硫酸亞鐵銨的制備、三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的合成、組成測(cè)定及配離子電荷數(shù)的測(cè)定

硫酸亞鐵銨的制備、三草酸合鐵（皿）酸鉀的

合成、組成測(cè)定及配離子電荷數(shù)的測(cè)定北京石油化工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院化XXX班二OXX年五月硫酸亞鐵銨的制備、三草酸合鐵(IU)酸鉀的合成、組成測(cè)定及配離子電荷數(shù)的測(cè)定XXX(北京石油化工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，北京102600)摘要：實(shí)驗(yàn)首先以鐵屑、硫酸及硫酸銨為原料，利用同溫度下復(fù)鹽的溶解度比組成它的簡(jiǎn)單鹽的溶解度小的特點(diǎn)制備硫酸亞鐵銨。再用硫酸亞鐵銨及草酸和草酸鉀為原料合成三草酸合鐵(山)酸鉀。最后用重量分析法、氧化還原滴定法及離子選擇性電極對(duì)三草酸合鐵(II)酸鉀進(jìn)行組成分析，配離子電荷數(shù)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：稱取2.0g鐵屑制得硫酸亞鐵銨10.5g,理論產(chǎn)量14.00g產(chǎn)率75.00%再用制備的硫酸亞鐵銨5.0g制得三草酸合鐵(I)酸鉀5.2g,理論產(chǎn)量6.26g，產(chǎn)率83.06%。最后用0.01134mol/L的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定由1.1475g樣品溶于250mL去離子水配制的試液，測(cè)得C2O42與Fe3+的摩爾比為3.85:1，與理論值3:1比較并分析誤差；用離子交換法處理0.5002g樣品并用離子選擇性電極間接測(cè)得樣品中三草酸合鐵(I)配離子電荷數(shù)為2.48，與理論值3比較并分析誤差。關(guān)鍵詞：硫酸亞鐵銨，三草酸合鐵(川)酸鉀，合成，組成分析硫酸亞鐵銨，俗稱莫爾鹽(Mohr、sa)t化學(xué)式為(NH)SO?FeSO?6HO,淺綠色單斜晶體，溶于水，不溶于乙醇。在空氣中比較穩(wěn)定，不像一般亞鐵鹽易被氧化，因此在分析化學(xué)中常被用作還原試劑，可以用來(lái)測(cè)定高錳酸鉀、重鉻酸鉀等溶液的濃度，廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥、冶金及電鍍等方面。本實(shí)驗(yàn)用(NH)SO和FeSO等物質(zhì)的量混合制得：TOC\o"1-5"\h\z4 2 4 4(NH)SO+FeSO+6HO=(NH)SO?FeSO?6HO4 2 4 4 2 4 2 4 4 2三草酸合鐵(III)酸鉀，化學(xué)式為K[Fe(CO)]?3HO,翠綠色晶體，溶于水,3 2 43 2難溶于乙醇。是制備負(fù)載活性催化劑的主要原料。加熱至110°C時(shí)失去結(jié)晶水，230°C時(shí)分解。極易感光，室溫下光照變?yōu)辄S色：2[Fe(CO 3--FeCO+CO2-+COt分解生成的FeCO遇六氰合鐵(ill)酸鉀生成藍(lán)色KFe[Fe(CN)]：4 6FeCO+K[Fe(CN)]=KFe[Fe(CN)]+KCOTOC\o"1-5"\h\z243 6 6224因此，實(shí)驗(yàn)室中K[Fe(CO)]可制成感光紙，進(jìn)行感光實(shí)驗(yàn)。243本實(shí)驗(yàn)用硫酸亞鐵銨、草酸及草酸鉀為原料制得：(NH)Fe(SO)?6HO+HCO=FeCO?2HO(!)+(NH)SO+HSO+4HO4 2 4 2 2 2 24 2 4 2 4 2 4 2 4 26FeCO?2HO+3HO+6KCO=4K[Fe(CO)]+2Fe(OH)+12HO4 2 2 2 2 2 4 3 24 3 3 22Fe (OH)+3HCO+3KCO=2K [Fe (CO )]+6HO2 24 2 24 3 2 4 3 