三草酸合铁(III)酸钾的制备及组成分析.ppt

三草酸合铁(III)酸钾的制备及组成分析 实验十实验十第一部分第一部分 合成合成一、实验目的一、实验目的E通过学习三草酸合铁通过学习三草酸合铁(III)酸钾的合成方酸钾的合成方法，掌握无机制备的一般方法。法，掌握无机制备的一般方法。E学习用高锰酸钾法测定学习用高锰酸钾法测定C2O42-与与Fe3+的原的原理和方法。理和方法。E综合训练无机合成、滴定分析的基本操综合训练无机合成、滴定分析的基本操作，掌握确定化合物组成的原理和方法。作，掌握确定化合物组成的原理和方法。二、实验原理二、实验原理E 三草酸合铁三草酸合铁(III)酸钾，即酸钾，即K3Fe(C2O4)3 3H2O，为绿色单斜晶体，溶于水，难溶于乙醇。为绿色单斜晶体，溶于水，难溶于乙醇。110C下失去三分子结晶水而成为下失去三分子结晶水而成为K3Fe(C2O4)3，230C时分解。该配合物对光敏感，光照下即时分解。该配合物对光敏感，光照下即发生分解。发生分解。E 合成三草酸合铁合成三草酸合铁(III)酸钾的工艺路线酸钾的工艺路线 合成三草酸合铁合成三草酸合铁(III)酸钾的工艺路线有多种。酸钾的工艺路线有多种。1 1 以铁为原料制得硫酸亚铁铵，加草酸钾制得草酸亚铁以铁为原料制得硫酸亚铁铵，加草酸钾制得草酸亚铁以铁为原料制得硫酸亚铁铵，加草酸钾制得草酸亚铁以铁为原料制得硫酸亚铁铵，加草酸钾制得草酸亚铁后经氧化制得三草酸合铁后经氧化制得三草酸合铁后经氧化制得三草酸合铁后经氧化制得三草酸合铁(III)(III)酸钾；酸钾；酸钾；酸钾；2 2 以硫酸铁与草酸钾为原料直接合成三草酸合铁以硫酸铁与草酸钾为原料直接合成三草酸合铁以硫酸铁与草酸钾为原料直接合成三草酸合铁以硫酸铁与草酸钾为原料直接合成三草酸合铁(III)(III)酸钾；酸钾；酸钾；酸钾；3 3 以三氯化铁与草酸钾直接合成三草酸合铁以三氯化铁与草酸钾直接合成三草酸合铁以三氯化铁与草酸钾直接合成三草酸合铁以三氯化铁与草酸钾直接合成三草酸合铁(III)(III)酸钾；酸钾；酸钾；酸钾；4 4 本实验采用硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁经氧化本实验采用硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁经氧化本实验采用硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁经氧化本实验采用硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁经氧化结晶得三草酸合铁结晶得三草酸合铁结晶得三草酸合铁结晶得三草酸合铁(III)(III)酸钾。酸钾。酸钾。酸钾。E 合成原理合成原理1 硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁：硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁：2 在过量草酸根存在下，用过氧化氢氧化草酸亚铁即可得在过量草酸根存在下，用过氧化氢氧化草酸亚铁即可得到三草酸合铁（到三草酸合铁（III）酸钾，同时有氢氧化铁生成：）酸钾，同时有氢氧化铁生成：3 加入适量草酸可使转化为三草酸合铁（加入适量草酸可使转化为三草酸合铁（III）酸钾配合物：）酸钾配合物：4 再加入乙醇，放置即可析出产物结晶。再加入乙醇，放置即可析出产物结晶。