原材料, 在碱性电池生产、石油精炼、合成橡胶、染料以及日用化工当中得到了十分广泛的应用。包括工业、轻工业、医药以及诸多新兴行业当中方面, 氢氧化钾都起到了至关重要的作用。当前, 化工生产的形势不景气许多化工原材料的价格发生了巨大的波动, 进而导致化工生产的成本增加, 经济效益不佳, 导致化工工业的整体下滑。而相比于其他化工原材料, 氢氧化钾的价格波动幅度不大。随着化工业各领域对于氢氧化钾需求量的提升, 氢氧化钾生产对带动化工产业发展具有十分积极的作用[1]。

在当前的市场行情下, 氢氧化钾有着良好的发展前景。因此, 将氢氧化钠生产改造为氢氧化钾生产成为良好的构想, 并逐渐在化工生产当中予以实践和施行, 并逐渐形成规模。青海盐湖工业股份有限公司化工分公司就将年产10万吨氢氧化钠装置改造成为氢氧化钾生产装置, 在生产实践当中取得了良好的效果。有效缓解了市场波动, 促进了化工生产平稳有序的发展。凭借氢氧化钾销售行情以及氯化钾的产能, 氢氧化钾生产所创造的附加价值要高于氢氧化钠。因此在化工生产当中, 氢氧化钠装置改为生产氢氧化钾的技术改造是十分必要的。

2 技术改造

2.1 原装置氢氧化钠生产工艺

氢氧化钠装置进行生产实践的过程中, 主要采用的工艺办法是利用一次盐水精制, 应用液体膜过滤, 将Ca2+、Mg2+以及SO42-等离子进行有效的去除。操作完成之后, 进行电解的步骤。一般采用离子膜电解技术, 进行氯气的干燥, 将氯气含水量降低至50ppm以下, 而氢气的干燥增加了变温吸附脱水办法。进行氯气液化时, 利用螺杆式压缩机组进行直接液化。最后进行氯化氢的合成, 尽量提升其自动化程度, 并有效的处理尾气。而在氢氧化钠装置生产工艺的基础上进行技术改造, 使生产工艺更加先进、成熟, 具有良好的节能效果。这是进行氢氧化钠装置改为生产氢氧化钾技术改造重要的参考依据。

2.2 氢氧化钾生产工艺

将氢氧化钠10万吨年产量生产改造成为氢氧化钾13万吨年产量的生产。利用离子膜法, 通过DCS控制, 将整个过程变得而更加科学有序, 极大的提升了自动化程度, 避免人为因素的影响。在节能降耗方面, 离子膜法氢氧化钾生产有着良好的效果, 能够有效的减少污染物的排放量, 极大的提升了工业生产优势。氢氧化钾生产的离子膜法与氢氧化钠生产的隔膜法电解法大体相同。在离子膜电解槽当中对氯化钾溶液进行电解, 再经过蒸发浓缩过程之后, 即可获得氢氧化钾。在电解反应当中, 会产生一定量的氯气和氢气, 经过有效的处理之后进行回收, 以循环使用, 达到节能的效果。在氢氧化钾的生产过程当中, 对于电能以及蒸汽有着很大的节约, 燃煤也大幅度的减少, 节能降耗的效果十分显著[2]。

2.3 氢氧化钾生产技术改造要点

在氢氧化钠装置改为生产氢氧化钾的技术改造的过程当中, 有许多需要注意的要点。对其中存在或潜在的问题要予以有效的解决。一次盐水单元当中盐水的质量问题需要得到有效的保障, 一般采用增加预处理器进行并联作业的办法, 以增加凯膜过滤器的处理能力, 以保证一次盐水的质量。电解单元的问题主要来自于生产装置的动力消耗。由于相同装置氢氧化钾年产量比氢氧化钠更高, 装置的动力消耗更大, 在实际生产当中很难达到13万吨年产量的标准。因此, 在氢氧化钾生产的过程当中, 不能沿用氢氧化钠生产所应用的离子膜, 而是应用氢氧化钾生产专用的离子膜, 可以有效缓解装置的动力消耗问题。另外, 由于氢氧化钾对成品品质要求更高, 贮存氢氧化钠的贮槽一般为碳钢, 要改为316或310材质, 输送液体氢氧化钠的管道也应当统一改为高镍不锈钢, 如310ss等。再次, 氯气和氢气的处理单元、氯化氢的合成单元以及液氯部分单元, 会在技术改造过程中存在诸多的问题。这些问题需要重视起来, 及时的予以改进和完善, 以保障氢氧化钠装置改为生产氢氧化钾的技术改造的顺利进行。

