三草酸合鐵酸鉀的制備講義

1、三草酸合鐵酸鉀的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握用自制(NH4)2Fe(SO4)2合成K3Fe(C2O4)3 3H2O的基本原理和操作技術(shù)；2 .加深對(duì)Fe(ni)和Fe(n )化合物性質(zhì)的了解。3 .掌握確定化合物化學(xué)式的基本原理及方法；4 .學(xué)習(xí)熱重、差熱分析、磁化率測定、紅外光譜分析的操作技術(shù)；5 .通過綜合性實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決復(fù)雜問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)原理1.三草酸合鐵(III )酸鉀的性質(zhì)與制備(1)性質(zhì)：三草酸合鐵(III)酸鉀(含三個(gè)結(jié)晶水) 為翠綠色的單斜晶體，易溶于水(溶解度0C,4.7g/100g; 100C, 117.7g/100g),難溶于乙醇。110c下可失去

2、全部結(jié)晶水，230c時(shí)分解。此配合物對(duì)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(xué)光量計(jì)。 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(jī)反應(yīng)良好的催化劑，在工業(yè)上具有一定的應(yīng)用價(jià)值。(2)制備：本實(shí)驗(yàn)以硫酸亞鐵錢為原料，與草酸在酸性溶液中先制得草酸亞鐵沉淀，然 后再用草酸亞鐵在草酸鉀和草酸的存在下，以過氧化氫為氧化劑，得到鐵(m) 草酸配合物。主要反應(yīng)為：(NH4) 2Fe(SO) 2 + H 2Go + 2H 2O = FeC 2O - 2KH + (NH4) 2SO + H 2SO2FeC2O4 2H2O + H2O2 + 3K 2c2O4 + H2c2O4 =

3、2K 3Fe(C2O4)3 3H 2O2.產(chǎn)物的定性分析(1)化學(xué)分析鑒定：K +離子與酒石酸氫鈉溶液產(chǎn)生白色沉淀；Fe3+與KSCN溶液混合，生成Fe (NCS) n3-n配離子，呈血紅色，而Fe(C2O4)3與 KSN溶液無現(xiàn)象。(2)紅外光譜鑒定：C 2O42-及結(jié)晶水通過紅外光譜分析。頻率/cm-1譜帶歸屬1712、 1677、 1649琰基C=O的伸縮振動(dòng)吸收帶1390、 1270、 1255、 885C-O伸縮及一OC=O彎曲振動(dòng)797、 785OC二O彎曲及M O鍵的伸縮振動(dòng)528C-C鍵的伸縮振動(dòng)吸收帶498環(huán)受形及OC=O彎曲振動(dòng)366MO伸縮振動(dòng)吸收帶結(jié)晶水的吸收帶在 35

4、503220/ cm-1之間，一般在 3450/ cm-1附近。C2O 42-最常見的為雙齒配位形成的螯合物。3、產(chǎn)物的定量分析目的：通過定量分析可以測定各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，各離子、基團(tuán)的個(gè)數(shù)比，再根據(jù)定性實(shí)驗(yàn)得到的對(duì)配合物內(nèi)外界的判斷，從而可推斷出產(chǎn)物的化學(xué)式。(1)結(jié)晶水的含量(重量分析法)110c下干燥脫水已知質(zhì)量的產(chǎn)品L0脫水后再稱量計(jì)算結(jié)晶水的含量(2)草酸根的含量(氧化還原滴定法)2+2+5c2O4 +2MnO4+16H - 10CO2T +2Mn + 8H2O(3)鐵的含量(氧化還原滴定法)2Fe3+Zn - 2Fe2+Zn2+5Fe2+ + MnO I+8H + 5Fe3+ +

5、Mn 2+ + 4H 2。(4)鉀的含量(差量法)1-(結(jié)晶水)-Fe%- C 2。42- %4、產(chǎn)物的表征(1)配合物中心離子的外層電子結(jié)構(gòu)通過對(duì)配合物磁化率的測定，可以推算出未成對(duì)的電子數(shù)，推斷出中心離子外層電子的結(jié)構(gòu)、配鍵類型、立體化學(xué)結(jié)構(gòu)。（2）熱重、差熱分析通過對(duì)TG曲線的分析，了解物質(zhì)在升溫過程中質(zhì)量的變化情況；通過對(duì) DTA 曲線的分析，可了解物質(zhì)在升溫過程中熱量變化的情況。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行TG、DTA分析可測量出失去結(jié)晶水的溫度、熱分解溫度及脫水分 解熱量變化情況等，各步始終的數(shù)量結(jié)晶水的個(gè)數(shù)。三、儀器和藥品儀器：數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH 1型）、循環(huán)水式多用真空汞（SHBm-A型）、M

