三草酸合铁.doc

三草酸合铁( ) 酸钾的制备，组成测定及表征“三草酸合铁( ) 酸钾的制备” 这一实验基本操作较多,实验内容涉及较多的无机化学基本原理,包含沉淀溶解、配合反应、氧化还原反应和草酸电离诸平衡。是对学生进行无机化学理论和实验的综合训练,可以培养他们观察、分析、解决实际化学问题的能力。1. 三草酸合铁( ) 酸钾的其他制备方法本实验以摩尔盐为原料，通过氧化还原、沉淀、配合反应等一系列过程来合成三草酸合铁()酸钾，合成步骤多，且中间产物Fe(OH)3沉淀往往混有杂质。这里介绍另外一种改用FeCl3为起始原料，在一定条件下直接与K2C2O4反应合成制备三草酸合铁()酸钾的制备方法，其合成过程比较简单，易操作，产品经过重结晶后，纯较度高。用托盘天平称取10.7克FeCl36H20 放入100毫升烧杯中。用16毫升蒸馏水溶解配制成(约)0.4克FeCl3/ml溶液，加入数滴稀盐酸调节溶液的pH=12；用托盘天平称取21.8克草酸钾放入250毫升烧杯中，加入60毫升蒸馏水并加热至85 95，逐滴加入三氯化铁溶液并不断搅拌，至溶液变成澄清翠绿色，测定此时溶液pH值为4（如果FeCl3过量会有Fe(OH)3红棕色沉淀生成；如草酸钾过量，则有白色草酸钾晶体析出，导致合成产物纯度不高。若酸度过强或遇光照，配合物会分解）。再将此溶液放到冰水混合物中冷却。保持此温度直到结晶完全，倾出母液，然后再将晶体溶于60毫升热水中，再冷却到0（因为三草酸合铁()酸钾在0溶解度小）。待其晶体完全析出，然后吸滤，用10%醋酸溶液洗涤晶体一次，再用丙酮洗涤两次，吸滤干晶体，将合成的三草酸合铁() 酸钾粉末在110下干燥1.5 2.0h，然后放在干燥器中冷却称其质量。将所得产物用研钵研成粉末，用黑布包裹储存待用。2. 补充思考题 氧化FeC2O42H2O时，氧化温度控制在40，为什么不能太高? 最后一步能否用蒸干溶液的办法提高产率？产物中可能的杂质是什么？ 加入H2O2后为什么要趁热加入饱和H2C2O4? 根据三草酸合铁( ) 酸钾的性质，应该如何保存？ 三草酸合铁( ) 酸钾结晶水的测定采用烘干脱水法，FeCl36H2O等物质能否用此方法脱水？3. 参考文献1 郑臣谋，林的的，杨学强，郑带娣，对“三草酸合铁( ) 酸钾的制备”的改进，大学化学，1999,14(2),41-452 王伯康,钱文渐. 中级无机化学实验. 北京:高等教育出版社, 1984实验十一 三草酸合铁()酸钾的制备实验目的1熟悉配合物的制备方法。用实验八自制的硫酸亚铁铵制备三草酸合铁()酸钾。2熟练过滤、蒸发、结晶和洗涤等基本操作。实验原理三草酸合铁()酸钾(K3Fe(C2O4)3)是一种绿色的单斜晶体，溶于水而不溶于乙醇，受光照易分解。实验室制备三草酸合铁()酸钾常用的方法是，首先用硫酸亚铁铵与草酸反应制备草酸亚铁：(NH4)2Fe(SO4)26H2O H2C2O4 FeC2O42H2O(NH4)2SO4 + H2SO4 + 4H2O草酸亚铁在草酸钾和草酸的存在下，被过氧化氢氧化为草酸高铁配合物：2FeC2O42H2O H2O2 3K2C2O4 + H2C2O4 2K3Fe(C2O4)33H2O实验步骤1草酸亚铁的制备在100 cm3 烧杯中加入2.5 g自制的 (NH4)2Fe(SO4)26H2O固体，7.5 cm3蒸馏水和 23滴3 moldm-3 H2SO4，加热溶解后，再加入12.5 cm3 饱和H2C2O4 溶液，加热至沸，搅拌片刻，停止加热，静置。待黄色晶体FeC2O42H2O沉降后，倾析弃去上层清液，加入1015 cm3蒸馏水，搅拌并温热，静置，弃去上清液。