三草酸合铁酸钾的制备
一、实验目的
1．掌握用自制(NH4)2Fe(SO4)2合成K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的基本原理和操作技术；
2．加深对Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)化合物性质的了解。
3. 掌握确定化合物化学式的基本原理及方法；
4. 学习热重、差热分析、磁化率测定、红外光谱分析的操作技术；
5. 通过综合性实验的基本训练，培养学生分析与解决复杂问题的能力。
二、实验原理
1.三草酸合铁（III）酸钾的性质与制备
（1）性质：
三草酸合铁（III）酸钾（含三个结晶水）为翠绿色的单斜晶体，易溶于水（溶解度0℃，4.7g/100g；100℃，117.7g/100g），难溶于乙醇。110℃下可失去全部结晶水，230℃时分解。此配合物对光敏感，受光照射分解变为黄色。因其具有光敏性，所以常用来作为化学光量计。另外它是制备某些活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应良好的催化剂，在工业上具有一定的应用价值。
（2）制备：
本实验以硫酸亚铁铵为原料，与草酸在酸性溶液中先制得草酸亚铁沉淀，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，得到铁（Ⅲ）草酸配合物。主要反应为：
(NH4)2Fe(SO4)2 + H2C2O4 + 2H2O = FeC2O4·2H2O↓+ (NH4)2SO4 + H2SO4
2FeC2O4·2H2O + H2O2 + 3K2C2O4 + H2C2O4 ===2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O
2.产物的定性分析
(1)化学分析鉴定：
K +
离子与酒石酸氢钠溶液产生白色沉淀；
Fe 3+与KSCN 溶液混合，生成[Fe （NCS ）n ]
3-n
配离子，呈血红色，而[Fe(C 2O 4)3]与KSN 溶液无现象。
(2)红外光谱鉴定： C 2
O
4
2-及结晶水通过红外光谱分析。
结晶水的吸收带在3550—3220/ cm -1
之间，一般在3450/ cm -1
附近。 C 2O 42-
最常见的为双齿配位形成的螯合物。
3、产物的定量分析
目的：通过定量分析可以测定各组分的质量分数，各离子、基团的个数比，再根据定
性实验得到的对配合物内外界的判断，从而可推断出产物的化学式。
(1) 结晶水的含量（重量分析法）
已知质量的产品
110℃下干燥脱水
脱水后再称量
计算结晶水的含量
(2) 草酸根的含量（氧化还原滴定法）
2245C O -
+42MnO -+16H +
→10CO 2↑+2Mn 2+
+ 8H 2O
(3) 铁的含量（氧化还原滴定法）
2Fe 3++Zn →2Fe 2++Zn 2+
5Fe 2+
+4MnO -
+8H +
→5Fe 3+
+ Mn 2+
+ 4H 2O
(4) 钾的含量（差量法）
1-(结晶水)%-Fe%- C 2O 42-%
4、产物的表征
(1) 配合物中心离子的外层电子结构
通过对配合物磁化率的测定，可以推算出未成对的电子数，推断出中心离子外层电子的结构、配键类型、立体化学结构。
(2) 热重、差热分析
通过对TG曲线的分析，了解物质在升温过程中质量的变化情况；通过对DTA 曲线的分析，可了解物质在升温过程中热量变化的情况。
对产品进行TG、DTA分析可测量出失去结晶水的温度、热分解温度及脱水分解热量变化情况等，各步始终的数量结晶水的个数。
三、仪器和药品
仪器：数显恒温水浴锅（HH—1型）、循环水式多用真空汞（SHBⅢ—A型）、MB—1A型磁天平、美国尼高力傅立叶变幻红外光谱仪等。
药品：(NH4)2Fe(SO4) 2·6H20、H2SO4(3mol/L)、H2C2O4·2H20、K2C2O4(饱和)、H2O2(6%)、乙醇（95%）、KSCN(0.1 mol/L)、CaCl2(0.5 mol/L)、饱和酒石酸氢钠溶液、FeCl3(0.1 mol/L)、KMnO4(0.0211 mol/L)等。
四、实验步骤
1.K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的制备
（1）FeC2O4·2H2O的制备
①250ml烧杯中，加入20ml蒸馏水和1ml 3mol/LH2SO4（加酸的目的？），称取6.0g自制(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O固体倒入烧杯中，加热使之溶解。
②另称取H2C2O4·2H2O3.5g于100ml烧杯中，加入35ml蒸馏水微热、搅拌溶解。
