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实验4三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的合成、组成测定及性质 实验 4 三草酸合铁Ⅲ酸钾的合成、组成测定及性质 一、实验目的 -2 2+1 .学习合成 三草酸合 铁Ⅲ酸钾的方 法,以及 用KMnO 测定C O 和Fe 的方法,了4 2 4解配位反应与氧化反应的条件 2 .了解三草 酸根合铁Ⅲ 酸钾的光化 学性质 3 .进一步掌 握重结晶操 作,综合训 练无机合成 及重量分析 、滴定分析 的基本操作 , 掌握确定化合物组成和化学式的原理、方法 4 .理解制备 过程中化学平衡原理的应用 二、实验原理 三草酸合铁Ⅲ酸钾K [FeC O ]?3H O 是一种亮绿色单晶系斜晶体,易溶于水(0 ℃,3 2 4 3 24.7 g/100 g水;100 ℃,117.7 g/100 g 水) , 难溶于有 机溶剂, 是一些很好的有机反应催化剂,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, 制备该物质的方法很多, 本实验利用自制的硫酸亚铁铵与草酸反应制备出草酸亚铁晶体, 并用倾析法洗去杂质 然后在过量草酸根存在下, 用过氧化氢氧化草酸亚铁即可制得三草酸合铁Ⅲ酸 钾配合物。

由于其难溶于有机溶剂中,加入乙醇后,从溶液中便可析出K [FeC O ]?3H O 晶体 3 2 4 3 2三草酸合铁Ⅲ酸钾的制 备反应: NH FeSO ?6H O + H C O = FeC O ?2H O ↓+ NH SO + H SO + 4H O 4 2 4 2 2 2 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 26FeC O ?2H O + 3H O + 6K C O = K [FeC O ] + 4FeOH ↓+ 2H O 2 4 2 2 2 2 2 4 3 2 4 3 3 22FeOH + 2H C O + 3K C O = 2K [FeC O ] + H O 3 2 2 4 2 2 4 3 2 4 3 22FeC O ?2H O + H O + 3K C O + H C O = 2K [FeC O ]?3H O 2 4 2 2 2 2 2 4 2 2 4 3 2 4 3 2K [FeC O ] ?3H O 在 0 ℃ 左右溶解度很小,可析出绿色的晶体 3 2 4 3 2该配合物极易感光,室温光照时变黄色,进行下列光化学反应: hv- -3 2?→[FeC O ] 2FeC O + 3C O + 2CO2 4 3 2 4 2 4 2它在日光照射下或强光下分解生成草酸亚铁, 遇六氰合铁Ⅲ 酸钾生成藤 氏蓝, 反应为: 3FeC O + 2K [FeCN ] = Fe [FeCN ] + 3K C O2 4 3 6 3 6 2 2 2 4因此, 在实验室中可作成感光纸, 进行感光实验。

另外, 由于它的光化学活性, 能定量进行光化学反应,常作化学光量计受热时,在 110 ℃可失 去结晶水,到 230 ℃即分 解 该配合物的组成可用重量法和滴定分析方法确定 1 .重量法分 析结晶水含量 将一定量 的K [FeC O ]?3H O 晶体在 110 ℃下干 燥 脱水后称 量 ,便可计 算 结晶水的含3 2 4 3 2量 2 .草酸根在 酸性介质中可被高锰酸钾定量氧化,反应式为: - - +2 2+5C O + 2MnO + 16H = 2Mn + 10CO + 8H O 2 4 4 2 22 -用已知准确浓度的KMnO 标准溶液滴定 由高锰酸钾溶液的消耗量便可计算C O 的含4 2 4量 3 .铁的测定 3+ 2+先用过 量的 还原剂 锌粉 将Fe 还原成Fe ,然后将 剩余的 锌粉 过滤掉 ,用KMnO 标准溶4液滴定,反应式为: 3+ 2+ 2+Zn + 2Fe 2Fe + Zn-2+ + 3+ 2+5Fe + MnO + 8H 5Fe + Mn + 4H O 4 2由消耗KMnO 的体积计算出铁含量 44 .钾的测定 根据配合物中铁、 草酸根、 结晶水的含量便可计算出钾的含量。

