草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备及组成测定.doc

实验、三草酸合铁（）酸钾的制备及组成测定一、实验目的 1、初步了解配合物三草酸合铁（）酸钾制备的一般方法。2、掌握用KMnO4法测定C2O42-与Fe3+的原理和方法。3、培养综合应用基础知识的能力。4、了解表征配合物结构的方法。二实验原理1、制备 三草酸合铁（)酸钾K3Fe(C2O4)33H2O为翠绿色单斜晶体，溶于水溶解度：4.7g/100g(0),117.7g/100g(100)，难溶于乙醇。110下失去结晶水，230分解。该配合物对光敏感，遇光照射发生分解：2 K3Fe(C2O4)3 3 K2C2O4 + 2K2C2O4+2CO2(黄色)三草酸合铁（)酸钾是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应的良好催化剂，在工业上具有一定的应用价值。其合成工艺路线有多种。例如，可用三氯化铁或硫酸铁与草酸钾直接合成三草酸合铁（)酸钾，也可以铁为原料制得三草酸合铁（)酸钾。本实验以硫酸亚铁铵为原料，采用后一种方法制得本产品。其反应方程式如下：(NH4)Fe(SO4)26H2O+H2C2O4FeC2O42H2O(s,黄色)+（NH4）2SO4+H2SO4+4H206FeC2O42H2O+3H2O2+6K2C2O44K3Fe(C2O4)33H2O+2Fe(OH)3(s)加入适量草酸可使Fe(OH)3转化为三草酸合铁（)酸钾：2 Fe(OH)3+3 H2C2O4+3 K2C2O42 K3Fe(C2O4)33H2O加入乙醇，放置即可析出产物的结晶。2、产物的定量分析用KMnO4法测定产品中的Fe3+含量和C2O42-的含量，并确定Fe3+和C2O42-的配位比。在酸性介质中，用KMnO4标准溶液滴定试液中的C2O42-，根据KMnO4标准溶液的消耗量可直接计算出C2O42-的质量分数，其反应式为：5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2+2Mn2+8H2O在上述测定草酸根后剩余的溶液中，用锌粉将Fe3+还原为Fe2+，再利用KMnO4标准溶液滴定Fe2+，其反应式为：Zn+2Fe3+=2Fe2+Zn2+5Fe3+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O根据KMnO4标准溶液的消耗量，可计算出Fe3+的质量分数。根据n(Fe3+):n(C2O42-)=(Fe3+)/55.8:(C2O42-)/88.0可确定Fe3+与C2O42-的配位比。三实验准备仪器：托盘天平，电子分析天平，烧杯（100mL,250mL），量筒（10mL ,100mL），玻璃棒，长颈漏斗，布氏漏斗，吸滤瓶，真空泵，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，锥形瓶（250 mL），酸式滴定管（50mL）药品：H2SO4(2 molL-1)，HC2O4（61molL-1），H2O2（3%），(NH4)Fe(SO4)26H2O (s)，K2C2O4(饱和)，KSCN（0.1 molL-1），CaCl2(0.5 molL-1)，FeCl3(0.1 molL-1)，Na3Co(NO2)6 , KMnO4标准溶液(0.2 molL-1，自行标定)，乙醇(95%)，丙酮四、实验步骤1、三草酸合铁（)酸钾的制备（1）制取FeC2O42H2O 称取6.0g (NH4)Fe(SO4)26H2O放入250mL烧杯中，加入1.5mL的2 molL-1 H2SO4和20mL去离子水，加热使其溶解。另称取3.0gH2C2O42H2O放到100mL烧杯中，加30mL去离子水微热，溶解后取出22mL倒入上述250mL烧杯中，加热搅拌至沸，并维持微沸5min。静置，得到黄色FeC2O42H2O沉淀。用倾斜法倒出清夜，用热去离子水洗涤沉淀3次，以除去可溶性杂质。（2） 制备K3Fe(C2O4)33H2O 在上述洗涤过的沉淀中，加入15mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40,滴加25mL3%的H2O2溶液，不断搅拌溶液并维持温度在40左右。滴加完后，加热溶液至沸以除去过量的H2O2。取适量上述（1）中配制的HC2O4溶液趁热加入使沉淀溶解至呈现翠绿色为止。冷却后，加入15mL95%的乙醇水溶液，在暗处放置，结晶。减压过滤，抽干后用少量乙醇洗涤产品，继续抽干，称量，计算产率，并将晶体放在干燥器内避光保存。2、产物组成的定量分析（1）结晶水质量分数的测定 洗净两个称量瓶，在110电烘箱中干燥1h，置于干燥器中冷却，至室温时在电子分析天平上称量。然后再放到110电烘箱中干燥0.5h，即重复上述干燥-冷却-称量操作，直至质量恒定（两次称量相差不超过0.3mg）为止。在电子分析天平上准确称取两份产品各0.5-0.6g,分别放入上述已质量恒定的两个称量瓶中。在110电烘箱中干燥1h，然后置于干燥器中冷却，至室温后，称量。重复上述干燥（改为0.5 h）-冷却-称量操作，直至质量恒定。根据称量结果计算产品结晶水的质量分数。（2） 草酸根质量分数的测量 在电子分析天平上追却称取两份产物（约0.15-0.20g）分别放入两个锥形瓶中，均加入15mL2 molL-1 H2SO4和15mL去离子水，微热溶解，加热至75-85（即液面冒水蒸气），趁热用0.0200 molL-1 KMnO4标准溶液滴定至粉红色为终点（保留溶液待下一步分析使用）。根据消耗KMnO4溶液的体积，计算产物中C2O42-的质量分数。（3） 铁质量分数的测量 在上述保留的溶液中加入一小匙锌粉，加热近沸，直到黄色消失，将Fe3+还原为Fe2+即可。趁热过滤除去多余的锌粉，滤液收集到另一锥形瓶中。继续用0.200 molL-1 KMnO4标准溶液进行滴定，至溶液呈粉红色。根据消耗 KMnO4溶液的体积，计算Fe3+的质量分数。（4） 钾质量分数的测量 根据（1）、（2）、（3）的实验结果，计算K+的质量分数，结合实验步骤2的结果，推断出配合物的化学式。作三次平行实验。五、数据记录与处理（1）结晶水质量分数的测定 m1= m2= m3=结晶水的质量分数v=（m3-m1）/（m2-m1）*100%（2）草酸根和铁质量分数的测量 项目123m(K3Fe(C2O4)33H2O )/g滴定草酸根的V(KMnO4)/mlV初V末VW(C2O42-)/%W(C2O42-)/%的平均值滴定铁的V(KMnO4)/mlV初V末VW(Fe2+)/%W(Fe2+)/%的平均值W(K+)/%思考题1、 合成过程中，滴完H2O2后为什么还要煮沸溶液?2、 合成产物的最后一步，加入质量分数为0.95的乙醇，其作用是什么？能否用蒸干溶液的方法来取得产物？为什么？3、 产物为什么要经过多次洗涤？洗涤不充分