3 结语

氢氧化钾生产的技术改造, 对化工生产产生着十分积极的影响。与氢氧化钠生产相比, 氢氧化钾在工艺方法更加先进、成熟, 有效的降低了成本投入, 并达到节能降耗的效果。在化工行业发展形势不佳的阶段, 氢氧化钾生产发挥了重要的作用, 极大的推动了化工行业的发展, 有效的拓展了市场空间。氢氧化钾生产的发展, 还有潜力有待于挖掘。未来, 氢氧化钾生产有着十分良好的前景。

摘要：在化工生产当中, 氢氧化钠和氢氧化钾的生产是其中重要的环节。氢氧化钠和氢氧化钾存在一定的差异。青海盐湖工业股份有限公司为华陆院设计的年产10万吨氢氧化钠装置, 从建设到试车, 在未曾生产氢氧化钠的情况下, 采用氯化钾进行试车, 进而将氢氧化钠装置改造成为氢氧化钾生产装置。文章围绕氢氧化钠装置改为氢氧化钾生产的技术改造, 对氢氧化钾的生产工艺进行分析, 探究其对于工业生产的影响。

关键词：氢氧化钠,氢氧化钾,改造

参考文献

[1]孙奇峰.氢氧化钾生产运行小结[J].科技展望, 2015, 10:68.

氢氧化亚铁 篇8

1 资料与方法

1.1 对象与分组

2011年6月到2012年7月期间来我院就诊的小儿缺铁性贫血106例, 血红蛋白 (Hb) 80~110g/L;排除患有严重心肺疾病、其他血液系统疾病, 以及治疗前1个月服用过铁剂的患儿。其中男5 1例, 女5 5例;年龄7个月至4岁, 平均 (2.1±0.3) 岁;病程0.5~3.2个月, 平均 (2.3±0.4) 个月。按随机数字表法分为观察组与对照组, 各53例。两组患儿年龄、性别水平、Hb和血清铁蛋白 (SF) 等一般资料接近。

1.2 治疗

观察组予琥珀酸亚铁 (100mg/片, 每片含铁3 5m g) 口服, 对照组予硫酸亚铁 (3 00m g/片, 每片含铁54mg) 口服;在服药期间两组均禁止使用维生素制剂。两组均以4mg/kg作为铁元素剂量的计算标准, 餐后1h口服, 分2~3次服完;每周1次, 12周为1个疗程。观察两组治疗前后的Hb、血清铁蛋白水平及不良反应发生情况。

1.3 统计学处理

采用SPSS 13.0统计分析软件, 计量资料以 (±s) 表示, 采用t检验, 计数资料用χ2检验, P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 治疗前后的Hb、SF水平变化 (表1)

治疗前两组Hb及SF水平差别不大, 差异无统计学意义;治疗后两组这两项指标均有明显升高, 但观察组高于对照组, SF两组差异有统计学意义, Hb两组差异无统计学意义。

2.2 不良反应发生情况

观察组有3例 (5.7%) , 以口腔异味为主要表现;对照组有8例 (15.1%) , 其中以恶心、呕吐为主要表现的胃肠道反应5例, 口腔异味2例, 上腹痛1例。不良反应发生率两组差异无统计学意义 (χ2=2.54, P>0.0 5) 。

3 讨论

在我国学龄前儿童中缺铁性贫血发生率高, 主要原因是小儿生长速度快, 而饮食摄入的铁量难以满足其需求所致。缺铁性贫血不仅能影响患儿血液学方面的变化, 对于神经系统功能也会造成不良影响, 所以及时发现、及时治疗非常重要[1]。

缺铁性贫血除了病因治疗外, 主要就是补充铁元素。目前临床上补充铁元素的药物种类非常多, 吸收好、不良反应少是选择补铁药时首先要考虑的问题。琥珀酸亚铁属于有机铁盐, 硫酸亚铁为无机铁盐, 两药均为治疗缺铁性贫血的常用药, 但前者生物利用率相对较高, 吸收率比后者约高出30%[2,3]。在胃酸环境中解离出的琥珀酸可以参与合成血红蛋白, 使机体对亚铁离子的吸收提高, 能快速升高血红蛋白[3]。

笔者以Hb和SF为判断指标, 结果显示, 琥珀酸亚铁与硫酸亚铁在贫血的纠正及机体的铁储备上均有效, 但前者效果更好, 不良反应发生率也较低, 提示采用琥珀酸亚铁治疗小儿缺铁性贫血较硫酸亚铁更有优势。

参考文献

[1]王智勇.不同补铁方式治疗小儿缺铁性贫血160例疗效观察[J].按摩与康复医学, 2012, 3 (36) :123.

