合成三草酸合铁酸钾的原理

长江大学工程技术学院化学工程系

实

验

教

学

教

案

用

纸

三草酸合铁酸钾的制备与分析（8学时）

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

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（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-1)、 H2C2O4(饱和)、 K2C2O4（饱和）、H2O2（ω为）、

C2H5OH（ω为和）、KMnO4标准溶液（ mol?L-1）、(NH4)2Fe(SO4)2 ?6H2O（s）、

6.4 三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备和组成测定

一、实验目的

1．掌握合成K

3Fe [(C

2O

4)

3]·3H

2O的基本原理和操作技术；

2．加深对铁(Ⅲ)和铁(II)化合物性质的了解；

3．练习容量分析等基本操作。

二、实验原理

三草酸合铁(Ⅲ)酸钾，化学式为K3[Fe(C

2O

4)

3]·3H

2O，为绿色单斜晶体，溶

于水，难溶于乙醇，在110 °C下失去三个结晶水分子成为K3[Fe(C

2O

4)

3]，230 °C

时分解。三草酸合铁(Ⅲ)酸钾对光敏感，光照下即发生分解。

三草酸合铁(Ⅲ)酸钾是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机

反应很好的催化剂，因而具有工业生产价值。

本实验通过两步合成方法制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾。首先，以硫酸亚铁铵为

原料，与草酸在酸性溶液中反应制备草酸亚铁；然后，再用草酸亚铁在草酸钾和

草酸的存在下，以过氧化氢为氧化剂，得到三草酸合铁(Ⅲ)配合物。主要反应为:

(NH

4)

2Fe(SO

4)

2 + H

2C

2O

4 + 2H

2O ══ FeC

2O

4·2H

2O↓ + (NH

4)

2SO

4 + H

2SO

4

6FeC2O

4·2H

2O + 3H

2O

2 + 6K

2C

2O

4 ══ 2K

3[Fe(C

2O

4)

3] + Fe(OH)

3↓ + 12H

2O

2Fe(OH)

3 + 3H

2C

2O

4 + 3K

2C

2O

4 ══ 2K

3[Fe(C

2O

4)

3] + 6H

2O

K

3[Fe(C

2O

4)

3] 由于溶于水而存在于溶液中，加入极性较小的溶剂（如乙醇）

并加少量盐析剂（如KNO

3），可析出三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的绿色单斜晶体。

三草酸合铁(Ⅲ)酸钾中配离子的组成可以通过化学分析确定。在酸性介质中

用KMnO4标准溶液滴定三草酸合铁(Ⅲ)酸钾溶液，可测得其草酸根的含量；Fe3+

含量可先用过量锌粉将其还原为Fe2+，然后再用KMnO4标准溶液滴定而测得，其

反应式为：

5C2O

42− + 2MnO

4− + 16H+ + 2MnO

综合化学实验 安徽师范大学2007年度校级精品课程

1三草酸合铁酸钾的合成及磁化率的测定

一．实验目的

1. 测定物质的摩尔磁化率，推算分子磁矩，估计分子内未成对电子数，判断分子配

键的类型。

2. 掌握古埃 (Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。

二．实验原理

物质在外磁场作用下，由于电子等带电体的运动，会被磁化而感应出一个附加磁场。

物质被磁化的程度用磁化率χ表示，它与附加磁场强度和外磁场强度的比值有关：

H=4πˊχH

0 (1)

χ为无因次量，称为物质的体积磁化率，简称磁化率，表示单位体积内磁场强度的变化，

反映了物质被磁化的难易程度。化学上常用摩尔磁化率 χ

m表示磁化程度，它与χ的关

系为：

χ

m = χM/ρ (2)

