三草酸合铁酸钾的制备讲义全

三草酸合铁酸钾的制备

一、实验目的

1．掌握用自制(NH4)2Fe(SO4)2合成K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的基本原理和操作技术；

2．加深对Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)化合物性质的了解。

3. 掌握确定化合物化学式的基本原理及方法；

4. 学习热重、差热分析、磁化率测定、红外光谱分析的操作技术；

5. 通过综合性实验的基本训练，培养学生分析与解决复杂问题的能力。

二、实验原理

1.三草酸合铁（III）酸钾的性质与制备

（1）性质：

三草酸合铁（III）酸钾（含三个结晶水）为翠绿色的单斜晶体，易溶于水（溶解度0℃，4.7g/100g；100℃，117.7g/100g），难溶于乙醇。110℃下可失去全部结晶水，230℃时分解。此配合物对光敏感，受光照射分解变为黄色。因其具有光敏性，所以常用来作为化学光量计。另外它是制备某些活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应良好的催化剂，在工业上具有一定的应用价值。

（2）制备：

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。主要反应为：

(NH

4)

2

Fe(SO

4

)

2

+ H

2

C

2

O

4

+ 2H

2

O = FeC

2

O

4

·2H

2

O↓+ (NH

4

)

2

SO

4

+ H

2

SO

4

2FeC2O4·2H2O + H2O2 + 3K2C2O4 + H2C2O4 ===2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 2.产物的定性分析

(1)化学分析鉴定：

K+离子与酒石酸氢钠溶液产生白色沉淀；

Fe 3+与KSCN 溶液混合，生成[Fe （NCS ）n ]3-n

配离子，呈血红色，而[Fe(C 2O 4)3]与KSN

溶液无现象。

(2)红外光谱鉴定： C 2O 4

2-及结晶水通过红外光谱分析。

结晶水的吸收带在3550—3220/ cm -1

之间，一般在3450/ cm -1

附近。 C 2O 42-

最常见的为双齿配位形成的螯合物。

3、产物的定量分析

目的：通过定量分析可以测定各组分的质量分数，各离子、基团的个数比，再根据定

性实验得到的对配合物外界的判断，从而可推断出产物的化学式。

(1) 结晶水的含量（重量分析法）

已知质量的产品

110℃下干燥脱水

脱水后再称量

计算结晶水的含量

(2) 草酸根的含量（氧化还原滴定法）

2245C O -+42MnO -+16H + →10CO 2↑+2Mn 2+

+ 8H 2O (3) 铁的含量（氧化还原滴定法）

2Fe 3++Zn →2Fe 2++Zn 2+

5Fe 2+

+4MnO -+8H + →5Fe 3+ + Mn 2+

+ 4H 2O (4) 钾的含量（差量法）

1-(结晶水)%-Fe%- C 2O 42-%

4、产物的表征

(1) 配合物中心离子的外层电子结构

通过对配合物磁化率的测定，可以推算出未成对的电子数，推断出中心离子外层

电子的结构、配键类型、立体化学结构。

(2) 热重、差热分析

通过对TG曲线的分析，了解物质在升温过程中质量的变化情况；通过对DTA曲线的分析，可了解物质在升温过程中热量变化的情况。

对产品进行TG、DTA分析可测量出失去结晶水的温度、热分解温度及脱水分解热量变化情况等，各步始终的数量结晶水的个数。

三、仪器和药品

仪器：数显恒温水浴锅（HH—1型）、循环水式多用真空汞（SHBⅢ—A型）、

MB—1A型磁天平、美国尼高力傅立叶变幻红外光谱仪等。

药品：(NH4)2Fe(SO4) 2·6H20、H2SO4(3mol/L)、H2C2O4·2H20、K2C2O4(饱和)、H2O2(6%)、乙醇（95%）、KSCN(0.1 mol/L)、CaCl2(0.5 mol/L)、饱和酒石酸氢钠溶液、FeCl3(0.1 mol/L)、KMnO4(0.0211 mol/L)等。

四、实验步骤

1.K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的制备

（1）FeC2O4·2H2O的制备

① 250ml烧杯中，加入20ml蒸馏水和1ml 3mol/LH2SO4（加酸的目的？），称取6.0g自制(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O固体倒入烧杯中，加热使之溶解。

②另称取H2C2O4·2H2O3.5g于100ml烧杯中，加入35ml蒸馏水微热、搅拌溶解。

③取②中配制的H2C2O4溶液20ml加入250ml烧杯中，不断搅拌，加热至沸后，微热5min,室温下静置，待黄色FeC2O4·2H2O晶体沉淀后用倾析法弃去上层清液。再向沉淀中加入20ml 水（目的？），搅拌，并温热，静置后再弃去清液（尽可能把清液倾倒干净）。

（2）K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的制备

①在上述（3）的沉淀中加入15 ml饱和K2C2O4溶液于，水浴加热至约40℃，用滴管慢慢（为什么？）滴加12 ml 6%H2O2（现象？），并不断搅拌保持温度在40℃左右。

②将水浴加热至沸除去H2O2，再加入1.（2）中H2C2O4至溶液完全变为透明翠绿色(pH为

3.0—3.5)，滴加过程中保持水浴沸腾。

③冷却，向烧杯中加入15ml 95%乙醇，置于暗处(为什么？)冷却结晶，减压过滤。

（3）产品的重结晶