[2]王伟东.右旋糖酐铁和硫酸亚铁治疗缺血性贫血的成本-效果分析[J].医学理论与实践, 2006, 19 (7) :876.

氢氧化铝佐剂研究进展 篇9

“Adjuvant”, 即佐剂, 最早来源于希腊语“adjuvare”, 也就是帮助的意思[1]。免疫佐剂是指与抗原同时或预先应用, 能增强机体针对抗原的免疫应答能力, 或改变免疫反应类型的物质, 其中铝佐剂是目前应用最广的种类。

铝佐剂作为疫苗佐剂已使用80余年, 它能从溶液中强烈吸附蛋白质抗原, 形成沉淀。当其接种到机体内后可形成一个“抗原库”, 缓慢释放出抗原, 充分延长了抗原的作用时间。同时还能促进局部 (注射部位) 巨噬细胞的应答。

铝佐剂 (aluminum-containing adjuvants) 包括:氢氧化铝佐剂 (aluminium hydroxide adjuvant) 和磷酸铝佐剂 (aluminium phosphate) 两种。在使用过程中氢氧化铝以其本身的特点而使用更加广泛。氢氧化铝佐剂是纤维状粒子, 等电点 (ipe) l1.4。这种粒子聚集后以松散的形式存在。在化学上, 氢氧化铝佐剂是以铝羟基形式存在的, 其羟基可以提供或接受质子, 从而表现为两性化合物。在p H 7.4的溶液中呈阳离子形式存在, 是阴离子抗原的良好吸附剂。

1 氢氧化铝佐剂的作用机理

氢氧化铝佐剂的抗原吸附率很重要, 氢氧化铝佐剂吸附抗原主要依靠疏水作用力、静电引力、配体交换。氢氧化铝佐剂表面的羟基可以提供抗原吸附的基础, 在抗原和佐剂存在相反电荷的情况下, 静电引力为主要作用力, 且静电吸附是三种作用力中最普遍的, 而配体交换作用是最强的一种[2,3]。

2 氢氧化铝佐剂的生物作用

(1) 抗原物质混合佐剂注入机体后, 改变了抗原的物理性状, 可使抗原物质缓慢地释放, 延长了抗原的作用时间;

(2) 佐剂吸附了抗原后, 增加了抗原的表面积, 使抗原易于被巨噬细胞吞噬;

(3) 佐剂能刺激吞噬细胞对抗原的处理;

(4) 佐剂可促进淋巴细胞之间的接触, 增强辅助T细胞的作用;

(5) 可刺激致敏淋巴细胞的分裂和浆细胞产生抗体。故免疫佐剂的作用可使无免疫原性物质变成有效的免疫原;

(6) 可提高机体初次和再次免疫应答的抗体滴变;

(7) 改变抗体的产生类型以及产生迟发型变态反应, 并使其增强。

3 氢氧化铝佐剂导致的不良反应

任何佐剂对机体都有副作用, 氢氧化铝佐剂与抗原结合后有一定几率人体注射会出现注射位点反应:肿胀、红斑、疼痛、硬结和瘀斑;此外, 还有极小几率出现全身反应, 包括发热、疲劳、肌痛、腹泻、头晕、呕吐等, 但以上均是轻度和暂时的局部和全身反应, 所有症状在注射72小时内均可以恢复, 在加强免疫 (28天) 后反应更加轻微。有实验证明, 氢氧化铝佐剂在0.5, 0.6mg/ml用量下不仅有效, 而且对人体也是安全的, 虽有个别病例会出现局部副反应, 但短期内会迅速消失[4,5]。

4 纳米佐剂

从免疫学观点来看, 纳米佐剂均匀性好, 包裹或吸附的抗原颗粒正是巨噬细胞和树突状细胞的首选吞噬目标, 为实现机体有效的免疫反应完成了重要的一步, 而且纳米佐剂与多肽抗原或DNA疫苗连接后, 可以避免常规佐剂的载体效应发生, 保护抗原。

