综合化学实验讲义

1、 宁夏理工学院综合化学实验（试用版）罗桂林 陈兵兵 陈丽等 主编 文理学院化工系2014年10月目 录实验一 过氧化钙的合成及含量分析1实验二 三草酸合铁（）酸钾的制备及组成测定3实验三 食盐中碘含量的测定（分光光度法）3实验四 乙酸正丁酯的制备3实验五 水果中总酸度及维生素C含量的测定3实验六 查尔酮的全合成3I实验一 过氧化钙的合成及含量分析一、实验目的1. 掌握制备过氧化钙的原理及方法。2. 掌握过氧化钙含量的分析方法。3. 巩固无机制备及化学分析的基本操作。二、实验原理在元素周期表中，第一主族和第二主族以及银与锌等均可形成化学稳定性各异的简单过氧化物；它们是氧化剂，对生态环境是有好的，生产过程中一般不排放污染物，可以实现污染的零排放。CaO28H2O是白色或微黄色粉末，无臭无味，在潮湿空气中可以长期缓慢释放出氧气，50转化为CaO22H2O，110-150可以脱水，转化为CaO2，室温下较为稳定，加热到270时分解为CaO和O2。2CaO2 = 2CaO + O2 rHm = 22.70KJ/mol CaO2难溶于水，不溶于乙醇和丙酮，它与稀酸反应生成H2O2，若放入微量的碘化

2、钾作催化剂，可作为应急氧气源；CaO2广泛用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂和油类漂白剂，CaO2也是种子及谷物的消毒剂，如将其用于稻谷种子拌种，不易发生秧苗烂根。制备的原料可以是CaCl26H2O、H2O2、NH3H2O，也可以是Ca（OH）2和NH4Cl，在较低的温度下，通过原料物质之间的反应，在水溶液生成CaO28H2O，在110条件下真空干燥，得到白色或微黄色粉末CaO2。有关反应式如下：CaCl2 + 2 NH3H2O = 2NH4Cl + Ca（OH）2Ca（OH）2 + H2O2 + 6 H2O = CaO28H2O连解得: CaCl2 + H2O2 + 2 NH3H2O + 6 H2O CaO28H2O + 2NH4Cl过氧化钙含量的测定，可以利用在酸性条件下，过氧化钙与稀酸反应生成过氧化氢，用标准高锰酸钾滴定来确定其含量。为加快反应，可加入微量的硫酸锰。5CaO2 + 2MnO4- + 16H+ = 5Ca2+ + 2Mn2+ + 5O2+ 8H2OCaO2的质量分数为：W（CaO2）= 2.5*C *V *M /m式中，C为KMnO4的浓度（mo/L）；V为消耗KMnO4体

3、积（L）；M为CaO2的摩尔质量（72.08 g/mol）；m为产品CaO2的质量（g）。三、仪器、药品及材料仪 器：搅拌器、冰柜、减压抽滤、分析天平、酸式滴定管、250 mL锥形瓶、250 mL烧杯、温度计、台秤。试 剂： CaCl26H2O（s）、Ca（OH）2、H2O2（30%）、NH3H2O（浓）、HCl（2mol/L）、MnSO4（0.1 mol/L）、KMnO4标准溶液（0.02 mo/L）。 材料：冰 四、实验步骤1. 过氧化钙的制备：称取5 g CaCl22H2O，用10 mL水溶解，加入0.1-0.2 g Ca（PO4）2，转入250 mL烧杯中，放入磁子搅拌搅拌溶液，在0下滴加30 mL 30%的H2O2溶液，不停的搅拌，加入1 mL乙醇，边搅拌边滴加5 mL浓NH3H2O，最后加入25 mL的冰水。然后置冰水中冷却半小时；抽滤后用少量冷水洗涤晶体2-3次，然后抽干置于恒温箱，在110下烘0.5-1 h，冷却后称重，计算产率。2. 过氧化钙含量的测定：准确称取0.15 g产品三份，分别置于250 mL锥瓶中，各加入50 mL蒸馏水和15 mL 2 mol/L HCl