总反应式为：总反应式为：三、仪器和试剂三、仪器和试剂E 仪器：仪器：仪器：仪器：托盘天平，分析天平，烧杯（托盘天平，分析天平，烧杯（托盘天平，分析天平，烧杯（托盘天平，分析天平，烧杯（100mL100mL，250mL 250mL），量筒（），量筒（），量筒（），量筒（10mL10mL，100mL100mL），长颈漏斗，布），长颈漏斗，布），长颈漏斗，布），长颈漏斗，布氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，锥形瓶（锥形瓶（锥形瓶（锥形瓶（250mL250mL），酸式滴定管），酸式滴定管），酸式滴定管），酸式滴定管50mL50mL）。）。）。）。E 试剂：试剂：试剂：试剂：FeSOFeSO4 4（s s），），），），1mol1mol L L-1-1HH2 2SOSO4 4溶液，溶液，溶液，溶液，1mol1mol L L-1-1HH2 2C C2 2OO4 4溶液，饱和溶液，饱和溶液，饱和溶液，饱和K K2 2C C2 2OO4 4溶液，溶液，溶液，溶液，3%H3%H2 2OO2 2溶液，溶液，溶液，溶液，MnSOMnSO4 4滴定液，滴定液，滴定液，滴定液，6mol6mol L L-1-1HClHCl溶液，溶液，溶液，溶液，15%SnCl15%SnCl2 2溶液，溶液，溶液，溶液，2.5%Na2WO2.5%Na2WO4 4溶液，溶液，溶液，溶液，6%TiCl6%TiCl3 3溶液，溶液，溶液，溶液，0.4%CuSO0.4%CuSO4 4溶液，溶液，溶液，溶液，0.01mol0.01mol L-1KMnOL-1KMnO4 4标准滴定溶标准滴定溶标准滴定溶标准滴定溶液（自行配制和标定）。液（自行配制和标定）。液（自行配制和标定）。液（自行配制和标定）。四、实验方法四、实验方法E(1)溶解溶解 在托盘天平上称取在托盘天平上称取4.0g FeSO4 7H2O 晶体，放入晶体，放入250mL烧瓶中，加入烧瓶中，加入1mol L-1H2SO 1mL，再加入，再加入H2O15 mL，加热使其溶解。，加热使其溶解。E(2)沉淀沉淀 在上述溶液中加入在上述溶液中加入1mol L-1H2C2O4 20mL，搅拌并加热煮沸，使形成，搅拌并加热煮沸，使形成FeC2O4 2H2O 黄色沉淀，用倾泻法洗涤该沉淀黄色沉淀，用倾泻法洗涤该沉淀3次，每次使用次，每次使用25mLH2O去除可溶性杂质。去除可溶性杂质。E(3)(3)氧化氧化氧化氧化 在上述沉淀中加入在上述沉淀中加入在上述沉淀中加入在上述沉淀中加入10 10 mLmL饱和饱和饱和饱和K K2 2C C2 2OO4 4溶液，溶液，溶液，溶液，水浴加热至水浴加热至水浴加热至水浴加热至4040o oC C，滴加，滴加，滴加，滴加6%H6%H2 2OO2 2溶液溶液溶液溶液10mL10mL，不断搅，不断搅，不断搅，不断搅拌溶液并保持温度在拌溶液并保持温度在拌溶液并保持温度在拌溶液并保持温度在40 40 o oC C左右，使左右，使左右，使左右，使FeFe（IIII）充分氧）充分氧）充分氧）充分氧化为化为化为化为FeFe（IIIIII）。滴加完后，加热溶液至沸以去除过）。滴加完后，加热溶液至沸以去除过）。滴加完后，加热溶液至沸以去除过）。滴加完后，加热溶液至沸以去除过量的量的量的量的HH2 2OO2 2。