纳米级物质介于宏观和微观状态, 在该过渡状态的物质具有神奇而诱人的现象, 仅在生物医学领域就获得广泛应用:粒径介于20~100nm之间、呈均匀分散性的纳米粒子具备杀死癌细胞、不破坏正常细胞的奇特功效, 例如具有这种“钟馗”秉性的经基磷灰石纳米材料;纳米微粒载体可携带抗体、受体和核酸等, 通过抗原-抗体和受体-配体的特异性结合, 在体内起着“生物导弹”的作用。将纳米技术应用于佐剂方面, 主要是利用其表面效应:即纳米粒子表面原子与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。

总之, 纳米铝佐剂优于目前的常规铝佐剂。如何将其更好地应用于更多的疫苗, 使其诱导出强大的细胞免疫, 这是未来研究的关键问题, 相信通过更深入的研究。特别是纳米生物学行为研究, 纳米铝佐剂将呈现可喜的前景。

摘要：氢氧化铝佐剂作为疫苗佐剂己有近80年的历史。其由于高吸附能力及对某些抗原具有较好的吸附性而优于其它佐剂, 它也是唯一被美国FDA认证的人用疫苗佐剂, 虽然氢氧化铝佐剂应用历史悠久, 但其具体作用机制不明, 目前认为主要是“储存库效应”和“免疫刺激效应”两种机制。纳米技术可能会给佐剂领域带来新的发展。纳米颗粒的单晶或多晶微粒具有小尺寸效应、良好的表面或界面效应、靶向作用及缓释作用等, 其作为疫苗佐剂的作用己引起了人们的关注。

关键词：氢氧化铝佐剂,纳米佐剂,研究进展

参考文献

[1]Robert L Hunter1 Overview of vaccine adjuvants:present and future[J].1Vaccine, 2002, 20:S7-S121.

[2]Vogel FR, Hem SL.In:Plokin SA, Orenstein WA, editors.Vaccines[M].4th ed.New Yoke:Elsevier, 2003 (Chapter6) .

[3]Yi Shi, Ham Hogen Esch, Stanley L Hem, et al.Change in the degree of adsorption of proteins by aluminum-containing adjuvants foolowing exposure to interstitial fluid:freshly prepared and aged model vaccines[J].Vaccine, 2002, 20:80-85.

[4]Treanor JJ, Campbell JD, Zangwill KM, Rowe T, Wolff M.Safety and immunogenicity of an inactivated subvirion infl uenza A (H5N1) [J].vaccine.N Engl J MED, 2006, 354:1343-1351.

纳米氢氧化钙防团聚干燥研究 篇10

为了防止和减少纳米粒子在干燥过程中的团聚,近年来人们研究了许多适用纳米粉体的干燥方法[2,3,4,5,6,7,8,9,10],主要有溶剂置换法,共沸蒸馏法,冷冻干燥法,超临界干燥法等。其中溶剂置换法和共沸蒸馏法都是以其他基团取代粉体表面易于团聚的羟基和水分子,从而达到减轻团聚的效果;冷冻干燥则是利用冻结固定胶粒的位置而避免聚集;超临界流体法则利用高压高温下,溶剂的气-液界面消失,界面张力消失,从而消除了凝胶干燥过程中因表面张力引起的毛细孔塌陷、凝胶网破坏而产生的颗粒聚集,但因该方法需要在特殊设备-高压釜中进行,一般在实验室难以实现。

本研究采用PVA模板法[11,12]制备了纳米氢氧化钙的湿凝胶,并分别采用直接干燥法、溶剂置换法、共沸蒸馏法、冷冻干燥法等不同方法来干燥,对最终产物进行了表征,比较不同干燥方法对纳米粒子的团聚的改善效果,初步探讨了团聚改善的机理。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

无水乙醇,正丁醇,异丁醇均为分析纯,自上海试剂厂。采用湘西科仪厂的GL-20A高速离心机,昆山超声波仪器厂的KQ-250超声振荡器,日本尼康公司的F-20S冷冻干燥机。

