三草酸合铁酸钾综合实验

三草酸合铁(Ⅲ)酸钾综合实验（合成、组成测定）综合实验要求1、三草酸合铁(III)酸钾合成2、三草酸合铁(III)酸钾组成测定——高锰酸钾滴定法3、三草酸合铁(III)酸根配离子电荷数测定——离子交换法氯离子电位测定综合实验安排（分四次完成）1、三草酸合铁(III)酸钾合成2、高锰酸钾标定4、离子交换和氯离子的电位测定3、[Fe(C2O4)3]3-配离子组成测定三草酸合铁(III)酸钾合成1.FeH2SO4(NH4)2SO4(NH4)2SO4·FeSO4·6H2OK2C2O4FeC2O4·2H2OH2O2K3[Fe(C2O4)3]·3H2OK2C2O4K3[Fe(C2O4)3]·3H2O2.Fe2(SO4)3或FeCl31、工艺路线2、实验原理沉淀：FeSO4·7H2O+H2C2O4→FeC2O4·2H2O↓+H2SO4+5H2O配位：2Fe(OH)3＋3H2C2O4＋3K2C2O4→2K3[Fe(C2O4)3]＋6H2O氧化：2FeC2O4·2H2O＋H2O2＋4OH-→2Fe(OH)3↓＋C2O42-＋2H2O翠绿色单斜晶体，溶于水，难溶于乙醇。110℃失去结晶，230℃时分解。具有光敏性，光照分解，应避光保存。制备负载型活性铁催化剂的主要原料。K3[Fe(C2O4)3]·3H2O性质：自然沉降后，倾出上清液。加酸防止Fe2+（Fe3+）水解。应先加酸后加水。3、实验方法4gFeSO4·7H2OH2O15mL1mol·L-1H2SO4[1]1mL溶液1mol·L-1H2C2O420mL搅拌，加热煮沸纯净的FeC2O4·2H2O洗涤沉淀2~3次倾泻法[2]冷却结晶抽滤（两张滤纸）母液（回收）晶体[7]70~80℃1mol·L-1H2C2O4～8mL[5]至沉淀溶解呈翠绿色[6]（pH3.5）小火加热浓缩至体积约25~30mL饱和K2C2O410mL～40℃滴加3%H2O2[3]20mL搅拌Fe(OH)3棕色加热加热至沸[4]产品应避光保存温度不能太高（保持40℃），以免H2O2被分解。同时须不断搅拌，使Fe2+充分被氧化。分解过量H2O2，以免氧化C2O42-[3][4]若配合后溶液不呈翠绿色，可通过调节pH使溶液成翠绿色。调节时用K2C2O4（当pH偏低时）或H2C2O4（当pH偏高时）。若配合后溶液呈灰黄浑浊，可能是Fe2+未全部氧化为Fe3+而引起，则需加较过量H2O2调节。配位过程中应在近沸点附近逐滴加入H2C2O4[5][6]原料FeSO4·7H2O（g）:产品名称:产品颜色:晶体形状:产量（g）：理论产量:产率：4．实验结果理论产量及得率计算:FeSO4·7H2O~FeC2O4·2H2O~K3[Fe(C2O4)3]·3H2O摩尔比1:1:1%100×=理论产量实际产量产率)(7.50.2783.4910.42342324243])([77gMMWmOHOCFeKOHFeSOOHFeSO理论产量7.1(g)三草酸合铁(III)酸钾组成测定（一）——KMnO4标定1)掌握KMnO4标准溶液的配制及标定方法。2)掌握标定KMnO4溶液浓度的原理、方法及滴定条件。1、实验目的5C2O42-＋2MnO4-＋16H+＝10CO2＋2Mn2+＋8H2O该反应为自身催化反应，Mn2+为催化剂。开始滴定时，溶液中无Mn2+存在，反应速度很慢。过多的KMnO4会在酸性溶液中发生以下分解:4MnO4－+4H+＝4MnO2＋3O2↑＋2H2O反应近结束时，速度应慢，以防滴过头。2、实验原理条件酸度：c＝0.5~1mol·L-1选择H2SO4温度：75~85℃滴定速度：慢→快→慢温度低，反应速度慢温度高于90℃，部分H2C2O4会自行分解酸度过低，会发生以下副反应：4KMnO4＋H2SO4＝4MnO2＋2K2SO4＋H2O＋3O2↑酸度过高，H2C2O4分解。温度酸度1)0.01mol·L-1KMnO4标准溶液的配制（1000mL/2人）3.