三草酸合铁酸钾的制备与分析

一、实验目的

1、 掌握三草酸合铁（III）酸钾的合成方法； 2、 掌握确定化合物化学式的基本原理和方法；

3、 综合训练无机合成、滴定分析和重量分析的基本操作。

二、实验原理

三草酸合铁（III）酸钾K3[Fe(C2O4)3]?3H2O为亮绿色单斜晶体，易溶于水而难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，受热时，在110℃下可失去结晶水，到230℃即分解。该配合物为光敏物质，光照下易分解。它是一些有机反应很好的催化剂，也是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，因而具有工业生产价值。

目前制备三草酸合铁（III）酸钾的工艺路线有多种。本实验首先利用(NH4)2Fe(SO4)2 与 H2C2O4 反应制取FeC2O4，反应方程式为：

(NH4)2Fe(SO4)2＋H2C2O4＝FeC2O4（s）＋(NH4)2 SO4＋H2 SO4

在过量K2C2O4存在下，用H2 O2氧化FeC2O4，即可制得产物：

6 FeC2O4＋3 H2 O2＋6 K2C2O4＝4 K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe（OH）3（s）

反应中产生的Fe（OH）3可加入适量的H2C2O4也将其转化为产物：

2 Fe（OH）3＋3 H2C2O4＋3 K2C2O4＝2 K3[Fe(C2O4)3]＋6H2O

该配合物的组成可通过重量分析法和滴定方法确定。 （1） 用重量分析法测定结晶水含量

将一定量产物在110℃下干燥，根据失重的情况便可计算出结晶水的含量。

（2） 用高锰酸钾法测定草酸根含量

C2O42-在酸性介质中可被MnO4-定量氧化，反应式为：

5 C2O42-＋2 MnO4-＋16H＋＝2Mn2＋＋10 CO2＋8H2O

用已知浓度的KMnO4标准溶液滴定C2O42-，由消耗KMnO4的量，便可计算出C2O42-的含量。

（3） 用高锰酸钾法测定铁含量

先用过量的Zn粉将Fe3＋还原为Fe2＋，然后用KMnO4标准溶液滴定Fe2＋：

Zn＋2 Fe3＋＝2 Fe2＋＋Zn2＋

5 Fe2＋＋MnO4-＋8 H＋＝5 Fe3＋＋Mn2＋＋4 H2O。

长江大学工程技术学院化学工程系 实 验 教 学 教 案 用 纸 （4） 确定钾含量

根据配合物中结晶水、C2O42-、Fe3＋的含量便可计算出K＋含量。

三、实验仪器与试剂

仪器：分析天平、烘箱等。

试剂： H2SO4(6mol?L)、 H2C2O4(饱和)、 K2C2O4（饱和）、H2O2（ω为0.05）、

C2H5OH（ω为0.95和0.5）、KMnO4标准溶液（0.02 mol?L）、(NH4)2Fe(SO4)2 ?6H2O（s）、

-1

-1

Zn粉

四、实验步骤

（一）三草酸合铁的制备

称取6 g Fe屑放入锥形瓶中，加20 mL 20% Na2CO3溶液，小心加热10min，

倒出碱液，。 －1

用H2O洗涤2~3次，再加25mL 6mol·LH2SO4溶液，水浴加热至几乎不再产生气

[1]

。水温应控制在80~90℃，反应过程中要适当补加H2O，以保持原体积。趁热过滤，冷却

[2]

结晶，抽滤至干，称量

称取4g自制的FeSO4·7H2O晶体放入烧杯中，加15mL H2O和 1mL 3 mol·L1H2SO4溶液，

－

加热溶解，再加25mL 1mo1·Ｌ

－１

H2C2O4溶液，搅拌并加热至沸，静置得FeC2O4·2H2O

沉淀，倒出上层清液，加20 mL蒸馏水，搅拌并温热，静置后倾出上层清液。

在上述沉淀中加入10 mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40℃,缓慢滴加20 mL 3%H2O2

溶液，搅拌并保温在40℃左右[此时有Fe（OH）3沉淀产生]。滴完加H2O2后，加

至沸，再加8mL 1 mol·L

[3]

