如题所述
实验四十一：三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成及组成测定
一、实验目的
1. 学习三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成方法，掌握无机制备的一般方法。
2. 学习用滴定法测定与Fe3+的原理和方法。
3. 综合训练无机合成、滴定分析的基本操作，掌握确定化合物组成的原理和方法。
二、实验原理
三草酸合铁（Ⅲ）酸钾，即Fe（C2O4）3·xH2O，为绿色单斜晶体，溶于水，难溶于乙醇。110℃下失去三分子结晶水而成为无水物，230℃时分解。该配合物对光敏感，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。目前，合成三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的工艺路线有多种。例如可以以铁为原料制得硫酸亚铁胺，加草酸钾制得草酸亚铁后经氧化制得三草酸合铁（Ⅲ）酸钾；或以硫酸铁与草酸钾为原料直接合成三草酸合铁（Ⅲ）酸钾，亦可以三氯化铁或硫酸铁与草酸钾直接合成三草酸合铁（Ⅲ）酸钾。本实验采用硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁经氧化结晶得三草酸合铁（Ⅲ）酸钾，其反应式如下：
FeSO4 + 3H2C2O4 → Fe（C2O4）3·xH2O + 3H2SO4
用滴定法测定Fe（C2O4）3·xH2O中Fe3+含量和C2O42-含量，并可确定Fe3+和C2O42-的配位比。在酸性介质中，用标准高锰酸钾溶液滴定试液中的Fe2+，根据Fe2+消耗量可直接计算出Fe3+的含量，其滴定反应式为：
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
测铁时，用SnCl3-TiCl3联合还原法，先将Fe3+还原为Fe2+，然后在酸性介质中，用标准高锰酸钾溶液滴定试液中Fe3+和C2O42-总量，根据C2O42-标准溶液的消耗量，可计算出Fe3+的含量，其滴定反应式为：
5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O
最后，根据耐租耐C2O42-，可确定Fe3+与C2O42-的配合比。
三、仪器和试剂
仪器：托盘天平，分析天平，烧杯（100mL，250mL），量筒（10mL，100mL），长颈漏斗，布氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，锥形瓶（250mL），酸式滴定管（50mL）。
试剂：FeSO4（s），1mol·L-1H2SO4溶液，1 mol·L-1H2C2O4溶液，饱和K2C2O4溶液，3%H2O2溶液，MnSO4滴定液，6 mol·L-1HCl溶液，15%SnCl2溶液，2.5%NaWO4溶液，6%TiCl3溶液，0.4%CuSO4溶液，0.01 mol·L-1KMnO4标准溶液（自行配制和标定）。
四、实验方法
1. 三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备
（1）溶解：在托盘天平上称取4.0g FeSO4·7H2O晶体，放入250mL烧杯中，加入1 mol·L-1 H2SO4 1mL，再加入H2O 15mL，加热使其溶解。
（2）沉淀：在上述溶液中加入1 mol·L-1 H2C2O4 20mL，搅拌并加热煮沸，使形成FeC2O4·2H2O黄色沉淀，用倾泻法洗涤该沉淀3次，每次使用25 mL H2O去除可溶性杂质。
（3）氧化：在上述沉淀中加入10 mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40℃，滴加3% H2O2溶液20mL，不断搅拌溶液并维持温度在40℃左右，使Fe（Ⅱ）充分氧化为Fe（Ⅲ）。滴加完后，加热溶液至沸以去除过量的H2O2。
（4）生成配合物：保持上述沉淀近沸状态，先加入1 mol·L-1 H2C2O4 7mL，然后趁热滴加1 mol·L-1 H2C2O4 1～2mL使沉淀溶解，溶液的pH值保持在4～5，此时溶液呈翠绿色，趁热将溶液过滤到一个150mL烧杯中，并使滤液控制在30mL左右，冷却放置过夜、结晶、抽滤至干即得三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体。称量，计算产率，并将晶体置于干燥器内避光保存。
2. 三草酸合铁（Ⅲ）酸钾组成测定
（1）称量：称取已干燥的三草酸合铁（Ⅲ）酸钾1～1.5g于250mL小烧杯中，加H2O溶解，定量转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，待测。
（2）Fe3+的测定：分别从容量瓶中吸取3份25.00mL试液于锥形瓶中，加入MnSO4滴定液5mL及1mol·L-1 H2SO4 5mL，加热至75～80℃（即液面冒水蒸气），用0.01 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定至淡粉红即为终点，记下KMnO4体积，计算Fe3+含量。
（3）C2O42-的测定：分别从容量瓶中吸取3份25.00mL试液于锥形瓶中，加入6 mol·L-1 HCl 10mL，加热至70～80℃，此时溶液为深黄色，然后趁热滴加SnCl2至淡黄色
