硫酸亚铁铵的制备及组成测定

1、硫酸亚铁铵的制备及组成测定硫酸亚铁铵的制备及组成测定一、实验目的1学习制备复盐 (NH 4)2SO4FeSO46H 2O 的制备方法和实验条件。2熟练掌握水浴加热、过滤、蒸发、结晶等基本无机制备操作。3学习制备无机化合物有关投料、产率、产品限量分析等的计算方法。4掌握测定硫酸亚铁铵中各组分的的原理与方法。二、实验原理1硫酸亚铁铵的制备硫酸亚铁铵 (NH 4)2SO4FeSO46H 2O）商品名为莫尔盐，为浅蓝绿色单斜晶体。 一般亚铁盐在空气中易被氧化， 而硫酸亚铁铵在空气中比一般亚铁盐要稳定，不易被氧化，并且价格低，制造工艺简单，容易得到较纯净的晶体，因此应用广泛。在定量分析中常用来配制亚铁离

2、子的标准溶液。和其他复盐一样， (NH 4)2SO4FeSO46H2O 在水中的 溶解度比组成它的 每一组分 FeSO4 或 (NH 4)2SO4 的溶解度都要小。利用这一特点，可通过蒸发浓缩 FeSO4 与(NH 4)2SO4 溶于水所制得的浓23与 KSCN 溶液在比色管中配制成待测溶液，将它所呈现的红色与含一定 Fe3+量所配制成的标准Fe（SCN） 2+溶液的红色进行比较，确定待测溶液中杂质 Fe3+的含量范围，确定产品等级。2Fe2+ 含量测定（ 1）重铬酸钾法测铁， 是铁矿中全铁量测定的标准方法。在酸性溶液中， Fe2可以定量地被 K 2Cr 2O7 氧化成 Fe3 ，反应为：2

3、Cr 2 72 14H36Fe 6FeO2Cr 3 7H2O滴定指示剂为二苯胺磺酸钠，其还原态为无色，氧化态为紫红色。必须加入磷酸或氟化钠等， 目的有两个： 一是与生成地 Fe3 形成配离子Fe（HPO 4）+，降低 Fe3 / Fe2 电对的电极电势，扩大滴定突跃范围， 使指示剂的变色范围在滴定的突跃范围之内； 二是生成的配离子为无色， 消除了溶液中 Fe3 黄色干扰，利于终点观察。（ 2）采用邻菲啰啉比色法测定亚铁含量在一定酸度条件下，试液中亚铁离子（ Fe2+）4与 1,10-邻菲啰啉生成红色配合物， 于波长为 506nm 处，测定其吸光度，即可计算出铁含量。3NH4 的测定（1）甲醛法

4、由于铵盐中 NH4+ 的酸性太弱， Ka=5.6 10-7（ pH=6.3 ）。故无法用 NaOH 标准溶液直接滴定。因此，工业生产中普遍采用甲醛法测定铵盐中的含氮量。将铵盐与甲醛作用， 定量生成六亚甲基四铵盐和 H+ ，其具体反应如下所示：4 NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ +3H+ + 6H2O生成的 H+ 和(CH2)6NH4+ ：Ka 7.110-6 (pH=5.6) ，可用 NaOH 标准溶液滴定。(CH2)6NH4+ + OH- =(CH2)6N4+H2O计量点时产物为六亚甲基四胺 (CH2)6N4 ，其水溶液显微碱性。因此，在滴定终点时可采用酚酞作为指示剂，达

5、到终点时试液由无色变为微红色。（ 2）54SO42-含量的测定（ 1）重量法将样品溶解于水后，用稀盐酸酸化后加热至沸，在不断搅拌下慢慢的加入氯化钡溶液， 所得沉淀经过过滤、洗涤、烘干、灼烧后，以硫酸钡形式称量，即可求得样品中硫酸根的含量。Ba2+ + SO42- = BaSO4(白色 )（ 2）EDTA 络合滴定在酸性条件下 ,先用过量的氯化钡将溶液中SO42-的完全沉淀 ,溶液经过滤 ,沉淀硫酸钡经洗涤后,将其溶解于加入定量氨水的 EDTA 溶液中 ,过量的 EDTA 以锌标准溶液回滴 ,以铬黑 T 为指示剂,可测定溶液中硫酸盐的浓度。硫酸盐质量浓度 ( mg/L ) =(V0 - V1)

