讨论报告实验九.doc

关于~504的制备条件的优化以及Fe2+稳定性的讨论完成日期：2013. 11.23 廖念西王白成李永钦宋子琪皇秋莎指导教师：高昂一、 摘要：本文分为两部分：Part 1从Fe-ILO体系的e-pH图以及实际情况出发，讨 论得用H2S04*Fe来制备FeSO,时，最佳pH=2还分析了制备硫酸亚铁实验中8 个操作的必要性Part 2从Fe (H20) 62+的水解平衡出发，验证了碱性介质中二 价铁极易被氧气氧化成三价铁的原因二、 前言：本组讨论题为根据e -PH图来探讨用H2SO,和Fe来制备FeSO:的最佳条件， 并且探讨实验中各步骤的必要性，和从平衡的角度分析Fe2+的稳定性展开本次 讨论有助于实验室中用H2S0,和Fe来制备FeSO,的条件优化和控制，可以减少Fe2* 的损失量和被氧化量，从而提高制备产物的质量和产率三、 内容：阁1 Fe-H2O体系的/?-pH阁Part 1根据Fe-H,0体系的e -PH图，我们可以看到在pH=0 — 2时,EFeW⑽等于0. 77V 左右而随着pH从2到7, —直在以线性关系减少，也就意味着Fe2+会更容易被氧气氧化所以在用昭04和Fe来制备FeSO4时，应该即时监测着溶液的 pH，不让其超过2，否则会增加Fe24的被氧化量。

除此之外，虽然pH=O 一 2时，一直等于0.77V，但却不是溶液越酸越好经过我们小组讨论，认为pll=2才是 最佳的酸度理由主要有2点：一、虽然不变，但是随着酸度增大，氧气 的氧化能力却在增强由02+4H++4e=2H20 E=+l. 229V,故由Nernst方程，E=En 0591- c (H+) ",可知氢离子浓度越大时，氧气电极的电势在变大，所以 会更容易氧化Fe2+二、加太多H2SO4会造成浪费以及废液处理的困难此外, 有一点要补充说明的是，即便在强酸性环境下，Fe2‘被氧气氧化的反应进行程度 仍然是比较大的，只不过在强酸性环境下，F#被氧气氧化的速度比较慢，所以 单位时间内被氧化的量也就比较小［2］而在本次实验中，有多处操作都是为了控制条件而减少Fe2+损失量1、水 浴锅的温度控制在60-70C是因为FeSO:在该温度附近溶解度(如下图)最大， 可以防止硫酸亚铁析出而降低产率，而且水浴加热便于控制温度以及控制反应速 率2、实验需要在通风柜中进行，是因为H2SO4和Fe反应剧烈，不仅会产生易 燃气体112,还可能会有802和S03甚至铁粉被带出，为了安全以及环保起见，必 须在通风柜中进行。

3.反应过程中需要用pH试纸或其它工具保证pH不大于2,理由已经在上文中阐释 得很清楚了4、实验中加的铁粉是过量的，是为了避免Fe+被氧化，以便增加产 率其实在制备硫酸亚铁过程中，无论是控制酸过量还是控制铁过量，理论上都 有利于硫酸亚铁的生成，只是产品的纯度不同［1］如下表，可见铁粉过量时，产 品更纯表1反应物用量与产品质量的关系序号反应物用贵产品质量(限量分析结果)1nH2SO4：nFe>l；l介于I〜U级之间2nH2SO4：nFe

但事实上二价的铁离子被氧化的反应并不是 简单的F^+与氧直接接触反应的，因为二价铁离子在水中形成六水合亚铁离子 Fe (H20) 6\而在Fe (H20) 62+中，由于水有很强的配位作用，六个水分子会把Fe2+ 紧紧包围着，难以与氧气接触［2］但当Fc (IL0)广发生水解后：Fe (H20)广 4［Fe (H20) 50H］++ 2H20 ①生成的[Fe (H20) 50町中由于OH的配位效应不如水分子强，结构也没有六水合亚 铁离子对称，所以会有空隙让Fe2+与氧接触被氧化(所以说实际上是[Fe(H20)50H] + 被氧化的，而不是Fe (H20)4[Fe (H20) 50H]++ 02 +4H+ 4[Fe (H20) 50H]2++ 2H20 ②所以碱性越强，Fe (H20)，的水解平衡就越右移，生成更多的[Fe (H20) 50H]+, 从而更容易被氧气氧化四、结论：用H2SO4和Fe来制备FeSO:时，最佳pH=2实验中各操作步骤为了增加产率, 控制反应条件，或者安全起见，以及尽量避免Fe21被氧化二价铁在碱性介质中 更容易被氧气氧化成三价铁五、参考文献：[1] 王锐.对硫酸亚铁铵制备实验的探讨.固原师专学报(自然科学).2005. 5[2] 武烨霞.亚铁离子在空气中氧化速度问题的探讨.内蒙古石油化工.2007. 3[3] 徐绍龄等.空气氧化水溶液中亚铁离子的研究.云南大学学报.1986.6[4] 柳纳生.硝酸、Fe2+稳定性讨论.洛阳师范学院学报.2002.2七、小组分工表:姓名讨论报告查阅文献课堂讲演廖念西7李永钦7王白成7宋子琪7皇秋莎7。