【“氢氧化铁胶体净水”实验条件的探索】氢氧化铁胶体净水

  文章编号:1005-6629(2009)02-0016-01中图分类号:G633.8文献标识码:C      新的苏教版教科书“化学1”中设置了“氢氧化铁胶体净水”这一实验,但在实际教学中该实验的效果并不理想。笔者对氢氧化铁胶体净水实验进行了探索,找到合适的实验条件,以期为广大教师提供参考。
  
  1 实验中存在的问题
  
  教材中对氢氧化铁胶体净水实验描述如下:
  在两只烧杯中分别加入相同量的含有悬浮物的浑浊污水,再向其中的一只烧杯中加入氢氧化铁胶体,搅拌后静止片刻,比较两只烧杯中液体的澄清程度。
  在实际教学中,教师一般都选取校园内种花的泥土来配制“含有悬浮物的污水”。笔者也据此进行了实验。
  悬浊液的配制:取100mL小烧杯,加入两钥匙校园内种花的泥土,再加50mL蒸馏水,搅拌,至浑浊状态。
  不加胶体,静置约3min~5min,两个烧杯均得到略带棕黄色的悬浊液,但由于大部分泥土小颗粒已经沉降,所得悬浊液较为清透,是不明显浑浊的悬浊液。
  实验操作:取两只试管a和b,加入同等量的上层清夜,向试管b中滴加预先准备好的氢氧化铁胶体3~4滴。
  实验结果:约一个半小时后,勉强可以看到b试管中的液体较a试管更加澄清一些,区别很不明显。
  由于实验时间较长,实验效果不显著,这样的实验不适宜作为课堂实验。
  为了能在较短的时间内向学生呈现明显的实验现象,说明氢氧化铁胶体具有沉降水中固体小颗粒的作用,笔者对该实验的实验条件进行了分析和探索。
  
  2实验因素的选择和分析
  
  2.1选取不同的悬浊液
  笔者根据实验目的和不溶物的特性选择不同的悬浊液,以期通过改变不溶物达到更好的实验效果。(见表1)
  
  2.2 调节悬浊液的pH值
  另外, FeCl3在水中发生电离反应: FeCl3+3H2O
   Fe(OH)3+3H+,得到的氢氧化铁胶体粒子带有正电荷,所以氢氧化铁胶体能够吸附水中的固体悬浮小颗粒,与之共同沉降下来,从而达到净水目的。由此可知,调节悬浊液中的H+浓度,可能会改变悬浮固体小颗粒的沉降速度。考虑到净水的最终目的,悬浊液的浓度不宜过酸或者过碱,我们测试了pH值从4到10之间的悬浊液的实验效果。
  
  3 实验结果
  
  3.1不同悬浊液的实验效果
  选用石墨粉、淀粉、氧化铜、草酸铁、研细的活性炭等配制的悬浊液,在保持中性的情况下,实验现象与选用校园内种花的泥土配制的悬浊液相似,对于实验改进均不明显。
  3.2 采用河泥配制悬浊液,不同的pH值下的实验效果
  
  由表中数据可以看出,当悬浊液为酸性 (pH为4~5)时,较接近中性的悬浊液(pH6~8),一来悬浊物的沉降速度较快,另外悬浊物沉降比较彻底,得到的液体更加澄清。当悬浊液的pH为9~10时,则悬浊物的沉降速度明显降低,与未滴加胶体的效果是相似的。
  
  4 结果讨论和应用
  
  由以上实验结果可以看出,选取手感比较细腻、与普通泥土相比颗粒较小,湿润时有粘质感的河泥作为不溶物来配制悬浊液,可以在较短的时间完成氢氧化铁胶体净水的实验,且实验现象明显。
  另外,酸性条件下悬浮物沉降的速度较快,沉降效果也比较彻底,建议教师选择pH4~5之间的悬浊液。
  
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