2三草酸合铁()酸钾的制备在上述沉淀中加入5 cm3 饱和K2C2O4 溶液，水浴加热至313 K。用滴管慢慢加入10 cm3 3% H2O2，恒温在313 K左右(此时有何现象？)，边加边搅拌，然后将溶液加热至沸，并分两次加入4 cm3 饱和H2C2O4 溶液 (第一次加5 cm3，第二次慢慢加入3 cm3)，趁热过滤。滤液中加入5 cm3 乙醇，温热溶液使析出的晶体再溶解后，用表面皿盖好烧杯，静置，自然冷却(避光静置过夜)。晶体完全析出后，抽滤、称重，计算产率。实验指导1制备FeC2O42H2O沉淀时，要尽量抽干，并用水少量多次地洗涤沉淀。2在制备K3Fe(C2O4)3配合物时，要边加入H2C2O4 边搅拌，使其充分混合，反应完全。实验思考1第一步中，FeC2O42H2O沉淀时，为何要用少量水冲洗生成的FeC2O42H2O沉淀？答: 因刚生成的FeC2O42H2O沉淀为比较细小的晶体，用水洗掉粘着的硫酸盐。2. 如何提高产率？能否用蒸干溶液的办法来提高产率？ 答: (1)关键是严格进行每一步操作，尤其是第一步加H2O2氧化时，要边加入边搅拌，使Fe2+ 氧化完全。(2)不能用蒸干溶液的办法来提高产率，因母液中含未反应的C2O42-、K+ 等杂质。实验四十一 三草酸合铁（）酸钾的合成及组成测定一、 一、实验目的1. 1. 通过学习三草酸合铁（）酸钾的合成方法，掌握无机制备的一般方法。2. 2. 学习用法测定与Fe3+的原理和方法。3. 3. 综合训练无机合成、滴定分析的基本操作，掌握确定化合物组成的原理和方法。二、 二、实验原理三草酸合铁（）酸钾，即，为绿色单斜晶体，溶于水，难溶于乙醇。110下失去三分子结晶水而成为，230时分解。该配合物对光敏感，光照下即发生分解。三草酸合铁（）酸钾是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应很好的催化剂，因而具有工业生产价值。目前，合成三草酸合铁（）酸钾的工艺路线有多种。例如可以铁为原料制得硫酸亚铁胺，加草酸钾制得草酸亚铁后经氧化制得三草酸合铁（）酸钾；或以硫酸铁与草酸钾为原料直接合成三草酸合铁（）酸钾，亦可以三氯化铁或硫酸铁与草酸钾直接合成三草酸合铁（）酸钾。本实验采用硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁经氧化结晶得三草酸合铁（）酸钾，其反应式如下： 用法测定三草酸合铁（）酸钾中Fe3+含量和含量，并可确定Fe3+和的配位比。在酸性介质中，用标准溶液滴定试液中的，根据消耗量可直接计算出的含量，其滴定反应式为： 测铁时，用SnCl3-TiCl3联合还原法，先将Fe3+还原为Fe2+，然后在酸性介质中，用标准溶液滴定试液中Fe3+和总量，根据标准溶液的消耗量，可计算出Fe3+的含量，其滴定反应式为： 最后，根据，可确定Fe3+与的配合比。三、 三、仪器和试剂仪器： 托盘天平，分析天平，烧杯（100mL，250mL），量筒（10mL，100mL），长颈漏斗，布氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，锥形瓶（250mL），酸式滴定管（50mL）。试剂： FeSO4（s），1molL-1H2SO4溶液，1 molL-1H2C2O4溶液，饱和K2C2O4溶液，3%H2O2溶液，MnSO4滴定液，6 molL-1HCl溶液，15%SnCl2溶液，2.5%NaWO4溶液，6%TiCl3溶液，0.4%CuSO4溶液，0.01 molL-1KMnO4标准溶液（自行配制和标定）。四、 四、实验方法1. 1. 