21試劑及儀器硫酸銨：分析純，北京化學(xué)試劑公司；硫酸：分析純，北京化學(xué)試劑公司；草酸：分析純，北京化學(xué)試劑公司；草酸鉀：分析純，北京化學(xué)試劑公司；雙氧水：分析純，北京化學(xué)試劑公司；高錳酸鉀：分析純，北京化學(xué)試劑公司；硫酸錳：分析純，北京化學(xué)試劑公司；鹽酸：分析純，北京化學(xué)試劑公司；氯化亞錫：分析純，北京化學(xué)試劑公司；三氯化鈦：分析純，北京化學(xué)試劑公司；鎢酸鈉：分析純，北京化學(xué)試劑公司；硫酸銅：分析純，北京化學(xué)試劑公司JT6001型電子天平：上海精天電子儀器有限公司；FA1004型上皿電子天平：上海精科天平廠；PHS-2F型數(shù)字pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；pCl-1型氯離子選擇性電極：上海精密科學(xué)儀器有限公司；217型雙液接甘汞電極：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SHZ-III型循環(huán)水真空泵：上海亞榮生化儀器廠2實(shí)驗(yàn)方法2.1硫酸亞鐵銨的制備稱取2.0g鐵屑放入150mL錐形瓶中，加入25mL3mol/LHSO溶液，錐形瓶2 4放在自制水浴上加熱。由于鐵屑不純，反應(yīng)中會(huì)有硫化氫、磷化氫等有毒氣體生成，故用堿液吸收尾氣防止污染大氣。生成的硫酸亞鐵易與空氣中氧結(jié)合氧化，實(shí)驗(yàn)中盡量避免過(guò)多空氣進(jìn)入錐形瓶。充分反應(yīng)后趁熱常壓快速過(guò)濾反應(yīng)溶液。稱取4.7g(NH)SO放入約8mL去離子水中，配成其飽和溶液。將濾液與飽TOC\o"1-5"\h\z2 4和硫酸銨溶液混合倒入100mL燒杯中，用3mol/LHSO溶液調(diào)節(jié)pH至1?2。小2 4火加熱蒸發(fā)，溫度應(yīng)維持在70°C以下，防止FeSO?7HO變?yōu)槿芙舛容^小的2FeSO?HO。表面出現(xiàn)晶膜時(shí)停止加熱，冷卻，即可析出硫酸亞鐵銨結(jié)晶。抽濾,4 2用濾紙把晶體壓干。2.2三草酸合鐵(III)酸鉀的合成稱取5.0g自制的(NH)SO?FeSO?6HO固體，放入100mL燒杯中，加入4 2 4 4 215mL去離子水和5滴3mol/LHSO,加熱使之溶解。然后加入25.0mL1mol/L草酸溶液，加熱至沸騰，并不斷攪拌：靜置，便得到黃色FeCO?2HO沉淀。沉降24 2后，用傾析分離法將沉淀分離，用去離子水洗滌2?3次，待用。將上述沉淀轉(zhuǎn)移到約40C的10.0mL飽和KCO溶液中，用滴管慢慢加入2 2 420mL3%HO溶液，不斷攪拌并保持溫度在40C左右。充分反應(yīng)后，沉淀轉(zhuǎn)化為氫22氧化鐵。加熱至沸騰，再滴加8mL1mol/L的草酸溶液至沉淀溶解。用草酸或草酸鉀調(diào)節(jié)溶液pH為4?5。小火加熱濃縮至溶液體積約為20mL，冷卻結(jié)晶，抽濾，即得到翠綠色三草酸合鐵(III)酸鉀晶體。2.3三草酸合鐵(III)配離子組成的測(cè)定2.3.1草酸根含量測(cè)定本實(shí)驗(yàn)用高錳酸鉀法測(cè)定草酸根含量，草酸根在酸性介質(zhì)中可被高錳酸鉀定量氧化:5CO2-+2MnO-+16H+—10C0t+2Me++8HO2 4 4 2 2準(zhǔn)確稱取1.0?1.2g樣品于100mL燒杯中，加入50mL蒸餾水使之溶解，定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中稀釋至刻度，搖勻備用。準(zhǔn)確移取試液25.00mL于250mL錐形瓶中，加入MnSO溶液5.0ml及1mol/L4HSO5.0mL，加熱至75?80°C，立即用KMnO標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。重復(fù)操作三次，記2 4 4錄數(shù)據(jù)。2.3.2Fe3+含量測(cè)定本實(shí)驗(yàn)先用SnCl將Fe3+大部分還原，再用NaWO作指示劑，用TiCl還原剩2 、 2 4 3余Fe3+，全還原為Fe2+后用高錳酸鉀法滴定：2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+Fe3++Ti3++H0二Fe2++TiO2++2H+25Fe2++MnO-+8H+二Mn2++5Fe3++4HO4 2準(zhǔn)確移取試液25.00mL于250mL錐形瓶中，加入10.0mL6mol/LHCl，加熱至75?80C，加5滴SnCl溶液變?yōu)闇\黃色，加入NaWO1.0mL，逐滴加TiCl至溶2 2 4 3液呈藍(lán)色并過(guò)量1滴，加入CuSO溶液2滴，去離子水20mL，在冷水中冷卻至藍(lán)4色褪盡。隔1?2min后，再加入10.0mLMnSO溶液，加熱溶液至75?80C，立4即用KMnO標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。重復(fù)操作三次，記錄數(shù)據(jù)。