配制硫酸亚铁溶液的关键添加剂及其作用
在实验室或工业中配制硫酸亚铁（FeSO₄）溶液时，为了防止溶液变质，通常需要加入两种关键物质：稀硫酸和铁钉（或铁屑）。这两种添加剂的引入并非偶然，而是基于硫酸亚铁本身极不稳定的化学性质。硫酸亚铁在水溶液中，亚铁离子（Fe²⁺）极易被空气中的氧气氧化，转变为黄色的三价铁离子（Fe³⁺），导致溶液失效；同时，Fe²⁺也容易发生水解反应，生成棕黄色的碱式硫酸铁沉淀，使溶液变得浑浊。因此，直接使用纯水溶解硫酸亚铁晶体得到的溶液是无法稳定保存的。
添加剂的具体作用机制
首先，加入稀硫酸的作用至关重要。其主要目的是抑制Fe²⁺的水解。水解是一个可逆过程，增加溶液中的氢离子浓度（即降低pH值，创造酸性环境）可以使化学平衡向逆反应方向移动，从而有效防止氢氧化亚铁等水解产物的生成，保持溶液的澄清。其次，加入铁钉或铁屑的作用是防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺。铁作为一种还原性金属，能与溶液中可能生成的Fe³⁺发生反应：2Fe³⁺ + Fe → 3Fe²⁺。这个反应相当于一个“守护机制”，能将氧化产物重新还原为亚铁离子，从而长期维持溶液中Fe²⁺的浓度和有效性。
综上所述，在配制硫酸亚铁溶液时，正确的做法是：先将适量的稀硫酸加入蒸馏水中，然后再溶解硫酸亚铁晶体，最后在配制好的溶液中投入几枚洁净的铁钉或少量铁屑。稀硫酸和铁钉的协同作用，从抑制水解和防止氧化两个核心层面，共同确保了硫酸亚铁溶液的稳定性和可使用性。这一配制原则在农业施肥、水处理以及化学分析等实际应用中具有重要的指导意义。