草酸根合铁Ⅲ酸钾KFeCOHO合成实用教案

1、一、实验目的： （1）了解从络合物的制备、分析到测定的过程和方法(fngf)。 （2）掌握电荷测定和磁化率的测定方法(fngf)。第1页/共24页第一页，共25页。二、实验原理(yunl)： 草酸根合铁（）酸钾合成可首先用硫酸亚铁与草酸反应制备草酸亚铁（见陈虹锦主编的实验化学（上册）实验23），反应为： (NH4)Fe(SO4)6H2O+H2C2O4 FeC2O42H2O(s)+(NH4)2SO4+H2SO4+4H2O 然后在过量草酸根存在下，用过氧化氢氧化草酸亚铁即可得到三草酸根合铁（）酸钾，同时有氢氧化铁生成，反应为： 6FeC2O42H2O+3H2O2+6K2C2O4 4K3Fe(C2O

2、4)3+2Fe(OH)3+6H2O 第2页/共24页第二页，共25页。 加入适量草酸使Fe(OH)3转化为三草酸和铁()酸钾配合物，反应为： 2Fe(OH)3+3H2C2O4+3K2C2O4 2K3Fe(C2O4)3+6H2O 再加入乙醇，放置(fngzh)即可析出产物的结晶。其后几部总反应式为： 2FeC2O42H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4 2K3Fe(C2O4)33H2O 第3页/共24页第三页，共25页。 要确定所制得的络合物的组成，必须综合应用各种方法：化学分析可以确定各种组分的含量，从而确定分子式；电导率法可以确定其电荷，以确定络合物内、外界的形式；磁天平法可以测定

3、其分子的磁性以了解其中心原子的杂化类型和d电子的组态。 （1）络合物各组分的分析可利用中心原子铁和配体草酸根的各种性质（包括酸性、氧化还原性、挥发性等），利用酸碱滴定法、分光光度法、电导滴定法、重量分析法等进行测定，以确定其组成和含量。 （2）配离子(lz)电荷的测定对了解络合物的结构和性质有着重要的作用，最常用的测定配离子(lz)电荷的方法有离子(lz)交换法和电导法。下面介绍电导法。第4页/共24页第四页，共25页。 电导就是电阻的倒数，用L表示，单位是-1。溶液的电导是该溶液传导电流能力的量度。在电导池中，电导L的大小与两电极之间的距离l成反比，与电极的面积(min j)S成正比，即：

4、L=KS/l 式中，K成为电导率或比电导，即l为1cm、S为1cm2时的电导率，也就是1ml溶液中所含的离子数和该离子的迁移速率所决定的溶液的导电能力。因此，电导率K与电导池的结构无关。第5页/共24页第五页，共25页。 电解质溶液的电导率K随溶液中的离子数目(shm)的不同而变化，即随溶液的浓度不同而变化。因此，通常用摩尔电导m衡量电解质溶液的导电能力，摩尔电导m的定义为1mol电解质溶液置于相距为1cm的两电极间的电导，摩尔电导与电导率之间有如下关系 m=K*1000/c 式中，c为电解质溶液的物质的量的浓度。 如果测得一系列已知离子数物质的摩尔电导m，并和被测络合物的摩尔电导m相比较，即

5、可求得络合物的离子总数或直接测定其配离子的摩尔电导m，由m的数值范围来求得其配离子数，从而可以确定配离子的电荷数。在25oC时，在稀的水溶液中电离出2个、3个、4个、5个离子的范围见表4.1。表1 稀水溶液中摩尔电导与离子数的关系（ 25oC ）第6页/共24页第六页，共25页。 （3）磁性是物质(wzh)的基本形式之一，并且与物质(wzh)的其他基本性质（如光学、电学、热学等）有密切的联系，所以测定物质(wzh)的磁性是研究物质(wzh)结构的基本方法之一。 将物质(wzh)置于强度为H的磁场中，物质(wzh)被磁化，其内部的磁感应强度B为 B=H+H （1） 其中，B、H、 H均为向量，H

6、的国际单位制（SI）表示为Am-1。磁感应强度B的单位为T。H 为物质(wzh)磁化时产生的附加磁场强度，即： H= I （2） 式中，I为磁化强度。 第7页/共24页第七页，共25页。 对于非铁磁性物质，磁化强度于外磁场强度(cchng qingd)成正比，即 I=KH （3）式中，K为比例常数，称为单位体积磁化率，其物理意义是当物质在单位外磁场强度(cchng qingd)的作用下，所产生磁化强度的大小和方向。对顺磁性物质， I和H的方向相同，K0；对于反磁性物质， I和H的方向相反，KP,电子尽可能占据能量低的d轨道自旋成对而形成低自旋络合物；如果P,则电子尽可能占据最多的d轨道自旋平行

7、形成高自旋络合物。凡属强场则表现为低自旋，其成对电子数比高自旋的少磁性(cxng)也弱；反之，若场则表现为高自旋，其未成对电子数比强场的多，磁性(cxng)较强。 第13页/共24页第十三页，共25页。 本实验是用古埃磁天平测定磁化率。把圆柱形样品管悬在两个磁极的正中，样品管下端位于磁场强度(cchng qingd)H最大的区域，而另一端位于磁场强度(cchng qingd)很弱的H0区域，若可忽略不计，则磁场对样品管作用力F与样品管的截面积A、样品的单位体积磁化率K之间有如式（12）关系 F=0.5*KH2A （12）当测定磁化率时，把样品悬在天平的一臂上，设为加磁场前后砝码质量之差，显然

