三草酸合铁酸钾的合成与组成测定(大学生短学期实验报告)

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2.3.6EDTA测定铁含量[2]
称取0.1-0.15g样品,加入25ml去离子水,加入氨水,调节PH约为6,生成棕红色沉淀,过滤,取沉淀,加入1-2滴6mol/L盐酸,调节PH约为1-2,加入1-2滴磺基水杨酸,溶液呈紫红色,用EDTA标定至颜色突然变化。
2.3.7分光光度法测铁含量[1]
①空白溶液和系列标准溶液的配制
2.3含量分析
2.3.1结晶水质量分数的测定[3]
洗净两个称量瓶,在110℃电烘箱中干燥1h,置于干燥器中冷却,至室温时在电子分析天平上称量。然后再放到110℃电烘箱中干燥0.5h,即重复上述干燥-冷却-称量操作,直至质量恒定(两次称量相差不超过1mg)为止。在电子分析天平上准确称取两份产品各0.5左右,分别放入上述已质量恒定的两个称量瓶中。在110℃电烘箱中干燥1h,然后置于干燥器中冷却,至室温后,称量。重复上述干燥(改为0.5 h)-冷却-称量操作,直至质量恒定。根据称量结果计算产品结晶水的质量分数。
2将上述沉淀转移到约40℃的20.0mL饱和K2C2O4溶液中,用滴管慢慢加入20mL6%H2O2溶液,不断搅拌并保持温度在40℃左右。充分反应后,沉淀转化为氢氧化铁。加热至沸腾,再滴加16mL1mol/L的草酸溶液至沉淀溶解。用草酸或草酸钾调节溶液pH为4~5。加热浓缩,冷却结晶,抽滤,即得到翠绿色三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体。
④待测液中铁含量的测定
称取样品0.14g,加水溶解,用去离子水定容至250ml,取2.5ml,定容至50ml。按以上方法显色并测定其吸光度。然后在标准曲线上查出相应的浓度,求得样品的铁含量。
2.3.8电导率的测定
称取0.5449g样品,用100ml去离子水定容,用电导仪测定电导率。
3、数据处理
3.1结晶水含量分析
2硫酸亚铁铵的制备
根据FeSO4的理论产量,在反应式计算所需(NH4)2·SO4固体的量(考虑FeSO4在过滤过程中的损失,(NH4)2·SO4的用量可按FeSO4理论产量的80%—85%计算)。在室温下称12.0g(NH4)2·SO4固体,加入25ml去离子水配成饱和溶液,加到硫酸亚铁溶液中,混合均匀。滴加3mol/LH2SO4调溶液的PH=1-2。用小火蒸发浓缩至表面出现微晶膜为止(蒸发过程中切勿搅拌),冷却至室温,析出浅绿色硫酸亚铁铵晶体。减压过滤,用滤纸吸干晶体,观察晶体的形状,颜色,称量并计算产率。
样品中含水百分数:
样品中含水摩尔比:n(结晶水)/n(样品)=3.14/1
数据分析:实验结果基本符合理论值,比理论值稍大的原因可能是晶体中含有非结晶水。
3.2高锰酸钾的标定C(KMnO4)=
m(Na2C2O4)
V初(KMnO4)
V末(KMnO4)
V(KMnO4)
C(KMnO4)
C平均(KMnO4)
0.1543g
2.1.2试剂[1]:
H2SO4(AR),H2C2O4(AR),KMnO4(AR),(NH4)2SO4(CP),Na2C2O4(AR),K2C2O4(AR),H2O2(AR),Zn粉(AR),ZnO(AR),HCl(AR),还原Fe粉(AR),Fe3+标准溶液(100μg/ml),NH3·H2O(1:1),磺基水杨酸(200g/L),乙醇(CP),铬黑T,工艺酒精,冰。
2.77ml
27.14ml
24.37ml
0.0189mol/L
0.0191mol/L
0.1650g
4.56ml
30.34ml
25.78ml
0.0191mol/L
0.1803g
0.94ml
28.68ml
27.74ml
0.0194mol/L
3.3高锰酸钾滴定样品
3.3.1滴定C2O42-ω=
样品质量
V初(KMnO4)
采用电导率法测定三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的解离类型。
1.2物质性质
硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O:俗名为莫尔盐、摩尔盐,简称FAS,相对分子质量392.14,蓝绿色结晶或粉末。对光敏感。在空气中逐渐风化及氧化。溶于水,几乎不溶于乙醇。低毒,有刺激性。
草酸亚铁FeC2O2·H2O:是一种浅黄色固体,难溶于水,受热易分解。
2.3.2高锰酸钾标准溶液的配制和标定[1]
