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[试题]三草酸合铁酸钾的制备及其组成测定

来源:个人技术集锦


00综合实验 三草酸合铁酸钾的制备、组成测定及性质

00三草酸合铁(Ⅲ)酸钾,即K3Fe[(C2O4)3]·3H2O,为绿色单斜晶体,溶于水,难溶于乙醇。110℃下失去三分子结晶水而成为K3Fe[(C2O4)3],230℃时分解。该配合物对光敏感,光照下即发生分解。三草酸合铁(Ⅲ)酸钾是制备负载型活性铁催化剂的主要原料,也是一些有机反应很好的催化剂,因而具有工业生产价值。【实验目的】

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001. 掌握合成K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的基本原理和操作技术2. 加深对铁(Ⅲ)和铁(Ⅱ)化合物性质的了解3. 掌握容量分析等基本操作【实验预习】

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00预习铁化合物及其配合物的性质。【实验原理】

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目前,合成三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的工艺路线有多种。例如,可以铁为原料制得硫酸亚铁胺,加草酸钾制得草酸亚铁后经氧化制得三草酸合铁(Ⅲ)酸钾;或以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(Ⅲ)酸钾,亦可以三氯化铁或硫酸铁与草酸钾直接合成三草酸合铁(Ⅲ)酸钾。

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本实验以硫酸亚铁铵为原料,与草酸在酸性溶液中先制得草酸亚铁沉淀,然后再用草酸亚铁在草酸钾和草酸的存在下,以过氧化氢为氧化剂,得到铁(Ⅲ)草酸配合物。改变溶剂极性并加少量盐析剂,可析出绿色单斜晶体纯的三草酸合铁(Ⅲ)酸钾。用KMnO4标准溶液在酸性介质中滴定测得草酸根的含量,可以确定配离子的组成。先用过量锌粉将Fe3+还原为Fe,然后再用KMnO4标准溶液滴定。反应式为:

2-

-

+

2+

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5C2O4+ 2MnO4+ 16H = 10CO2↑ + 2Mn + 8H2O

5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

2+

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

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2 FeC2O4·2H2O + H2O2 + 3K2C2O4 + H2C2O4 = 2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O【仪器和药品】

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普通电子天平,精密电子天平,抽滤装置,烧杯(100 mL),电炉,3个锥形瓶(250 mL),酸式滴定管(50mL),表面皿,称量瓶,温度计,量筒(50 mL,100 mL)。

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-1

-1

(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O (s),H2SO4 (1 mol·L,3 mol·L),H2C2O4 (饱和),K2C2O4 (饱和),KCl (A.R.),KNO3 (饱和),乙醇 (95%),乙醇-丙酮混合液 (1׃1),K3[Fe(CN)6] (0.1 mol·L-1),H2O2 (3%w),BaCl2溶液 (0.1 mol·L-1),Na2C2O4基准试剂(105℃干燥2小时后备用),KMnO4(0.02 mol·L-1,待标定),铁氰化钾(S),Zn粉,滤纸。【实验步骤】

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1. 三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备(1)草酸亚铁的制备

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称取5 g硫酸亚铁铵固体放在100 mL烧杯中,然后加15 mL蒸馏水和5~6滴1 mol·L-1 H2SO4,加热溶解后,再加入25 mL饱和草酸溶液,加热搅拌至沸,然后迅速搅拌片刻,防止暴沸。停止加热,静置。待黄色晶体FeC2O4·2H2O沉淀后,倾析弃去上层清液,加入20 mL蒸馏水洗涤晶体,搅拌并温热,静置,弃去上层清液,再加入20 mL蒸馏水,反复洗涤,直至洗净为止(如何检验洗净与否?),即得黄色晶体草酸亚铁。 (2)三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备