4、，振荡使其溶解，再加入几滴 0.10 mol/L MnSO4，立即用0.02 mol/L的KMnO4标准溶液滴定溶液呈微红色，30 s内不褪色为终点，计算CaO2的百分率 。五、数据记录与处理CaO2质量CaO2产率项 目123KMnO4浓度质 量KMnO4体积KMnO4体积KMnO4体积平均偏 差平均偏差相对平均偏差CaO2的百分率六、注意事项1. 反应温度以0-8为宜，低于0，液体易冻结，使反应困难。2抽滤出的晶体是八水合物，先在60下烘0.5小时形成二水合物，再在140下烘0.5小时，得无水CaO2。七、思考题1. 所得产物中的主要杂质是什么？如何提高产品的产率与纯度？2. CaO2产品有哪些用途？3. KMnO4滴定常用H2SO4调节酸度，而测定CaO2产品时为什么要用HCl，对测定结果会有影响吗？如何证实？4. 测定时加入MnSO4的作用是什么？不加可以吗？3实验二 三草酸合铁（）酸钾的制备及组成测定一、实验目的 1. 初步了解配合物制备的一般方法。2. 掌握用KMnO4法测定C2O42-与Fe3+的原理和方法。3. 培养综合应用基础知识的能力。4. 了解表征配合物结构的方法

5、。二、实验原理1. 三草酸合铁（)酸钾制备 三草酸合铁（)酸钾K3Fe(C2O4)33H2O（M = 491）为翠绿色单斜晶体，溶于水，在0下溶解度为4.7g/100g，在100下为117.7g/100g，难溶于乙醇。110下失去结晶水，230分解。该配合物对光敏感，遇光照射发生分解：2K3Fe(C2O4)3 3K2C2O4 + Fe C2O4（黄色）+2CO2三草酸合铁（）酸钾是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应的良好催化剂，在工业上具有一定的应用价值。其合成工艺路线有多种。例如，可用三氯化铁或硫酸铁与草酸钾直接合成三草酸合铁（）酸钾，也可以铁为原料制得硫酸亚铁铵，加草酸值得草酸亚铁后，在过量草酸跟存在的下用过氧化氢制得三草酸合铁（)酸钾。本实验以硫酸亚铁铵为原料，采用后一种方法制得本产品。其反应方程式如下：（NH4）Fe（SO4）26H2O + H2C2O4 FeC2O42H2O（黄色）+（NH4）2SO4 + H2SO4 + 4H20 6FeC2O4.2H2O + 3H2O2 + 6K2C2O4 4K3Fe(C2O4)3.3H2O + 2Fe(OH)3加入适量草酸

6、可使Fe(OH) 3转化为三草酸合铁（)酸钾：2Fe(OH)3 + 3H2C2O4 + 3K2C2O4 2K3Fe(C2O4)3.3H2O加入乙醇，放置即可析出产物的结晶。2. 产物的定性分析：产物组成的定性分析，采用化学分析法。K+与Na3Co(NO2)6在中性或稀醋酸介质中，生成亮黄色的K2NaCo(NO2)6沉淀：2K+ + Na+ + Co(NO2)63- = K2NaCo(NO2)6 Fe3+与KSCN反应生成血红色Fe(NCS)n3-n，C2O42-与Ca2+生成白色沉CaC2O4，可以判断Fe3+、C2O42-处于配合物的内层还是外层。3、产物的定量分析：用KMnO4法测定产品中的Fe3+含量和C2O42-的含量，并确定Fe3+含量和C2O42-的配位比。在酸性介质中，用KMnO4标准溶液滴定试液中的C2O42-，根据KMnO4标准溶液的消耗量可直接计算出C2O42-的质量分数，其反应式为：5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ = 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O。在上述测定草酸根后剩余的溶液中，用锌粉将Fe3+还原为Fe2+，再利用KMnO4标准溶液滴

