探究锌与硫酸亚铁置换反应中无气泡产生的演示实验方案

初中化学教材中Zn置换Fe²⁺中Fe的演示实验中产生的大量气泡干扰学生对置换反应的认知学习。造成该现象的原因主要有：(1)Zn置换出Fe后形成Zn-Fe原电池引起的析氢腐蚀；(2)Fe的析氢过电势较Zn低，因此Zn置换出的Fe掺杂后，使得析氢过电势降低产生大量的气泡。基于此，采取控制反应条件，抑制反应中气泡的产生、放大Zn置换Fe的现象。通过调整反应时Fe²⁺的浓度、pH从而调整Zn-Fe原电池的数量以及析氢过电势，对该教学演示实验条件进行探究。结果表明当FeSO₄的浓度为0.54 mol/L、pH=3.58,Fe³⁺的浓度在KSCN检测不出的条件下，可以观察到Zn置换出的Fe附着在Zn的表面且能被磁铁吸引，同时观察不到气泡的产生。