三草酸合铁酸钾综合实验报告

三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成及配离子组成、电荷数的测定综合实验报告一．综述三草酸合铁（Ⅲ）酸钾是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应很好的催化剂，因而具有很高的工业生产价值。同时三草酸合铁（Ⅲ）酸钾具有很好的光敏性，在光照下发生光还原，可用于光的强度的测定。其他制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的方法有：（1）硫酸亚铁铵与草酸制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾首先用铁还原硫酸亚铁中的Fe3+，后加入硫酸铵，使之形成较稳定的硫酸亚铁铵。用所得硫酸亚铁铵与草酸反应，生成草酸亚铁，再加入草酸钾与过氧化氢，即可得到三草酸合铁（Ⅲ）酸钾。（2）草酸钾与无水三氯化铁制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾称取22.1g草酸钾，加水溶解，用酒精喷灯加热至微沸。称取6.1g无水三氯化铁，溶解，加入稀盐酸将pH值调至约1~2。将配置好的三氯化铁溶液逐滴加入草酸钾溶液中，不断搅拌至混合液变为澄清翠绿色。此时测得pH值约为4。加热浓缩，冷却结晶，抽滤。（3）以硫酸铁与草酸钾为原料直接合成三草酸合铁（Ⅲ）酸钾（4）以硝酸铁和草酸制备三草酸合铁酸钾与本实验所采用的的方法相比，部分方法繁琐但是实验内容丰富，有利于培养同学动手的能力，提升学生对实验本身的兴趣；而也有一些方法工艺简单（如3），但是会使用的原料会对环境造成污染，或是部分操作很复杂。二、本实验的制备方法三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成1.称取4.0gFeSO4·7H2O，加数滴3mol/LH2SO4，滴加5ml去离子水溶解，加热溶解→加20ml1mol/LH2C2O4，加热煮沸→不断搅拌，使产生FeC2O4·2H2O沉淀→倾析法洗涤三次，每次用去离子水洗涤。2．取黄色晶体FeC2O4·2H2O，滴加10ml饱和K2C2O4→加热至40℃，慢慢滴加20ml3%H2O2并不断搅拌→沉淀转化为黄褐色→加热至沸腾以去除过量H2O2，保持近沸状态，分两次加入8~9mL1mol/LH2C2O4，第一次加入5mL，趁热滴加剩余的H2C2O4，沉淀溶解，调节pH值至3.5左右，溶液呈翠绿色→加热，将溶液浓缩至25~30ml，冷却→翠绿色K3[Fe(C2O4)3]·3H2O晶体析出，抽滤，称重，计算得率，并将产物置于干燥器内避光保存。若溶液未达饱和，冷却时不析出晶体，可以继续加热浓缩或加90%乙醇5mL，即可析出晶体。三、本实验的分析方法㈠．配阴离子组成测定1.KMnO4溶液的配制①配制称取1.6gKMnO4，加1000mL水溶解→盖上表面皿，加热煮沸20~30分钟→冷却→暗处保存一周→用玻璃棉滤去MnO2→500mL棕色瓶②标定称取Na2C2O40.10~0.12g，置于250ml锥形瓶，加20~30mL去离子水，滴加10mL3mol/LH2SO4→加热至75~85℃→立即用KMnO4滴定，至微红色30s不褪色即为终点。2．试液的测定准确称取K3[Fe(C2O4)3]·3H2O1.0~1.2g，加水溶解→定容于250ml容量瓶，摇匀。3.C2O42-离子的测定取两份25mL试液于250mL锥形瓶，滴加1mol/LH2SO45mL，再加MnSO4滴定液5mL，→加热至75~85℃，立即用KMnO4滴定，至,微红色30s不褪色即为终点，记录的KMnO4体积V1。4.Fe3+和C2O42-离子总量的测定取两份25mL试液于250mL锥形瓶，滴加6mol/LHCl10mL→加热至75~85℃→深黄色，缓慢加入15%SnCl24~5mL→溶液变为淡黄色，加入25%Na2WO41mL，滴加TiCl3一滴至蓝色，续加一滴，加入0.4%CuSO42滴，加去离子水20mL→冷却振荡至蓝色褪去→1~2分钟后，滴加MnSO4滴定液10mL→加入标准KMnO4溶液约4mL后，加热至75~85℃，再滴定至微红色30s不褪色，记录的KMnO4体积V2。㈡．配阴离子电荷测定①离子交换1.装柱在交换柱底部填入少量玻璃棉，8ml左右氯型阴离子交换树脂和适量水的糊状物注入交换柱→用塑料通条赶尽树脂间气泡，并保持液面略高于树脂层，防止树脂间产生气泡。2.洗涤用去离子水淋洗树脂直至流出液不含氯离子，用螺旋夹夹紧交换柱出口管。在洗涤过程中，注意始终保持液面略高于树脂层。3.