7、定Fe2+，其反应式为：Zn+2Fe3+=2Fe2+Zn2+5Fe3+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O根据KMnO4标准溶液的消耗量，可计算出Fe3+的质量分数。根据n（Fe3+） : n（C2O42-） =（Fe3+）/55.8 : （C2O42-）/88.0，可确定Fe3+与C2O42-的配位比。三、仪器、药品及材料仪 器： 真空泵分析天平烧 杯表面皿布氏漏斗玻璃棒长颈漏斗量 筒吸滤瓶干燥器称量瓶托盘天平烘 箱锥形瓶酸式滴定管药 品： 药 品浓 度药 品浓 度H2SO42 mol/LK2C2O4饱和H2C2O41 mol/LKSCN0.1 mol/LH2O230%CaCl20.5 mol/L（NH4）Fe（SO4）26H2O固 体FeCl30.1 mol/L乙 醇95%Na3Co(NO2)6固 体KMnO4标准溶液0.02 mol/L丙 酮溶 液三、实验步骤1. 三草酸合铁（)酸钾的制备（1） FeC2O42H2O的制取：称取6.0 g（NH4）Fe(SO4)26H2O（M=392）放入250 mL烧杯中，加入1.5 mL2 mol/L H2SO4和20 mL去蒸馏水

8、，加热使其溶解。另称取5.0 g H2C2O42H2O放到100 mL烧杯中，加50 mL去蒸馏水微热，溶解后取出22 mL倒入上述250 mL烧杯中，加热搅拌至沸，并维持微沸5 min，静置，得到黄色FeC2O42H2O沉淀，用倾斜法倒出清液，用热蒸馏水水洗涤沉淀3次，以除去可溶性杂质。（2）K3Fe(C2O4)33H2O的制备：在上述洗涤过的沉淀中，加入15 mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40，滴加10 mL30%的H2O2溶液，不断搅拌溶液并维持温度在40左右，滴加完后，加热溶液至沸以除去过量的H2O2；取适量上述（1）中配制的H2C2O4溶液趁热加入使沉淀溶解至呈现翠绿色为止。冷却后加入15 mL95%的乙醇水溶液，在暗处放置、结晶。减压过滤，抽干后用少量乙醇洗涤产品，继续抽干、称量，计算产率，并将晶体放在干燥器内避光保存。2. 产物的定性分析（1）K+的鉴定：在试管中加入少量产物，用蒸馏水溶解，再加入1 mL Na3Co(NO2)6溶液，放置片刻，观察现象。（2）Fe3+的鉴定：在试管中加入少量产物，用蒸馏水溶解，另取一支试管加入少量的FeCl3溶液，各加入2滴0.1 mol/L KSCN，观察现象。在装有产物溶液的试管中加入3滴2 mol/L H2SO4，再观察溶液颜色有何变化，解释实验现象。（3）C2O42-的鉴定：在试管中加入少量产物，用蒸馏水溶解，另取一支试管加入少量的K2C2O4溶液。各加入2滴0.5 molL-1 CaCl2溶液，观察实验现象有何不同。3. 产物组成的定量分析（1）结晶水质量分数的测定：洗净两个称量瓶，在110电烘箱中干燥1 h，置于干燥器中冷却，至室温时在分析天平上称量，然后再放到110电烘箱中干燥0.5 h，即重复上述干燥-冷却-称量操作，直至质量恒定（两次称量相差不超过0.3mg）为止。 在分析天平上准确称取两份产品各0.5-0.6 g，分别放入上述已质量恒定的两个称量瓶中。在110电烘箱中干燥1 h，然后置于干燥器中冷却，至室温后，称量。重复上述干燥（改为0.5 h）-冷却-称量操作，直至质量恒定。根据称量结果计算产品结晶水的质量分数。（2）草酸根质量分数的测量：在分析天平上准确称取3份产物（约0.15-0.20 g）分别放入锥形瓶中，均加入15 mL2 mol/L H2SO4和15 m

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