無機化學實驗1

實驗1三草酸合鐵(III)酸鉀的制備和組成測定一、 實驗目的掌握合成K3Fe[(C2O4)3]?3H2O的基本原理和操作技術(shù)；加深對鐵(III)和鐵(II)化合物性質(zhì)的了解；掌握容量分析等基本操作。二、 實驗原理本實驗以硫酸亞鐵銨為原料，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(I)草酸配合物。主要反應為(NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O===FeC2O4?2H2Ol+(NH4)2SO4+H2SO42FeC2O4?2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4===2K3[Fe(C2O4)3]?3H2O改變?nèi)軇O性并加少量鹽析劑，可析出綠色單斜晶體純的三草酸合鐵(I)酸鉀，通過化學分析確定配離子的組成。用KMnO4標準溶液在酸性介質(zhì)中滴定測得草酸根的含量。Fe3+含量可先用過量鋅粉將其還原為Fe2+，然后再用KMnO4標準溶液滴定而測得，其反應式為5C2O42?+16H++2MnO2?===1QCO2t+2Mn2++8H2O5Fe2++8H++4MnO?===5Fe3++Mn2++4H2O三、 實驗儀器與試劑托盤天平，分析天平，抽濾裝置，燒杯，電爐，移液管，容量瓶，錐形瓶，量筒，試管，表面皿，玻璃棒，濾紙，點地板，恒溫水浴槽，恒溫干燥箱硫酸亞鐵銨，硫酸(3mol/L,1mol/L)，，草酸(飽和)，草酸鉀(飽和)，氯化鉀(A.R)，硝酸鉀(300g/L)，乙醇(95%)，乙醇一丙酮混合液(1:1)，六氤合鐵酸鉀(5%)，雙氧水(3%)，鋅粉，草酸鈉四、 實驗步驟I草酸亞鐵的制備：稱取5g硫酸亞鐵銨固體放在250mL燒杯中，然后加15mL蒸餾水和5~6滴1mol/LH2SO4，加熱溶解后，再加入25mL飽和草酸溶液，加熱攪拌至沸，然后不斷攪拌片刻，防止飛濺。維持4min后，停止加熱，靜置。待黃色晶體FeC2O4?2H2O沉淀后傾析，棄去上層清液，加入20mL蒸餾水洗滌晶體，攪拌并溫熱，靜置，棄去上層清液，即得黃色晶體草酸亞鐵。II三草酸合鐵(III)酸鉀的制備：往草酸亞鐵沉淀中，加入飽和K2C2O4溶液10mL，水浴加熱313K，恒溫下慢慢滴加3%的H2O2溶液20mL，沉淀轉(zhuǎn)為深棕色。檢測Fe2+是否存在。邊加邊攪拌，加完后將溶液加熱至沸，然后加入20mL飽和草酸溶液，沉淀立即溶解，溶液轉(zhuǎn)為綠色。趁熱過濾，濾液轉(zhuǎn)入100mL燒杯中，加入95%的乙醇25mL，混勻后冷卻，可以看到燒杯底部有晶體析出。為了加快結(jié)晶速度，可往其中滴加KNO3溶液。固體產(chǎn)品置于一表面皿上，置暗處晾干。稱重，計算產(chǎn)率。III高錳酸鉀溶液濃度的標定：稱取1.6g左右的高錳酸鉀配成500ml溶液。準確稱取0.13?0.17gNa2C2O4三份，分別置于250mL錐形瓶中，加水50mL使其溶解，加入10mL3mol?L-1H2SO4溶液，在水浴上加熱到75?85°C，趁熱用待標定的KMnO4溶液滴定，開始時滴定速率應慢，待溶液中產(chǎn)生了Mn2+后，滴定速率可適當加快，但仍須逐滴加入，滴定至溶液呈現(xiàn)微紅色并持續(xù)30s內(nèi)不褪色即為終點。根據(jù)每份滴定中Na2C2O4的質(zhì)量和消耗的KMnO4溶液體積,計算出KMnO4溶液的濃度。