实验方法盖表面皿煮沸20~30minKMnO4～1.6g1000mLH2O溶解玻璃棉过滤冷却暗处保存一周2)KMnO4的标定500mL棕色瓶Na2C2O40.10~0.12gH2O20~30mL3mol·L-1H2SO410mL加热75~85℃△0.01mol·L-1KMnO4滴定至微红色30s不褪色即为终点。1）由于KMnO4溶液颜色深，滴定管弯月面看不清，读数时应读液面最高处平面。2）为控制滴定温度，Na2C2O4溶液在滴定时应加热一份滴一份，且滴定结束时温度不应低于60℃。3）KMnO4既是滴定剂又是指示剂，由于KMnO4易被空气中的还原性物质还原而褪色，所以终点以半分钟不褪色为准。4）KMnO4废液不要倒入水槽，以免污染环境。4.注意事项42244224OCNaKMnOOCNaKMnO×51000×2=MVcm134.0=422OCNaM5、实验结果要求相对偏差0.3%三草酸合铁(III)酸钾组成测定（二）——C2O42-与Fe3+的测定1）学习用KMnO4法测定C2O42-与Fe3+的原理和方法。2）练习滴定分析的基本操作，掌握确定化合物组成的原理和方法。1.实验目的强酸性介质温度75~85℃加入MnSO4滴定液滴定速率：慢、快、慢用KMnO4法测定三草酸合铁(III)酸钾中Fe3+含量和C2O42-含量，确定Fe3+和C2O42-的配位比。1）测定C2O42-5C2O42-+2MnO4-+16H+＝10CO2+2Mn2++8H2O条件2、实验原理2）测定Fe3+在酸性介质中，用KMnO4标准溶液滴定试液中Fe2+和C2O42－总量，根据KMnO4标准溶液的消耗量，可计算出Fe3+的含量。滴定反应：5Fe2++MnO4－+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O条件：同C2O42－的测定。预处理：用SnCl2-TiCl3联合还原法，将Fe3+还原为Fe2+。2Fe3++Sn2+→2Fe2++Sn4+H2O+Fe3+(少)+Ti3+→Fe2++TiO2+H2O+Ti3++WO42-→TiO2++WO2.67(OH)0.33(蓝色)4Ti3+（过量）+O2+H2O4TiO2++4H+Cu2+WO2.67(OH)0.33+O2+H2OWO42－(蓝色消失)Cu2+加水稀释后：准确称取K3[Fe(C2O4)3]·3H2O1.0~1.2g，加H2O溶解，定容于250mL容量瓶中，摇匀。3、实验方法1）测定C2O42-1mol·L-1H2SO45mL加热75~85℃△0.01mol·L-1KMnO4滴定至微红色30s不褪色即为终点，记录的KMnO4体积V1。移入试液25.00mLMnSO4滴定液5mLH2SO4：提供酸性介质H3PO4：Fe3+→Fe(PO4)23－消除Fe3+黄色的干扰Mn2+：避免MnO4－与Cl－诱导反应MnSO4滴定液的组成和作用：加热控制75～80℃以锥形瓶瓶口开始冒气为准。若溶液沸腾，则H2C2O4已分解，必须重做。加0.4%CuSO4续加TiCl3趁热滴加15%SnCl22）测定Fe3+与C2O42-总量振摇25%Na2WO4深黄色（[FeCln]3-n）淡黄色1mL滴加TiCl3蓝色蓝色1滴2滴20mL加H2O冷却、振摇至蓝色褪去6mol·L-1HCl10mL加热75~85℃△移入试液25.00mLMnSO4滴定液10mL加0.01mol·L-1KMnO4约4mL加热75~85℃△0.01mol·L-1KMnO4滴定至微红色30s不褪色，记录的KMnO4体积V2。⑴预处理时，滴加SnCl2应慢且振摇，不宜过量；⑵滴加TiCl3必须振摇且过量一滴；⑶除Ti（Ⅲ）时应加水稀释；⑷其他同KMnO4标定。4.注意事项5．数据处理%100252501000202.8854-2421OCmKMnOcVw%10025250100085.55-54312FmVVcwKMnOe要求相对偏差0.3%计算公式：%37.11%75.533-242eFOCww理论值:III.