三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備和組成測定

2023年12月21日發(作者：個人股權轉讓)

三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備和組成測定

實驗目的

1.掌握合成K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的基本原理和操作技術；

2.加深對鐵(Ⅲ)和鐵(Ⅱ)化合物性質的了解；

3.掌握容量分析等基本操作。

實驗原理

三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀（含三個結晶水）為翠綠色單斜晶體，易溶于水且難溶于乙醇，受光易分解。

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(Ⅲ)草酸配合物，主要反映為：

(NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O===FeC2O4·2H2O↓+(NH4)2SO4+H2SO4

2FeC2O4·2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4===2K3Fe[(C2O4)3]·3H2O

改變溶劑的極性并加少量鹽析劑，可析出綠色單斜晶體純的三草酸合鐵(Ⅲ)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：

5Fe2++KMnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O

2MnO4-+5C2O42-+16H+===2Mn2++10CO2+8H2O

實驗儀器與實驗藥品

托盤天平；分析天平；抽濾裝置；燒杯（100mL，250mL）；電爐；移液管（25mL）；容量瓶（50mL，100mL，250mL）；錐形瓶（250mL）；量筒；試管；表面皿；玻璃棒；濾紙；點滴板；恒溫水浴槽；恒溫干燥箱。

鐵屑；Na2CO3（0.1mol/L）；H2SO4（3mol/L）；硫酸銨；H2SO4（1mol/L）；H2C2O4（飽和）；K2C2O4（飽和）；KCL(A.R.)；KNO3（300g/L）；乙醇（95%）；乙醇—丙酮混合液（1：1）；K3[Fe(CN)6]（5%）；H2O2（3%）；鋅粉；NaC2O4。

實驗步驟

1.三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備

（1）硫酸亞鐵銨的制備

①準確稱量4.20g鐵屑于錐形瓶中，加20mL 0.1mol/L Na2CO3溶液，緩慢加熱10min；

②用傾析法除去堿液，并用水把鐵屑洗凈；

③往盛著鐵屑的錐形瓶內加入25mL 3mol/L H2SO4溶液，水浴80℃，并常取出震蕩，且補充水分，直至反應體系中氣泡冒出速度很慢為止；

④再加1mL 3mol/L H2SO4溶液；

⑤趁熱常壓過濾，濾液轉移入200mL燒杯中；

⑥稱固體硫酸銨9.50g，溶于裝有12.6mL微熱蒸餾水的燒杯中（20℃飽和溶液）；

⑦將上述飽和溶液加入到⑤中，攪拌均勻，小火加熱，在蒸發皿中蒸發濃縮至溶液表面出現晶膜為止；

⑧溶液靜置，冷卻至室溫，抽濾，用少量乙醇洗滌晶體兩次，晾干，得硫酸亞鐵銨晶體。

（2）草酸亞鐵的制備

①稱取5g硫酸亞鐵銨固體于250mL燒杯中，加15mL蒸餾水和5—6滴1mol/L H2SO4；

②加熱溶解，加25mL飽和草酸溶液，加熱攪拌至沸，不斷攪拌；

③維持維沸4min后，停止加熱，取少量清液于試管中，煮沸，若反應完全，將溶液靜置；

④待FeC2O4·2H2O沉淀后清析，棄去上層清液，用總量20mL蒸餾水分三次用傾析法

洗滌晶體，攪拌并溫熱，靜置，棄去上層清液，得到黃色晶體草酸亞鐵。

（3）三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備

①往草酸亞鐵沉淀中加飽和K2C2O4溶液（364g/L）10mL，水浴40℃，滴加3%H2O2溶液20mL，沉淀變為深棕色；

②邊夾邊攪拌，取一滴懸濁液于點滴板中，加一滴K3[Fe(CN)6]溶液，若有藍色再加H2O2，至檢測不到Fe（II）；

③溶液加熱至沸，加20mL飽和草酸，沉淀立即溶解，溶液轉為綠色；

④趁熱過濾于100mL燒杯中，加95%乙醇25mL，冷卻，有晶體析出；

⑤完全析出后，抽濾，用乙醇—丙酮混合液10mL淋灑濾餅，抽干；

⑥將固體產品暗處晾干，稱重，計算產率。

2.三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀組成的測定

（1）KMnO4溶液的標定

①稱取三份0.15gNaC2O4于250mL錐形瓶中；

②分別加水50mL溶解，加10mL 3mol/L H2SO4溶液；

③水浴加熱到75—85℃，趁熱用標定的KMnO4溶液滴定；

④滴定

⑤滴定至溶液呈微紅色且持續30s不褪色；

⑥根據每份滴定中NaC2O4的質量和消耗KMnO4溶液體積算KMnO4溶液濃度

（2）草酸根含量的測定

①將K3Fe[(C2O4)3]·3H2O在50—60℃恒溫干燥箱中干燥1h，冷卻至室溫；

②精確稱取樣品約0.2—0.3g于250mL小燒杯中加水溶解后定量轉移至250mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，待測；

③分別取三份25.00mL試液于錐形瓶中，加25mL水和5mL 1mol/L H2SO4，用標準0.02000mol/L KMnO4溶液滴定；

④滴定時先滴入8mL左右的KMnO4標準溶液，然后加熱到70—85℃直至紫紅色消失；

⑤再用 KMnO4滴定熱溶液，直至微紅色30s內不消失，記下消耗KMnO4標準溶液的總體積，計算K3Fe[(C2O4)3]·3H2O中草酸根的質量分數，并換算成物質的量；

⑥滴定后的溶液保留待用。

（3）鐵含量的測定

①在上述滴定過草酸根的保留溶液中加鋅粉還原，至黃色消失；

②加熱3min，使Fe3+完全 轉變為Fe2+，抽濾，用溫水洗滌沉淀；

③濾液轉入250mL錐形瓶中，在利用KMnO4溶液滴定至微紅色；

④計算K3Fe[(C2O4)3]·3H2O中鐵的質量分數，并換算成物質的量。

結論：在1mol產品中含

注意事項

1.水浴40℃下加熱，慢慢滴加H2O2，以防止H2O2分解。

2.此時生成K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的同時，還有Fe(OH)3沉淀生成。

(II)未氧化完全，則后一步加入再多的草酸溶液都不能使溶液完全變透明，既不能完全轉化為K3Fe[(C2O4)3]溶液，而仍會產生難容的FeC2O4，此時應采取趁熱過濾，或往沉淀上再加H2O2等補救措施。

4.在抽濾過程中，勿用水沖洗粘附在燒杯和布氏漏斗上的綠色產品。

5.溫度不能高于60℃，否則草酸易分解：H2C2O4===H2O+CO2+CO。

4滴定Fe2+或C2O42-時，滴定速度不能太快，否則部分KMnO4在熱溶液中分解：

4KMnO4+2H2SO4===4MnO2+2K2SO4+2H2O+3O2

[思考題]

1．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+NO↑+KNO3

H2O2作氧化劑好，因為還原產物為H2O，不會引入雜質。

2．根據三草酸合鐵（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。

3．在三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀的制備過程中，加入15 mL飽和草酸溶液后，沉淀溶解，溶液轉為綠色。若往此溶液中加入25mL 95%乙醇或將此溶液過濾后往濾液中加入25mL 95%的乙醇，現象有何不同？為什么？并說明對產品質量有何影響？

答：由于沉淀在加入15 mL飽和草酸溶液后，可能未溶完，若往此溶液中加入25mL 95%乙醇，會使產品不純。