W草酸根濃度的標定：把制得的K3Fe[(C2O4)3]?3H2O在50-60C于恒溫干燥箱中干燥1h,在干燥器中冷卻至室溫，精確稱取樣品約0.2-0.3g，在燒杯中溶解，放入250mL中定容，分別取三份25.00mL試液于錐形瓶中，加入25mL水和5mL1mol?L—1H2SO4,用標準0.02000mol-L—1KMnO4溶液滴定。滴定時先滴入8mL左右的KMnO4標準溶液，然后加熱到343~358K(不高于358K)直至紫紅色消失。再用KMnO4滴定熱溶液，直至微紅色在30s內(nèi)不消失。記下消耗KMnO4標準溶液的總體積，計算K3Fe[(C2O4)3]?3H2O中草酸根的質(zhì)量分數(shù)，并換算成物質(zhì)的量。滴定后的溶液保留待用。V鐵含量的測定：在上述滴定過草酸根的保留液中加鋅粉還原，至黃色消失。加熱3min，使Fe3+完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+，抽濾，用溫水洗滌沉淀。濾液轉(zhuǎn)入250mL錐形瓶中，再利用KMnO4溶液滴定至微紅色，計算K3Fe[(C2O4)3]中鐵的質(zhì)量分數(shù)，并換算成物質(zhì)的量。五、試驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理高錳酸鉀濃度的標定編號12山草酸鈉(g)0.160.15V高錳酸鉀(mL)23.4523.41

C高錳酸鉀(mol/L)0.02040.0191C平高錳酸鉀(mol/L)0.0197112.草酸根含量的測定編號12V高錳酸鉀(mL)5.615.37n草酸根(mol)0.00027630.0002645N平草酸根(mol)0.00027043.鐵含量的測定編號12V高錳酸鉀(mL)0.50.4nFe2+(mol)0.00004930.0000394nFe3+(mol)0.00004930.0000394N平Fe3+(mol)0.0000444三草酸合鐵酸鉀產(chǎn)率的計算通過原理中兩個化學方程式我們知道硫酸亞鐵銨與三草酸合鐵酸鉀的物質(zhì)的量相同，所以：三草酸合鐵酸鉀的理論產(chǎn)量二稱取的蔬僧業(yè)鐵吸的質(zhì)牡x■：狀酸合鐵酸鉀的III對原子/質(zhì)量硫酸亞鐵鍛的相X，「螟『質(zhì)煢5x509284=3.38g實際三草酸合鐵酸鉀的質(zhì)量為1.42g所以產(chǎn)率為42.01%結(jié)論:在1mol產(chǎn)品中草酸根有0.4297mol,三價鐵0.7058mol,該物質(zhì)的化學式為K3[Fe(C2O4)3]?3H2O六、思考題能否用FeSO4代替硫酸亞鐵銨來合成K3Fe[(C2O4)3]?這時可用HNO3代替H2O2作氧化劑，寫出用HNO3作氧化劑的主要反應式。你認為用哪個作氧化劑較好？為什么？答：能。FeC2O4?2H2O+HNO3+K2C2O4+H2C2O4===K3[Fe(C2O4)3]-3H2O+NOt+KNO3H2O2作氧化劑好，因為還原產(chǎn)物為H2O,不會引入雜質(zhì)。根據(jù)三草酸合鐵(III)酸鉀的合成過程及它的TG曲線，你認為該化合物應如何保存？答：保存于棕色瓶中，置于陰涼干燥處。在三草酸合鐵（III）酸鉀的制備過程中，加入15mL飽和草酸溶液后，沉淀溶解，溶液轉(zhuǎn)為綠色。若往此溶液中加入25mL95%乙醇或?qū)⒋巳芤哼^濾后往濾液中加入25mL95%的乙醇，現(xiàn)象有何不同？為什么？并說明對產(chǎn)品質(zhì)量有何影響？答：由于沉淀在加入15mL飽和草酸溶液后，可能未溶完，若往此溶液中加入25mL95%乙醇，會使產(chǎn)品不純。實驗2十二鴇磷酸的合成、表征及催化合成乙酸乙酯的研究一、 實驗目的學會乙醚萃取法制備Keggin型十二鈣磷酸并對其進行紅外表征。