三草酸合铁酸钾的制备和组成测定

实验11三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备和组成测定一、实验目的1．掌握合成K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的基本原理和操作技术；2．加深对铁（Ⅲ）和铁（Ⅱ）化合物性质的了解；3．掌握容量分析等基本操作。二、实验原理本实验以硫酸亚铁铵为原料，与草酸在酸性溶液中先制得草酸亚铁沉淀，然后再用草酸亚铁在草酸钾和草酸的存在下，以过氧化氢为氧化剂，得到铁（Ⅲ）草酸配合物。主要反应为:改变溶剂极性并加少量盐析剂，可析出绿色单斜晶体纯的三草酸合铁（Ⅲ）酸钾，通过化学分析确定配离子的组成。用KMnO4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KMnO4标准溶液滴定而测得，其反应式为:5C2O42-+2MnO4-+16H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O5Fe2++MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O(NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O===FeC2O4·2H2O↓+(NH4)2SO4+H2SO42FeC2O4·2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4===2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O三、实验仪器与试剂托盘天平，分析天平，抽滤装置，烧杯（100mL），电炉，移液管（25mL），容量瓶（50mL,100mL），锥形瓶（250mL）。(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，H2SO4(1mol·L－1)，H2C2O4（饱和），K2C2O4（饱和），KCl(A.R)，KNO3(300g·L－1)，乙醇（95%），乙醇—丙酮混合液（1:1），K3[Fe(CN)6](5%)，H2O2(3%)。四、实验步骤1．三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备①草酸亚铁的制备：称取5g硫酸亚铁铵固体放在100mL烧杯中，然后加15mL蒸馏水和5~6滴1mol·L－1H2SO4，加热溶解后，再加入25mL饱和草酸溶液，加热搅拌至沸，然后迅速搅拌片刻，防止飞溅。停止加热，静置。待黄色晶体FeC2O4·2H2O沉淀后倾析，弃去上层清液，加入20mL蒸馏水洗涤晶体，搅拌并温热，静置，弃去上层清液，即得黄色晶体草酸亚铁。②三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备：往草酸亚铁沉淀中，加入饱和K2C2O4溶液10mL，水浴加热313K，恒温下慢慢滴加3%的H2O2溶液20mL，沉淀转为深棕色。边加边搅拌，加完后将溶液加热至沸，然后加入20mL饱和草酸溶液，沉淀立即溶解，溶液转为绿色。趁热过滤，滤液转入100mL烧杯中，加入95%的乙醇25mL，混匀后冷却，可以看到烧杯底部有晶体析出。为了加快结晶速度，可往其中滴加KNO3溶液。晶体完全析出后，抽滤，用乙醇—丙酮的混合液10mL淋洒滤饼，抽干混合液。固体产品置于一表面皿上，置暗处晾干。称重，计算产率。①KMnO4溶液的标定准确称取0.13～0.17gNa2C2O4三份,分别置于250mL锥形瓶中,加水50mL使其溶解,加入10mL3mol·L-1H2SO4溶液,在水浴上加热到75～85℃,趁热用待标定的KMnO4溶液滴定,开始时滴定速率应慢,待溶液中产生了Mn2+后,滴定速率可适当加快,但仍须逐滴加入,滴定至溶液呈现微红色并持续30s内不褪色即为终点。根据每份滴定中Na2C2O4的质量和消耗的KMnO4溶液体积,计算出KMnO4溶液的浓度。2．三草酸合铁酸钾组成的测定②草酸根含量的测定：把制得的K3Fe[(C2O4)3]·3H2O在50-60℃于恒温干燥箱中干燥1h，在干燥器中冷却至室温，精确称取样品约0.2-0.3g，放入250mL锥形瓶中，加入25mL水和5mL1mol·L－1H2SO4，用标准0.02000mol·L－1KMnO4溶液滴定。滴定时先滴入8mL左右的KMnO4标准溶液，然后加热到343~358K（不高于358K）直至紫红色消失。再用KMnO4滴定热溶液，直至微红色在30s内不消失。记下消耗KMnO4标准溶液的总体积，计算K3Fe[(C2O4)3]·3H2O中草酸根的质量分数，并换算成物质的量。滴定后的溶液保留待用。③铁含量测定:在上述滴定过草酸根的保留液中加锌粉还原，至黄色消失。加热3min，使Fe3+完全转变为Fe2+，抽滤，用温水洗涤沉淀。滤液转入250mL锥形瓶中，再利用KMnO4溶液滴定至微红色，计算K3Fe[(C2O4)3]中铁的质量分数，并换算成物质的量。结论：在1mol产品中含C2O42-mol，Fe3+mol，该物质的化学式为。五、注意事项1.水浴40℃下加热，慢慢滴加H2O2。以防止H2O2分解。2.减压过滤要规范。尤其注意在抽滤过程中，勿用水冲洗粘附在烧杯和布氏滤斗上的少量绿色产品，否则，将大大影响产量。六、思考题1．能否用FeSO4代替硫酸亚铁铵来合成K3Fe[(C2O4)3]？这时可用HNO3代替H2O2作氧化剂，写出用HNO3作氧化剂的主要反应式。你认为用哪个作氧化剂较好？为什么？2．根据三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成过程及它的TG曲线，你认为该化合物应如何保存？4.用标准KMnO4溶液滴定草酸根时，在滴定时先滴入8mL左右的KMnO4标准溶液，然后加热到343~358K（不高于358K）直至紫红色消失，再用KMnO4滴定热溶液。这是什么道理？3．在三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备过程中，加入15mL饱和草酸溶液后，沉淀溶解，溶液转为绿色。若往此溶液中加入25mL95%乙醇或将此溶液过滤后往滤液中加入25mL95%的乙醇，现象有何不同？为什么？并说明对产品质量有何影响？