三草酸合铁（）酸钾的制备（1） （1） 溶解 在托盘天平上称取4.0gFeSO47H2O晶体，放入250mL烧杯中，加入1 molL-1H2SO4 1mL，再加入H2O 15mL，加热使其溶解。（2） （2） 沉淀 在上述溶液中加入1 molL-1H2C2O4 20mL，搅拌并加热煮沸，使形成FeC2O42H2O黄色沉淀，用倾泻法洗涤该沉淀3次，每次使用25 mLH2O去除可溶性杂质。（3） （3） 氧化 在上述沉淀中加入10 mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40，滴加3%H2O2溶液20mL，不断搅拌溶液并维持温度在40左右，使Fe（）充分氧化为Fe（）。滴加完后，加热溶液至沸以去除过量的H2O2。（4） （4） 生成配合物 保持上述沉淀近沸状态，先加入1 molL-1 H2C2O4 7mL，然后趁热滴加1 molL-1 H2C2O412mL使沉淀溶解，溶液的pH值保持在45，此时溶液呈翠绿色，趁热将溶液过滤到一个150mL烧杯中，并使滤液控制在30mL左右，冷却放置过夜、结晶、抽滤至干即得三草酸合铁（）酸钾晶体。称量，计算产率，并将晶体置于干燥器内避光保存。2. 2. 三草酸合铁（）酸钾组成测定（1） （1） 称量 称取已干燥的三草酸合铁（）酸钾11.5g于250mL小烧杯中，加H2O溶解，定量转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，待测。（2） （2） 的测定 分别从容量瓶中吸取3份25.00mL试液于锥形瓶中，加入MnSO4滴定液5mL及1molL-1H2SO4 5mL，加热至7580（即液面冒水蒸气），用0.01 molL-1KMnO4标准溶液滴定至淡粉红即为终点，记下KMnO4体积，计算含量。（3） （3） Fe3+的测定 分别从容量瓶中吸取3份25.00mL试液于锥形瓶中，加入6 molL-1HCl 10mL，加热至7080，此时溶液为深黄色，然后趁热滴加SnCl2至淡黄色，此时大部分Fe3+已被还原为Fe2+，继续加入25% Na2WO4 1mL，滴加TiCl3至溶液出现蓝色，再过量一滴，保证溶液中Fe3+完全被还原。加入0.4%CuSO4溶液2滴作催化剂，加H2O 20mL,冷却振荡直至蓝色褪去，以氧化过量的TiCl3和W（V）。Fe3+还原后，继续加入MnSO4滴定液10mL，用KMnO4滴定约4mL后，加热溶液至7580，随后继续滴定至溶液呈微红即为终点，记下消耗KMnO4体积，计算Fe3+的含量。五、 五、注意事项1. 1. 氧化FeC2O42H2O时，氧化温度不能太高（保持在40），以免H2O2分解，同时需不断搅拌，使Fe2+充分被氧化。2. 2. 配位过程中，H2C2O4应逐滴加入，并保持在沸点附近，这样使过量草酸分解。3. 3. KMnO4滴定时，升温以加快滴定反应速率 ，但温度不能超过85，否则草酸易分解： 4. 4. KMnO4滴定Fe2+或时，滴定速度不能太快，否则部分KMnO4在热溶液中按下式分解： 5. 5. MnSO4滴定液不同于MnSO4溶液，它是MnSO4，H2SO4和H3PO4的混合液，其配制方法为：称取45gMnSO4溶于500mL水中，缓慢加入浓H2SO4130mL，再加入浓H3PO4（85%）300mL，加水稀释至1L。6. 6. 还原Fe3+时，须注意SnCl2的加入量。一般以加入至溶液呈淡黄色为宜，以免过量。六、 六、思考与讨论1. 1. 试比较讨论4种制备三草酸合铁（）酸钾工艺路线的优缺点。2. 2. 如何提高产品的质量？如何提高产量?3. 3. MnSO4滴定液的作用是什么？4. 4. SnCl2还原剂加过量后有何影响？