三草酸合铁Ⅲ酸钾合成与组成测定实验报告

1、三草酸合铁 ( ) 酸钾合成与组成测定基础化学综合实验 实验报吿三草酸合铁 ( ) 酸钾合成与组成测定1 前言1.1实验目的（ 1）了解三草酸合铁（）酸钾的制备原理，设计由 Fe粉制备三草酸合铁（）酸钾的实验方案。（ 2）掌握配制高锰酸钾溶液、 EDTA溶液的方法以及标定配好的溶液。（ 3）采用重量分析法测定试样中结晶水的含量。（ 4）掌握氧化还原滴定的原理， 利用高锰酸钾连续滴定法测定试样中 C2 O42- 和 Fe3+的含量以及利用 EDTA法测定试样中 Fe3+的含量。（ 6）学会使用电导率仪并测定电导率。（ 7）训练综合实验的能力，学会查阅文献，设计制备分析无机化合物的方法。了解相关的

2、仪器分析方法。1.2实验原理本实验用 Fe 与 H2SO4 反应生成 FeSO4，加入 (NH4)2SO4，使之形成较稳定的复盐硫酸亚铁铵 (NH4)2Fe(SO4)2?6H2O(浅绿色晶体 )。涉及到的反应方程式为：Fe + H2SO4(稀)=FeSO4 + H2FeSO4 + (NH4)2SO4 + 6H2O=FeSO4· (NH4)2SO4?6H2O(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O 与 H2C2O2 作用生成 FeC2O2，再用 H2O2 氧化后制备三草酸合铁 ()酸钾晶体 K3Fe(C2O4)3?3H2O，为翠绿色晶体。采用重量分析法分析试样中结晶水的含量；用KMnO4

3、 作氧化剂，采用氧化还原滴定法测定试样中C2 42-和 Fe3+的含量；同时再用 EDTA法和分光光度法测定OFe 的含量，比较不同方法的结果。最后测定电导率。1.3 相关性质硫酸亚铁 FeSO4为蓝绿色单斜结晶或颗粒， 无气味，相对分子质量278.02。在干燥空气中风化， 在潮湿空气中表面氧化成棕色的碱式硫酸铁，在56.6 成为四水合物，在 65时成为一水合物。溶于水，几乎不溶于乙醇。硫酸亚铁可用于色谱分析试剂、点滴分析测定铂、硒、亚硝酸盐和硝酸盐。硫酸亚铁还可以作为还原剂、制造铁氧体、 净水 、聚合催化剂、照相制版等。硫酸亚铁铵 FeSO4·4 2 42俗名为莫尔盐、摩尔盐，简称

4、FAS，相(NH ) SO?6H O对分子质量 392.14 ，蓝绿色结晶或粉末。对光敏感。在空气中逐渐风化及氧化。溶于水，几乎不溶于乙醇。低毒，有刺激性。三草酸合铁（）酸钾 K3Fe(C2O4)3?3H2O 为翠绿色的单斜晶体，相对分子质量 491.26 ，易溶于水（溶解度 0， 4.7g/100g ；100，117.7g/100g ，难溶于乙醇）。110下可失去全部结晶水， 230时分解。此配合物对光敏感，受光照射分解变为黄色。 因其具有光敏性， 所以常用来作为化学光量计。 另外它是制备某些活性铁催化剂的主要原料， 也是一些有机反应良好的催化剂， 在工业上具有一定的应用价值。2 制备实验2

5、.1仪器与药品2.1.1主要仪器数显鼓风干燥箱（ DGG-9070B 上海森信实验仪器有限公司） ，分析天平 (FA1004 上海跃进医疗器械厂 ) ，分光光度计 (721 上海精密科学仪器有限公司），电导率仪 (STARTER 3100C 奥豪斯仪器（上海）有限公司 ) ，恒温水浴锅，抽滤瓶，布氏漏斗，真空泵，干燥器，比色皿，吸量管（ 5 mL），烧杯（ 100 mL、250 mL、400 mL、1000 mL），锥形瓶（ 250mL），温度计，玻璃漏斗，滤纸，移液管（ 25 mL），洗瓶，洗耳球，容量瓶，酸式滴定管，量筒（10 mL、50 mL），胶头滴管，试剂瓶，称量瓶，酒精灯。2.1.