6、C96.061000/ V式中 :V 水样的体积 ,mL ; V0 滴定空白溶液所消耗锌标准溶液的体积 ,mL ;V1滴定样品所消耗锌标准溶液的体积,mL ;C 锌标准溶液的浓度 ,mol/ L三、实验仪器和药品6（1）硫酸亚铁铵制备实验：电子天平， 量筒（10mL,50mL ），烧杯（50mL ），锥形瓶（ 250mL ），蒸发皿（ 60mL ），玻璃棒，铁架台，酒精灯，大烧杯（可用水浴锅代替） 、三脚架，石棉网，胶头滴管，药匙，吸滤瓶，比色管 (25ml) ，吸量管，布氏漏斗，真空泵，温度计。盐酸 (2mol/L) ，硫酸 (3 mol/L) ，标准 Fe3+溶液(0.0100mg/mL)

7、 ，硫氰酸钾 (KSCN,1mol/L) ，硫酸铵(s)，碳酸钠 (10%) ，铁屑，乙醇 (95%) ，pH 试纸、滤纸。（2）铵根离子含量测定：25mL 碱式滴定管； 250mL 容量瓶；25mL 移液管； 1000mL 试剂瓶； 250mL 锥性瓶、烧杯；10、100mL 量筒；洗瓶；玻璃棒；滴管；表面皿；吸耳球；托盘天平；电子分析天平。氢氧化钠（AR ）；邻苯二甲酸氢钾； 0.2%乙醇酚酞溶液； 40%甲醛；硫酸铵、氯化铵试样，酚酞指示剂。（3）SO42-离子含量的测定 (重量法 )电子天平、烧杯、吸量管、表面皿、玻璃棒、胶头滴管、中（慢）速定量滤纸、玻璃漏斗、瓷坩7锅、干燥器、试管。

8、2mol/LHCl溶 液 、 BaCl 2 ? H 2O122g/L 、0.1mol/L 硝酸银、 0.025mol/LEDTA 、甲基红指示剂（ 2g/L ）,乙醇。（ 4）亚铁离子含量的测定仪器：分光光度计； 1cm 比色皿柠檬酸三钠水溶液， 150g/L ；盐酸羟胺溶液，50 g/L ；盐酸溶液， 3mol/L ；氨水溶液， 2.5% ；1,1 0-邻菲啰啉溶液， 2.5 g/L ：称量 2.5g1, 10-邻菲啰啉溶于 80的约 l00ml 水中，加 lml 浓盐酸，冷却后加水稀释至 1000ml，储于阴凉处备用；醋酸 -醋酸钠缓冲溶液：称量272g 醋酸钠（ NaCH3 CO23H2

9、O ）于约 500m1 水中，加入冰醋酸 240ml，加水稀释至 1000ml；Fe2+标准溶液， lmg/ml ：称量 7.024g 硫酸亚铁铵于约 500ml 水中，加入浓盐酸 10ml ，移入 l000ml 容量瓶中，稀释至刻度；Fe2+标准溶液， 20?g/ml ：吸取 lmg/ml 的亚铁标准溶液 20ml 于 1000ml 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，临用前配制。四、实验步骤81. Fe 屑的净化 用台式天平称取 2.0g Fe 屑，放入锥形瓶中，加入 15 mL l0Na2CO 3 溶液，小火加热煮沸约 10 min 以除去 Fe 屑上的油污，倾去 Na2CO 3 碱液，用自

10、来水冲洗后，再用去离子水把 Fe 屑冲洗干净。2. FeSO4 的制备 往盛有 Fe屑的锥形瓶中加入15 mL 3mol L-1 H2SO4，水浴加热至不再有气泡放出，趁热减压过滤 （思考题 4），用少量热水洗涤锥形瓶及漏斗上的残渣，抽干。将滤液转移至洁净的蒸发皿中， 将留在锥形瓶内和滤纸上的残渣收集在一起用滤纸片吸干后称重，由已作用的Fe 屑质量算出溶液中生成的FeSO4 的量。3.(NH 4)2SO4FeSO46H2O 的制备根据溶液中 FeSO4 的量，按反应方程式计算并称取所需 (NH 4)2SO4 固体的质量，加入上述制得的 FeSO4 溶液中。水浴加热，搅拌使(NH 4)2SO4