怎样补救？5. 5. 在合成的最后一步能否用蒸干溶液的办法来提高产量？为什么？6. 6. 根据三草酸合铁（）酸钾的性质，应如何保存该化合物？附：高锰酸钾标准溶液的配制于标定一、 一、实验目的1. 1. 了解并掌握高锰酸钾标准溶液的配制及标定方法。2. 2. 掌握标定KMnO4溶液浓度的原理、方法及滴定条件。二、 二、实验原理KMnO4试剂中常含有少量MnO2和其他杂质，配成的标准溶液易在杂质作用下分解；KMnO4是强氧化剂，易与水中的有机物、空气中的尘埃等还原性物质作用；KMnO4溶液会自行分解。因此，KMnO4标准溶液不能直接配制。KMnO4的分解速度随溶液的pH值而改变。在中性溶液中分解很慢。Mn2+，MnO2和光照均能加速其分解。因此，配制与保存时必须使溶液保持中性，避光、防尘。这样，KMnO4的浓度就比较稳定，但使用一段时间后仍需要定期标定。一般用于标定KMnO4溶液浓度的基准物是NaC2O4，因为Na2C2O4不含结晶水，性质稳定、容易提纯、操作简便。Na2C2O4标定KMnO4的反应如下： 标定时，应从温度、酸度及催化剂等方面严格控制反应条件。滴定温度低于60，反应速度较慢；超过90，草酸按下式分解： 因此，滴定温度控制在7585为宜。溶液酸度过低，会有部分还原为MnO2；酸度过高，会促使H2C2O4分解。由于离子有一定还原性，可能被氧化，而HNO3又有一定氧化性，可能干扰与还原物质的反应，故常用硫酸控制酸度。溶液的酸度约为0.51.0molL-1。与的反应是自动催化反应，反应开始速度较慢，随着反应的进行，不断产生Mn2+，由于Mn2+的催化作用使反应速率加快。因此，滴定速度应先慢后快，尤其是开始滴定时，滴定速度一定要慢，在第一滴KMnO4紫红色没有褪去时，不要加入第二滴KMnO4溶液，否则过多的KMnO4溶液来不及和H2C2O4反应，而在热的酸性溶液中分解： KMnO4本身具有紫红色，是“自身”指示剂，因此，在滴定无色或浅色溶液时，不需要另外加指示剂，可利用KMnO4自身的颜色指示滴定终点。三、 三、试剂和仪器仪器 台秤，分析天平，酸式滴定管，锥形瓶（250mL），烧杯（100mL），漏斗（6mL），量筒（100mL）棕色试剂瓶（1000mL）。试剂 固体KMnO4（C.P.），Na2C2O4（A.R.或G.R.）；3molL-1H2SO4四、 四、实验方法1. 1. 0.01molL-1 KMnO4标准溶液的配制称取计算量的KMnO4溶于1000mL去离子水中，盖上表面皿，加热至沸并保持2030min，随时加水补充蒸发损失。冷却后，在暗处放置710min天，然后用玻璃棉过滤除去MnO2等杂质。滤液贮于洗净的棕色瓶中，摇匀，放置暗处保存。若溶液煮沸后在水浴上保持1h，冷却后过滤，则不必放置710min天，可立即标定其浓度。2. 2. 0.01molL-1 KMnO4标准溶液浓度的标定准确称取计算量的Na2C2O4 3份于250mL锥形瓶中，加去离子水40mL及10mL3molL-1H2SO4，加热至7585（瓶口开始冒热气），趁热用待标定的KMnO4溶液进行滴定，滴定至溶液呈微红色，半分钟内不褪色即为终点。平行测定3次。根据Na2C2O4的质量和消耗KMnO4的体积，计算KMnO4标准溶液的准确浓度。五、 五、思考题1. 1. 预习思考（1） （1） 配制KMnO4标准溶液时，为什么要把KMnO4溶液煮沸2030min或放置数天？过滤后为何放于棕色瓶置于暗处保存？KMnO4溶液过滤能否用滤纸过滤？用酸式还是碱式滴定管？如何读数？（2） （2） 用Na2C2O4标定KMnO4溶液时，为什么要加热到7585才能进行？温度太高或太低对滴定有什么影响？（3）