硫酸亚铁铵制备实验的绿色化综合改进.doc

硫酸亚铁铵制备实验的绿色化综合改进刘邦庆 指导教师 程孟琪（安顺学院化学系2004级化学 贵州 561000）摘 要 绿色化学是当今化学界备受关注的重要主题。在化学实验中引入绿色化学的理念和实验方法是目前化学实验教学改革的发展要求和教学目标。本文通过对硫酸亚铁铵的制备与氢气的性质联合实验的综合改进，既节约了药品试剂，又避免了制备实验过程中产生的有害气体氢气、二氧化硫以及硫化氢气体排放到空气中造成的污染环境，实现了绿色环保的教学目标，关键词 绿色化学实验 氢气 硫酸亚铁 环境污染当今社会，随着化学品的大量生产和广泛的使用，给人类赖以生存的地球带来了前所未有的环境危机。化学废弃物的污染已成为世界各国环境污染的主要来源，面对来自化学方面严峻的污染问题，绿色化学这一理想的化学理念在世界的各个与环境有关的会议上曾多次被提出1，它的基本含义是：化学反应的所有产物都能得到充分利用，从源头上防止污染。绿色化学实验是在绿色化学的思想指导下，用预防化学污染的新理念、新方法和新技术对常规实验进行改革而形成的新的化学实验方法和手段，以求消除或最大限度地减少实验室“三废”（废气、废液、废渣）对环境的污染，实现化学实验绿色化的目标。在大学化学实验中引入绿色化学的思想理念和实验方法是目前化学实验教学改革的发展要求和教学目标。硫酸亚铁的制备与氢气的性质实验的联合改进就是这一教学目标的具体体现。在硫酸亚铁的制备过程中，反应产生的大量氢气、二氧化硫以及硫化氢气体等有害气体被排放到空气中，同时当反应进入末尾阶段时有一部分H2SO4会损失掉使反应物得不到充分的利用，这不仅造成了药品试剂的浪费而且造成了环境污染。本文通过对硫酸亚铁铵的制备与氢气的性质联合实验的综合改进，在实验中不仅避免了废弃物污染环境，而且还变废为宝，使反应物的实验尾气得到了充分利用，既节约了药品试剂，又实现了化学实验绿色化的教学目标。1 实验原理铁屑易溶于稀硫酸，生成硫酸亚铁：Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 硫酸亚铁与等物质的量的硫酸铵在水溶液中相互作用，生成溶解度较小的浅蓝色硫酸亚铁铵复盐FeSO4(NH4)2SO46H2O并从溶液中析出晶体：FeSO4 + (NH4)2SO4 + 6H2O = FeSO4(NH4)2SO46H2O2一般亚铁盐在空气中易被氧化，但形成复盐后却比较稳定，不易氧化。氧化铜在加热的情况下能被氢气还原出铜单质：H2 + CuO 加热 Cu + H2O氢气在空气中能燃烧，生成水，且火焰呈淡蓝色：2H2 + O2 点燃 2H2O 本实验通过在完成硫酸亚铁铵的制备的同时，利用反应过程中产生的废气H2完成氢气的性质实验，反应过程中产生的少量有毒气体H2S和SO2也被排除，避免了环境污染。2 实验部分2.1 实验仪器和试剂 三角瓶、酒精灯、导气管、T形管、双通管、橡皮塞、分液漏斗、集气瓶硫酸（3mol/L）、铁屑、锌粒。2.2 硫酸亚铁铵的制备装置综合改进根据绿色化学对药品试剂减量、重复使用和回收的基本原则，将FeSO4的制备与氢气实验综合在一起完成,使制备硫酸亚铁过程中产生的废气(氢气)得以充分的利用，真正实现无污染无废弃物，使反应副产物得到充分利用。实验仪器装置如下图所示：（1）添加硫酸的分液漏斗 （2）反应锥形瓶 （3）气压平衡回流装置（4）洗气装置 （5）还原氧化铜装置 （6）氢气点燃口硫酸亚铁铵的制备与氢气性质实验联合装置2.3 实验步骤（1）按照图示安装好装置并检查装置的气密性。（2）在锥形瓶中装入2.5克铁屑再在双通管中装入少量的氧化铜粉末,连接好装置然后取加入稀硫酸,小火加热。（3）用集气瓶收集氢气做氢气的爆鸣实验。（4）当试管中的黑色粉末略显红色时停止收集气体，开始氢气的点燃实验直到产生的H2的量不能支持燃烧为止。2.4 实验数据比较分析 实 验试剂用量常规实验改进实验H2SO4（制备FeSO4）30mL30mLH2SO4（制备H2）100mLFe（制备FeSO4）2.5克2.5克Zn（制备H2）2克 实验气体排放情况有废气H2和副反应引起的少量有毒气体H2S和SO2产生，造成环境污染无3 实验结果与讨论 （1）改进后的实验与原常规实验相比，简化了实验操作步骤，节约了实验时间。（2）实验装置（4）中洗涤气体采用了含有NaOH溶液湿润的棉花，这样不仅能够很好地吸收有毒气体H2S和SO2，而且还能够对产生的气体起缓冲作用，防止倒吸。 （3）在实验装置图示（5）中，可清晰地观察到单质铜的颜色为略带紫色的亮红色粉末，与进行H2性质常规实验相比，实验现象同样明显直观。 （4）改进后的实验装置使反应完全处于封闭系统中进行，并且充分利用实验过程中产生的废弃气体氢气进行其性质实验，既节约了制备H2的试剂，降低了实验成本，又避免了废气和副反应产生的少量有毒气体向空气中的排放，避免了周围环境的污染，达到了化学实验绿色化的目的。 4 结论绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿，化学实验向节约型、绿色化转变是现代化学实验改革的主要发展方向。本实验的改进在原实验的基础上实现了化学实验的无污染和绿色化。通过两个不同实验的联合实验综合改进，将硫酸亚铁铵的制备与氢气的性质实验结合起来，不仅实验现象明显、结论正确，而且节约了实验试剂，降低了实验成本，更重要的是本实验有效地利用了实验产生的废气进行氢气性质实验，同时有效回收了实验过程中产生的有毒气体，从而充分体现了绿色化学实验的新方法和新理念，增强了学生在实验过程中防止污染和环境保护意识，实现了化学实验绿色化的教学目标。 参考文献1 陈明凯，白林. 绿色化学实验当代化学实验改革的