6、2主要药品H2SO4(AR)，H2C2O4(AR) ，KMnO4(AR) ，（ NH4) 2SO4(CP) ，Na2C2 O4(AR) ，K2C2O4(AR) ， H2O2(AR) ，Zn粉(AR) ，ZnO(AR)，HCl(AR)，还原 Fe粉(AR) ，Fe3+标准溶液 (100 g/ml ) ，NH3·H2O(1:1) ，磺基水杨酸 (200g/L) ，铬黑 T，酒精，冰。2.2硫酸亚铁铵的制备称取 5.0g 左右的还原铁粉，倒入 100mL小烧杯中，向盛有铁粉的小烧杯中加入 35mL3mol/L H2SO4溶液。盖上表面皿，在电炉上小火加热，直至不再有小气泡冒出为止，且溶液呈

7、淡绿色， 注意反应时间不宜过长， 在加热过程中应不断补充失去的水。趁热抽滤，滤液立即转移至蒸发皿中。向蒸发皿中加入 10.0g 左右的硫酸铵固体，混合均匀，再加 3mol/L H2SO4溶液调节 PH为1-2 ，小火蒸发浓缩至表面出现微晶膜为止，注意蒸发过程中不搅拌，防止暴沸，冷却至室温后抽滤。2.3三草酸合铁 ( ) 酸钾的制备称取 10.0g 自制的硫酸亚铁铵固体， 放入 250mL烧杯中，加入 30mL去离子水和5-10 滴 3mol/LH2SO4 溶液 加热 使之 溶解 。 然后再 加入 50mL饱和 草酸 溶液（ 4.6g/46mL ），加热至沸腾，并不断搅拌、静置，便得到黄色 Fe

8、C2 O4·2HO沉淀，静置沉降后， 用倾析分离法弃去上清液， 用去离子水洗涤沉淀， 沉淀中加入 20mL饱和的 K2C2O4溶液（ 8g/20mL），水浴加热至 40，用滴管缓慢滴加 20mL 6%的H2O2，边加边搅拌并维持在 40左右，溶液中有棕色氢氧化铁沉淀产生。 加热至接近沸腾 2-3min ，冷却到 80左右，分两批次加入 16mL饱和 H2 C2O4 （1.6g/16mL ），先加入 10mL，再慢慢边搅拌边滴加剩下 6mL，至沉淀消失，此时体系应变为亮绿色透明溶液，用表面皿盖好，放在暗处，静置过夜。第二天自然冷却结晶析出晶体，晶体不多量的话可以用冰水浴使之降温析出更多

9、晶体。抽滤晶体，用滤纸吸去多余水分后称量晶体重量并且计算产率。3 组成分析3.1含水量分析（重量分析法）取两个洁净的称量瓶，做好标记后在 110烘箱中干燥半小时，置于干燥器中冷却至室温， 在分析天平上准确称量。 在已恒重的两个称量瓶中， 各准确称取 0.5-0.6g 产品，在110烘箱中干燥 1小时，置于干燥器中冷却至室温， 准确称量。再在 110烘箱中干燥半小时，置于干燥器中冷却至室温，准确称量。直至质量恒重，两次称量结果相差在± 1mg之间。根据称量结果， 计算结晶水的质量分数。1 号瓶2 号瓶m10.38978.45160m10.70578.91901m10.67038.867

10、12m310.66938.86731 = 11.52%2 = 11.10% =11.31%2-3+3.2 高锰酸钾法测 C O和Fe 的含量243.2.1 KMnO 4溶液配制称取 3.16g 高锰酸钾固体，充分溶解于 1000mL水中，转移到棕色试剂瓶中贮存。摇匀后即可标定和使用。 KMnO4溶液标定3.2.2 KMnO 4溶液标定准确称取 0.15-0.2g 基准 Na2C2O4三份，分别置于已编好号的 250mL锥形瓶中，加入 50mL蒸馏水和 10mL3mol/L 的硫酸溶液，加热将温度控制在 70-80 之间，趁热立即用高锰酸钾溶液滴定。 开始第一滴高锰酸钾加入后， 褪色很慢，不断摇