42.4三草酸合鐵(III)配離子電荷數(shù)的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)用三草酸合鐵(III)配陰離子把氯型陰離子交換樹(shù)脂中的Cl-置換出來(lái)，再用氯離子選擇性電極測(cè)定Cl-含量，間接測(cè)得三草酸合鐵(III)配陰離子的電荷數(shù)：nR三N+Cl-+Xn-二(R=N+)Xn-+nCl-配制一系列不同濃度的Cl-標(biāo)準(zhǔn)溶液，用甘汞電極作參比電極分別測(cè)其電動(dòng)勢(shì)，以標(biāo)準(zhǔn)濃度為橫坐標(biāo)，電動(dòng)勢(shì)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。測(cè)定交換后溶液的電位E，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出與E值相應(yīng)的pCl值，求出Cl-物質(zhì)的量，從而確定三x x草酸合鐵(III)配陰離子的電荷數(shù)。3結(jié)果與討論3.1硫酸亞鐵銨的制備原料：2.0g鐵屑，4.7g硫酸銨產(chǎn)品：10.5g硫酸亞鐵銨，淺綠色晶體產(chǎn)率：75.00%(理論產(chǎn)量14.00g)3.2三草酸合鐵(III)酸鉀的合成原料：5.0g硫酸亞鐵銨產(chǎn)品：5.2g三草酸合鐵(III)酸鉀，翠綠色晶體產(chǎn)率：83.06%(理論產(chǎn)量6.26g)3.3三草酸合鐵(III)配離子組成的測(cè)定樣品質(zhì)量：1.1475gKMnO標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度：0.01134mol/L4表1三草酸合鐵(III)配離子中CO2-的測(cè)定24

KMnOKMnO稱取試樣1mol試樣中1mol試樣中相對(duì)誤差C°O”2-百分含量C2O42-的含量誤中C2O42-的C2O42-的摩爾數(shù)C2O42-的摩爾數(shù)體積1體積22424242424(%)(%)實(shí)驗(yàn)值差(％)(mL)(mL)摩爾數(shù)實(shí)驗(yàn)值理論值25.0925.110.007123.043.001.4954.571.49表2三草酸合鐵(III)配離子中Fe3+的測(cè)定KMnO4體積1(mL)KMnO4體積2(mL)試樣中Fe3+的摩爾數(shù)1mol試樣中Fe3+的摩爾數(shù)實(shí)驗(yàn)值1mol試樣中Fe3+的摩爾數(shù)理論值相對(duì)誤差(%)Fe3+的百分含量(%)實(shí)驗(yàn)值Fe3+的含量誤差(%)28.3528.370.001840.7911.0020.919.0220.94試樣CO2-與Fe3+的摩爾比為：3.85：1(理論值：3:1)分析可能為合成實(shí)驗(yàn)中草酸鉀加入過(guò)多，導(dǎo)致產(chǎn)品中有過(guò)量的草酸鉀，造成組成分析實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的CO2-含量大于理論值。2 43.4三草酸合鐵(III)配離子電荷數(shù)的測(cè)定表3氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液電極電勢(shì)pCl1234E(mV)-49-97-161-208樣品質(zhì)量：0.5002g，物質(zhì)的量：0.00102mol試液電動(dòng)勢(shì)E:-134mVX試液pCl：2.60試液Cl-濃度：0.00253mol/L交換出Cl-的物質(zhì)的量：0.00253mol試樣配離子電荷數(shù)：2.48(理論值：3)分析可能為離子交換時(shí)洗滌小燒杯及交換柱的次數(shù)偏少導(dǎo)致?lián)p失了部分Cl-，從而使實(shí)驗(yàn)值小于理論值。4結(jié)論以鐵為原料與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，將硫酸亞鐵與硫酸銨等物質(zhì)的量混合制得硫酸亞鐵銨。再以硫酸亞鐵銨為原料，與草酸、草酸鉀反應(yīng)制得三草酸合鐵(III)酸鉀，最后對(duì)三草酸合鐵(III)酸鉀進(jìn)行組成分析,配離子電荷數(shù)測(cè)定。Fe2+易被空氣中的氧氧化，控制反應(yīng)的溫度很關(guān)鍵。制備三草酸合鐵(III)酸鉀時(shí)要注意草酸及草酸鉀的用量，防止產(chǎn)品中有過(guò)量草酸或草酸鉀。實(shí)驗(yàn)中硫酸亞鐵銨的產(chǎn)率75.00%，三草酸合鐵(III)酸鉀產(chǎn)率83.06%。產(chǎn)品產(chǎn)率高。實(shí)驗(yàn)測(cè)得試樣CO2-與Fe3