三草酸合铁酸钾的制备与测定

姓名学号班级三草酸合铁酸钾的制备与测定一、实验目的1、有助于提高学生的综合实验能力,而且可以提高学生对于化学实验的兴趣。2、掌握制备过程中的称量、水浴加热控温、蒸发、浓缩、结晶、干燥、倾析、常压、减压过滤等系列化学基本操作。3、加深对铁（III）和铁（II）化合物性质的了解；4、掌握定量分析等基本操作。二、实验原理（1）三草酸合铁酸钾的制备首先由硫酸亚铁铵与草酸反应制备草酸亚铁：(NH4)2Fe(SO4)2+2H2O＋H2C2O4=FeC2O4·2H2O↓＋(NH4)2SO4＋H2SO4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合铁（Ⅲ）酸钾，同时有氢氧化铁生成：6FeC2O4·2H2O＋3H2O2＋6K2C2O4=4K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe(OH)3↓＋12H2O,加入适量草酸可使Fe(OH)3转化为三草酸合铁（Ⅲ）酸钾配合物：2Fe(OH)3＋3H2C2O4＋3K2C2O4=2K3[Fe(C2O4)3]+6H2O（2）三草酸合铁酸钾的测定用高锰酸钾标准溶液在酸性介质中滴定测得草酸根的含量。Fe3+含量可先用过量锌粉将其还原为Fe2+，然后再用高锰酸钾标准溶液滴定而测得，其反应式为2MnO4-+5C2O42-+16H+＝2Mn2++10CO2+8H2O5Fe2++MnO4-+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O三、仪器和试剂仪器：托盘天平、恒温水浴、酸式滴定管、分析天平、常用玻璃仪器、滤纸、电炉试剂：硫酸亚铁铵晶体、3mol/LH2SO4溶液、饱和H2C2O4溶液、饱和K2C2O4溶液、6％H2O2溶液、1mol/L硫酸溶液、去离子水、KMnO4溶液、草酸钠、锌粉四、实验步骤1.草酸亚铁的制备称取5g硫酸亚铁铵放入100mL烧杯中，加入15mL蒸馏水，2-4滴3mol/LH2SO4，加热溶解后在不断搅拌下加入25mL饱和H2C2O4溶液，加热至沸，静置，弃上清液，用水洗涤沉淀三次现象：加热溶解后，溶液呈淡绿色；加入饱和H2C2O4溶液后，溶液变浑浊，静置，有黄色沉淀生成2.三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备往草酸亚铁沉淀中加入15mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40℃，恒温搅拌下逐滴滴加10mL6%H2O2溶液，溶液变成深棕色，继续在水浴下一次性加入5mL饱和H2C2O4溶液后，逐滴加入饱和H2C2O4溶液至溶液变成亮绿色，将溶液浓缩至15mL后，冷却析出晶体现象：逐滴加入H2O2溶液后，溶液呈深棕色浑浊液；逐滴加入饱和H2C2O4溶液后，溶液渐渐变草绿色后变成亮绿色；冷却浓缩后，析出晶体为翠绿色晶体3.标定KMnO4溶液准确称取3份草酸钠（0.13-0.26g）加10mL水溶解，加30mL3mol/LH2SO4溶液，加热至75-85℃，立即用待标定KMnO4溶液滴定4.草酸根含量的测定准确称取3份0.22-0.27g的三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体于锥形瓶中，加入30mL去离子水和10mL3mol/LH2SO4，加热至80℃，趁热滴定至浅粉红色，30s内不褪色，计算草酸根的含量，滴定完的试液保留待用5.铁含量的测定在测定草酸根后的试液中加入锌粉，加热反应5分钟，补加5mL3mol/LH2SO4，加热至80℃，用KMnO4溶液滴定至浅粉红色，30s内不褪色，计算Fe3+的含量五、数据处理与结果讨论1.三草酸合铁（Ⅲ）酸钾产率计算：原料：(NH4)2Fe(SO4)25g产品：K3[Fe(C2O4)3]理论产量7.69g实际产量：5.8288g产率η=5.8288g/7.69g=0.732=73.2％2.KMnO4溶液浓度编号m草酸钠（g）V高锰酸钾（ml)C高锰酸钾（mol/L）C平均（mol/L）10.162619.380.025050.0250720.259430.850.0251030.177221.100.02507经三次连续滴定，得出KMnO4溶液浓度为0.02507mol/L3.