《利用SPSSl7.0探讨制备氢氧化铁胶体的最佳实验条件’》
2011年第3期《化学教育》
孙影1,2 许凯旋,2
(1.山东师范大学化学化工与材料科学学院济南250014;2.安徽师范大学化学教育研究所芜湖241000)
引言:
在高中化学教材叫中制备氢氧化铁胶体实验通常是采取如下方法:在洁净的小烧杯里加入约25 mL蒸馏水,加热至沸腾,后向沸水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。这一实验方法操作简单,但加热时间、搅拌速度等影响因素都可能导致实验的失败或制备的胶体质鼍较差,丁达尔现象不够明显,而且不易久置,胶体稳定性不高。关于Fe(0H)3胶体的制备,人们提出许多改进意见,较为有效的方法是:(1)在混合溶剂中制备氢氧化铁胶体(在乙醇或丙酮介质中用FeCl3和NH3·H2O制备氢氧化铁胶体)[2],可以制备出胶体粉末,在使用时只需加入蒸馏水溶解即可制得透明的氧氧化铁胶体溶夜。但是这种方法前期使用的药品种类较多而且操作比较复杂、不易作为中学化学演示实验。(2)用快速水解法制取氢氧化铁溶胶[3],采取快速一次性滴入氯化铁的方法制备氢氧化铁溶胶。这种方法一旦制取成功则制得的胶核较大且比较稳定。(3)利用常规而少量的药品、简单的实验方法在常温下制取氢氧化铁胶体[4],取30 mL不同浓度的NaOH溶液与30 mL不同浓度的FeCl3溶液,一边搅拌NaOH溶液一边将FeCl3溶液沿烧杯壁缓缓的倒人Na0H溶液中,直接反应制备Fe(OH)3胶体。笔者通过大量的摸索和对比实验,利用SPSSl7.o软件设计正交实验方案,探讨NaoH溶液的用量、FeCl3溶液的用量及温度等因素对制备Fe(0H)3胶体的影响程度及显著性水平,寻找最佳实验条件。
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省略实验过程。。。。。。。。。。。。。
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3. 结果与讨论
3.1 Fe(oH)3胶体制备的最佳实验条件
氢氧化铁胶体制备实验的影响因素中,A因素即氯化铁溶液的用量和B因素氢氧化钠溶液的用量有显著性的影响,C因素温度对结果无显著性影响,即常温就可达到良好的实验效果。3个因素的影响次序依次为:A>B>C,同时结合单因素统计量表,可以确定最佳实验条件为A BIC,(即10%FeCl3溶液4滴、10%NaOH溶液1滴及温度15℃)。通过验证性实验,此种方法制得的胶体丁达尔现象光路明亮、均匀度好、保存时间长、稳定性高。通过笔者实验发现,此法制得的胶体存放在试剂瓶中,2个月时间依然性质很好。
3.2实验成败的关键
首先,氢氧化铁胶体制备实验过程中一定要使用蒸馏水,而不能用自来水代替,因为自来水中有电解质及其他杂质会引起胶体的聚沉。其次,将FeCl3溶液加入到NaOH溶液时一定要不断搅拌,否则会由于局部pH过大,导致氢氧化铁沉淀,通过实验过程中测得的混合物pH发现,形成氢氧化铁稳定胶体的环境均显酸性。pH一旦超过6,配制的胶体会很快形成沉淀。最后,通过大量对比实验和平行实验发现,NaoH溶液的用量决定了Fe(0H)3胶体制备实验的成败,NaOH溶液滴数与FeCl3溶液滴数比例一旦超过一定比例,混合物的pH增大,在24小时之内必然出现沉淀。FeCl3溶液的用量决定了胶体的外观效果,即颜色的深浅。所以巧妙控制2者的比例是本实验成败的关键。