E(4)(4)生成配合物生成配合物生成配合物生成配合物 保持上述沉淀近沸状态，先加入保持上述沉淀近沸状态，先加入保持上述沉淀近沸状态，先加入保持上述沉淀近沸状态，先加入1mol1mol L L-1-1 HH2 2C C2 2OO4 45mL5mL，然后趁热滴加，然后趁热滴加，然后趁热滴加，然后趁热滴加1mol1mol L L-1 1HH2 2C C2 2OO4 423 23 mLmL使沉淀溶解，溶液的使沉淀溶解，溶液的使沉淀溶解，溶液的使沉淀溶解，溶液的pHpH值保持在值保持在值保持在值保持在4545，此时溶液呈翠绿色，趁热将溶液过滤到一个，此时溶液呈翠绿色，趁热将溶液过滤到一个，此时溶液呈翠绿色，趁热将溶液过滤到一个，此时溶液呈翠绿色，趁热将溶液过滤到一个150mL150mL烧杯中，并使滤液控制在烧杯中，并使滤液控制在烧杯中，并使滤液控制在烧杯中，并使滤液控制在30mL30mL左右，冷却，左右，冷却，左右，冷却，左右，冷却，8mL8mL乙醇，放置（过夜）、结晶、抽滤至干即得三乙醇，放置（过夜）、结晶、抽滤至干即得三乙醇，放置（过夜）、结晶、抽滤至干即得三乙醇，放置（过夜）、结晶、抽滤至干即得三草酸合铁草酸合铁草酸合铁草酸合铁(III)(III)酸钾晶体。称量，计算产率，并将晶酸钾晶体。称量，计算产率，并将晶酸钾晶体。称量，计算产率，并将晶酸钾晶体。称量，计算产率，并将晶体置于干燥器内避光保存。体置于干燥器内避光保存。体置于干燥器内避光保存。体置于干燥器内避光保存。五、实验过程五、实验过程15mL水 1molL-1H2SO41mL 溶解 1molL-1H2C2O4 20mL FeC2O4 2 H2O 黄色黄色烧杯内FeSO4FeSO4 7H7H2 2OO4.0g4.0g热水洗三次每次25.00mL 黄色变黄色变橙色橙色 不断搅拌溶液保持温度在40 oC滴加6%H2O2溶液10mL 红棕色红棕色 煮沸10 mL饱和K2C2O4溶液 水浴加热至40oC 溶液至沸以去除过量的H2O2 pH值保持在pH45 Fe(OH)3 红棕色红棕色（上层液为翠绿色）（上层液为翠绿色）沉淀溶解沉淀溶解（黄绿色溶液）（黄绿色溶液）1mol L-1H2C2O47mL 暗处放置结晶8-10mL95%乙醇 绿色绿色单斜单斜晶体晶体200g/LKOH约2.5mL趁热过滤 翠绿色滤液翠绿色滤液（体积在（体积在30mL以下）以下）抽干后用少量乙醇洗涤产品继续抽干先先5mL，后后2mL滴加滴加50-100mL小烧杯中冷却抽干称量计算产率（产品放在干燥器中避光保存）第二部分第二部分 测定组成测定组成一、标准滴定溶液配制与标定一、标准滴定溶液配制与标定二、各个组份含量测定二、各个组份含量测定高锰酸钾标准溶液的配制与标定高锰酸钾标准溶液的配制与标定 一、实验目的一、实验目的F了解并掌握高锰酸钾标准溶液的了解并掌握高锰酸钾标准溶液的配制及标定方法。配制及标定方法。F掌握标定高锰酸钾溶液浓度的原掌握标定高锰酸钾溶液浓度的原理、方法及滴定条件。理、方法及滴定条件。二、实验原理二、实验原理F 配制：粗、沸、放、滤、棕。配制：粗、沸、放、滤、棕。F 标定：基准物质：标定：基准物质：Na2C2O4 F 滴定反应滴定反应：F 反应条件反应条件n n 滴定温度控制在滴定温度控制在滴定温度控制在滴定温度控制在75758585为宜。为宜。为宜。为宜。n n 溶液的酸度约为溶液的酸度约为溶液的酸度约为溶液的酸度约为0.50.51.0molL1.0molL-1-1。n n 滴定速度应先慢后快。滴定速度应先慢后快。滴定速度应先慢后快。滴定速度应先慢后快。