三草酸合铁酸钾的合成及分析

实验三 三草酸合铁（III）酸钾的合成及组成分析一、 实验目的1、 掌握三草酸合铁（III）酸钾的合成方法；2、 掌握确定化合物化学式的基本原理和方法；3、 综合训练无机合成、滴定分析和重量分析的基本操作。二、实验原理三草酸合铁（III）酸钾K3Fe(C2O4)33H2O为亮绿色单斜晶体，易溶于水而难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，受热时，在110下可失去结晶水，到230即分解。该配合物为光敏物质，光照下易分解。它是一些有机反应很好的催化剂，也是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，因而具有工业生产价值。目前制备三草酸合铁（III）酸钾的工艺路线有多种。本实验首先利用(NH4)2Fe(SO4)2 与 H2C2O4 反应制取FeC2O4，反应方程式为：(NH4)2Fe(SO4)2H2C2O4FeC2O4（s）(NH4)2 SO4H2 SO4在过量K2C2O4存在下，用H2 O2氧化FeC2O4，即可制得产物：6 FeC2O43 H2 O26 K2C2O44 K3Fe(C2O4)32Fe（OH）3（s）反应中产生的Fe（OH）3可加入适量的H2C2O4也将其转化为产物：2 Fe（OH）33 H2C2O43 K2C2O42 K3Fe(C2O4)36H2O该配合物的组成可通过重量分析法和滴定方法确定。（1） 用重量分析法测定结晶水含量将一定量产物在110下干燥，根据失重的情况便可计算出结晶水的含量。（2） 用高锰酸钾法测定草酸根含量C2O42-在酸性介质中可被MnO4-定量氧化，反应式为：5 C2O42-2 MnO4-16H2Mn210 CO28H2O用已知浓度的KMnO4标准溶液滴定C2O42-，由消耗KMnO4的量，便可计算出C2O42-的含量。（3） 用高锰酸钾法测定铁含量先用过量的Zn粉将Fe3还原为Fe2，然后用KMnO4标准溶液滴定Fe2：Zn2 Fe32 Fe2Zn25 Fe2MnO4-8 H5 Fe3Mn24 H2O由消耗KMnO4的量，便可计算出Fe3的含量。（4） 确定钾含量根据配合物中结晶水、C2O42-、Fe3的含量便可计算出K含量。三、 实验仪器及药品仪器：分析天平、烘箱等。试剂： H2SO4(6molL-1)、 H2C2O4(饱和)、 K2C2O4（饱和）、 H2O2（为0.05）、C2H5OH（为0.95和0.5）、KMnO4标准溶液（0.02 molL-1）、(NH4)2Fe(SO4)26H2O（s）、Zn粉。四、实验步骤1三草酸合铁（III）酸钾的合成（1）将5g(NH4)2Fe(SO4)26H2O（s）溶于20m L去离子水中，加入5滴6 molL-1 H2 SO4酸化，加热使其溶解。 （2）再加入25m L饱和H2C2O4溶液，然后将其加热至沸，静置。待黄色的Fe C2O4沉淀完全沉降后，用倾析法弃去上层清液，洗涤沉淀23次，每次用水约15m L。 （3）在上述沉淀中加入10m L饱和K2C2O4溶液，在水浴上加热至40，用滴管缓慢地滴加12m L质量分数为0.05的上H2O2溶液，边加边搅拌并维持温度在40左右，此时溶液中有棕色的Fe（OH）3沉淀产生。 （4）加完H2O2后将溶液加热至沸，分两批共加入8m L饱和H2C2O4溶液（先加入5m L，然后慢慢滴加3m L），这时体系应该变成亮绿色透明溶液（体积控制在30m L左右）。如果体系混浊可趁热过滤。在滤液中加入10m L质量分数为0.95的乙醇，这时溶液如果混浊，微热使其变清。 （5）将所得溶液放置暗处、冷却、结晶。抽滤，用质量分数为0.5的乙醇溶液洗涤晶体，抽干，在空气中干燥。称量，计算产率。产物应避光保存。2组成分析（1）结晶水含量的测定 称量0.3gK3Fe(C2O4)33H2O样品于烧杯中放在烘箱内在110条件下烘1h后，冷却称量m0 g，计算结晶水含量。