三草酸合铁(III)酸钾的制备

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三草酸合铁酸钾的制备[实验目的]1．掌握三草酸合铁(III)酸钾的制备方法。2.练习倾析法、水浴加热、常压过滤、减压过滤等基本操作。2．加深3价铁和2价铁的化合物重要性质的了解。[实验原理]三草酸合铁(Ⅲ)酸钾K3[Fe(C2O4)3]·3H2O是一种翠绿色的单斜晶体，溶于水而不溶于乙醇等有机溶剂，光照易分解。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，因而在工业生产中具有应用价值。沉淀(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O+H2C2O4===FeC2O4·2H2O↓+(NH4)2SO4+H2SO4+4H2O氧化配位6FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4（过量）===4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3(s)酸溶配位2Fe(OH)3+3H2C2O4+3K2C2O4===2K3[Fe(C2O4)3]+6H2O后两步总反应式为2FeC2O4·2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4===2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O[实验步骤]1．草酸亚铁的制备将5g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(s)溶于20mL经6mol/LH2SO4(5滴)酸化的水中，加热使其溶解在不断搅拌下加入25mL饱和H2C2O4溶液，然后将其加热至沸30s后静置。黄色沉淀完全沉降后，倾去上层清夜，用热水（400C以上）洗涤沉淀3次(每次约25mL)至溶液呈中性(用pH试纸检验)。2．三草酸合铁(III)酸钾的制备在上述沉淀中加入10mL饱和K2C2O4溶液，水浴恒温维持400C左右，(或恒温磁力搅拌器)，缓慢滴加12mLH2O2（质量分数为0.05）溶液(气泡未出现前保持1d/s，出现气泡后，每加一滴H2O2搅拌至无气泡后再滴加)，此时溶液有棕色的Fe(OH)3沉淀生成。加完H2O2后将溶液加热至沸1min(H2O2基本分解完全)，立即停止加热;将溶液置于75～8004

1C的水浴中，在快速搅拌的条件下用滴管慢慢滴加(1d/s)饱和H2C2O4溶液至体系pH值为3～3．5，这时体系呈亮绿色透明溶液，在水浴中将溶液浓缩至15mL(溶液不能沸腾)左右。将溶液置于暗处，并在烧杯壁上挂一根棉线，自然冷却结晶(大约需30min)结晶完全后，抽滤，用丙酮淋洗晶体，抽干，避光并在空气中干燥，称量，计算产率。3．三草酸合铁(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]3－2FeC2O4+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5mL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%的六氰合铁(Ⅲ)酸钾溶液润湿或漂洗即显影映出图案来。(4)配合物的性质。称取1g产品溶于20mL水中，溶液供下面的实验用。①确定配合物的内外界。a．检定K+时分别取少量lmol·L－1K2C2O4及产品溶液，分别与饱和酒石酸氢钠NaHC4H4O6溶液作用。充分摇匀。观察现象是否相同。如果现象不明显，可用玻璃棒摩擦试管内壁。b．检定C2O42－。在少量lmol·L－1K2C2O4及产品溶液中。分别加入2滴0.5mol·L－1CaCl2溶液，观察现象有何不同。c．检定Fe3+。在少量0.2mol·L－1FeCl3及产品溶液中。分别加入1滴lmol·L－1KSCN溶液，观察现象有何不同。4

2综合以上实验现象。确定所制得的配合物中。哪种离子在内界，哪种离子在外界。②酸度对配合平衡的影响。a．在两支盛有少量产品溶液的试管中，各加1滴1mol·L－1KSCN溶液，然后分别滴加6mol·L－1HAc和3mol·L－1H2SO4，观察溶液颜色有何变化。b．在少量产品溶液中滴加2mol·L－1氨水，观察有何变化。试用影响配位平衡的酸效应及水解效应解释观察到的现象。③沉淀反应对配位平衡的影响。在少量产品溶液中，加1滴0.5mol·L－1Na2S溶液，观察现象。写出反应方程式，并加以解释。④配合物相互转变及稳定性比较。a．往少量0.2mol·L－1FeCl3溶液中加1滴1mol·L－1KSCN。溶液立即变为血红色，再往溶液中滴加lmol·L－1NH4F至血红色刚好褪去。将所得溶液分成2份。往1份溶液中加入1mol·L－1KSCN，观察血红色是否容易重现?从实验现象比较FeSCN2+到FeF2+相互转变的难易。往另l份FeF2+溶液中滴入1mol·L－1K2C2O4，至溶液刚好转为黄绿色，记下K2C2O4的用量，再往此溶液中滴入lmol·L－1NH4F，至黄绿色刚好褪去。比较K2C2O4和NH4F的用量。判断FeF2+和[Fe(C2O4]3]3－相互转变的难易。b．在0.5mol·L－1K3[Fe(CN)6]和产品溶液中，分别滴加2mol·L－1NaOH，对比现象有何不同?Fe(CN)63－与Fe(C2O4)33－比较。哪个较稳定?综合以上实验现象，定性判断配体SCN－、F－、C2O42－、CN－与Fe3+配位能力的强弱。[注意事项]1．三草酸合铁(Ⅲ)酸钾见光易分解，避光保存。2．严格控制实验的温度。[思考题]1．影响三草酸合铁(Ⅲ)酸钾产量的主要因素有哪些？2．三草酸合铁(Ⅲ)酸钾见光易分解，应如何保存?3．在这个实验中，最后一步能否用蒸干溶液的办法来提高产率？为什么?4

34．在最后的溶液中加入乙醇的作用是什么?5．能否用FeSO4代替硫酸亚铁铵来合成K3Fe[(C2O4)3]？这时可用HNO3代替H2O2作氧化剂，写出用HNO3作氧化剂的主要反应式。你认为用哪个作氧化剂较好？为什么？答：能。FeC2O4·2H2O+HNO3+K2C2O4+H2C2O4---K3[Fe(C2O4)3]·3H2O+NO↑+KNO3H2O2作氧化剂好，因为还原产物为H2O，不会引入杂质。6．在三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备过程中，加入15mL饱和草酸溶液后，沉淀溶解，溶液转为绿色。若往此溶液中加入25mL95%乙醇或将此溶液过滤后往滤液中加入25mL95%的乙醇，现象有何不同？为什么？并说明对产品质量有何影响？答：由于沉淀在加入15mL饱和草酸溶液后，可能未溶完，若往此溶液中加入25mL95%乙醇，会使产品不纯。4