1.2 样品制备

PVA模板法合成的原生纳米氢氧化钙溶液,以7000 r/min高速离心,沉淀后经蒸馏水洗涤再次高速离心,重复3次,得到氢氧化钙湿凝胶;将湿凝胶在323K真空干燥24h得样品A;将湿凝胶以10mL无水乙醇洗涤并高速离心,重复3次,所得沉淀在10mL无水乙醇中超声分散10min后,323K真空干燥12h得到样品B;将湿凝胶放入250mL三颈瓶中,加入50mL的正丁醇,强力搅拌1h后加热回流,当温度从正丁醇与水的共沸点366K升至正丁醇沸点390K后,继续加热回流0.5h,将溶液在353K真空干燥24h后得到样品C;将湿凝胶直接放入冷冻干燥机冷冻室,243K快速冷冻成固态,取出放入真空室,抽真空干燥12h后得到样品D;将湿凝胶经25mL异丁醇充分洗涤后, 7000r/min高速离心,沉淀物在243K快速冷冻成固态,取出放入真空室,抽真空干燥12h后得到样品E。

1.3 样品表征

采用日本电子公司JEM-100CXII型透射电镜,无水乙醇作为分散介质,超声波充分分散后,将含样品溶液滴在铜网上,待溶剂挥发后进行观测;采用日本岛津公司IR-408红外光谱仪,KBr压片法采用Rigaku-Dmax2500X射线粉末衍射仪(Cu靶,λ=1.5405Å),取适量样品,无水乙醇分散后滴在载样玻片的样品窗内,扩散挥发后,观察样品物象;采用日本岛津DT-40型热分析仪,将适量样品放置载样坩埚中,程序升温(10℃/min),在氮气气氛(流速为45ml/min)中测试样品的热性能;采用美国Coulter Omnisorp100CX型比表面积测试仪,氮吸收法测定比表面积。

2 结果与讨论

2.1 样品外观观测

相同合成条件下得到的含纳米氢氧化钙的湿凝胶,采用不同干燥方法处理后,外观上,直接干燥产物A为白色粉体,局部结成块状,比较密实;无水乙醇干燥法所得产物B在干燥24h后有轻微发黄现象,但减少干燥时间为12h,可解决样品发黄问题;共沸蒸馏所得样品C粉体疏松细腻;冷冻干燥产物D表面存在大量空洞,略研磨后成蓬松粉状;而采用异丁醇冷冻干燥所得产物E所需干燥时间更短,外观与D一致。

2.2 透射电镜分析

图1为不同干燥方法产物的透射电镜图。

由图1可以看出,样品C中粒子呈现球状,边缘较清晰,分散性好,单个粒子的尺寸小于50 nm,相对粒子形态和分散性均最佳;而样品A粒子最大,呈六方晶形,结晶完整,尺寸长大至微米级;样品B尺寸最不均一,同时存在大的高密度团聚体与小颗粒分散部,从图1B可以清晰观测到,这些小颗粒尺寸低至几纳米;而以水或者异丁醇为冷冻干燥介质所得产物为样品D和样品E,大部分为球状,但同时也存在严重的团聚和不规则片状粒子,单个球形粒子尺寸大约100 nm左右,但样品E产物分散性略优于样品D。

由图1透射电镜观察的形貌可知,采用直接干燥法,所得到的产物A出现不可逆转的硬团聚,而无水乙醇干燥法、共沸蒸馏法、冷冻干燥法在不同程度上改善了产物的硬团聚。其中共沸蒸馏法效果最佳。

2.3 X射线粉末衍射分析

图2为不同干燥方式产物的XRD图。对比JCPDS卡可知,不同干燥方式所得样品均为六方晶系晶型氢氧化钙。从图2中可观察到,样品B、C、D、E的衍射峰出现不同程度的弥散现象,这是由于样品细化后,细小晶粒粒间结构及微晶体的缺陷使点阵连续变化引起的,理论上,弥散程度与样品粒度成反比。而样品A峰形较尖锐,说明直接干燥产物粒度最大。进一步利用X射线宽化法,通过(Scherrer)谢乐公式计算共沸蒸馏产物C的平均粒度为49.2nm,与电镜观测结果一致。

2.4 红外光谱分析

图3为不同干燥方式所得产物的红外光谱图。

(a-直接干燥法;b-无水乙醇取代干燥法;c-正丁醇共沸蒸馏干燥;d-冷冻干燥法;e-异丁醇取代冷冻干燥;f-Ca(OH)2标准曲线)