11、全部溶解，并用 3molL -1 H 2SO4 溶液调节至 pH 为 12（思考题 5），继续在水浴上蒸发、浓缩至表面出现结晶薄膜为止 (蒸发过程不宜搅动溶液 )。静置，使之缓慢冷却（思考题6），(NH 4)2SO4FeSO46H2O 晶体析出，减压过滤除去母液，并用少量 95% 乙醇洗涤晶体（思考题 7），抽干。将晶体取出，摊在两9张吸水纸之间，轻压吸干。观察晶体的颜色和形状。称重，计算产率。4. 产品检验 Fe()的限量分析(1) Fe() 标准溶液的配制。 称取 0.8634g NH 4Fe(SO4)212H2O，溶于少量水中，加 2.5 mL浓 H 2SO4，移入 1000 mL 容量

12、瓶中，用水稀释至刻度。此溶液为 0.1000g L-1 Fe3+。(2) 标准色阶的配制。 取 0.50 mL Fe()标准溶液于 25mL 比色管中，加 2 mL3molLHCl 和 lmL25 的 KSCN 溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，配制成 Fe 标准液 (含 Fe3+为 0.05mgg-1)。同样，分别取 0.05 mLFe( )和 2.00 mLFe( ) 标准溶液，配制成 Fe 标准液 (含 Fe3+ ，分别为0.10mgg-l 、0.20mgg-1)。(3) 产品级别的确定。称取 1.0g 产品于 25 mL比色管中，用 15 mL 去离子水溶解，再加入 2 mL 3molL

13、HCl 和 l mL25 KSCN 溶液，加水稀释至25 mL ，摇匀。与标准色阶进行目视比色，确定产品级别。此产品分析方法是将成品配制成溶液与各标准溶液进行比色， 以确定杂质含量范围。 如果成品溶液的颜色不深于标准溶液， 则认为杂质含量低于10某一规定限度，所以这种分析方法称为限量分析。 5. (NH 4)2SO4FeSO46H2O 含量的测定(1) (NH 4)2SO4FeSO46H 2O 的干燥。将步骤 3 中所制得的晶体在 100左右干燥 23h，脱去结晶水。冷却至室温后，将晶体装在干燥的称量瓶中。(2) K 2Cr 2O7 标准溶液的配制。在分析天平上用差减法准确称取约 1.2g(准

14、确至 0.1mg)K 2Cr 2O7，放入 100 mL 烧杯中，加少量蒸馏水溶解，定量转移至 250 mL 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，计算K 2Cr 2O7 的准确浓度。m(K 2 Cr2 O7 )c(K 2 Cr2 O7 )M (K 2Cr2 O7 )250.01000-1M (K 2 Cr2 O7 )294.18g?mol（ 3）测定含量用差减法准确称取0.60.8g(准确至0.1mg)所制得的(NH 4)2SO4FeSO46H 2O 两份，分别放入 250mL 锥形瓶中，各加 100 mLH 2O 及 20 mL 3mol LH 2SO4，加 5 mL 85H3PO4，滴加 68

15、滴二苯胺磺酸钠指示剂，用 K 2Cr 2O7 标准溶液滴定至溶液由深绿色变为紫色或蓝紫色即为终点。M (Fe)6c(K 2Cr2 O 7 )V (K 2 Cr2 O 7 )w(Fe)1000m(样 )116铵根离子含量测定（1）试剂的配制酚酞指示剂：称取 0.58 酚酞溶于 50mL95 乙醇和 50 mL 的水溶液中。0.1 mol/L NaOH溶液：在台称上取NaOH 固体 2 g 于小烧杯中，加入 50 mL 蒸馏水使其溶解，稍冷后转入 500 mL 试剂瓶中，加水 450mL ，用橡皮塞塞好瓶口，摇匀。NaOH 溶液的标定：准确称取 0.40.5 g 邻苯二甲酸氢钾三份（分析天平；差量

16、法；有效数字，小数点后四位），分别置于 250 mL 锥形瓶中，加水 4050 mL 溶解后，滴加酚酞指示剂12d，用 NaOH 溶液滴定至溶液呈微红色，30 秒内不褪色，即为终点。平行测定三份。NH 4Cl 和（ NH 4） 2SO4 混合试样：用电子天平准确地称量 0.15-0.20g NH 4Cl 和 0.85-0.90g （NH 4）2SO4 固体于小烧杯中。用大约 30ml 蒸馏水将固体溶解定容于 250.00ml 容量瓶中。（2）实验步骤用移液管移取 25.00mL 溶液于 250mL 锥形瓶中，加入 5ml 中性甲醛溶液， 12 滴酚酞，摇匀，静置 1min 后，用 0.10mo