草酸根含量的测定编号m产品（g）V高锰酸钾（ml)n草酸根（mol）n平均（mol）10.241523.190.0014540.00141320.230722.120.00138630.232822.320.001399经三次连续滴定，算出产品中草酸根的质量含量为η1=0.001454*88/0.2415=0.5296η2=0.001386*88/0.2307=0.5289η3=0.001399*88/0.2328=0.5288η平均=(η1+η2+η3)/3=0.5291所以产品中草酸根的质量含量为52.91%4.铁含量的测定编号m产品（g）V高锰酸钾（ml)n铁（Ⅲ）（mol）n平均（mol）10.24153.620.00045380.000440020.23073.430.000430030.23283.480.0004362经三次连续滴定，算出产品中Fe3+的质量含量分别为η1=0.0004538*56/0.2415=0.1052η2=0.0004262*56/0.2307=0.1044η3=0.0004362*56/0.2328=0.1049η平均=(η1+η2+η3)/3=0.1048所以产品中铁的质量含量为10.48%结果讨论：1.三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的产量为5.8288g产率为73.2％分析：产率偏低的原因可能是1）加入H2O2的速度太快，使得Fe2+未被完全氧化2)在实验过程中，有小部分溶液洒出烧杯，造成结果偏低2.在纯净的三草酸合铁（Ⅲ）酸钾中草酸根的质量含量为88*3/437=0.6041=60.41%铁的质量含量为56/437=0.1281=12.81%通过连续滴定，本次实验产品中，草酸根含量为52.91%60.41%铁的含量为10.48%12.81%分析：草酸根及铁含量均小于理论值，说明产品中含有结晶水或其它少量杂质3.根据滴定结果，产品中n草酸根/n铁=0.001413/0.0004400=3.21相对误差=(3.21–3)/3=0.07=7%分析：理论上草酸根与铁的物质的量比应为3:1，但产品中，草酸根含量高于铁，造成误差的原因可能有1）在滴定时，读数引起的误差2）加入锌粉将Fe3+还原为Fe2+时，三价铁离子未被全部还原，所以滴定结果三价铁离子含量偏低六、注意事项FeC2O4·2H2O的制备（1）为了防止Fe(II)水解和氧化，硫酸亚铁铵溶解时应加少量的H2SO4，防止Fe(II)的水解和氧化。（2）通过实验发现不能采用酒精灯或电炉来加热，原因是FeC2O4·2H2O晶体易爆沸，不易控制火候，宜采用沸水浴加热比较安全且效果较佳。FeC2O4·2H2O的氧化（1）为了加快反应速度和减少溶液的总体积可使用6％的H2O2，比3％的H2O2的效果更好，而且H2O2一定要新鲜配制。在不断搅拌下慢慢滴加H2O2且需保持恒温40℃，温度太低Fe(II)氧化速度太慢，温度太高易导致H2O2分解而影响Fe(II)氧化结果。（2）煮沸除去过量的H2O2时间不宜过长，否则使生成的Fe(OH)3沉淀颗粒变大，不利于配位反应的进行。三草酸合铁酸钾的制备（1）配位过程中，H2C2O4应逐滴加入，应控制在pH3～3.5，pH过低，会发生副反应：2Fe(OH)3+Fe2(C2O4)3+H2C2O4+2H2O=4FeC2O4·2H2O↓+2CO2↑，使产物带有黄色的粉末，而且若H2C2O4过量太多容易形成H2C2O4晶体析出，使产物的带有白色的粉末；pH过高，Fe(OH)3溶解不充分。（2）配位后应得到澄清的翠绿色三草酸合铁酸钾溶液，若溶液颜色为暗绿色则配体C2O42-不足，可适当补加饱和K2C2O4；如果澄清的翠绿色三草酸合铁酸钾溶液体积超过20mL不利于三草酸合铁酸钾的结晶，宜用酒精灯小火加热浓缩，若用电炉加热蒸发容易出现红棕色浑浊现象，可能是如下反应：2Fe(OH)3＋3H2C2O4＋3K2C2O4→2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O发生了逆反应。三草酸合铁酸钾的测定（1）高锰酸钾滴定Fe2+或C2O42-时，滴定速度不能太快，否则部分高锰酸钾会转变成二氧化锰沉淀。（2）温度不能高于85℃，否则草酸分解