掌握乙酸乙酯的制備原理及方法。二、 實驗原理雜多酸做為一種新型催化劑，近年來已廣泛應用于石油化工、冶金、醫(yī)藥等許多領域。在堿性溶液中Mo（丑）或W（丑）以正車烏酸根MoO42-（WO42-）存在，隨著溶液pH減小，逐漸聚合為多酸根離子。在上述聚合過程中，加入一定量的磷酸鹽或硅酸鹽，則可生成有確定組成的烏雜多酸根離子，如：[SiMo12O40]4-、[PW12040]3-等。這類鉬（烏）雜多酸在水溶液中結(jié)晶時，得到高水合狀態(tài)的雜多酸（鹽）結(jié)晶Hm[XMo12040]?nH20（或Hm[XW12040]?nH20），后者易溶于水及有機溶劑（乙醚、丙酮等），遇堿分解，在酸性水溶液中較穩(wěn)定。本實驗利用烏雜多酸在強酸溶液中易于乙醚生成加合物而被乙醚萃取的性質(zhì)來制備十二烏磷酸。12W042-+HP042-+23H+===[PW12040]3-+12H20乙酸乙酯的合成原理:IL書通峻

CH：JCOOH+CH;jCH^H4==sCHh00CH^^4-H2O提高產(chǎn)率的措施：一方面加入過量的乙醇，另一方面在反應過程中不斷蒸出生成的產(chǎn)物和水。三、 儀器與實驗藥品磁力攪拌器、酸度計、紅外極譜儀、燒杯、分液漏斗、蒸發(fā)皿、水浴鍋、三口燒瓶，分餾柱鎢酸鈉、磷酸氫二鈉、醋酸鈉、鹽酸、乙醚、雙氧水、無水乙醇、醋酸四、 實驗步驟十二鎢磷酸的合成稱取25.0gNa2WO4?2H2O和4gNaH2PO4溶于150cm3蒸餾水中，加熱攪拌使其溶解，在微沸下逐滴滴加25cm3濃HC1,同時攪拌，調(diào)pH=2。開始滴入HCl有黃鎢酸沉淀出現(xiàn)，要繼續(xù)滴加HC1，至不再有黃色沉淀時，便可停加HC1（此過程約需10min）。濾液冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，加入35cm3乙醚，再加入10cm36mol-dm-3HC1，充分振蕩萃取后，靜置。分出下層油狀物到于蒸發(fā)皿中，加入少量蒸餾水（15?20滴），攪拌幾下，在60°C水浴上蒸發(fā)濃縮，直至液體表面有晶膜出現(xiàn)為止。冷卻，待乙醚完全揮發(fā)后，得無色透明的十二鎢磷酸晶體。測定十二鎢磷酸的紅外光譜。乙酸乙酯的合成安裝乙酸乙酯的合成裝置。量取16mL乙醇，8毫升冰醋酸混合后，測其pH值。稱取0.2g十二鎢磷酸溶解于上述溶液中，然后裝入三口燒瓶中。在70—80°C水浴中加熱60min左右。冷卻，測量所得液體的pH值。計算乙酸乙酯的產(chǎn)率。五、結(jié)果與討論1.十二鎢磷酸的產(chǎn)率理論產(chǎn)量為17g，實際產(chǎn)量為7.095g

產(chǎn)率=給產(chǎn)率=給，夷理治產(chǎn)量7-09517=41.73%十二鎢磷酸的紅外光譜十二鎢磷酸的IR特征峰出現(xiàn)在700-1100cm-1范圍內(nèi)，有4個特征反對稱峰。乙酸乙酯的酯化率乙酸乙酯的酯化率二初始pH-終點pH初始pH1.4-0.99L4=29.29%六、思考題十二鎢磷酸具有較強的氧化性，與橡膠、紙張、塑料等有機物質(zhì)接觸，甚至于空氣中灰塵接觸時，均易被還原為“雜多藍”。因此，在制備過程中，要注意哪些問題？答：要盡量避免灰塵飄入反應容器，避免接觸上述所提到的物質(zhì)。如果發(fā)現(xiàn)溶液變成藍色可加入H2O2。為什么使用過量的乙醇？答：為了使反應更好的向產(chǎn)物方向移動，提升產(chǎn)率。蒸出的乙酸乙酯中主要含有哪些雜質(zhì)？如何出去？答：雜質(zhì)有乙醇，乙醚，水和醋酸等，用碳酸鈉出去醋酸，食鹽水出去乙醚，氯