由图3可以看出:曲线a～e均与氢氧化钙标准曲线f吻合,在860cm-1、1640cm-1、1400～1500cm-1处具有相同的特征吸收峰,表明产物均为氢氧化钙;样品A,B,C,D,E均在如下波长具有吸收:3640cm-1为游离-OH伸缩振动吸收;2860cm-1、2900cm-1,来自PVA124分子中-CH-CH2,-CH2-CH3的C-H伸缩振动吸收;1000～1300cm-1,C-O伸缩振动吸收峰;3000～3500cm-1,缔合-OH伸缩振动,可能来自PVA124或者氢氧化钙。所以不同干燥方式所得产物均存在未完全洗脱的PVA,再次证明了PVA124因为与纳米氢氧化钙间存在化学络合作用,其中样品A在2900cm-1处的吸收峰较强,说明未采用其他溶剂处理,PVA残留较多。产物B、C、E的红外谱图上均未发现干燥介质的特征峰,证明所用干燥温度与时间能将大部分介质除去,更重要的是,说明乙醇、异丁醇、正丁醇等干燥介质在氢氧化钙表面只是物理吸附,并未能形成化学键合。

2.5 BET法测比表面积

采用氮吸附法测得样品C、样品A的比表面积分别为68.61m2/g和8.29m2/g。根据粒度与比表面积换算公式:d=6/ρ×Sm,可计算出共沸蒸馏干燥产物C的粒子直径为38.9nm,而样品A的粒子直径为321.95nm,与TEM观测结果和XRD计算结果均能较好的对应。

2.6 TG-DTA分析

图4为样品A与样品C的在空气中暴露7d后的热分析曲线。样品C在198.7℃、332.1℃、437.9℃、637.6℃等处分别出现吸热峰,在198.7℃、437.9℃、637.6℃有较明显的失重,而样品A仅在429.6℃、649.6℃出现吸热并失重。

同样的氢氧化钙湿凝胶,经正丁醇共沸处理所得样品C中残留的PVA124应该比样品A少,出现在332℃以下PVA124的失重峰应该较小,但是由于样品C可能还吸附少量的正丁醇,在198.7℃、332.1℃处的失重峰正是由于正丁醇的挥发和热解引起,因此样品C这部分失重反而比较大;在440℃左右为Ca(OH)2热分解释放出H2O,样品C的Ca(OH)2分解值比样品A小,而在温度上升至600℃时,出现的CaCO3热失重值却较样品A大。可能是因为样品C的粒子粒度小,比表面积也比较大,能更好地吸附空气中、以及PVA124等有机物热解产生的CO2,使Ca(OH)2转变为CaCO3,因此体现为Ca(OH)2的热分解减少,CaCO3热分解却增加。

2.7 干燥工艺对产物粒子防团聚机理初探

沉淀法制备的纳米氢氧化钙湿凝胶,在液相反应完全后,以TEM表征原生粒子,能观察到较均一的球形纳米粒子[11],但是采用不同的干燥方式,最终产物的形态却有很大区别。其中以共沸蒸馏法干燥所得的产物粒度最小,尺寸也最为均一。

干燥处理的过程是将湿凝胶中的水或者其他溶剂挥发,从而得到干燥粉体。在干燥的过程中,引起硬团聚的原因主要有两方面:水的高表面能引起毛细管力,导致粒子受到挤压而聚集、长大;水分子与粒子表面羟基产生氢键,进一步干燥,脱水产生氧桥,形成硬团聚。直接干燥法是通过直接加热,使氢氧化钙湿凝胶中水分挥发而脱水。因此得到的粒子往往较大,易产生硬团聚,如图1所示,样品A其形态为结晶较完整的六方晶体,粒度达微米级。

以有机溶剂置换吸附水可以减轻团聚,本研究采用乙醇充分洗涤氢氧化钙湿凝胶并离心分离沉淀,并将湿凝胶在无水乙醇中超声分散10min,不仅能将大部分水洗脱,超声过程中乙醇与湿凝胶充分接触,残留的水分也被乙醇所置换,消除粒子间由于进一步干燥脱水而形成化学键的可能性。而且乙醇的表面张力(σ=22.3mN/m)小于水的表面张力(σ=71.291mN/m),毛细管力作用小,因而可以改善干燥粒子的团聚现象。从粒子的TEM可看到,粒子基本不存在硬团聚,团聚主要是一种组成松散的软团聚体。

