三草酸合铁三草酸合铁 (III)(III) 酸钾酸钾的制备及组成分析的制备及组成分析 实验十

第一部分 合成第一部分 合成一、实验目的一、实验目的 通过学习三草酸合铁通过学习三草酸合铁 (III)(III) 酸钾的合成酸钾的合成方法，掌握无机制备的一般方法。方法，掌握无机制备的一般方法。 学习用高锰酸钾法测定学习用高锰酸钾法测定 CC22OO44

2-2- 与与 FeFe3+3+

的原理和方法。的原理和方法。 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 三草酸合铁三草酸合铁 (III)(III) 酸钾，即酸钾，即

KK33[Fe(C[Fe(C22OO44))33]]3H3H22OO ，，为绿色单斜晶体，为绿色单斜晶体，溶于水，难溶于乙醇。溶于水，难溶于乙醇。 110ºC110ºC 下失去三分子下失去三分子结晶水而成为结晶水而成为 KK33[Fe(C[Fe(C22OO44))33]] ，， 230ºC230ºC 时时分解。该配合物对光敏感，光照下即发生分解。分解。该配合物对光敏感，光照下即发生分解。

合成三草酸合铁合成三草酸合铁 (III)(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)(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后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经氧化制得三草酸合铁 (III)(III) 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 (III)(III) 酸酸

钾；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 (III)(III) 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结本实验采用硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁经氧化结

晶得三草酸合铁晶得三草酸合铁 (III)(III) 酸钾。 酸钾。

合成原理合成原理)(O2HOFeCO2HOCFe 2422242

2 黄色

)(O2HOFeCO2HOCFe 2422242

2 黄色

1 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到三草酸合铁（ III ）酸钾，同时有氢氧化铁生成： O12H 2Fe(OH)])O[Fe(C4KOC6KO3HO2HO6FeC 23342342222242

3 加入适量草酸可使转化为三草酸合铁（ III ）酸钾配合物：OH6])O[Fe(C2KOC3KOC3H2Fe(OH) 234234224223

4 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：

O3H])O[Fe(C2KOC3KOCHOHO2HO2FeC 2342342242222242

三、仪器和试剂三、仪器和试剂 仪器：仪器：托盘天平，分析天平，烧杯（托盘天平，分析天平，烧杯（ 100mL100mL ，， 250mL250mL ），量筒（），量筒（ 10mL10mL ，， 100mL100mL ），长颈漏斗，布氏漏斗，），长颈漏斗，布氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，锥形瓶抽滤瓶，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，锥形瓶

（（ 250mL250mL ），酸式滴定管），酸式滴定管 50mL50mL ）。）。 试剂：试剂： FeSOFeSO44 （（ ss ），）， 1mol1molLL-1-1HH22SOSO44 溶溶液，液， 1mol1molLL-1-1HH22CC22OO44 溶液，饱和溶液，饱和 KK22CC22OO44 溶溶液，液， 3%H3%H22OO22 溶液，溶液， MnSOMnSO44 滴定液，滴定液， 6mol6molLL-1-1HClHCl 溶溶液，液， 15%SnCl15%SnCl22 溶液，溶液， 2.5%Na2WO2.5%Na2WO44 溶液，溶液， 6%TiCl6%TiCl33溶液，溶液， 0.4%CuSO0.4%CuSO44 溶液，溶液， 0.01mol0.01molL-1KMnOL-1KMnO44 标准滴标准滴定溶液（自行配制和标定）。定溶液（自行配制和标定）。

四、实验方法四、实验方法 (1)(1) 溶解溶解 在托盘天平上称取在托盘天平上称取 4.0g FeSO4.0g FeSO447H7H22O O 晶体，放入晶体，放入 250mL250mL 烧瓶中，加入烧瓶中，加入 1mol1molLL-1-1HH22SOSO 1mL1mL ，再加入，再加入 HH22O15 mLO15 mL ，加热使其溶解。，加热使其溶解。 (2)(2) 沉淀沉淀 在上述溶液中加入 在上述溶液中加入 1mol1molLL-1-1HH22CC22OO44

20mL20mL ，搅拌并加热煮沸，使形成，搅拌并加热煮沸，使形成 FeCFeC22OO442H2H22OO 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 33 次，每次使用次，每次使用25mLH25mLH22OO 去除可溶性杂质。去除可溶性杂质。

(3)(3) 氧化氧化 在上述沉淀中加入 在上述沉淀中加入 10 mL10 mL 饱和饱和 KK22CC22OO44溶液，水浴加热至溶液，水浴加热至 4040ooCC ，滴加，滴加 6% H6% H22OO22 溶液溶液10mL10mL ，不断搅拌溶液并保持温度在，不断搅拌溶液并保持温度在 40 40 ooCC 左右，左右，使使 FeFe （（ IIII ）充分氧化为）充分氧化为 FeFe （（ IIIIII ）。滴加完后，）。滴加完后，加热溶液至沸以去除过量的加热溶液至沸以去除过量的 HH22OO22 。。

