实验小组探究 Fe(OH) ₃ 胶体的制备方法及其性质。

(1) 制备 Fe(OH) ₃ 胶体

① 实验 1 ，生成 Fe(OH) ₃ 胶体和 ___________( 填化学式 ) 。

② 实验 2 与实验 1 对比，优点是 ___________( 写出 1 条即可 ) 。

③ 综合上述实验：制备 Fe(OH) ₃ 胶体提供 OH ^- 的物质可以是 H ₂ O 或 ___________ ，控制反应条件即可制得。

(2)Fe(OH) ₃ 胶体的性质

资料：

Ⅰ 、 pH>10 时， Fe(OH) ₃ 胶体溶解。

Ⅱ 、固体 FeCl ₃ 易升华 ( 物质从固态不经过液态直接变成气态的过程 ) 。

Ⅲ 、 Fe ^{3 ＋} 检验：若待测液中加入 KSCN 溶液，溶液变红色，则说明待测液中含有 Fe ^{3 ＋} 。

实验 4 取 5mL 实验 3 得到的液体于蒸发皿中，继续加热，待蒸发皿中液体变为黏稠状，罩上漏斗，可观察到漏斗内出现棕褐色的烟，且有棕褐色固体附着在漏斗的内壁上。继续加热，蒸发皿中最终得到红棕色固体 Fe ₂ O _{3 。}

① 根据资料，推测漏斗内棕褐色的烟中主要含有 ___________( 填化学式 ) 。

② 检验蒸发皿中红棕色固体中阳离子的方案：取少量红棕色固体溶于稀盐酸中， ___________ 。

研究表明： Fe(OH) ₃ 胶体可净化水中的砷酸，砷酸浓度较低时以吸附为主，砷酸浓度较高时以反应为主。

③ 不同 pH 时，测得溶液中 Fe(OH) ₃ 胶体对砷酸的吸附效率如图。 pH 为 3 ～ 9 时， Fe(OH) ₃ 胶体对砷酸的吸附效率高， pH 较高时，吸附效率降低的原因是 ___________ 。

④ 去除水中高浓度砷酸的原理是 Fe(OH) ₃ 胶体与砷酸反应生成砷酸铁 (FeAsO ₄ ) 沉淀，化学方程式是 ___________ 。

答案

(1)     HCl 不需加热， FeCl ₃ 溶液浓度小 NaOH

(2)     FeCl ₃ 滴加 KSCN 溶液，溶液变红，则固体中含有 Fe ^{3 ＋} pH>10 时， Fe(OH) ₃ 胶体溶解 Fe(OH) ₃ ( 胶体 ) ＋ H ₃ AsO ₄ =FeAsO ₄ ↓ ＋ 3H ₂ O

【分析】本实验通过三种不同的方式制备氢氧化铁胶体，从而比较三种不同方式的优劣，之后验证氢氧化铁胶体的性质。

（ 1 ） ① 向 40mL 沸腾的蒸馏水中滴入 5 滴饱和 FeCl ₃ 溶液， FeCl ₃ 与 H ₂ O 反应生成氢氧化铁胶体和 HCl 。 ② 根据实验 1 和实验 2 的对比可知，实验 2 的优点是不需加热，可以节约能源， FeCl ₃ 溶液浓度小。 ③ 通过实验 1 和实验 2 可知，制备 Fe(OH) ₃ 胶体提供 OH ^- 的物质可以是 H ₂ O 或 NaOH ，即提供氢氧根离子的物质可以是水或碱。

（ 2 ） ① 由资料可知， FeCl ₃ 固体易升华，则推测漏斗内棕褐色的烟中主要含有 FeCl ₃ 。 ② 红棕色固体中阳离子是 Fe ^{3 ＋} ，所以验证方法为：取少量红棕色固体溶于稀盐酸中，滴加 KSCN 溶液，溶液变红，则固体中含有 Fe ^{3 ＋} 。 ③ 根据图像以及资料可知， pH 较高时，氢氧根离子浓度较大，破坏胶体稳定性，逐渐变为氢氧化铁沉淀，失去吸附性，吸附效率降低。 ④Fe(OH) ₃ 胶体与砷酸反应生成砷酸铁 (FeAsO ₄ ) 沉淀和水，反应的化学方程式为： Fe(OH) ₃ ( 胶体 ) ＋ H ₃ AsO ₄ =FeAsO ₄ ↓ ＋ 3H ₂ O 。