11、动2+锥形瓶，待红色褪去后，再滴入第二滴，待溶液中产生了 Mn 后，反应速度加快，滴定速率可适当加快， 但仍需逐滴加入， 接近终点时紫红色褪去很慢， 应该慢滴，同时充分摇动溶液，小心滴定至溶液出现粉红色 30s不褪色为终点。记下高锰酸钾的体积，平行滴定 3份，体积差不超过 2，以其平均值计算 KMnO4溶液物质的量浓度。草酸钠质量V 1 (mL)V 2 (mL)V(mL)浓度 (mol/L)平均值(g)(mol/L)0.16521.1826.4625.280.019510.15140.2223.4123.190.019490.019500.15481.1225.3925.390.01820C=

12、2 C2O4 ） = 134g/molM （Na3.2.3 高锰酸钾滴定 C2 O42- 含量称取 0.15-0.20g 样品三份于已编好号的250mL烧杯中，加入 30mL蒸馏水和10-15mL 3mol/L H2 SO4溶液，加热将温度控制在 70-80 之间，用已标定的高锰酸钾溶液滴定至溶液出现粉红色， 30s不褪色为止。记下高锰酸钾的体积，平行滴2-定 3份，要求极差 4。根据 KMnO4溶液的体积，计算样品中C2O4 含量。样品质量（ g）V 1 (mL)V 2 (mL)V(mL)W平均值0.15250.7920.0019.2154.05%0.16180.6320.9820.3553

13、.97%54.01%0.14071.0118.7217.7154.01%=M（C2O42-） = 88.019g/mol3.2.4高锰酸钾滴定 Fe3+含量将上面已测定过 C2O42- 含量的锥形瓶加热， 直至近沸，加0.2-0.3g 分析纯锌粉还原，直到溶液中的黄色消失，加热溶液 2min以上，使溶液中的 Fe3+离子已完全转化还原成 Fe2+离子。趁热过滤，除去多余的锌粉，滤液放入另一干净的锥形瓶中，用 15mL温水洗涤锌粉和滤纸，使 Fe2+定量转移到滤液中，并将洗涤液也一并收集在上述锥形瓶中。 再加入 10-15mL 3mol/L H2SO4溶液，加热至 70-80 冒热气，2+用已标

14、定的高锰酸钾趁热滴定锥形瓶中含Fe 的溶液，滴定至溶液出现粉红色，样品质量（ g）V 1 (mL)V 2 (mL)V(mL)平均值0.15251.194.132.9410.50%0.16184.166.602.448.21%10.32%0.14076.709.322.6210.14%=M（Fe）= 55.845g/mol3.3 EDTA 法测 Fe3+含量3.3.1 EDTA 溶液配制在250mL烧杯中称取 7.4gEDTA，加入 150-200mL去离子水，加热溶解， 待溶液冷却后，转入试剂瓶中，稀释至 1000mL，充分摇匀，备用。3.3.2 EDTA 溶液标定称取 0.4gZnO基准物于

15、 250mL烧杯中，加数滴水润湿， 盖上表面皿， 逐滴加入6mol/LHCl 溶液，边加边搅拌至恰好完全溶解，完全溶解后冲洗表面皿和杯壁，定量转移至 250mL容量瓶中，定容，摇匀。计算锌标准溶液的准确浓度。再用移液管准确移取 25.00mL锌标准溶液于 250mL锥形瓶中，加约 30mL去离子水，仔细滴加 1 1NH3·H2O至开始出现白色沉淀，再加 10mLNH3·H2O-NH4Cl 缓冲溶液（配制方法：将 54gNHCl 溶于适量水中，加 350mL 15 mol/L NH 3·H2O，稀释至 1L）、2-3 滴铬黑 T（配制方法：将 0.5g 铬黑 T溶于