(4)(4) 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1mol1molLL-1 -1 HH22CC22OO445mL5mL ，然后趁热滴加，然后趁热滴加1mol1molLL-1-1HH22CC22OO442~3 mL2~3 mL 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 4~54~5 ，此时溶液呈翠绿色，趁热将溶，此时溶液呈翠绿色，趁热将溶液过滤到一个液过滤到一个 150mL150mL 烧杯中，并使滤液控制在烧杯中，并使滤液控制在30mL30mL 左右，冷却，左右，冷却， 8mL8mL 乙醇，放置（过夜）、乙醇，放置（过夜）、结晶、抽滤至干即得三草酸合铁结晶、抽滤至干即得三草酸合铁 (III)(III) 酸钾晶体。酸钾晶体。称量，计算产率，并将晶体置于干燥器内避光保存。称量，计算产率，并将晶体置于干燥器内避光保存。

五、实验过程五、实验过程

15mL 水 1molL-1

H2SO41mL 溶解

1molL-1

H2C2O4 20mL FeC2O42H2O

黄色烧杯内FeSO4FeSO47H7H

22OO4.0g4.0g

热水洗三次每次25.00mL

黄色变橙色 不断搅拌溶液保持温度在 40 oC

滴加 6% H2O2溶液 10mL 红棕色

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pH4~5 Fe(OH)3 红棕色 （上层液为翠绿色）

沉淀溶解（黄绿色溶液）

1molL-1

H2C2O47mL

暗处放置结晶8-10mL95%乙醇 绿色单斜晶体

200g/LKOH 约2.5mL

趁热过滤 翠绿色滤液（体积在30mL 以下） 抽干后用少量乙醇洗涤产品继续抽干

先 5mL ，后 2mL 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 测定组成第二部分 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

了解并掌握高锰酸钾标准溶液的配了解并掌握高锰酸钾标准溶液的配制及标定方法。制及标定方法。

掌握标定高锰酸钾溶液浓度的原理、掌握标定高锰酸钾溶液浓度的原理、方法及滴定条件。方法及滴定条件。

二、实验原理二、实验原理 配制：粗、沸、放、滤、棕。 配制：粗、沸、放、滤、棕。 标定：基准物质：标定：基准物质： NaNa22CC22OO44 滴定反应滴定反应：：

O8H2Mn10CO16H2MnOO5C 22

24242

反应条件 滴定温度控制在滴定温度控制在 7575 ～～ 85℃85℃ 为宜。为宜。 溶液的酸度约为溶液的酸度约为 0.50.5 ～～ 1.0mol·L1.0mol·L-1-1 。 。 滴定速度应先慢后快。滴定速度应先慢后快。 终点颜色：终点颜色：粉红色粉红色

计算计算

422

4222424

OCNa

OCNaOCMnO 5

252

Mm

nn

4422

422

4MnOOCNa

OCNaMnO 5

2VM

mc

11 ．． 0.01mol·L0.01mol·L-1-1KMnOKMnO44 标准溶液的配制标准溶液的配制 称取计算量的称取计算量的 KMnOKMnO44 溶于溶于 1000mL1000mL 去去离子水中，盖上表面皿，加热至沸并保持离子水中，盖上表面皿，加热至沸并保持

2020 ～～ 30min30min ，随时加水补充蒸发损失。，随时加水补充蒸发损失。冷却后，在暗处放置冷却后，在暗处放置 77 ～～ 1010 天，然后用天，然后用玻璃棉过滤除去玻璃棉过滤除去 MnOMnO22等杂质。滤液贮于等杂质。滤液贮于洗净的棕色瓶中，摇匀，放置暗处保存。洗净的棕色瓶中，摇匀，放置暗处保存。 若溶液煮沸后在水浴上保持若溶液煮沸后在水浴上保持 1h1h ，冷却后过，冷却后过

滤，则不必放置滤，则不必放置 77 ～～ 1010 天，可立即标定天，可立即标定其浓度。 其浓度。

三、实验步骤

22 ．． 0.01mol·L-1KMnO0.01mol·L-1KMnO44 标准溶液浓度标准溶液浓度的标定的标定 准确称取计算量的准确称取计算量的 NaNa22CC22OO44 3 3 份于份于 250mL250mL 锥锥

形瓶中，加去离子水形瓶中，加去离子水 40mL40mL 及及 10mL3mol·L10mL3mol·L-1-1

HH22SOSO44 ，加热至，加热至 7575 ～～ 85℃85℃ （瓶口开始冒热（瓶口开始冒热气），趁热用待标定的气），趁热用待标定的 KMnOKMnO44 溶液进行滴定。溶液进行滴定。

（（ KMnOKMnO44 色深，液面弯月面不易看出，读数时色深，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）。滴定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，半分钟内不褪色即为终点。至溶液呈微红色，半分钟内不褪色即为终点。

在酸性介质中，用在酸性介质中，用 KMnOKMnO44 标准溶液滴定试液中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，其的草酸根，根据消耗量可直接计算出的含量，其滴定反应式为：滴定反应式为：O8H2Mn10CO16H2MnOO5C 2

