三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀合成與組成測定實驗報告

1、三草酸合鐵()酸鉀合成與組成測定 基礎化學綜合實驗實驗報吿三草酸合鐵()酸鉀合成與組成測定1 前言1.1 實驗目的（1）了解三草酸合鐵（）酸鉀的制備原理，設計由Fe粉制備三草酸合鐵（）酸鉀的實驗方案。（2）掌握配制高錳酸鉀溶液、EDTA溶液的方法以及標定配好的溶液。（3）采用重量分析法測定試樣中結晶水的含量。（4）掌握氧化還原滴定的原理，利用高錳酸鉀連續(xù)滴定法測定試樣中C2O42-和Fe3+的含量以及利用EDTA法測定試樣中Fe3+的含量。（5）掌握分光光度法測定的原理，用標準曲線法測定試樣中Fe的含量。（6）學會使用電導率儀并測定電導率。（7）訓練綜合實驗的能力，學會查閱文獻，設計制備分析無

2、機化合物的方法。了解相關的儀器分析方法。1.2 實驗原理本實驗用Fe與H2SO4反應生成FeSO4，加入(NH4)2SO4，使之形成較穩(wěn)定的復鹽硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)26H2O(淺綠色晶體)。涉及到的反應方程式為：Fe + H2SO4(稀)=FeSO4 + H2FeSO4 + (NH4)2SO4 + 6H2O=FeSO4·(NH4)2SO46H2O(NH4)2Fe(SO4)26H2O與H2C2O2作用生成FeC2O2，再用H2O2氧化后制備三草酸合鐵()酸鉀晶體K3Fe(C2O4)33H2O，為翠綠色晶體。采用重量分析法分析試樣中結晶水的含量；用KMnO4作氧化劑，采用

3、氧化還原滴定法測定試樣中C2O42-和Fe3+的含量；同時再用EDTA法和分光光度法測定Fe的含量，比較不同方法的結果。最后測定電導率。1.3 相關性質硫酸亞鐵FeSO4為藍綠色單斜結晶或顆粒，無氣味，相對分子質量278.02。在干燥空氣中風化，在潮濕空氣中表面氧化成棕色的堿式硫酸鐵，在56.6成為四水合物，在65時成為一水合物。溶于水，幾乎不溶于乙醇。硫酸亞鐵可用于色譜分析試劑、點滴分析測定鉑、硒、亞硝酸鹽和硝酸鹽。硫酸亞鐵還可以作為還原劑、制造鐵氧體、凈水、聚合催化劑、照相制版等。硫酸亞鐵銨FeSO4·(NH4)2SO46H2O俗名為莫爾鹽、摩爾鹽，簡稱FAS，相對分子質量392

4、.14，藍綠色結晶或粉末。對光敏感。在空氣中逐漸風化及氧化。溶于水，幾乎不溶于乙醇。低毒，有刺激性。三草酸合鐵（）酸鉀 K3Fe(C2O4)33H2O 為翠綠色的單斜晶體，相對分子質量491.26，易溶于水（溶解度0，4.7g/100g；100，117.7g/100g，難溶于乙醇）。110下可失去全部結晶水，230時分解。此配合物對光敏感，受光照射分解變?yōu)辄S色。因其具有光敏性，所以常用來作為化學光量計。另外它是制備某些活性鐵催化劑的主要原料，也是一些有機反應良好的催化劑，在工業(yè)上具有一定的應用價值。2 制備實驗2.1 儀器與藥品2.1.1 主要儀器數顯鼓風干燥箱（DGG-9070B 上海森信實

5、驗儀器有限公司），分析天平(FA1004 上海躍進醫(yī)療器械廠)，分光光度計(721 上海精密科學儀器有限公司），電導率儀(STARTER 3100C 奧豪斯儀器（上海）有限公司)，恒溫水浴鍋，抽濾瓶，布氏漏斗，真空泵，干燥器，比色皿，吸量管（5 mL），燒杯（100 mL、250 mL、400 mL、1000 mL），錐形瓶（250mL），溫度計，玻璃漏斗，濾紙，移液管（25 mL），洗瓶，洗耳球，容量瓶，酸式滴定管，量筒（10 mL、50 mL），膠頭滴管，試劑瓶，稱量瓶，酒精燈。2.1.2 主要藥品H2SO4(AR)，H2C2O4(AR)，KMnO4(AR)，（NH4)2SO4(CP)，N