三草酸合铁(III)酸钾配阴离子的电荷测定离子交换和电位法测定氯含量1）学习氯型阴离子交换树脂及通过离子交换测定[Fe(C2O4)3]3配阴离子电荷的原理。1、实验目的2）离子交换的操作过程。3）掌握直接电位法测定氯离子含量的方法。4）学会使用pHS-3C型精密酸度计。5）学会由氯离子含量计算配阴离子的电荷数。2、实验原理zXClzRNzClX(RN)z氯型阴离子交换树脂K3[Fe(C2O4)3]交换出的Cl-由交换出的Cl-，测定其含量，由此确定三草酸合铁酸根的电荷数z。(mol)(mol)=O3H•])O[Fe(CKCl23423nnz-1）离子交换原理定量关系：在一定的条件下，电池电动势与氯离子活度的对数成线性关系。--Cllg303.2=anFRTKE指示电极:氯离子选择性电极参比电极:双液接甘汞电极电池组成2）氯离子测定原理如何将活度转化为浓度？分析工作中要求测定的是离子的浓度可以加入总离子强度调节缓冲液（TISAB），使溶液的离子强度保持恒定，从而使活度系数一定。根据iii=cγa)lg(303.2=lg303.2=ClClCl-----cγnFRTKanFRTKE并入K项中以K’表示为一常数，若-Clγlg则上式可变为：-cnFRTKECllg303.2'=-即电池电动势与被测离子浓度的对数成线性关系。301型氯离子选择性电极测定pH范围：2～7，测定氯离子浓度的范围：1～10-4mol·L-1内。这个pH范围可通过加入总离子强度调节缓冲液（TISAB）来调节。测定条件：总离子强度调节缓冲液（TISAB）：由NaNO3加HNO3组成pH值为2～3实验方法pCl303.2'lg303.2'ClnFRTKcnFRTKE--为斜率为截距，nFRTK303.2'采用标准曲线法氯离子测定标准曲线050100150200250012345pClEExpClx3、实验方法（1）装柱：交换柱下端的填入适量的玻璃棉，用滴管将树脂与水的“糊状”物注入交换柱中，至树脂约有8mL为止，柱中一定要有水，防止树脂干涸。如有气泡、裂缝，用塑料通条通实。（2）洗涤：用去离子水淋洗树脂，至流出液不含Cl-为止，保持液面高于树脂层。1）离子交换实验方法（3）交换：准确称取0.5gK3[Fe(C2O4)3]（称准至小数点后第3位）于小烧杯中，加水10～15mL溶解试样，将溶液逐渐移入交换柱中，控制1mL/min流出速度，用100mL容量瓶收集流出液，用去离子水洗涤小烧杯，转入交换柱，每次用水约5mL，重复2~3次。再用去离子水洗涤，流速可逐渐加大，待收集液达60~70mL时，可检验流出液中的Cl-，至流出液中不含Cl-时，可停止收集流出液。（1）标准曲线的制作（A）氯离子系列标准溶液的配制吸取氯离子标准溶液10.00mL置于100mL容量瓶中，加入TISAB10mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀，得pCl=1溶液。用同样的方法依次配制pCl=3、4的溶液。吸取pCl=1溶液10.00mL置于另一100mL容量瓶中，加入TISAB9mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀，得pCl=2溶液。2）氯离子测定实验方法（B）氯离子系列标准溶液测定电动势将标准溶液系列由稀到浓逐个转入小烧杯中，将指示电极和参比电极浸入被测溶液中，加入搅拌珠，开动电磁搅拌器。酸度计指在mV档，显示的读数即为被测液的电动势值。记录读数于表中，用于绘制标准曲线。pCl1234xE/mV（C）试样中氯离子的测定离子交换后试液定容至100mL。吸取上述溶液10.00mL置于100mL容量瓶中，加10mLTISAB，加去离子水稀释至刻度，测定其电位值。（1）绘制标准曲线：按氯离子系列标准溶液的测定数据，以E为纵坐标，pCl为横坐标绘制标准曲线。4、数据处理（2）由离子交换后试液所测得的E，在标准曲线上找出相应得pCl，求容量瓶中氯离子的浓度，再求配阴离子的电荷数。)molCl(100mL)L