由上述测定结果推断三草酸合铁Ⅲ 酸钾的化学 式: + 2 - 3+ + 2 - 3+K ?C O ?H O ?Fe K %/39.1 ?C O %/88.0 ?H O%/18.0 ?Fe %/55.8 2 4 2 2 4 2三、主要仪器与试剂 1 .仪器 布氏漏斗,吸滤瓶一套,分析天平,烘箱,台秤,50 mL 滴定管 2 .药品 -1草酸钾 (K C O ?H O ) 饱和溶液,KMnO 0.02 mol?L 标准溶液,NH FeSO ?6H O2 2 4 2 4 4 2 4 2 2-1(自制) ,H SO 溶液(3 mol?L ) ,H C O 饱和溶液 , H O 3 % ,乙醇(95% ) ,铁氰 化2 4 2 2 4 2 2钾,六氰合铁酸钾(3.5% ) ,丙酮, 锌粉 四、实验步骤 安全预防 :H O 具有腐蚀性,避免直接接触;丙酮易燃,避免明火2 21 .制备三草 酸合铁(Ⅲ)酸钾 称取 5 g NH FeSO ?6H O (自制)置于 200 mL 烧杯中,加入 15 mL 蒸 馏水和 1 mL 4 2 4 2 2H SO 酸化,加热溶解,再加入 25 mL H C O 饱和溶液,继续加热至近沸,将此液静置,2 4 2 2 4即有大量黄色FeC O 晶体析出,待沉淀析出后采用倾析法倒掉上层清液。

在沉淀上加入 20 2 4mL 去离子水 ,搅拌并温热,静置后,以布氏漏斗抽滤,得粗产品 将粗产品溶于 10 mL饱和K C O 的溶液,水浴加热 40 ℃, 用滴管缓慢滴加 10 mL 3% 2 2 42+ 3+H O 不断搅拌维持在 40 ℃左右,Fe 被充分氧化为Fe , 溶液变为棕红色即氢氧化铁沉淀2 2产生, 加完后, 将溶液加热至近沸以除去过量的H O (时间不宜过长, 分解基本完全为止) ,2 2稍冷,再逐滴加入 8 mL 饱和H C O ,使沉淀溶解,此时应加快搅拌,趁热过滤,在滤液中2 2 4加入 10 mL 95% 的乙醇, 这时如果滤液混浊可微热使其变清, 将滤液在暗处冷却, 待结晶完全后, 抽滤, 并用少量乙醇洗涤晶体 取下晶体, 用滤纸吸干, 并在空气中干燥片刻, 称重 ,计算产率晶体置于干燥器内避光保存 2 .结晶水的 测定 准确称取产品 0.5 ~0.6 g 产物,放入已恒重的称量瓶中置入烘箱中,在 110 ℃下烘 干1 h ,在干燥器中冷至室 温,称重 重复干燥、 冷却、称重 的操作,直 至恒重根 据称量结果,计算结晶水的质量分数 -23 .C O 含量的测定 2 4精确称取 0.18 ~0.20 g 干 燥晶体于 250 mL 锥形瓶中 ,加入 50 mL 水溶解,再加 12 mL 1?5 的H SO 溶液, 加热至 70 ~80 ℃ 左右 (不要高于 85 ℃) ,用KMnO 标准溶液滴定至浅红2 4 4色,开始时反应很慢,故第 1 滴滴 入后,待红色褪去后,再滴入第 2 滴,溶液红色消褪后,由于二价锰的催化作用反应速度加快, 但滴定仍需逐滴加入, 直至溶液 30 s 不褪色为止, 记下读数,计算结果。

平行滴定两次滴定完的溶液保留待用 4 .铁的含量 测定 向第 3 步中 滴定完草酸根离子的保留溶液中加入过量的还原剂锌粉, 直到黄色消失 加+ +3 2热溶液近沸, 使Fe 还原为Fe , 趁热过滤除去多余的锌粉 滤液用另一干净的锥形瓶盛放 ,洗涤锌粉,使洗涤液定量转移到滤液中,再用高锰酸钾标准溶液滴至粉红色且 30 s 内不变,记录消耗的高锰酸钾标准溶液的体积,计算出铁的质量分数 -2 3+ +由测的C O 、H O 、Fe 的质量分 数可计算出 K 的质量分数, 从而确 定配合物的组2 4 2成及化学式 5 .K [FeC O ]?3H O 的性质 3 2 4 3 2 。