教学随笔:
氢氧化铁胶体的那些事
张 新 平
1. 问题的提出
这应该是在学习胶体后最常见的一种考题。
2. 实验证伪
基于该题所涉及问题,本来是设计为一个分组实验,进行实验证伪的公开课,因为疫情的原因而流产,但还是自己动手做了做,也因为年终实验室催还仪器药品。
(1)稀氯化铁溶液制备胶体
用稀氯化铁溶液与纯净水(市售景田饮用纯净水)成功制备得到氢氧化铁胶体,经丁达尔效应检验证实(如下右图所示)。显然,上述第19题的(2)①“将稀氯化铁溶液滴入沸水中,结果没有观察到透明的红褐色液体(即胶体)”是个伪命题。这里是把饱和氯化铁溶液稀释2倍所得稀氯化铁溶液,稀释后的稀氯化铁溶液只检验到弱弱的丁达尔效应(如下左图所示)。至于稀到什么程度,可能会得不到胶体,那就需要定量研究了。
(2)自来水制备胶体
用自来水与饱和氯化铁溶液也成功制得了氢氧化铁胶体,经丁达尔效应检验证实(如下图所示)。
显然,上述第19题的(2)②“乙同学……,而是用自来水,结果会生成红褐色沉淀,”也是一个伪命题。③长时间加热,没有做。多长时间为长时间,也需要做定量研究,期待有同仁研究结论。
(3)矿泉水制备胶体
用矿泉水(市售农夫山泉饮用天然水)与饱和氯化铁溶液制备氢氧化铁胶体,连续做了两次,一次用激光笔照射,没有出现丁达尔效应(如下图1所示),另一次的用激光笔照射,有微弱的光柱(如下图2所示)。
实践证明,农夫山泉饮用天然水不宜用来制作氢氧化铁胶体。该天然水的特征性指标显示,每100 mL含钙(当然是Ca2+,后同)≥400 µg、镁≥50 µg、钾≥35 µg、钠≥80 µg、偏硅酸≥180 µg、pH=7.3±0.5(25℃)。是否是这些盐的存在,影响到胶体的生成,还有待于研究哦!
(4)饮水机水制备胶体
校园内的饮水机(如下图1碧丽牌)水与饱和氯化铁溶液制备得到了氢氧化铁胶体,经丁达尔效应检验证实(如下图2所示光亮的通路)。
(5)氢氧化铁胶体与稀硫酸或稀盐酸
① 向氢氧化铁胶体中逐滴滴加稀硫酸,先出现浑浊(如下图1、2、3所示,即胶体聚餐沉),后出现澄清,且最终右红褐色变为黄色溶液(如下图4、5、6所示)。证明上述第19题(3)小题合理。
②向氢氧化铁胶体中逐滴滴加稀盐酸,没有看到浑浊过程,最终也由红褐色变为黄色液体(如下图所
示)。
因此,命题时不可想当然的、随随便便的把稀硫酸换成稀盐酸哦!这其中的原因可能与阴离子所带电荷
数的多少相关,定量研究待续。
启示
如何准确把握关于胶体的相关知识, 去克服想当然的命题,任重道远啊!
附:教学设计
1. 第19题引入:这是真的吗?实践是检验真理的唯一标准!
2. 回顾胶体:
(1)本质:以微粒直径的nm数为数轴上变量,以1、100为数轴上的点,画出三种分散系(溶液、胶体、浊液)。
(2)溶液与胶体的区别:丁达尔效应(以茶水与激光笔演示之)。
(3)氢氧化铁胶体的制备:
①示范视频:搅拌与不搅拌。
②原理表达:化学方程式、离子方程式。
③分6组操作:试剂使用组合如下表(3组搅拌,3组不搅拌)。
组长 | 纯净水 | 矿泉水 | 自来水 |
饱和氯化铁溶液 | 丙1 瞿 颖 | 乙1 宋梓涵 | 甲1 余 峥 |
稀氯化铁溶液 | 丙2 方泽森 | 乙2 张明辉 | 甲2 程钰洁 |
④制备完成丁达尔效应检验与证伪:第19题中(2)①②。
(4)氢氧化铁胶体的聚沉与证伪:
①每组所得胶体分3支试管(没有成功的组从成功的组借用)各2 mL,其中1支留作对比,1支重复操作。
②6组分别逐滴滴加稀硫酸、稀盐酸、硫酸钠溶液、硫酸镁溶液、硫酸铜溶液、继续加热等。
3. 胶体再小结及课后感:
(1)本质
(2)制备
(3)性质
(4)聚沉
2023-01-10