224

242

25250

25

44-2

42KMnOKMnOOCVCn

1 、草酸根含量的测定三草酸合铁三草酸合铁 (III)(III) 酸钾的组成测定酸钾的组成测定

一、实验原理

S

OCKMnOKMnO

OC

24244

242

25

m

MVc

s

OCOC

m

MnOC

2

42242)( 2

42

22 、、 FeFe3+3+ 含量测定含量测定 方法：方法：测铁时，用测铁时，用 SnClSnCl22-TiCl-TiCl33联合还原法，先将联合还原法，先将

FeFe3+3+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 KMnOKMnO44标准滴定溶液滴定试液中的标准滴定溶液滴定试液中的 FeFe3+3+ 和和 CC22OO442-2- 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 FeFe3+3+ 的含量。的含量。

O4HMn5Fe8HMnO5Fe 223

42

O8H2Mn10CO16H2MnOO5C 22

24242

反应：反应：

反应条件反应条件 预处理：预处理： FeFe3+3+还原为还原为 FeFe2+2+

SnClSnCl22—TiCl—TiCl33联合还原，钨酸钠指示联合还原，钨酸钠指示 232 32 FeFeFe TiClSnCl 、少量试液 趁热 Na2WO4

MnSO4 滴定液： MnSO4 、 H2SO4 、 H2PO4 混合液

26

2444 222 SnClFeClClSnClFeCl

采用甲基橙指示 SnCl2 还原

计算计算FeMnOFe nn

45

S

FeKMnOKMnOKMnOKMnOFe

3

242

44443

)(5m

MVcVc OC

)(5242

44

OCMnOMnOFe nnn

33 、组成测定、组成测定根据根据

0.888.550.888.55

24232

423

242

3

OCFeOCFeOCFe

：：：mm

nn

可确定可确定 CC22OO442-2- 和和 FeFe3+3+ 的配合比。的配合比。

二、测定步骤二、测定步骤 (1)(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)(III)酸钾酸钾 1~1.5g1~1.5g 于于 250mL250mL 小烧杯中，加水小烧杯中，加水溶解，定量转移至溶解，定量转移至 250mL250mL 容量瓶中，稀容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，待测。释至刻度，摇匀，待测。 (2)C(2)C22OO44

2-2- 的测定的测定 分别从容量瓶中吸取分别从容量瓶中吸取 33份份 25.00mL25.00mL 试液于锥形瓶中，加入试液于锥形瓶中，加入MnSOMnSO44 滴定液滴定液 5mL5mL 及及 1mol1molL-L-1H1H22SOSO445mL5mL ，加热至，加热至 75~8075~80ooCC （即液（即液面冒水蒸汽），用面冒水蒸汽），用 0.01 mol0.01 molLL-1 -1

KMnOKMnO44 标准滴定溶液滴定至淡粉红即为终标准滴定溶液滴定至淡粉红即为终点，记下点，记下 KMnOKMnO44 体积，计算体积，计算 CC22OO442-2- 含量。含量。

(3)Fe(3)Fe3+3+ 的测定的测定 分别从容量瓶中吸取分别从容量瓶中吸取 33 份份25.00mL25.00mL 试液于锥形瓶中，加入试液于锥形瓶中，加入 6mol6molLL-1-1HCl HCl 10mL10mL 加热至加热至 70~80 70~80 ooCC ，此时溶液为深黄色，然，此时溶液为深黄色，然后趁热滴加后趁热滴加 SnClSnCl22 至淡黄色，此时大部分至淡黄色，此时大部分 FeFe3+3+已被已被还原为 还原为 FeFe2+2+ ，继续加入，继续加入 2.5%Na2.5%Na22WOWO441mL1mL ，滴加，滴加TiClTiCl33 至溶液出现蓝色，再过量至溶液出现蓝色，再过量 11 滴，保证溶液中滴，保证溶液中FeFe3+3+ 完全被还原。加入完全被还原。加入 0.4%CuSO0.4%CuSO44 溶液溶液 22 滴作催滴作催化剂，加化剂，加 HH22O20mLO20mL ，冷却振荡直至蓝色褪去，以氧，冷却振荡直至蓝色褪去，以氧化过量的化过量的 TiClTiCl33 和和 WW （（ VV ）。）。

FeFe3+3+还原后，继续加入还原后，继续加入 MnSOMnSO44 滴定液滴定液 10mL10mL ，用，用KMnOKMnO44 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75~80 75~80 ooCC ，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 KMnOKMnO44 体积，计算体积，计算 FeFe3+3+ 的含量。的含量。

三、任务三、任务 每两人配每两人配 250250mLNamLNa22CC22OO44 标准溶液标准溶液 每人配每人配 500500mL0.01mol/LKMnOmL0.01mol/LKMnO44 溶液溶液 标定标定 KMnOKMnO44 溶液溶液 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：实验时间第十三周 星期四上午合成、配溶液，下午测定。