17、l/LNaOH 标准12溶液滴定至溶液呈淡红色且半分钟不褪色为终点。平行测定三份，计算试样中的含氮量及相对平均偏差。（ 3）数据处理（ 1）NaOH 的标定序号123数据项目mKHP /g0.31980.44920.4444VNaOH /ml16.6523.2823.15CNaOH /mol/L0.094150.094580.09410CNaOH /mol/L0.09427di0000120.000310.00017相对平均偏021差/%（2）NH 4+离子含量的测定序号12313数据项目V（试样） /ml250025002500V(NaOH)/ml128812841292+)00647600

18、64560 06496C(NH 4+)/mol/L006476C(NH 4di000000000020 0 00020相对平均偏差021/%7.SO42-离子含量的测定7.1 试剂的配制硝酸银溶液 C(AgNO3) 0.1mol L ：称取 1.7160g 硝酸银，溶于蒸馏水中，在容量瓶中稀释至 100mL ，贮于棕色瓶中。甲基 红指示剂 （ 2g/L ）： 0.2g 指示剂溶于100ml60% 乙醇中。0.025mol/LEDTA ：称取 4.0g 乙二胺四乙酸二钠于 500ml 烧杯中，加 200ml 水，温热使其溶解完全，转移到 500ml 容量瓶中用蒸馏水定容。7.2 实验步骤（1）空

19、瓷坩锅的恒重：洗净两个瓷坩锅，晾干，14编号，然后在 800 850马沸炉中灼烧。第一次灼烧时间 30 45min ，取出放冷后，转入干燥器中冷却至室温后称重， 然后再放入同样温度的马沸炉中，进行第二次灼烧时间 15 20min ，取出放冷后，转入干燥器中冷却至室温后再称重。 如此操作直到相邻两次称量结果相差不超过 0.3mg，即为恒重。（ 2）沉淀的制备：称取 50g 氯化钡样品，精确 0.1g，置于 400ml 烧杯中，加 200ml 水溶解，加 2 滴甲基红指示剂，滴加盐酸溶液至刚变红，再过量 2ml ，在石棉网上加热近沸，勿使溶液沸腾，以防溅失，冷却，用中速滤纸过滤，用水洗涤 5 次，

20、每次约10ml，将滤液和洗液收集到 500ml 烧杯中，加热至近沸，在不断搅拌下，先加入 6mlEDTA 溶液，再慢慢加入 25ml 试样，继续沸腾 15min ，冷却，盖上表面皿，将玻璃棒靠在烧杯嘴边， 沸水浴上保温2h（要经常不断搅拌） 。（ 3）溶液自然冷却后，室温下用慢速定量滤纸过滤，先将上层清液倾注在滤纸上，再用温水洗涤34 次，每次用水约 510ml，洗涤时均用倾泻法过滤。然后将沉淀小心转移至滤纸上， 并用一小片滤纸擦净烧杯壁（该滤纸是折叠滤纸时撕下的小15片）。将此滤纸片放入漏斗内的沉淀上，再用水洗涤沉淀至无氯离子为止 （检查方法： 用小试管收集2ml 滤液，加入 2 滴硝酸银，

21、若无白色沉淀产生，表示氯离子以洗净）。（ 4）利用玻璃棒把滤纸和沉淀从漏斗中取出，折卷成小包，把沉淀包在里面，特别注意，勿使沉淀有任何损失。将滤纸包装进已质量恒重的坩埚中。使滤纸层较多一边向上。在电炉上干燥、炭化，在800850马沸炉中灼烧至恒重（方法同空坩埚的恒重）。34 数据处理SO42-离子含量的测定项目数据试样质量 /g(0.1787+0.8513)/10=0.1030灼烧后坩埚质量 /g30.9452沉淀和坩埚总量 /g31.0508沉淀质量 /g0.1056SO42质量分数 /%60.30C（SO42） /mol/L0025888.亚铁离子含量测定（ 1）吸光光度法（一）工作曲线的绘制16量取 20?g/ml 的亚铁标准溶液 0.00m1、2 .50m1 、 5 .00ml、10.00ml、20.00ml(相当于分别含 0、50、100、200、400?g/ Fe2+)分别加入 l00ml 烧杯中，用水稀释至 50ml ，加入 150g/L 柠檬酸三钠溶液5m1，用 3mol/L 盐酸或 2.5% 氨水溶液调节溶液 pH为 2.42.6，加入 50 g/L 盐酸羟胺溶液 5ml 混匀，加入 1,10-邻菲罗琳溶液 5m1，加入醋酸 -醋酸钠缓冲溶液 l0ml ，将溶液移入到 l00 ml 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀放置