8、F=0.5*KH2A= g （13）式中，g为重力加速度。 已知H和A，测出即可求出磁化率K，为计算方便把式（13）改为 g=1/(2l)* H2m （14） 式中：m样品质量； l样品管长度； 比磁化率。 第14页/共24页第十四页，共25页。 若外加磁场强度一定，样品管长度一定，则在同一磁场强度H、同一样品管中进行测定，对不同物质而言，2lg/H2=常数，此常数以表示，成为样品管校正系数。式（14）可简化为 =/m （15）取已知的标准样品，测定其m和加磁场前后的值，即可求出值。 在实际测定中，样品管为玻璃管，玻璃管在磁场作用下具有反磁性，会产生质量变化，设为玻璃管在磁场作用下的质量变化（

9、因质量变化是减轻的，故计算( j sun)时应取负值），则 =(-)/m （16） 第15页/共24页第十五页，共25页。 若进一步考虑空气(kngq)磁化率的影响和校正，则的计算应按式（17）进行 =(0.029*10-6*V)/dair+ (-)/m （17）第16页/共24页第十六页，共25页。三、仪器与试剂： 仪器：古埃磁天平；玻璃样品(yngpn)管（直径8mm， 长度100mm）；研钵；DDS-11A型电导 仪；其他常用玻璃仪器；化学分析所用 仪器自定。 试剂： (NH4)Fe(SO4)26H2O(C.P.)；草酸钾 (C.P.)；硫酸(C.P.)；过氧化氢(C.P.)； 无水乙醇

10、(C.P.)；三乙二胺合镍硫代硫 酸盐Ni(en)3S2O3(C.P.)。第17页/共24页第十七页，共25页。四、实验(shyn)步骤第18页/共24页第十八页，共25页。2）化学法或仪器分析法测定络合物中Fe3+、C2O42-的含量3）用电导法测定配离子(lz)的电荷4）配合物磁化率的测定（1）样品管的标定用已知磁化率的标定物Ni(en)3S2O3对样品管进行标定。（2）样品磁化率的测定。 将自制的样品装入样品管中，如前在加磁场和不加磁场时测定其质量的变化，并记录。 在洗净的样品管中加入蒸馏水至装样品的体积刻度，称取水的质量。从水的质量计算在测定温度时样品管的体积。为简化计算，忽略空气影响

11、。 记录测定时的温度。第19页/共24页第十九页，共25页。五、数据处理 三草酸合铁（）酸钾组成(z chn)的测定 准确称取2C2O4三份,分别置于250mL锥形瓶中,加水50mL使其溶解,加入10mL 3 molL-1H2SO4溶液,在水浴上加热到7585,趁热用待标定的KMnO4溶液滴定,开始时滴定速率应慢,待溶液中产生了Mn2+后, 滴定速率可适当加快,但仍须逐滴加入,滴定至溶液呈现(chngxin)微红色并持续30s内不褪色即为终点。根据每份滴定中Na2C2O4的质量和消耗的KMnO4溶液体积,计算出KMnO4溶液的浓度。 把制得的K3Fe (C2O4)33H2O在5060于恒温干燥

12、箱中干燥1h，在干燥器中冷却至室温，精确称取样品约，放入250mL锥形瓶中，加入25mL水和5mL 1molL1 H2SO4，用标准0.02000 molL1 KMnO4溶液滴定。滴定时先滴入8mL左右的 KMnO4标准溶液，然后加热到343358K（不高于358K）直至紫红色消失。再用KMnO4滴定热溶液，直至微红色在30s内不消失。记下消耗KMnO4标准溶液的总体积，计算K3 Fe (C2O4)33H2O中草酸根的质量分数，并换算成物质的量。滴定后的溶液保留待用。铁含量测定 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。加热3min，使Fe3+ 完全转变为Fe2+，抽滤，用温水洗涤

13、沉淀。滤液转入250mL锥形瓶中，再利用KMnO4溶液滴定至微红色，计算K3 Fe (C2O4)33H2O中铁的质量分数，并换算成物质的量。结论：在1mol产品中含C2O42- mol，Fe3+ mol，该物质的化学式为 。 第20页/共24页第二十页，共25页。电导法测定配离子电荷由测得配合物溶液的电导率，根据下面(xi mian)关系式m=K*1000/c计算出该络合物的摩尔电导m，从m的数值范围来确定其离子数，从而可确定配离子的电荷。第21页/共24页第二十一页，共25页。磁化率测定结果校正系数的测定如下Xt=2757.5*10-6/(230+t) =xtm/(- )K3Fe(C2O4)

14、33H2O磁化率的测定磁化率的计算(j sun)结果1、摩尔磁化率的计算(j sun) M = M2、Fe3+的磁化率 M= M- (nAA+ nBB )3、Fe3的有效磁矩 eff=2.2828(MT ) 0.5 4、 K3Fe(C2O4)3中，中心离子的未成对电子数n的计算(j sun) 。5、从磁化率的测定结果说明络合物的性质和中心原子的杂化形式。第22页/共24页第二十二页，共25页。五、思考题1、在制备络合物的过程中应注意(zh y)哪些环节，才能使络合物的产量及质量得到保证？2、你自己设计测定络合物组成的方法的优缺点如何？对整个实验结果可能会产生怎样的影响？3、在计算络合物中心形成体有效磁矩之前，为什么必须先做反磁化率的校正？4、在其他条件完全相同的情况下，改变电流的大小来测定同一样品，试问其摩尔磁化率是否一致？5、在测定K3Fe(C2O4)3的电荷时，是否要用新配制的溶液来测定？为什么？6、测定溶液的电导率时，溶液的浓度范围是否有一定的要求？为