6、B1A型磁天平、美國尼高力傅立葉變幻紅外光譜儀等。藥品：（NH4）2Fe（SO4）2 6H20、H2SO4（3mol/L）、H2c204 2H20、K2c2。4（飽和）、出。2（6%）、 乙醇（95%）、KSCN（0.1 mol/L）、CaCl2（0.5 mol/L）、飽和酒石酸氫鈉溶液、FeCl3（0.1 mol/L）、 KMnO 4（0.0211 mol/L）等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .K3Fe（C2O4）3 3H2O 的制備（1） FeC204 2H2O 的制備250ml燒杯中，加入20ml蒸儲(chǔ)水和1ml 3mol/LH 2SO4 （加酸的目的？），稱取6.0g自制 （NH4）2Fe（SO4）

7、2 6H2O固體倒入燒杯中，加熱使之溶解。另稱取H2c2O4 2H2O3.5g于100ml燒杯中，加入35ml蒸儲(chǔ)水微熱、攪拌溶解。 取中配制的H2c2O4溶液20ml加入250ml燒杯中，不斷攪拌，加熱至沸后，微熱5min, 室溫下靜置，待黃色FeC204 2H2O晶體沉淀后用傾析法棄去上層清液。再向沉淀中加入20ml 水（目的？），攪拌，并溫?zé)?，靜置后再棄去清液（盡可能把清液傾倒干凈）。（2） K3Fe（C2O4）3 3H2O 的制備在上述（3）的沉淀中加入15 ml飽和K2c2O4溶液于，水浴加熱至約 40 C,用滴管慢慢 （為什么？）滴加12 ml 6%H 2O2 （現(xiàn)象？），并不斷攪

8、拌保持溫度在 40c左右。 將水浴加熱至沸除去 H2O2,再加入1. （2）中H2c2O4至溶液完全變?yōu)橥该鞔渚G色 （pH為 3.03.5）,滴加過程中保持水浴沸騰。 冷卻，向燒杯中加入 15ml 95%乙醇，置于 暗處（為什么？）冷卻結(jié)晶，減壓過濾。（3）產(chǎn)品的重結(jié)晶稱量產(chǎn)品質(zhì)量，按 100 c溶解度計(jì)算，加入蒸儲(chǔ)水置于熱水浴中溶解，放暗處冷卻結(jié)晶，減壓過濾(用 95%的乙醇洗滌)，將重結(jié)晶后的產(chǎn)品放入提前稱量好質(zhì)量的50ml干燥的空燒杯中，貼上標(biāo)簽后壁光保存。2產(chǎn)物的定性分析上加入少量蒸儲(chǔ)水加入飽和酒石酸氫鈉溶液1ml(1) K+的檢定：取少量樣品溶解充分搖勻一現(xiàn)象？(2) Fe3+的檢定

9、:1號(hào)試管取樣品加水溶解現(xiàn)象?2號(hào)試管取少量 FeCl3溶液2 滴 0.1mol/5KSCN 現(xiàn)象?2滴0.1mol/L的KSCN工詢缶加2滴稀硫酸 無現(xiàn)象(3) C2O42-的檢定:1號(hào)試管取樣品加水溶解加2滴0.5mol/L氯化鈣溶液 現(xiàn)象?加2滴0.5mol/L氯化鈣溶液2號(hào)試管加少量 K2c2。4溶液現(xiàn)象?2.(4)利用紅外光譜儀確定結(jié)晶水及C2O4置于紅外光譜儀與標(biāo)準(zhǔn)圖對(duì)比制樣測定紅外吸收光譜確定是否含有結(jié)晶水及C2O42結(jié)論：說明產(chǎn)品中含有那些離子?以什么形式存在?3產(chǎn)物的定量分析(1)結(jié)晶水含量的測定:110c電熱箱中干燥1小時(shí)冷卻稱量兩個(gè)潔凈的稱量瓶編號(hào)31置于干燥器中重復(fù)操作