式中M、ρ 分别为物质的摩尔质量与密度。χ

m的单位为m 3

mol−1

。

物质在外磁场作用下的磁化现象有三种：

第一种，物质的原子、离子或分子中没有自旋未成对的电子，即它的分子磁矩µ

m =

0。当它受到外磁场作用时，内部会产生感应的“分子电流”，相应产生一种与外磁场方

向相反的感应磁矩。如同线圈在磁场中产生感生电流，这一电流的附加磁场方向与外磁

场相反。这种物质称为反磁性物质，如Hg、Cu、Bi等。它的称为反磁磁化率，用χ

反

表示，且χ

反小于0。

第二种，物质的原子、离子或分子中存在自旋未成对的电子，它的电子角动量总和

不等于零，分子磁矩µ

m ≠ 0。这些杂乱取向的分子磁矩在受到外磁场作用时，其方向总

是趋向于与外磁场同方向，这种物质称为顺磁性物质，如Mn、Cr、Pt等，表现出的顺

磁磁化率用表示。但它在外磁场作用下也会产生反向的感应磁矩，因此它的 χ

m 是顺磁

磁化率与反磁磁化率之和。因|χ

顺|>>|χ

反|，所以对于顺磁性物质，可以认为χ

m =χ

顺，其

值大于零，即χ

m>0。

第三种，物质被磁化的强度随着外磁场强度的增加而剧烈增强，而且在外磁场消失

后其磁性并不消失。这种物质称为铁磁性物质。

【实验平台】　三草酸合铁酸钾的合成及成分分析　吕忆民，段双双，洪俊逸，周丽丽，王晓彤　（山东理工大学化学工程学院，山东淄博２５５０４９）　摘要：本文对实验教学中合成三草酸合铁酸钾的实验进行了改进，提出了利用草酸铁来制备三草酸合铁酸钾　的新愚路。将原实验过程简化后，同样得到了产率和纯度都较高的三草酸合铁酸钾针状晶体。同时本文对得到的　三草酸合铁酸钾晶体进行了成分分析，包括定性分析和定量分析两个方面，分析结果均与预想的结果相吻合。　关键词：草酸铁；三草酸合铁酸钾；合成；成分分析　中图分类号：Ｇ６４２．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—９３２４（２０１２）０７—０２５１—０３　，　无机化学实验在探究式无机化学教学中具有重要　的作用，所以各高校在无机化学实验中不断进行着改　革和探索。传统的制备三草酸合铁酸钾的方法是以硫　酸亚铁铵为原料来制备的，经过大量的理论思考和实　验探究，我们首次以草酸铁为原料合成了三草酸合铁　酸钾，与传统的制备方法相比，大大地简化了实验过　程，同时节约了实验时间。　一、实验原理　１．三草酸合铁酸钾的制备：先由氢氧化钾和草酸反　应制备草酸钾：２ＫＯＨ＋Ｈ　Ｃ　０　＝Ｋ２Ｃ２０４＋Ｈ　０。然后在得　到的草酸钾水溶液中加入草酸铁固体，再加入适量硫　酸后水浴加热，得到三草酸合铁酸钾的水溶液：　３Ｋ２Ｃ２０４＋Ｆｅ２（Ｃ　０　）３＝２Ｋ　Ｆｅ（Ｃ２０４）３，最后加入乙醇，搅拌　均匀后加入足量ＫＯＨ来调节ＰＨ，放在暗处静置便可得　到三草酸合铁酸钾晶体。　２．