三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备、表征及性质研究

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1、化学基础实验教学资料综合化学实验三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备、表征及性质研究【实验目的】1．学习三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备及表征方法。2．学习配合物的制备、表征到性质研究的全过程。【知识介绍】三草酸合铁(Ⅲ)酸钾K3[Fe(C2O4)3]·3H2O（分子量491.2）为翠绿色单斜晶系晶体，易溶于水（0℃时，4.7g/100g水；100℃时，117.7g/100g水），难溶于乙醇等有机溶剂。110℃下可失去全部结晶水，230℃时分解，550℃时的分解产物为Fe2O3和K2CO3。三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备方法较多，常用硫酸亚铁铵与

2、草酸反应制得草酸亚铁，然后在草酸钾溶液中用双氧水氧化草酸亚铁，得到三草酸合铁(Ⅲ)酸钾，这个路线制备的产品质量较好，但实验步骤多。本实验以三氯化铁为起始原料，在一定条件下直接与草酸钾反应制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾，过程比较简单，易操作，产品经过重结晶后，纯度较高。主要反应式如下：FeCl3+3K2C2O4+3H2O=K3[Fe(C2O4)3]·3H2O+3KCl测定三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的各组分含量时，铁含量可选用磺基水杨酸比色法、高锰酸钾滴定法以及原子吸收分光光度法来确定；钾含量可采用原子吸收分光光度法、离子选择电极法及四苯硼钠

3、重量分析东北师范大学化学实验中心1化学基础实验教学资料综合化学实验来测定，本实验选用四苯硼钠法；草酸根含量由高锰酸钾氧化还原滴定法测定；结晶水含量由热重分析法确定。通过电导法可确定配离子的电荷数，进一步确定配合物的组成及在溶液中的状态。三草酸合铁(Ⅲ)酸钾对光敏感，易发生光化学反应，见光分解变为黄色：2K3[Fe(C2O4)3]=2FeC2O4(淡黄色)+3K2C2O4+2CO2光化学反应是指在紫外光、可见光作用下发生的化学反应，也就是说光化学反应是由物质分子吸收光子后所引发的化学反应。分子吸收光子后，内部电子发生能级跃迁，形

4、成不稳定激发态，然后进一步发生解离或其它反应。3-[Fe(C2O4)3]配离子发生光化学反应的过程如下：在紫外光的照3-射下，一个[Fe(C2O4)3]配离子吸收一个光量子后，就产生一个活化3-的[Fe(C2O4)3]*配离子，该活化配离子进一步完成离子内的电子转3+2+2-移，结果使中心离子Fe还原为Fe，配位体C2O4氧化为CO2：3-3-2+2-2[Fe(C2O4)3]+2hν→2[Fe(C2O4)3]*→2Fe+2CO2+5C2O42+在水溶液中，Fe可再迅速氧化，反应式：2++3+4Fe+O2+4H→4Fe(aq)+

5、2H2O3+5Fe离子具有d电子构型，在形成配合物后，由于配位体的静电场作用，5个简并的d轨道发生分裂。视配位环境和配位体性质改变，d轨道的分裂情况也要变，5个电子在这些分裂后的d轨道上的分布也就不会相同，所以会有完全不同的电子结构。配合物最终采东北师范大学化学实验中心2化学基础实验教学资料综合化学实验取怎样的电子结构和立体结构，则决定于d轨道分裂能和整个配合物的配位场稳定化能的大小，也就是决定于配位体的配位场的强弱。3-2-八面体型的[Fe(C2O4)3]配离子属于高自旋，因为C2O4离子是弱场配位体，Δo较小，d电子将尽可

6、能分占t2g和eg轨道且自旋平3+32行，即中心离子Fe的5个d电子排布采取t2geg的结构，以使能3-量最低。由此，[Fe(C2O4)3]配离子中未成对电子数和自由离子一样，成为高自旋配合物，具有顺磁性。由于多数第一过渡系的金属离子磁矩只与未成对的电子数相关，而金属离子所含的未成对电子数的多少，又可判断配合物中金属离子的最外层电子结构及配合物是高自旋还是低自旋。因此，三草酸合铁3+(Ⅲ)酸钾的中心离子Fe的d电子结构及配合物是高自旋还是低自旋，可以由磁化率测定来确定。【仪器与试剂】酸式滴定管，100mL容量瓶，500mL容量

7、瓶（每实验室1个），吸量管，500mL试剂瓶（1个），可见分光光度计，电导率仪，TG-DTA分析仪，红外光谱仪，原子吸收分光光度计，电子天平，紫外灯，坩埚，滤纸，广泛pH试纸。K2C2O4·H2O(CP)，Na2C2O4(AR)，KMnO4(CP)，FeCl3(CP)，硫酸铁铵(AR)，磺基水杨酸，95%乙醇(CP)，浓硫酸(CP)，浓盐酸(CP)，浓氨水(CP)，锌粉(AR)，1％NaB(C6H5)4溶液，KB(C6H5)4饱和溶液，0.1%甲基红指示剂。东北师范大学化学实验中心3化学基础实验教学资料综合化学实验【实验内容】

8、一．三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备在100mL烧杯中，加入3.5gFeCl3和10mL去离子水，搅拌溶解。称取12gK2C2O4·H2O于另一只100mL烧杯中，加入30mL去离子水，加热，在溶液近沸腾时逐滴加入所配制的FeCl3溶液并不断搅拌，直至溶液变成澄清翠绿色，冷却至室温