6、a2C2O4(AR)，K2C2O4(AR)，H2O2(AR)，Zn粉(AR)，ZnO(AR)，HCl(AR)，還原Fe粉(AR)，F(xiàn)e3+標準溶液(100g/ml)，NH3·H2O(1:1)，磺基水楊酸(200g/L)，鉻黑T，酒精，冰。2.2 硫酸亞鐵銨的制備稱取5.0g左右的還原鐵粉，倒入100mL小燒杯中，向盛有鐵粉的小燒杯中加入35mL 3mol/L H2SO4溶液。蓋上表面皿，在電爐上小火加熱，直至不再有小氣泡冒出為止，且溶液呈淡綠色，注意反應時間不宜過長，在加熱過程中應不斷補充失去的水。趁熱抽濾，濾液立即轉移至蒸發(fā)皿中。向蒸發(fā)皿中加入10.0g左右的硫酸銨固體，混合均勻，

7、再加3mol/L H2SO4溶液調節(jié)PH為1-2，小火蒸發(fā)濃縮至表面出現(xiàn)微晶膜為止，注意蒸發(fā)過程中不攪拌，防止暴沸，冷卻至室溫后抽濾。2.3 三草酸合鐵()酸鉀的制備稱取10.0g自制的硫酸亞鐵銨固體，放入250mL燒杯中，加入30mL去離子水和5-10滴3mol/L H2SO4 溶液加熱使之溶解。然后再加入50mL飽和草酸溶液（4.6g/46mL），加熱至沸騰，并不斷攪拌、靜置，便得到黃色FeC2O4·2H2O沉淀，靜置沉降后，用傾析分離法棄去上清液，用去離子水洗滌沉淀，沉淀中加入20mL飽和的K2C2O4溶液（8g/20mL），水浴加熱至40，用滴管緩慢滴加20mL 6%的H2O

8、2，邊加邊攪拌并維持在40左右，溶液中有棕色氫氧化鐵沉淀產生。加熱至接近沸騰2-3min，冷卻到80左右，分兩批次加入16mL飽和H2C2O4（1.6g/16mL），先加入10mL，再慢慢邊攪拌邊滴加剩下6mL，至沉淀消失，此時體系應變?yōu)榱辆G色透明溶液，用表面皿蓋好，放在暗處，靜置過夜。第二天自然冷卻結晶析出晶體，晶體不多量的話可以用冰水浴使之降溫析出更多晶體。抽濾晶體，用濾紙吸去多余水分后稱量晶體重量并且計算產率。3 組成分析3.1 含水量分析（重量分析法）取兩個潔凈的稱量瓶，做好標記后在110烘箱中干燥半小時，置于干燥器中冷卻至室溫，在分析天平上準確稱量。在已恒重的兩個稱量瓶中，各準確稱取

9、0.5-0.6g產品，在110烘箱中干燥1小時，置于干燥器中冷卻至室溫，準確稱量。再在110烘箱中干燥半小時，置于干燥器中冷卻至室溫，準確稱量。直至質量恒重，兩次稱量結果相差在±1mg之間。根據稱量結果，計算結晶水的質量分數。1號瓶2號瓶m010.38978.4516m110.70578.9190m210.67038.8671m310.66938.86731 = 10.7057-10.669310.7057-10.3897 = 11.52%2 = 8.9190-8.86718.9190-8.4516 = 11.10% = 1+22 = 11.31%3.2 高錳酸鉀法測C2O42-和F