三草酸合铁酸钾的成分分析：①结晶水含量的测　定：重量分析法；②草酸根的定性分析：Ｃａ　十ｃ：０４２－＝　ＣａＣ：０　，ＣａＣ　０　不溶于稀的强酸，草酸根含量的测定：　高锰酸钾滴定法：２Ｍｎ０４－＋５Ｃ２０４￣－＋１６Ｈ　＝　２Ｍ２＋＋１０Ｃ０２＋８Ｈ２０；③铁含量的定性分析：　Ｆｅ３＋＋６ＳＣＮ一＝Ｆｅ（ｓｃＮ）　，Ｆｅ（ＳＣＮ）　显示血红色，铁含　量的测定：重量分析法Ｆｅ　＋＋３＿０Ｈ一＝Ｆｅ（ＯＨ）　；④钾　的含量的计算：由上述结晶水、草酸根、铁含量测定可　知，一定质量样品中所含结晶水、铁和草酸根的质量　和，用样品的总质量减去上述质量和即可得到钾的含　量。　二、仪器、试剂和材料　１．仪器：电子天平（ＦＡ２１ＯＨ），数显恒温水浴锅，常　压过滤装置，量筒，烧杯，锥形瓶，铁架台，蝴蝶夹，酸式　滴定管，容量瓶，滴管，玻璃棒，酒精灯，烘箱等；　２．试剂：Ｆｅ：（ｃ：Ｏ　）　５Ｈ：Ｏ（ＣＰ国药集团化学试剂有　限公司）；硫酸（９８％）（ＡＲ烟台市双双化工有限公司）；　”—＋－一—－　”—＋＿一＋＊—－卜一＋ｎ—・卜一＋－—－＋一－——＿卜一－卜”＋一—＋一－＋一—卜一一卜”＋　如过程提问、抽签选题、现场口试、报告答辩等，以达到　综合、动态地评定学生实验的目的。也可以多项权重方　式评分，如：查询资料与拟定实验方案占成绩的２０％，实　施完成实验占３０％，分析结果与总结占１Ｏ％，写出报告　占成绩１０％，实验操作能力占２０％，实验态度占１０％。这　种不仅是以实验结果的准确与否评价实验成绩，而且　是根据实验方法、实验过程以及对问题的分析和处理　问题的情况，综合评价学生的方式，将在促进学生对实　验高度重视的同时，使学生有较多的自由发挥的空间，　使他ｌｑｌｌ够在实验教学过程中大胆求异、探索创新，实　验教学质量相应也将得到提高。　以上实验教学模式，在实际中应用取得了很好的　效果。本科生毕业座谈时同学们反映：设计实验提高了　他们的实验技能，并对理论知识有了更深刻的理解；利　用实验室的资源，自行设计实验，为他们今后的科研工　作打下了良好的基础。他们建议以后从大一开始，实施　实验室开放制度，允许学生利用业余时间进入实验室，　协助实验老师工作，提高锻炼自己。实验作为学生学习　物理的重要方法和手段，在基本实验学习基础上开设　大学物理综合设计实验，既是检验学生实验学习的重　－——＋一－＋－—。—　一＋－＋一＋＊＋一＋”　・’一一＋一＋一＋－＋－＋・　要手段，也是培养学生综合实验能力和创新能力的有　效途径，特别是在实验中学习研究物理问题的方法和　思想对学生终身学习发展有益。　参考文献：　‘　…杨述武，王定兴．普通物理实验【Ｍ１．北京：高等教育出版社，　２０００．　【２］车立新．高师普通物理实验教学体系的重构Ｕ】．现代教育科　学，２００５＂，（５）：８５—８６．　［３］杜泽云．在高职普通物理实验课中开展综合设计性实验教　学的尝试Ｕ１．南阳师范学院学报，２００８，（６）：７９～８１．　ｆＩ４】胡仁杰营造开放的实验教学环境，开展开放式自主实验教　学【Ｉ１．实验室研究与探索，２００６，（７）：８２２—８２６．　刘鸣，毕玉玲，等．实行开放实验教学模式，培养学生创新探　索精神卟实验技术与管理，２００５，（４）：９１—９４．　【６】董宏伟，孙淑艳实验室｜井展开放实验教学体会Ｕ１．ｑ－国电力　教育，２００６，（专刊）：４２８—４２９．　［７】赵艳林．培养创新人才大学教学模式的传统与变革Ｕ】．中国　高等教育，２００３，（２９６）．　－２５１——　基金项目：