16、 20mL三乙醇胺和 80mL水中）指示剂，此时溶液呈酒红色，用待标定的 EDTA标准溶液滴定至溶液呈纯蓝色， 记下所消耗的 EDTA 溶液的体积。重复平行测定三次，计算 EDTA标准溶液的浓度。V 1 (mL)V 2 (mL)V(mL)浓度 (mol/L)平均值0.8027.3026.500.019004.0030.2126.210.019210.019020.1626.8626.700.01886C(EDTA)=m(ZnO) = 0.4099gM(ZnO) = 81.39g/mol3.3.3 EDTA 滴定 Fe3+含量准确称取已烘干的样品 0.10-0.15g 于250mL烧杯中，加入

17、25mL水使样品溶解，加入 6 mol/L 氨水使 Fe(OH)3沉淀完全，加热至 70-80 冒热气， 趁热过滤， 用10mL水洗涤 3次，使沉淀全都转移到滤纸上，滴加 3mol/L HCl溶液使沉淀溶解 , 加30mL去离子水 , 再加入磺基水杨酸（ 50g/L ） 2mL，用已标定过的 EDTA标准溶液滴定至紫红色变为淡黄色为终点，记下所消耗的EDTA溶液的体积。重复平行测定三份。根据消耗的 EDTA溶液的体积，计算样品中铁的含量。样品质量（ g）V 1 (mL)V 2 (mL)V(mL)平均值0.10790.6213.6213.0012.79%0.112113.7025.5111.81

18、11.19%11.065%0.11321.7213.3811.6610.94%(Fe)=M(Fe)=55.845g/mol3.4分光光度法测 Fe3+含量3.4.1空白溶液和系列标准溶液的配制取6只50 ml容量瓶，编序号为 1、2、3、 4 、5、6，用吸量管分别移取 0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL的Fe3+标准溶液（ 100g/mL，配制方法：准确称取 0.1758g 硫酸亚铁铵 (NH4) 2Fe(SO4) 2· 6H2O于烧杯中，加入 12.5mL 1 mol/L HCl 溶液，溶解后定量转移至 250mL容量瓶中，再加 1

19、2.5mL 1mol/L HCl 溶液，定容，摇匀），依次加入 1-6 号容量瓶，再往每个容量瓶中加入 2.5mL 200g/L磺基水杨酸，然后滴加 11NH3·H2O，使溶液由红色转变为稳定的黄色后再过量1mL，定容，摇匀。3.4.2找出最大吸收波长并绘制标准曲线用1cm比色皿，以 1号空白溶液作参比，以 4号标准溶液作待测液，在波长400-500nm的范围内，每隔 10nm测定一次吸光度， 找出最大吸收波长 max。在分光光度计上选定最大吸收波长 max，用 1cm比色皿，以 1号空白溶液作参比，分别测定 2-6 号标准系列溶液的吸光度。绘制 A-c 标准曲线。A4000.253

20、4100.2814200.2944300.5444400.3594500.2444600.2174700.1824800.1464900.1185000.083浓度（ g/mL ）012345A00.1090.2190.2990.4010.4963.4.2样品中铁的测定准确称取 0.14g 样品于 100ml烧杯中，加入少量蒸馏水使样品溶解， 定量转移至 250ml容量瓶中，用少量蒸馏水淋洗烧杯数次，一并转移至容量瓶中，定容，摇匀。用吸量管移取 2.5mL溶液到 50mL容量瓶中，加入 2.5mL200g/L磺基水杨酸，然后滴加 1 1NH3·H2O，使溶液由红色转变为稳定的黄色后再过量 1mL，定容，摇匀。用 1cm比色皿，以 1号空白溶液作参比，测量样品的吸光度。然后在标准曲线上查出相应的浓度，求得样品中的铁的含量。实验中称量 0.1408g 样品，配好溶液后， 测得样品吸光度 A=0.314，对应浓度3.122 g/mL，m（ Fe3+）=3.122 × 50×100×10-6 =0.01561g，（Fe）= 11.09%3.5电导率的测定称取 0.5g 左右的样品于 100mL烧杯中，加少量去离子水溶解，定量转移到250ml容量瓶中，用少量蒸馏水淋洗烧杯数次，一并转移至