－1

H2CO4（先加5mL，然后慢慢滴加其余3mL），并一直保持

溶液至沸。趁热过滤，在滤液中加10mL 95% C2H5OH，温热使可能生成的晶体溶解。冷

却结晶，抽滤至干[4]，称量。晶体置干燥器内避光保存。

长江大学工程技术学院化学工程系 实 验 教 学 教 案 用 纸 （二）产品化学式的确定

（1）结晶水的测定 精确称取0.5~0.6g已干燥的产物，分别放入2个已干燥至恒重的洁净的瓷坩埚中，称量瓶中，置于烘箱中。在110℃干燥1h，再在干燥器中冷却至室温，称重。重复干燥、冷却、称量等操作直至恒重。根据称量结果，计算结晶水的质量。

（2）C2O

的测定 称取0.15~0.20g（准至0.1mg）自制的三草酸根合铁（Ⅲ）

酸钾晶体于锥形瓶中，加入30mL蒸馏水和10mL 3mol·L－1H2SO4溶液溶解。

在锥形瓶中先滴加10mL 0.02 mol·L－1KMnO4标准溶液[5]，加热至溶液褪色再继续用KMnO4标准溶液滴定温热溶液至粉红色（0.5min内不褪色）。记录KMnO4标准溶液的用量。保留滴定后的溶液，用作Fe3+离子的测定。平行测定2～3次。

（3）Fe3+离子的测定 将上述滴定后溶液加热近沸，加入半药匙Zn粉，直至溶液的黄色消失。用短颈漏斗趁热将溶液过滤于另一锥形瓶中，再用5mL蒸馏水通过漏斗洗涤残渣一次，洗涤液与滤液合并收集于同一锥形瓶中。最后用KMnO4

（三）三草酸合铁(III)酸钾的性质

(1)将少量三草酸合铁(Ⅲ)酸钾放在表面皿上。在日光下观察晶体颜色变化。并与放在暗处的晶体比较。该配合物极易感光，室温下光照变色，发生下列光化学反应，即

2[Fe(C2O4)3]3－→2 FeC2O4 + 3C2O42－+ 2CO2↑

(2)制感光纸。按三草酸合铁(Ⅲ)酸钾0.3g、铁氰化钾0.4g加水5mL的比例

配成溶液，涂在纸上即成感光纸。附上图案，在日光下(或红外灯光下)照射数秒钟，曝光部分呈蓝色。被遮盖部分就显影映出图案来。

它在日光照射或强光下分解生成的草酸亚铁。遇到六氰合铁(Ⅲ)酸钾生成滕

氏蓝。反应方程式为

FeC2O4 + K3[Fe(C2O4)3] === KFe[Fe(CN)6]↓ + K2C2O4

(3)制感光液。取0.3～0.5三草酸合铁(Ⅲ)酸钾，加5 mL水配成溶液。用滤

纸条做成感光纸。同(2)中操作。曝光后去掉图案。用质量分数约为3.5%的六氰长江大学工程技术学院化学工程系 实 验 教 学 教 案 用 纸 五、实验记录与结果

1.KMnO4的标定 W（Na2C2O4）（g） V(KMnO4)(初) V(KMnO4)(末) V(KMnO4)(ml) C(KMnO4) 平均值 相对偏差 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 2.C2O42-的测定 m(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O) V1末 V1初 V1 W(C2O42-) 平均值 相对偏差 Ⅰ Ⅱ

3.Fe3+的测定数据 V2初 V2末 V2 W(Fe3+) 平均值 相对偏差 +1.8‰ Ⅰ 0.00 25．22 25.22 10.78% 10.76% -2.8‰ Ⅱ 0.00 25.20 25.20 10.73%

长江大学工程技术学院化学工程系 实 验 教 学 教 案 用 纸 六 实验思考与讨论

1、测定C2O的计算公式是什么？怎样确定C2O的配位数？

2、测定Fe3+离子时，当KMnO4标准溶液逐滴加入时，待滴定液的颜色为什么逐渐变黄？

3、根据实验情况，请你谈谈实验成败的关键是什么？