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往草酸亚铁沉淀中,加入饱和K2C2O4溶液10 mL,313 K下水浴加热,恒温下边搅拌边缓慢滴加20 mL 3% H2O2溶液,沉淀转为深棕色。边加边搅拌,加完后,检验Fe(II)是否完全转化为Fe(Ⅲ),若氧化不完全,可补加适量3% H2O2溶液,直至氧化完全。将溶液加热至沸,然后加入20 mL饱和草酸溶液,沉淀立即溶解,溶液转为绿色。趁热抽滤,滤液转入100 mL烧杯中,加入95% 乙醇25 mL,混匀后冷却,可以看到烧杯底部有晶体析出。为了加快结晶速度,可往其中滴加饱和KNO3溶液。晶体完全析出后,抽滤,用乙醇-丙酮的混合液10 mL淋洒滤饼,抽干。固体产品置于一表面皿上,置暗处晾干。称重,计算产率。

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002. 三草酸合铁酸钾组成的测定(1)KMnO4溶液的标定

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准确称取0.13~0.17 g Na2C2O4三份,分别置于250 mL锥形瓶中,加水50 mL使其溶解,加入10 mL 3 mol·L-1 H2SO4溶液,在水浴上加热到75~85℃,趁热用待标定的KMnO4

溶液滴定,开始时滴定速率应慢,待溶液中产生了Mn后, 滴定速率可适当加快,但仍须逐滴加入,滴定至溶液呈现微红色并持续30 s内不褪色即为终点。根据每份滴定中Na2C2O4的质量和消耗的KMnO4溶液体积,计算出KMnO4溶液的浓度。(2)草酸根含量的测定

00002+

把制得的K3Fe[(C2O4)3]·3H2O在50~60 ℃于恒温干燥箱中干燥1 h,在干燥器中冷却至室温,精确称取样品约0.2000~0.3000 g, 放入250 mL锥形瓶中,加入25 mL水和5 mL 1 mol·L-1 H2SO4,用0.0200 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定。滴定时先滴入8 mL左右的 KMnO4标准溶液,然后加热到343~358 K(不高于358 K)直至紫红色消失。再用KMnO4滴定热溶液,直至微红色在30 s内不消失。记下消耗KMnO4标准溶液的总体积,计算K3Fe[(C2O4)3]·3H2O中草酸根的质量分数,并换算成物质的量。滴定后的溶液保留待用。

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00(3)铁含量测定

在上述滴定过草酸根的保留液中加锌粉还原,至黄色消失。加热3 min,使Fe3+完全转变为Fe2+,抽滤,用温水洗涤沉淀。滤液转入250 mL锥形瓶中,再利用KMnO4溶液滴定至微红色,计算K3Fe[(C2O4)3]中铁的质量分数,并换算成物质的量。

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003. 性质

(1)在表面皿或点滴板上放少许K3[Fe (C2O4) 3]·3H2O产品,置于日光下一段时间后观察晶体颜色的变化,与放暗处的晶体比较。 写出光化学反应。

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(2)制感光纸:取0.3g K3[Fe (C2O4) 3]·3H2O、0.4g铁氰化钾溶于5mL蒸馏水。将溶液涂在纸上即成感光纸。附上图案,在日光下照射数秒钟,曝光部分变深蓝色,被遮盖部分即显示出图案来。

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(3)配感光液:取0.3~0.4g K3[Fe (C2O4) 3]·3H2O溶于5mL蒸馏水,用滤纸条做成感光纸。同(2)操作。曝光后去掉图案,用3.5%的六氰合铁酸钾(Ⅲ)溶液润湿或漂洗,即显影映出图案来。

【注意事项】

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001. 40 ℃水浴下加热,慢慢滴加H2O2,以防止H2O2分解。

2. 减压过滤要规范。尤其注意在抽滤过程中,勿用水冲洗粘附在烧杯和布氏滤斗上的少量绿色产品,否则,将大大影响产量。

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【思考题】

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1. 在制备K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的过程中,使用的氧化剂是什么?有什么好处?使用时应注意什么?如何保证Fe(II)转化完全?

2. 滴定过程中需注意什么?

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003. 如何测定K3Fe[(C2O4)3]中铁的含量?

004. 三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备最后的溶液中加入乙醇的作用是什么?

5. 根据三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的性质,应如何保存该化合物?

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