共沸蒸馏法利用正丁醇与水能在366 K形成共沸物的方法来脱水,并置换表面的水分子。据文献[5]记载,共沸物中水的质量含量高达44.5%,因此脱水效果良好。在室温下正丁醇与水混溶性不好,仅10%水可与正丁醇形成共溶,本研究采用强烈机械搅拌,使正丁醇与氢氧化钙湿胶体形成大胶体颗粒悬浮液,当加热至共沸点,水分陆续脱除。水分脱除后,温度继续上升至正丁醇沸点390K。去除水分的湿凝胶在正丁醇中加热共沸,胶体中水分子被脱除,部分-OH基团被-O-C4H9基团取代,因此颗粒间的相互接近和形成化学键的可能性降低,使团聚减少,分散性增加,可观察到溶液形成清晰的相溶界面,加热完毕,最后得到的是一个非常稳定的溶胶体系。共沸蒸馏对水分的脱出最为彻底,因此所得粉体粒子分散性最好,粒度分布均匀,如样品C的TEM、XRD和BET表征结果也说明该干燥方法所得粉体粒度最小。

冷冻干燥法是先将湿凝胶冷冻成冰,再通过抽真空,将液相从冷冻液中不经溶解直接升华。水分或者其他介质成冰时体积膨胀,使得原先相互靠近的(胶体)颗粒被胀开,同时,冰的生成使胶粒在其中的位置被固定,而限制了胶粒的布朗运动及相互接触,有效防止了收缩,从而避免纳米粒子在干燥过程中的聚集。本实验分别采用水和异丁醇作为冷冻干燥的干燥介质。与水相比,异丁醇具有更低的熔点(25.5℃)和更高的蒸汽压(39.8℃时,蒸汽压达13.33×10-4Pa,而水的蒸汽压仅7.33×10-4Pa),可以简化冷冻过程,加速干燥。在实际实验中,使用异丁醇的样品约冷冻0.5 h便开始冻结,而水介质的样品开始冻结需要1h左右;在真空干燥时,异丁醇介质的样品干燥的速度也明显较快。但是干燥后,TEM和XRD表征发现,冷冻干燥的产物粒子存在硬团聚和不均匀的粒子形态,可能是因为本实验采用制冷、直接升华方式冷冻干燥的产物,溶剂只能依靠扩散和渗透途径逸出,冷冻速度缓慢,造成内外冷冻速度不一致,外层冷冻速度较快,内部还有未结冰的液核时,外层已经形成的冰层对液核内的颗粒产生巨大压力,最终导致较严重团聚[13]。如将湿凝胶以喷雾形式喷入液氮中,增大凝胶冷冻接触面,可望在将来的实验中改进。

值得注意的是无论采用溶剂置换法还是正丁醇共沸蒸馏法、异丁醇冷冻干燥法,在产物的红外谱图均没有检测到溶剂的特征吸收峰,可能是在抽真空、加热时,大部分溶剂被除去的缘故,同时也说明溶剂并没有以烷氧基置换-OH而成键,只是在粉体表面形成物理吸附而改善团聚。

3 结 论

本研究采用不同干燥方式处理氢氧化钙湿凝胶,结果发现溶剂置换法、冷冻干燥法和共沸蒸馏法都能在一定程度上有效改善粒子的团聚现象,减小粒子尺寸。其中,共沸蒸馏法效果最为显著,能得到一次粒子尺寸在50 nm左右的氢氧化钙,粉体外观疏松,在溶剂中分散性好。但研究发现,所采用的干燥介质都只以物理取代的方式改善纳米粉末的表面团聚,并未形成化学络合。

摘要：干燥阶段的团聚问题是液相法制备纳米粉体的难点之一。本研究分别采用直接干燥法、溶剂置换法、共沸蒸馏法、水介质及异丁醇冷冻干燥法等处理方法制备的纳米氢氧化钙的湿凝胶,表征干燥后,比较不同方法防止纳米粉体团聚的效果,初步探讨了不同干燥工艺的防团聚机理。透射电镜和X射线衍射结果表明,共沸蒸馏干燥法防团聚效果最佳,所得氢氧化钙颗粒最均一并低于50nm,其他方法能不同程度地改善硬团聚,但直接干燥法产物存在硬团聚;而红外光谱分析表明,不同方法所采用的介质均未与氢氧化钙形成化学取代,可能只是以物理吸附的方式改善团聚。