10、e3+的含量3.2.1 KMnO4溶液配制 稱取3.16g高錳酸鉀固體，充分溶解于1000mL水中，轉移到棕色試劑瓶中貯存。搖勻后即可標定和使用。KMnO4溶液標定3.2.2 KMnO4溶液標定準確稱取0.15-0.2g基準Na2C2O4三份，分別置于已編好號的250mL錐形瓶中，加入50mL蒸餾水和10mL 3mol/L的硫酸溶液，加熱將溫度控制在70-80之間，趁熱立即用高錳酸鉀溶液滴定。開始第一滴高錳酸鉀加入后，褪色很慢，不斷搖動錐形瓶，待紅色褪去后，再滴入第二滴，待溶液中產生了Mn2+后，反應速度加快，滴定速率可適當加快，但仍需逐滴加入，接近終點時紫紅色褪去很慢，應該慢滴，同時充分搖動

11、溶液，小心滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色30s不褪色為終點。記下高錳酸鉀的體積，平行滴定3份，體積差不超過2，以其平均值計算KMnO4溶液物質的量濃度。草酸鈉質量(g)V1 (mL)V2 (mL)V(mL)濃度(mol/L)平均值(mol/L)0.16521.1826.4625.280.019510.019500.15140.2223.4123.190.019490.15481.1225.3925.390.01820C = 2m5VM M（Na2C2O4） = 134g/mol3.2.3 高錳酸鉀滴定C2O42-含量稱取0.15-0.20g樣品三份于已編好號的250mL燒杯中，加入30mL蒸餾水和10-

12、15mL 3mol/L H2SO4溶液，加熱將溫度控制在70-80之間，用已標定的高錳酸鉀溶液滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色，30s不褪色為止。記下高錳酸鉀的體積，平行滴定3份，要求極差4。根據KMnO4溶液的體積，計算樣品中C2O42-含量。樣品質量（g）V1 (mL)V2 (mL)V(mL)W平均值0.15250.7920.0019.2154.05%54.01%0.16180.6320.9820.3553.97%0.14071.0118.7217.7154.01%= 2.5×VCMm(樣品) M（C2O42-） = 88.019g/mol3.2.4 高錳酸鉀滴定Fe3+含量將上面已測定過C

13、2O42-含量的錐形瓶加熱，直至近沸，加0.2-0.3g分析純鋅粉還原，直到溶液中的黃色消失，加熱溶液2min以上，使溶液中的Fe3+離子已完全轉化還原成Fe2+離子。趁熱過濾，除去多余的鋅粉，濾液放入另一干凈的錐形瓶中，用15mL溫水洗滌鋅粉和濾紙，使Fe2+定量轉移到濾液中，并將洗滌液也一并收集在上述錐形瓶中。再加入10-15mL 3mol/L H2SO4溶液，加熱至70-80冒熱氣，用已標定的高錳酸鉀趁熱滴定錐形瓶中含F(xiàn)e2+的溶液，滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色，30s不褪色為終點。根據消耗KMnO4溶液的體積，計算樣品中鐵的含量。樣品質量（g）V1 (mL)V2 (mL)V(mL)平均值0.1

14、5251.194.132.9410.50%10.32%0.16184.166.602.448.21%0.14076.709.322.6210.14%= 5×VCMm(樣品) M（Fe）= 55.845g/mol3.3 EDTA法測Fe3+含量3.3.1 EDTA溶液配制在250mL燒杯中稱取7.4gEDTA，加入150-200mL去離子水，加熱溶解，待溶液冷卻后，轉入試劑瓶中，稀釋至1000mL，充分搖勻，備用。3.3.2 EDTA溶液標定稱取0.4gZnO基準物于250mL燒杯中，加數滴水潤濕，蓋上表面皿，逐滴加入6mol/LHCl溶液，邊加邊攪拌至恰好完全溶解，完全溶解后沖洗表面

15、皿和杯壁，定量轉移至250mL容量瓶中，定容，搖勻。計算鋅標準溶液的準確濃度。再用移液管準確移取25.00mL鋅標準溶液于250mL錐形瓶中，加約30mL去離子水，仔細滴加11NH3·H2O至開始出現(xiàn)白色沉淀，再加10mLNH3·H2O-NH4Cl緩沖溶液（配制方法：將54gNH4Cl溶于適量水中，加350mL 15 mol/L NH3·H2O，稀釋至1L）、2-3滴鉻黑T（配制方法：將0.5g鉻黑T溶于20mL三乙醇胺和80mL水中）指示劑，此時溶液呈酒紅色，用待標定的EDTA標準溶液滴定至溶液呈純藍色，記下所消耗的EDTA溶液的體積。重復平行測定三次，計算ED

