内容发布更新时间 : 2024/12/25 14:34:47星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备和组成测定
实验目的
1.掌握合成K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的基本原理和操作技术； 2.加深对铁(Ⅲ)和铁(Ⅱ)化合物性质的了解； 3.掌握容量分析等基本操作。 实验原理
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾（含三个结晶水）为翠绿色单斜晶体，易溶于水且难溶于乙醇，受光易分解。
本实验以硫酸亚铁铵为原料，与草酸在酸性溶液中先制得草酸亚铁沉淀，然后再用草酸亚铁在草酸钾和草酸的存在下，以过氧化氢为氧化剂，得到铁(Ⅲ)草酸配合物，主要反映为：
(NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O===FeC2O4·2H2O↓+(NH4)2SO4+H2SO4 2FeC2O4·2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4===2K3Fe[(C2O4)3]·3H2O
改变溶剂的极性并加少量盐析剂，可析出绿色单斜晶体纯的三草酸合铁(Ⅲ)酸钾，通过化学分析确定配离子的组成。用KMnO4标准溶液在酸性介质中滴定测得草酸根的含量。Fe3+含量可先用过量锌粉将其还原为Fe2+，然后再用KMnO4标准溶液滴定而测得，其反应式为：
5Fe2++KMnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O 2MnO4-+5C2O42-+16H+===2Mn2++10CO2+8H2O
实验仪器与实验药品
托盘天平；分析天平；抽滤装置；烧杯（100mL，250mL）；电炉；移液管（25mL）；容量瓶（50mL，100mL，250mL）；锥形瓶（250mL）；量筒；试管；表面皿；玻璃棒；滤纸；点滴板；恒温水浴槽；恒温干燥箱。
铁屑；Na2CO3（0.1mol/L）；H2SO4（3mol/L）；硫酸铵；H2SO4（1mol/L）；H2C2O4（饱和）；K2C2O4（饱和）；KCL(A.R.)；KNO3（300g/L）；乙醇（95%）；乙醇—丙酮混合液（1：1）；K3[Fe(CN)6]（5%）；H2O2（3%）；锌粉；NaC2O4。 实验步骤
1.三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备 （1）硫酸亚铁铵的制备
①准确称量4.20g铁屑于锥形瓶中，加20mL 0.1mol/L Na2CO3溶液，缓慢加热10min； ②用倾析法除去碱液，并用水把铁屑洗净；
③往盛着铁屑的锥形瓶内加入25mL 3mol/L H2SO4溶液，水浴80℃，并常取出震荡，且补充水分，直至反应体系中气泡冒出速度很慢为止； ④再加1mL 3mol/L H2SO4溶液；
⑤趁热常压过滤，滤液转移入200mL烧杯中；
⑥称固体硫酸铵9.50g，溶于装有12.6mL微热蒸馏水的烧杯中（20℃饱和溶液）； ⑦将上述饱和溶液加入到⑤中，搅拌均匀，小火加热，在蒸发皿中蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜为止；
⑧溶液静置，冷却至室温，抽滤，用少量乙醇洗涤晶体两次，晾干，得硫酸亚铁铵晶体。
（2）草酸亚铁的制备
①称取5g硫酸亚铁铵固体于250mL烧杯中，加15mL蒸馏水和5—6滴1mol/L H2SO4； ②加热溶解，加25mL饱和草酸溶液，加热搅拌至沸，不断搅拌；
③维持维沸4min后，停止加热，取少量清液于试管中，煮沸，若反应完全，将溶液静置；
④待FeC2O4·2H2O沉淀后清析，弃去上层清液，用总量20mL蒸馏水分三次用倾析法
洗涤晶体，搅拌并温热，静置，弃去上层清液，得到黄色晶体草酸亚铁。 （3）三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备
①往草酸亚铁沉淀中加饱和K2C2O4溶液（364g/L）10mL，水浴40℃，滴加3%H2O2溶液20mL，沉淀变为深棕色；