n n 终点颜色：终点颜色：终点颜色：终点颜色：粉红色粉红色粉红色粉红色 F 计算计算10.01molL-1KMnO4标准溶液的配制标准溶液的配制F 称取计算量的称取计算量的KMnO4溶于溶于1000mL去离子水去离子水中，盖上表面皿，加热至沸并保持中，盖上表面皿，加热至沸并保持2030min，随时加水补充蒸发损失。冷却后，随时加水补充蒸发损失。冷却后，在暗处放置在暗处放置710天，然后用玻璃棉过滤除天，然后用玻璃棉过滤除去去MnO2等杂质。滤液贮于洗净的棕色瓶中，等杂质。滤液贮于洗净的棕色瓶中，摇匀，放置暗处保存。摇匀，放置暗处保存。F若溶液煮沸后在水浴上保持若溶液煮沸后在水浴上保持1h，冷却后过，冷却后过滤，则不必放置滤，则不必放置710天，可立即标定其浓天，可立即标定其浓度。度。三、实验步骤三、实验步骤20.01molL-1KMnO4标准溶液浓度的标定标准溶液浓度的标定F准确称取计算量的准确称取计算量的Na2C2O4 3份于份于250mL锥形锥形瓶中，加去离子水瓶中，加去离子水40mL及及10mL3molL-1 H2SO4，加热至，加热至7585（瓶口开始冒热气）（瓶口开始冒热气），趁热用待标定的，趁热用待标定的KMnO4溶液进行滴定。溶液进行滴定。F（KMnO4色深，液面弯月面不易看出，读数色深，液面弯月面不易看出，读数时应以液面的最高线为准，即读液面的边缘）时应以液面的最高线为准，即读液面的边缘）。滴定至溶液呈微红色，半分钟内不褪色即。滴定至溶液呈微红色，半分钟内不褪色即为终点。为终点。n n在酸性介质中，用在酸性介质中，用在酸性介质中，用在酸性介质中，用KMnOKMnO4 4标准溶液滴定试液中的标准溶液滴定试液中的标准溶液滴定试液中的标准溶液滴定试液中的草酸根，根据消耗量可直接计算出的含量，其滴草酸根，根据消耗量可直接计算出的含量，其滴草酸根，根据消耗量可直接计算出的含量，其滴草酸根，根据消耗量可直接计算出的含量，其滴定反应式为：定反应式为：定反应式为：定反应式为：1、草酸根含量的测定、草酸根含量的测定三草酸合铁三草酸合铁(III)酸钾的组成测定酸钾的组成测定一、实验原理一、实验原理2、Fe3+含量测定含量测定F方法：方法：测铁时，用测铁时，用测铁时，用测铁时，用SnClSnCl2 2-TiCl-TiCl3 3联合还原法，先将联合还原法，先将联合还原法，先将联合还原法，先将FeFe3+3+还原为还原为还原为还原为FeFe2+2+，然后在酸性介质中，用，然后在酸性介质中，用，然后在酸性介质中，用，然后在酸性介质中，用KMnOKMnO4 4标标标标准滴定溶液滴定试液中的准滴定溶液滴定试液中的准滴定溶液滴定试液中的准滴定溶液滴定试液中的FeFe3+3+和和和和C C2 2OO4 42-2-的总量，根的总量，根的总量，根的总量，根据标准滴定溶液的消耗量，可计算出据标准滴定溶液的消耗量，可计算出据标准滴定溶液的消耗量，可计算出据标准滴定溶液的消耗量，可计算出FeFe3+3+的含量。的含量。的含量。的含量。F反应：反应：F 反应条件反应条件n n预处理：预处理：Fe3+还原为还原为Fe2+SnCl2TiCl3联合还原，钨酸钠指示联合还原，钨酸钠指示趁热Na2WO4 MnSO4滴定液：滴定液：MnSO4、H2SO4、H2PO4 混合液混合液F计算计算3、组成测定、组成测定根据根据可确定可确定可确定可确定C C2 2OO4 42-2-和和和和FeFe3+3+的配合比。的配合比。的配合比。的配合比。