（2） 草酸根含量的测定将合成的三草酸合铁（III）酸钾粉末用分析天平称取0.2g样品，放入250毫升锥形瓶中，加入50毫升水和5毫升浓度为6molL 的H2SO4调节溶液酸度为0.51mol/L，从滴定管放出约10毫升已标定的高锰酸钾溶液到锥形瓶中，加热至 7085(不高于85)，直到紫红色消失，再用高锰酸钾溶液滴定热溶液，直到微红色在30S内不消失，记下消耗的高锰酸钾溶液体积，计算配合中所含草酸根的m1值。滴定完的溶液保留待用。（3）铁含量测定 将上述实验中所保留的溶液中加入还原剂锌粉，直到黄色捎失，加热溶液 2min以上，使Fe3还原为Fe2+，过滤去多余的锌粉，滤液放入另一个干净的锥形瓶中，洗涤锌粉，使Fe2+定量转移到滤液中，再用高锰酸钾标准溶液滴定至微红色，计算所含铁的m2值 。保持足够的酸度是为了抑制Fe2+的水解。（4）钾含量确定由测得H2O、C2O42-、Fe3的含量m0、m1、m2可计算出K+的含量m3，确定配合物的化学式。3三草酸合铁(III)酸钾的性质物质性质检验方法的学习(1)将少量三草酸合铁()酸钾放在表面皿上。在日光下观察晶体颜色变化。并与放在暗处的晶体比较。该配合物极易感光，室温下光照变色，发生下列光化学反应，即2Fe(C2O4)332 FeC2O4 + 3C2O42+ 2CO2(2)制感光纸。按三草酸合铁()酸钾0.3g、铁氰化钾0.4g加水5mL的比例配成溶液，涂在纸上即成感光纸。附上图案，在日光下(或红外灯光下)照射数秒钟，曝光部分呈蓝色。被遮盖部分就显影映出图案来。它在日光照射或强光下分解生成的草酸亚铁。遇到六氰合铁()酸钾生成滕氏蓝。反应方程式为FeC2O4 + K3Fe(C2O4)3 = KFeFe(CN)6 + K2C2O4(3)制感光液。取0.30.5三草酸合铁()酸钾，加5 mL水配成溶液。用滤纸条做成感光纸。同(2)中操作。曝光后去掉图案。用质量分数约为3.5%的六氰合铁()酸钾溶液润湿或漂洗即显影映出图案来。(4)配合物的性质。称取1g产品溶于20 mL水中，溶液供下面的实验用。确定配合物的内外界。a检定K+时分别取少量l molL1 K2C2O4及产品溶液，分别与饱和酒石酸氢钠NaHC4H4O6溶液作用。充分摇匀。观察现象是否相同。如果现象不明显，可用玻璃棒摩擦试管内壁。b检定C2O42。在少量l molL1K2C2O4及产品溶液中。分别加入2滴0.5 molL1CaCl2溶液，观察现象有何不同。c检定Fe3+。在少量0.2 molL1FeCl3及产品溶液中。分别加入1滴l molL1KSCN溶液，观察现象有何不同。综合以上实验现象。确定所制得的配合物中。哪种离子在内界，哪种离子在外界。酸度对配合平衡的影响。a在两支盛有少量产品溶液的试管中，各加1滴1 molL1KSCN溶液，然后分别滴加6 molL1HAc和3 molL1 H2SO4，观察溶液颜色有何变化。b在少量产品溶液中滴加2 molL1氨水，观察有何变化。试用影响配位平衡的酸效应及水解效应解释观察到的现象。沉淀反应对配位平衡的影响。在少量产品溶液中，加1滴0.5 molL1Na2S溶液，观察现象。写出反应方程式，并加以解释。配合物相互转变及稳定性比较。a往少量0.2 molL1FeCl3溶液中加1滴1 molL1KSCN。溶液立即变为血红色，再往溶液中滴加l molL1NH4F至血红色刚好褪去。将所得溶液分成2份。往1份溶液中加入1 molL1KSCN，观察血红色是否容易重现?从实验现象比较FeSCN2+到FeF2+相互转变的难易。往另l份FeF2+溶液中滴入1 molL1 K2C2O4，至溶液刚好转为黄绿色，记下K2C2O4的用量，再往此溶液中滴入l molL1NH4F，至黄绿色刚好褪去。比较K2C2O4和NH4F的用量。判断FeF2+和Fe(C2O433相互转变的难易。b在0.5 molL1K3Fe(CN)6和产品溶液中，分别滴加2 molL1NaOH，对比现象有何不同？Fe(CN)63与Fe(C2O4)33比较。哪个较稳定?综合以上实验现象，定性判断配体SCN、F、C2O42、CN与Fe3+配位能力的强弱。五、注