称取3.16gKMnO4,加入棕色瓶中,加1000ml去离子水溶解。用分析天平准确称取已烘干至恒重的基准Na2C2O40.15-0.2克(准确至0.0002克)放入250ml锥形瓶中,加入40ml蒸馏水溶解后,再加入C(H2SO4)=3mol/L硫酸溶液10ml,摇匀。加热到75-80℃(此时溶液刚冒水蒸汽),趁热用配制的KMnO4溶液滴定至终点(溶液由无色变为淡红色并保持30s不褪色)。滴定时加入的第一滴KMnO4溶液褪色很慢,在没有完全褪色前不要滴第二滴,此后可以加快滴加速度。记录KMnO4溶液的用量。平行标定3次。
3.4EDTA标定C(EDTA)=
V初(EDTA)
V末(EDTA)
V(EDTA)
C(EDTA)
C平均(EDTA)
0.40ml
30.38ml
29.98ml
0.0199mol/L
0.0199mol/L
0.29ml
30.08ml
29.79ml
0.0200mol/L
0.24ml
30.05ml
29.81ml
0.0199mol/L
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾K3[Fe(C2O4)3]·3H2O:为翠绿色单斜晶体,溶于水,(0℃时,4.7g-100g水;100℃时117.7-100g水),难溶于乙醇。110℃下失去三分子结晶水而成为,230℃时分解。该配合物对光敏感,光照下即发生分解。
2、实验内容
2.1仪器与药品
2.1.1仪器[1]:
1
2
3
4
加样品
5
6
7
样品质量
含水质量
1号瓶/g
10.9940
10.9928
10.9922
11.4309
11.3893
11.3799
11.3792
0.4587
0.0512
2号瓶/g
11.0592
11.0580
11.0572
11.4678
11.4165
11.4197
11.4190
0.4106
0.0488
2Fe(OH)3+3H2C2O4+3K2C2O4=2K3[Fe(C2O4)3]+6H2O
实验步骤:
1称取10.0g自制的(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O固体,放入100mL烧杯中,加入25mL去离子水和5滴3mol/L H2SO4,加热使之溶解。然后加入50.0mL1mol/L草酸溶液,加热至沸腾,并不断搅拌、静置,便得到黄色FeC2O4·2H2O沉淀。沉降后,用倾析分离法将沉淀分离,用去离子水洗涤1次,待用。
Fe+H2SO4(稀) ===FeSO4+ H2↑
FeSO4+ (NH4)2SO4+ 6H2O === (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(浅绿色晶体)
用(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O与H2C2O2作用生成FeC2O2,再用H2O2氧化后制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体。
采用重量分析法分析试样中结晶水的含量;用KMnO4作氧化剂,采用氧化还原滴定法测定试样中C2O22-和Fe3+的含量;并用分光光度法测定Fe的含量,比较不同方法的结果。
2.3.3草酸根质量分数的测定[4]
在电子分析天平上追却称取两份产物(约0.15-0.20g)分别放入两个锥形瓶中,均加入10mL3mol•L-1H2SO4和20mL去离子水,微热溶解,加热至75-85℃(即液面冒水蒸气),趁热用已经标定的KMnO4标准溶液滴定至粉红色为终点(保留溶液待下一步分析使用)。根据消耗KMnO4溶液的体积,计算产物中C2O42-的质量分数。
2.2制备
2.2.1FeSO4和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的制备[1]
反应方程式:
Fe+H2SO4(稀)=Fe(SO4)2+ H2↑
FeSO4 + (NH4)2·SO4 + 6H2O=(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
实验步骤:
1硫酸亚铁的制备
称取5.0g的还原铁粉,倒入小烧杯中,向盛有铁粉的小烧杯中加入35mL 3mol/LH2SO4溶液。盖上表面皿,在远红外加热仪上加热,直至不再有小气泡冒出为止,注意反应时间不宜过长,在加热过程中应不断补充失去的水。趁热抽滤,滤液立即转移至蒸发皿中,此时滤液的PH在1左右。
2.3.5EDTA标准溶液的配制和标定[1]
在250ml烧杯中称取7.44gNa2H2Y·2H2O(摩尔质量372.2g/mol),加入150-200ml去离子水,加热溶解,待溶液冷却后,转入试剂瓶中,稀释至1000ml,充分摇匀,备用。