二、测定步骤二、测定步骤F(1)称量称量 称取已干燥的三草酸合铁称取已干燥的三草酸合铁(III)酸酸钾钾11.5g于于250mL小烧杯中，加水溶解，定小烧杯中，加水溶解，定量转移至量转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，待测。匀，待测。F(2)C2O42-的测定的测定 分别从容量瓶中吸取分别从容量瓶中吸取3份份25.00mL试液于锥形瓶中，加入试液于锥形瓶中，加入MnSO4滴定滴定液液5mL及及1mol L-1H2SO45mL，加热至，加热至7580oC（即液面冒水蒸汽），用（即液面冒水蒸汽），用0.01 mol L-1 KMnO4标准滴定溶液滴定至淡粉红即为终点，标准滴定溶液滴定至淡粉红即为终点，记下记下KMnO4体积，计算体积，计算C2O42-含量。含量。F(3)Fe(3)Fe3+3+的测定的测定的测定的测定 分别从容量瓶中吸取分别从容量瓶中吸取分别从容量瓶中吸取分别从容量瓶中吸取3 3份份份份25.00mL25.00mL试液于锥形瓶中，加入试液于锥形瓶中，加入试液于锥形瓶中，加入试液于锥形瓶中，加入6mol6mol L L-1-1HCl 10mLHCl 10mL加热至加热至加热至加热至7080 7080 o oC C，此时溶液为深黄色，然后趁热滴加，此时溶液为深黄色，然后趁热滴加，此时溶液为深黄色，然后趁热滴加，此时溶液为深黄色，然后趁热滴加SnClSnCl2 2至淡黄色，此时大部分至淡黄色，此时大部分至淡黄色，此时大部分至淡黄色，此时大部分FeFe3+3+已被还原为已被还原为已被还原为已被还原为 FeFe2+2+，继续加入继续加入继续加入继续加入2.5%Na2.5%Na2 2WOWO4 41mL1mL，滴加，滴加，滴加，滴加TiClTiCl3 3至溶液出现至溶液出现至溶液出现至溶液出现蓝色，再过量蓝色，再过量蓝色，再过量蓝色，再过量1 1滴，保证溶液中滴，保证溶液中滴，保证溶液中滴，保证溶液中FeFe3+3+完全被还原。完全被还原。完全被还原。完全被还原。加入加入加入加入0.4%CuSO0.4%CuSO4 4溶液溶液溶液溶液2 2滴作催化剂，加滴作催化剂，加滴作催化剂，加滴作催化剂，加HH2 2O20mLO20mL，冷却振荡直至蓝色褪去，以氧化过量的冷却振荡直至蓝色褪去，以氧化过量的冷却振荡直至蓝色褪去，以氧化过量的冷却振荡直至蓝色褪去，以氧化过量的TiClTiCl3 3和和和和WW（V V）。）。）。）。FFeFe3+3+还原后，继续加入还原后，继续加入还原后，继续加入还原后，继续加入MnSOMnSO4 4滴定液滴定液滴定液滴定液10mL10mL，用，用，用，用KMnOKMnO4 4标准滴定溶液滴定约标准滴定溶液滴定约标准滴定溶液滴定约标准滴定溶液滴定约4mL4mL后，加热溶液至后，加热溶液至后，加热溶液至后，加热溶液至7580 7580 o oC C，随后继续滴定至溶液呈微红即为终点，随后继续滴定至溶液呈微红即为终点，随后继续滴定至溶液呈微红即为终点，随后继续滴定至溶液呈微红即为终点，记下消耗记下消耗记下消耗记下消耗KMnOKMnO4 4体积，计算体积，计算体积，计算体积，计算FeFe3+3+的含量。的含量。的含量。的含量。三、任务三、任务n n每两人配每两人配250mLNa2C2O4标准溶液标准溶液n n每人配每人配500mL0.01mol/LKMnO4溶液溶液n n标定标定KMnO4溶液溶液n n测定合成样品的组成及含量测定合成样品的组成及含量注意：实验时间注意：实验时间第十三周第十三周 星期四上午合成、配溶液，下午测定。星期四上午合成、配溶液，下午测定。