10、至準(zhǔn)確稱量兩份樣品0 50 6a110c下干燥1小時(shí)冷恒重0.5 0.6g分別放入上述兩個(gè)稱量瓶中11卻稱量重復(fù)操作至恒重(2) C2O42-含量的測定:、工口加入10m 3mol/L硫酸、20ml蒸儲(chǔ)水行85c水準(zhǔn)確稱量樣品0.10000.1300g微熱、溶解浴中保持5-8min直至溶液呈淺粉色5 8min用0.0211mol/L KMnO 4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定記錄消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積。(3) Fe3+含量的測定:加入Zn粉煮沸趁熱過濾蒸儲(chǔ)水洗滌上述保留液中 Zn至黃色消失收集濾液用0.0211mol/L直至溶液呈淺粉色KMnO 4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定記錄消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積。(見表1)(4) K+含量的測定

11、：1-(結(jié)晶水)-Fe%- C 2O42-%。表1 C2O42-、Fe2+含量的定量分析數(shù)據(jù)表組數(shù)樣品質(zhì)量/g滴定C2O42-消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積/mlC2O42-含量 (%)滴定Fe2+消耗標(biāo)準(zhǔn)液 體積/mlFe2+含量(%)123平均一一一(C 標(biāo)=0.0211mol/L、n(Fe 3+尸n(Fe 2+)結(jié)論：在1mol產(chǎn)品中含C2O4-mol, Fe3+ mol, K+ mol,結(jié)晶水 mol,該物質(zhì)的 化學(xué)式為。4.配合物磁化率的測定樣品管的準(zhǔn)備|一件品管的標(biāo)準(zhǔn)測志|一網(wǎng)質(zhì)的測定|一卜羊品的測志|一|計(jì)算未成對(duì)的電？I廠表2三草酸合鐵（m）酸鉀磁化率測定數(shù)據(jù)記錄表h/cmI /Aw/gw平

12、/g w標(biāo)/g w樣/gXmnJI空 管一空管+莫爾鹽14.0空管+樣品14.0W標(biāo)/g10.4061結(jié)論:5.配合物的熱分析用分析天平稱取已研習(xí)的樣品56mg 置于熱分析儀的塔期支架500 C 下進(jìn)行熱重（TG）、差熱分析（DTA）儀器各量程及參數(shù)選擇：熱重（TG）量程：4.5mg差熱分析（DTA）量程：50uV微分熱重量程：100mV/min升溫速率：10 C/min結(jié)論：6.配合物的紅外光譜分析M件的安裝|一 恨譜儀的初始化一 而一樣品采集圖樣修飾|打印| 結(jié)論：一五、數(shù)據(jù)分析1 .計(jì)算產(chǎn)率：2 .產(chǎn)物的定量分析（計(jì)算過程）掃描參數(shù)的設(shè)置空白樣采集組數(shù)樣品質(zhì)量/g滴定C2O42-消耗標(biāo)準(zhǔn)

13、液體積/mlC2O42-含量 (%)滴定Fe2+消耗標(biāo)準(zhǔn)液 體積/mlFe2+含量(%)123平均一一一C2O42-、Fe2+含量的測定分析C 標(biāo)=0.0211mol/L、n(Fe3+尸n(Fe2+)解析：以第一組數(shù)據(jù)為例寫出計(jì)算過程3 .磁化率的測定表2三草酸合鐵（m）酸鉀磁化率測定數(shù)據(jù)記錄表h/cmI /AW/gW平 /g W標(biāo)/g W樣/gXmnJI空 管一空管+莫爾鹽14.0空管+樣品14.0W標(biāo)/g10.4061解析：以第一組數(shù)據(jù)為例寫出計(jì)算過程4 .配合物熱分析數(shù)據(jù)注意事項(xiàng)1 .水浴40c下加熱，慢慢滴加 H2O2。以防止H2O2分解。2 .在抽濾過程中，勿用水沖洗粘附在燒杯和布氏濾斗上的綠色產(chǎn)品。思考題1.能否用FeSO4代替硫酸亞鐵錢來合成 K3Fe（C2O4）3?這時(shí)可用HNO 3代