③取②中配制的H2C2O4溶液20ml加入250ml烧杯中，不断搅拌，加热至沸后，微热5min,室温下静置，待黄色FeC2O4·2H2O晶体沉淀后用倾析法弃去上层清液。再向沉淀中加入20ml 水（目的？），搅拌，并温热，静置后再弃去清液（尽可能把清液倾倒干净）。
（2）K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的制备
①在上述（3）的沉淀中加入15 ml饱和K2C2O4溶液于，水浴加热至约40℃，用滴管慢慢（为什么？）滴加12 ml 6%H2O2（现象？），并不断搅拌保持温度在40℃左右。
②将水浴加热至沸除去H2O2，再加入1.（2）中H2C2O4至溶液完全变为透明翠绿色(pH为
3.0—3.5)，滴加过程中保持水浴沸腾。
③ 冷却，向烧杯中加入15ml 95%乙醇，置于暗处(为什么？)冷却结晶，减压过滤。
（3） 产品的重结晶
称量产品质量，按100℃ 溶解度计算，加入蒸馏水置于热水浴中溶解，放暗处冷却结晶，减压过滤（用95%的乙醇洗涤），将重结晶后的产品放入提前称量好质量的50ml 干燥的空烧杯中，贴上标签后壁光保存。
2.产物的定性分析
（1）K +
的检定：取少量样品加入少量蒸馏水
溶解
加入饱和酒石酸氢钠溶液1ml
充分摇匀→现象？
（2）Fe 3+
的检定：
1号试管取样品加水溶解 2滴0.1mol/L 的KSCN
无现象
加2滴稀硫酸
现象？
2号试管取少量FeCl 3 溶液2滴0.1mol/L 的KSCN
现象？
（3）C 2O 42-的检定：
1号试管取样品加水溶解
加2滴0.5mol/L 氯化钙溶液 现象？
2号试管加少量K 2C 2O 4溶液
加2滴0.5mol/L 氯化钙溶液
现象？
（4）利用红外光谱仪确定结晶水及C 2O 4
2-
制样
置于红外光谱仪
测定红外吸收光谱
与标准图对比
确定是否含有结晶水及C 2O 4
2-
结论：说明产品中含有那些离子？以什么形式存在？
3.产物的定量分析
（1） 结晶水含量的测定：
两个洁净的称量瓶编号110℃电热箱中干燥1小时
置于干燥器中
冷却称量
重复操作至恒重
准确称量两份样品0.5—0.6g
分别放入上述两个称量瓶中
110℃下干燥1小时冷
却称量重复操
作至恒重
（2） C 2O 42-含量的测定： 准确称量样品0.1000—0.1300g
加入10m 3mol/L 硫酸、20ml 蒸馏水
微热、溶解
85℃水浴
中保持5-8min
用0.0211mol/L KMnO 4标准溶液滴定直至溶液呈浅粉色
记录消耗的标准溶液体
积。
（3） F e 3+
含量的测定：
上述保留液中
加入Zn 粉煮沸
至黄色消失
趁热过滤
收集滤液
蒸馏水洗涤
用0.0211mol/L
KMnO 4标准溶液滴定
直至溶液呈浅粉色
记录消耗的标准溶液体积。（见表1）
（4） K +含量的测定：1-(结晶水)%-Fe%- C 2O 42-%。
表1 C 2O 42-、Fe 2+
含量的定量分析数据表
（ C 标=0.0211mol/L 、n(Fe )=n(Fe )）
结论：在1mol 产品中含224
C O
mol ，Fe 3+ mol ，K +
mol ，结晶水 mol ，该物质
的化学式为 。
4. 配合物磁化率的测定
表2 三草酸合铁（Ⅲ）酸钾磁化率测定数据记录表
结论：
5. 配合物的热分析
仪器各量程及参数选择：
热重（TG ）量程：4.5mg 差热分析（DTA ）量程：
50uV 微分热重量程：100mV/min 升温速率：
10℃/min 结论：
6. 配合物的红外光谱分析
结论：
五、数据分析 1.计算产率：
2.产物的定量分析（计算过程）
C 2O 42-、Fe 2+
含量的测定分析
标3+2+
解析：以第一组数据为例写出计算过程
3.磁化率的测定
解析：以第一组数据为例写出计算过程4.配合物热分析数据
注意事项
1．水浴40℃下加热，慢慢滴加H2O2。以防止H2O2分解。
2．在抽滤过程中，勿用水冲洗粘附在烧杯和布氏滤斗上的绿色产品。
思考题
1．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？
2．根据三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成过程及它的TG曲线，你认为该化合物应如何保存？
3．在三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备过程中，加入15 mL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25mL 95%乙醇或将此溶液过滤后往滤液中加入25mL 95%的乙醇，现象有何不同？为什么？并说明对产品质量有何影响？