16、TA標準溶液的濃度。V1 (mL)V2 (mL)V(mL)濃度(mol/L)平均值0.8027.3026.500.019000.019024.0030.2126.210.019210.1626.8626.700.01886C(EDTA)=m(ZnO)V(EDTA)M(ZnO) m(ZnO) = 0.4099g M(ZnO) = 81.39g/mol3.3.3 EDTA滴定Fe3+含量準確稱取已烘干的樣品0.10-0.15g于250mL燒杯中，加入25mL水使樣品溶解，加入6 mol/L氨水使Fe(OH)3沉淀完全，加熱至70-80冒熱氣，趁熱過濾，用10mL水洗滌3次，使沉淀全都轉移到濾紙上，

17、滴加3mol/L HCl溶液使沉淀溶解,加30mL去離子水,再加入磺基水楊酸（50g/L）2mL，用已標定過的EDTA標準溶液滴定至紫紅色變?yōu)榈S色為終點，記下所消耗的EDTA溶液的體積。重復平行測定三份。根據消耗的EDTA溶液的體積，計算樣品中鐵的含量。樣品質量（g）V1 (mL)V2 (mL)V(mL)平均值0.10790.6213.6213.0012.79%11.065%0.112113.7025.5111.8111.19%0.11321.7213.3811.6610.94%(Fe)=V(EDTA)·C(EDTA)·M(Fe)m(樣品) M(Fe)=55.845g/m

18、ol3.4 分光光度法測Fe3+含量3.4.1 空白溶液和系列標準溶液的配制取6只50 ml容量瓶，編序號為1、2、3、 4、5、6，用吸量管分別移取0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL的Fe3+標準溶液（100g/mL，配制方法：準確稱取0.1758g硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O于燒杯中，加入12.5mL 1 mol/L HCl溶液，溶解后定量轉移至250mL容量瓶中，再加12.5mL 1mol/L HCl溶液，定容，搖勻），依次加入1-6號容量瓶，再往每個容量瓶中加入2.5mL 200g/L磺基水楊酸，然后滴加11

19、NH3·H2O，使溶液由紅色轉變?yōu)榉€(wěn)定的黃色后再過量1mL，定容，搖勻。3.4.2 找出最大吸收波長并繪制標準曲線用1cm比色皿，以1號空白溶液作參比，以4號標準溶液作待測液，在波長400-500nm的范圍內，每隔10nm測定一次吸光度，找出最大吸收波長max。在分光光度計上選定最大吸收波長max，用1cm比色皿，以1號空白溶液作參比，分別測定2-6號標準系列溶液的吸光度。繪制A-c標準曲線。A4000.2534100.2814200.2944300.5444400.3594500.2444600.2174700.1824800.1464900.1185000.083濃度（g/mL）

20、012345A00.1090.2190.2990.4010.4963.4.2 樣品中鐵的測定準確稱取0.14g樣品于100ml燒杯中，加入少量蒸餾水使樣品溶解，定量轉移至250ml容量瓶中，用少量蒸餾水淋洗燒杯數次，一并轉移至容量瓶中，定容，搖勻。用吸量管移取2.5mL溶液到50mL容量瓶中，加入2.5mL200g/L磺基水楊酸，然后滴加11NH3·H2O，使溶液由紅色轉變?yōu)榉€(wěn)定的黃色后再過量1mL，定容，搖勻。用1cm比色皿，以1號空白溶液作參比，測量樣品的吸光度。然后在標準曲線上查出相應的濃度，求得樣品中的鐵的含量。實驗中稱量0.1408g樣品，配好溶液后，測得樣品吸光度A=0.314，對應濃度3.122g/mL，m（Fe3+）=3.122×50×100×10-6=0.01561g，（Fe）= m（三價鐵離子）m(樣品) = 0.1561g0.1408g = 11.09%3.5 電導率的測定稱取0.5g左右的樣品于100mL燒杯中，加少量去離子水溶解，定量轉移到250ml容量瓶中，用少量蒸餾水淋洗燒杯數次，一