一、实验目的
1. 学习三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成方法，掌握无机制备的一般方法。
2. 学习用滴定法测定与Fe3+的原理和方法。
3. 综合训练无机合成、滴定分析的基本操作，掌握确定化合物组成的原理和方法。
二、实验原理
三草酸合铁（Ⅲ）酸钾，即Fe（C2O4）3·xH2O，为绿色单斜晶体，溶于水，难溶于乙醇。110℃下失去三分子结晶水而成为无水物，230℃时分解。该配合物对光敏感，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。目前，合成三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的工艺路线有多种。例如可以以铁为原料制得硫酸亚铁胺，加草酸钾制得草酸亚铁后经氧化制得三草酸合铁（Ⅲ）酸钾；或以硫酸铁与草酸钾为原料直接合成三草酸合铁（Ⅲ）酸钾，亦可以三氯化铁或硫酸铁与草酸钾直接合成三草酸合铁（Ⅲ）酸钾。本实验采用硫酸亚铁加草酸钾形成草酸亚铁经氧化结晶得三草酸合铁（Ⅲ）酸钾，其反应式如下：
FeSO4 + 3H2C2O4 → Fe（C2O4）3·xH2O + 3H2SO4
用滴定法测定Fe（C2O4）3·xH2O中Fe3+含量和C2O42-含量，并可确定Fe3+和C2O42-的配位比。在酸性介质中，用标准高锰酸钾溶液滴定试液中的Fe2+，根据Fe2+消耗量可直接计算出Fe3+的含量，其滴定反应式为：
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
测铁时，用SnCl3-TiCl3联合还原法，先将Fe3+还原为Fe2+，然后在酸性介质中，用标准高锰酸钾溶液滴定试液中Fe3+和C2O42-总量，根据C2O42-标准溶液的消耗量，可计算出Fe3+的含量，其滴定反应式为：
5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O
最后，根据耐租耐C2O42-，可确定Fe3+与C2O42-的配合比。
三、仪器和试剂
仪器：托盘天平，分析天平，烧杯（100mL，250mL），量筒（10mL，100mL），长颈漏斗，布氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，锥形瓶（250mL），酸式滴定管（50mL）。
试剂：FeSO4（s），1mol·L-1H2SO4溶液，1 mol·L-1H2C2O4溶液，饱和K2C2O4溶液，3%H2O2溶液，MnSO4滴定液，6 mol·L-1HCl溶液，15%SnCl2溶液，2.5%NaWO4溶液，6%TiCl3溶液，0.4%CuSO4溶液，0.01 mol·L-1KMnO4标准溶液（自行配制和标定）。
四、实验方法
1. 三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备
（1）溶解：在托盘天平上称取4.0g FeSO4·7H2O晶体，放入250mL烧杯中，加入1 mol·L-1 H2SO4 1mL，再加入H2O 15mL，加热使其溶解。
（2）沉淀：在上述溶液中加入1 mol·L-1 H2C2O4 20mL，搅拌并加热煮沸，使形成FeC2O4·2H2O黄色沉淀，用倾泻法洗涤该沉淀3次，每次使用25 mL H2O去除可溶性杂质。
（3）氧化：在上述沉淀中加入10 mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40℃，滴加3% H2O2溶液20mL，不断搅拌溶液并维持温度在40℃左右，使Fe（Ⅱ）充分氧化为Fe（Ⅲ）。滴加完后，加热溶液至沸以去除过量的H2O2。
（4）生成配合物：保持上述沉淀近沸状态，先加入1 mol·L-1 H2C2O4 7mL，然后趁热滴加1 mol·L-1 H2C2O4 1～2mL使沉淀溶解，溶液的pH值保持在4～5，此时溶液呈翠绿色，趁热将溶液过滤到一个150mL烧杯中，并使滤液控制在30mL左右，冷却放置过夜、结晶、抽滤至干即得三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体。称量，计算产率，并将晶体置于干燥器内避光保存。
2. 三草酸合铁（Ⅲ）酸钾组成测定
（1）称量：称取已干燥的三草酸合铁（Ⅲ）酸钾1～1.5g于250mL小烧杯中，加H2O溶解，定量转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，待测。
（2）Fe3+的测定：分别从容量瓶中吸取3份25.00mL试液于锥形瓶中，加入MnSO4滴定液5mL及1mol·L-1 H2SO4 5mL，加热至75～80℃（即液面冒水蒸气），用0.01 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定至淡粉红即为终点，记下KMnO4体积，计算Fe3+含量。
（3）C2O42-的测定：分别从容量瓶中吸取3份25.00mL试液于锥形瓶中，加入6 mol·L-1 HCl 10mL，加热至70～80℃，此时溶液为深黄色，然后趁热滴加SnCl2至淡黄色
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