②边夹边搅拌，取一滴悬浊液于点滴板中，加一滴K3[Fe(CN)6]溶液，若有蓝色再加H2O2，至检测不到Fe（II）；
③溶液加热至沸，加20mL饱和草酸，沉淀立即溶解，溶液转为绿色； ④趁热过滤于100mL烧杯中，加95%乙醇25mL，冷却，有晶体析出； ⑤完全析出后，抽滤，用乙醇—丙酮混合液10mL淋洒滤饼，抽干； ⑥将固体产品暗处晾干，称重，计算产率。 2.三草酸合铁(Ⅲ)酸钾组成的测定 （1）KMnO4溶液的标定
①称取三份0.15gNaC2O4于250mL锥形瓶中；
②分别加水50mL溶解，加10mL 3mol/L H2SO4溶液；
③水浴加热到75—85℃，趁热用标定的KMnO4溶液滴定； ④滴定
⑤滴定至溶液呈微红色且持续30s不褪色；
⑥根据每份滴定中NaC2O4的质量和消耗KMnO4溶液体积算KMnO4溶液浓度
（2）草酸根含量的测定 ①将K3Fe[(C2O4)3]·3H2O在50—60℃恒温干燥箱中干燥1h，冷却至室温；
②精确称取样品约0.2—0.3g于250mL小烧杯中加水溶解后定量转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，待测；
③分别取三份25.00mL试液于锥形瓶中，加25mL水和5mL 1mol/L H2SO4，用标准0.02000mol/L KMnO4溶液滴定；
④滴定时先滴入8mL左右的KMnO4标准溶液，然后加热到70—85℃直至紫红色消失；
⑤再用 KMnO4滴定热溶液，直至微红色30s内不消失，记下消耗KMnO4标准溶液的总体积，计算K3Fe[(C2O4)3]·3H2O中草酸根的质量分数，并换算成物质的量；
⑥滴定后的溶液保留待用。 （3）铁含量的测定
①在上述滴定过草酸根的保留溶液中加锌粉还原，至黄色消失； ②加热3min，使Fe3+完全 转变为Fe2+，抽滤，用温水洗涤沉淀； ③滤液转入250mL锥形瓶中，在利用KMnO4溶液滴定至微红色； ④计算K3Fe[(C2O4)3]·3H2O中铁的质量分数，并换算成物质的量。 结论：在1mol产品中含 注意事项
1.水浴40℃下加热，慢慢滴加H2O2，以防止H2O2分解。 2.此时生成K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的同时，还有Fe(OH)3沉淀生成。
3.Fe(II)未氧化完全，则后一步加入再多的草酸溶液都不能使溶液完全变透明，既不能完全转化为K3Fe[(C2O4)3]溶液，而仍会产生难容的FeC2O4，此时应采取趁热过滤，或往沉淀上再加H2O2等补救措施。
4.在抽滤过程中，勿用水冲洗粘附在烧杯和布氏漏斗上的绿色产品。 5.温度不能高于60℃，否则草酸易分解：H2C2O4===H2O+CO2+CO。
6.KMnO4滴定Fe2+或C2O42-时，滴定速度不能太快，否则部分KMnO4在热溶液中分解：
4KMnO4+2H2SO4===4MnO2+2K2SO4+2H2O+3O2 [思考题]
1．能否用FeSO4代替硫酸亚铁铵来合成K3Fe[(C2O4)3]？这时可用HNO3代替H2O2作氧化剂，写出用HNO3作氧化剂的主要反应式。你认为用哪个作氧化剂较好？为什么？ 答：能。
FeC2O4·2H2O + HNO3 + K2C2O4 + H2C2O4 ---K3[Fe(C2O4)3]·3H2O+NO↑+KNO3 H2O2作氧化剂好，因为还原产物为H2O，不会引入杂质。
2．根据三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成过程及它的TG曲线，你认为该化合物应如何保存？ 答：保存于棕色瓶中，置于阴凉干燥处。
3．在三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备过程中，加入15 mL饱和草酸溶液后，沉淀溶解，溶液转为绿色。若往此溶液中加入25mL 95%乙醇或将此溶液过滤后往滤液中加入25mL 95%的乙醇，现象有何不同？为什么？并说明对产品质量有何影响？
答：由于沉淀在加入15 mL饱和草酸溶液后，可能未溶完，若往此溶液中加入25mL 95%乙醇，会使产品不纯。