准确称取ZnO0.4-0.5g于250ml烧杯中,一滴一滴加入6mol/LHCl溶液,边加边搅拌至恰好完全溶解,定量转移至250ml容量瓶中,定容,摇匀。用移液管准确移取25.00ml锌标准溶液于250ml锥形瓶中,加约30ml去离子水,仔细滴加1:1氨水至开始出现白色沉淀,再加入10mlNH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液、2-3滴铬黑T指示剂,此时溶液呈酒红色,用待标定的EDTA标准溶液滴定至溶液呈纯蓝色,记下所消耗的EDTA溶液的体积。重复平行测定3次。计算EDTA标准溶液的浓度。
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾合成与组成测定
实验报告
实验员:班级:学号:
同组成员:
2014年6月16日—2014年6月20日
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾合成与组成测定
1、前言
1.1实验原理[1]
本实验用Fe与H2SO4反应生成FeSO4,加入(NH4)2SO4,使之形成较稳定的复盐硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。
2.2.2FeC2O4和三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备[3-4]
反应方程式:
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O+H2C2O4=FeC2O4·2H2O(↓)(黄色沉淀)
+(NH4)2SO4+H2SO4+4H2O
6FeC2O4·2H2O+3H2O2+6K2C2O4=4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3+12H2O
取6只50ml的容量瓶,编号。用吸量管分别移取0.00mL、0.05mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mLFe3+标准溶液,依次加入1-6号容量瓶,再往每个容量瓶中加入2.5mL 200g/L磺基水杨酸,然后滴加1:1氨水,使得溶液由红色转变为稳定的黄色后再过量1ml,定容,摇匀。
V末(KMnO4)
V(KMnO4)
ω(C2O42-)
ω平均(C2O42-)
0.1772g
3.62ml
24.20ml
20.58ml
48.80%
48.68%
0.1754g
2.20ml
22.47ml
20.27ml
48.56%
数据分析:实验测得草酸根离子的含量偏小,可能是因为标定的高锰酸钾浓度偏低。
3.3.2滴定Fe3+ω=
2.3.4铁质量分数的测定[4]
在上述保留的溶液中加入一小匙锌粉,加热近沸,直到黄色消失,将Fe3+还原为Fe2+即可。趁热过滤除去多余的锌粉,滤液收集到另一锥形瓶中,加入5mlH2SO4。继续用已经标定的KMnO4标准溶液进行滴定,至溶液呈粉红色。根据消耗KMnO4溶液的体积,计算Fe3+的质量分数。
3.5EDTA滴定Fe3+ω(Fe)=
②吸收曲线的绘制
用1cm比色皿,以1号空白溶液做参比,以4号标准溶液做待测液,在波长400-500nm的范围内,每隔10nm测定一次吸光度。绘制A-λ吸光曲线,并找出最大吸收波长λmax。
③标准曲线的绘制
在分光光度计上,选定最大吸收波长λmax(大约420nm),用1cm比色皿,以1号空白溶液作参比,分别测定2-6号标准系列溶液的吸光度。重复测定一次后取平均值。绘制A-c标准曲线。
数显鼓风干燥箱(GZX-9070 MBE上海博讯实业有限公司医疗设备厂),冰箱,抽滤瓶,布氏漏斗,真空泵,分析天平(FA1004上海精科天平),磁力搅拌棒,恒温水浴锅,红外灯,分光光度计(721上海精密科学仪器有限公司),干燥器,电导率仪(STARTER 3100C奥豪斯仪器有限公司),比色皿,吸量管,烧杯,锥形瓶,温度计,玻璃漏斗,移液管,洗瓶,洗耳球,容量瓶,酸式滴定管,量筒,滴瓶,试剂瓶,称量瓶。
样品质量
V初(KMnO4)
V末(KMnO4)
V(KMnO4)
ω(Fe3+)
ωБайду номын сангаас均(Fe3+)
0.1772g
0.67ml
3.89ml
3.22ml
9.72%
9.70%
0.1754g
1.24ml
4.41ml
3.17ml
9.67%
数据分析:实验测得铁离子的含量偏小,其原因可能是标定的高锰酸钾浓度偏低,同时过滤时可能操作不当,损失了部分溶液。
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