三草酸合铁酸钾的合成及分析.doc

实验三 三草酸合铁（III）酸钾的合成及组成分析 实验目的 掌握三草酸合铁（III）酸钾的合成方法； 掌握确定化合物化学式的基本原理和方法； 综合训练无机合成、滴定分析和重量分析的基本操作。 二、实验原理 三草酸合铁（III）酸钾K3[Fe(C2O4)3]?3H2O为亮绿色单斜晶体，易溶于水而难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，受热时，在110℃下可失去结晶水，到230℃即分解。该配合物为光敏物质，光照下易分解。它是一些有机反应很好的催化剂，也是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，因而具有工业生产价值。 目前制备三草酸合铁（III）酸钾的工艺路线有多种。本实验首先利用(NH4)2Fe(SO4)2 与 H2C2O4 反应制取FeC2O4，反应方程式为： (NH4)2Fe(SO4)2＋H2C2O4＝FeC2O4（s）＋(NH4)2 SO4＋H2 SO4 在过量K2C2O4存在下，用H2 O2氧化FeC2O4，即可制得产物： 6 FeC2O4＋3 H2 O2＋6 K2C2O4＝4 K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe（OH）3（s） 反应中产生的Fe（OH）3可加入适量的H2C2O4也将其转化为产物： 2 Fe（OH）3＋3 H2C2O4＋3 K2C2O4＝2 K3[Fe(C2O4)3]＋6H2O 该配合物的组成可通过重量分析法和滴定方法确定。 用重量分析法测定结晶水含量 将一定量产物在110℃下干燥，根据失重的情况便可计算出结晶水的含量。 用高锰酸钾法测定草酸根含量 C2O42-在酸性介质中可被MnO4-定量氧化，反应式为： 5 C2O42-＋2 MnO4-＋16H＋＝2Mn2＋＋10 CO2＋8H2O 用已知浓度的KMnO4标准溶液滴定C2O42-，由消耗KMnO4的量，便可计算出C2O42-的含量。 用高锰酸钾法测定铁含量 先用过量的Zn粉将Fe3＋还原为Fe2＋，然后用KMnO4标准溶液滴定Fe2＋： Zn＋2 Fe3＋＝2 Fe2＋＋Zn2＋ 5 Fe2＋＋MnO4-＋8 H＋＝5 Fe3＋＋Mn2＋＋4 H2O 由消耗KMnO4的量，便可计算出Fe3＋的含量。 确定钾含量 根据配合物中结晶水、C2O42-、Fe3＋的含量便可计算出K＋含量。 实验仪器及药品 仪器：分析天平、烘箱等。 试剂： H2SO4(6mol?L-1)、 H2C2O4(饱和)、 K2C2O4（饱和）、 H2O2（ω为0.05）、C2H5OH（ω为0.95和0.5）、KMnO4标准溶液（0.02 mol?L-1）、(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O（s）、Zn粉。 四、实验步骤 1．三草酸合铁（III）酸钾的合成 （1）将5g(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O（s）溶于20m L去离子水中，加入5滴6 mol?L-1 H2 SO4酸化，加热使其溶解。 （2）再加入25m L饱和H2C2O4溶液，然后将其加热至沸，静置。待黄色的Fe C2O4沉淀完全沉降后，用倾析法弃去上层清液，洗涤沉淀2~3次，每次用水约15m L。 （3）在上述沉淀中加入10m L饱和K2C2O4溶液，在水浴上加热至40℃，用滴管缓慢地滴加12m L质量分数为0.05的上H2O2溶液，边加边搅拌并维持温度在40℃左右，此时溶液中有棕色的Fe（OH）3沉淀产生。 （4）加完H2O2后将溶液加热至沸，分两批共加入8m L饱和H2C2O4溶液（先加入5m L，然后慢慢滴加3m L），这时体系应该变成亮绿色透明溶液（体积控制在30m L左右）。如果体系混浊可趁热过滤。在滤液中加入10m L质量分数为0.95的乙醇，这时溶液如果混浊，微热使其变清。 （5）将所得溶液放置暗处、冷却、结晶。抽滤，用质量分数为0.5的乙醇溶液洗涤晶体，抽干，在空气中干燥。称量，计算产率。产物应避光保存。 2．组成分析 （1）结晶水含量的测定 称量0.3gK3[Fe(C2O4)3]?3H2O样品于烧杯中放在烘箱内在110℃条件下烘1h后，冷却称量m0 g，计算结晶水含量。 草酸根含量的测定 将合成的三草酸合铁（III）酸钾粉末用分析天平称取0.2g样品，放入250毫升锥形瓶中，加入50毫升水和5毫升浓度为6mol／L 的H2SO4调节溶液酸度为0.5~1mol/L，从滴定管放出约10毫升已标定的高锰酸钾溶液到锥形瓶中，加热至 70—85℃(不高于85℃)，直到紫红色消失，再用高锰酸钾溶液滴定热溶液，直到微红色在30S内不消失，记下消耗的高锰酸钾溶液体积，计算配合中所含草酸根的m1值。滴定完的溶液保留待用。 （3）铁含量测定 将上述实验中所保留的溶液中加入还原剂锌粉，直到黄色捎失，加热溶液 2min以上，使Fe3＋还原为Fe2+，过滤去多余的锌粉，滤液放入另一个干净