交换称取K3[Fe(C2O4)3]·3H2O0.5g→加10~15mL去离子水溶解，溶液转入交换柱中→松开螺旋夹，控制1ml/min的流速流出，用100mL容量瓶收集流出液→当液面下降到略高于树脂层时，用少量去离子水（约5mL）洗涤小烧杯，并转入交换柱，重复2~3次→用去离子水继续洗涤，流速可逐渐适当加快→待收集溶液达60~70mL，即可检验流出液，直至不含氯离子为止（与洗涤树脂时相比），夹紧螺旋夹。用去离子水稀释至容量瓶刻度，摇匀。4.再生用20mL1mol/L以1mL/min的流速淋洗交换树脂，直到流出液酸化后检不出Fe3+②用氯离子选择性电极测定氯离子浓度1.氯标准溶液系列的配置1.00mol/L氯标准溶液10mL置于100mL容量瓶，+TISAB9mL，稀释，得Pcl2=2→同样方法依次配置Pcl3=3，Pcl4=4等的溶液2.标准曲线的绘制电极的准备反复清洗电极至空白电位值达到-240mV以上以缩短点击响应时间→更换双液接甘汞电极外管中KNO3将仪器的选择开关旋钮置于mV档将氯标准溶液系列转入小烧杯→氯离子选择性电极和双液接甘汞电极浸入被测溶液，加入搅拌子在酸度计上由浓到稀测电位3.试液中氯含量的测定取试液10ml，移入100ml容量瓶+10mLTISAB，稀释→测电位四、实验结果1．产品：产量：3.6g，产率：50.7%，产品颜色：翠绿色2.配阴离子组成测定：（1）KMnO4的标定ⅠⅡⅢW（Na2C2O4）（g）0.10330.11280.1005V(KMnO4)(初)0.050.010.01V(KMnO4)(末)27.9530.3627.10V(KMnO4)(ml)27.9030.3527.09C(KMnO4)0.011050.011090.01107平均值0．01107相对偏差-0.2%0.2%0（2）C2O42-的测定ⅠⅡm(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O)（g）1.1410gV(KMnO4)(初)0.020.01V(KMnO4)(末)25.3025.28V(KMnO4)(ml)25.2825.27W(C2O42-)53.97%53.95%平均值53.96%相对偏差0.02%-0.02%（3）Fe3+的测定数据ⅠⅡV(KMnO4)(初)0.010.02V(KMnO4)(末)29.4229.44V(KMnO4)(ml)29.4129.42W(Fe3+)11.20%11.22%平均值11.21%相对偏差-0.02%0.02%配阴离子电荷测定氯标准溶液及试样的E/mV数据Pcl1234试样E(mV)48103153205127氯离子测定标准曲线结果：试样的克数为0.496g；试样的PCl=2.4952；试样中Cl-的物质的量0.0031974mol；配阴离子电荷z=3.17。五.讨论1.对产品的总体评价(1)要求产率50%，产品颜色为翠绿色，分析产生偏差的原因在合成K3[Fe(C2O4)3]·3H2O过程中，加入H2O2的速度太快，使得Fe2+未被完全氧化，导致得到的晶体偏黄；导致部分过氧化氢分解，Fe2+未被完全氧化，加热FeC2O4过程中溶液暴沸，飞溅，造成部分损失；配合后溶液pH值偏低，未用K2C2O4溶液调节。(2)C2O42-%、Fe3+%的测定值与理论值比较，分析原因C2O42-%、Fe3+%的测定值均低于理论值。原因可能是：高锰酸钾溶液颜色较深，读数时有误差；滴定C2O42-前，加热温度可能过高，导致部分离子分解；在滴定过程中溶液温度低于60摄氏度。(3)配阴离子电荷z偏大偏小的原因实验测得配阴离子电荷数偏高。原因可能是：比色皿未洗净；制备过程中时草酸加得过多，pH值过低。2.对本实验的制备条件的选择、分析测定方法有何评价与建议？本实验的制备条件选择合理，分析测定方法条理明晰。本实验将两个制备和测定两个实验合并为一个大的综合性实验，在保证精确度的同时又简化了部分操作，使其对于学生而言更容易上手，对设备的要求不高，也降低了有毒害物质的使用与对环境的影响。本实验的分析测定方法科学严谨有较高的精确度与准确性，比较容易操作，本实验是面向大学生的非常优秀的实验。3..通过实验有何收获和提高？通过这一系列的综合实验，我进一步熟悉和掌握了滴定的步骤与流程，将理论课上学到的理论知识投入实践，更好地理解了书本上的知识，为今后的更加复杂的实验、更加深入的学习打下了良好的基础。原本我不能很好地使用移液管，通过这些实验，我也更加熟悉了移液管的使用方法和技巧。我们也学到了许多新的化学知识与技巧，比如在配阴离子的电荷测定实验中，我学会了离子交换法和离子选择性电极的使用方法。而在滴定的过程中需要的是耐心、平稳的心境和细致小心的实验态度，这系列实验帮助我们培养了严谨、求实、准确的科学态度，不随随便便应付不伪造数据弄虚作假，有利于我们未来的科学研究。这是我们做的第一个综合型的大实验，为今后学生自己设计实验流程打下了基础。再者，整个实验内容丰富，培养了我们学生的兴趣和积极性。六.参考文献李梅君、徐志珍、王燕，《实验化学（Ⅱ）》，化学工业出版社，2012年6月