三草酸合铁酸钾的合成及分析(总
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实验三 三草酸合铁（III）酸钾的合成及组成分析
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
将一定量产物在110℃下干燥，根据失重的情况便可计算出结晶水的含量。 （2） 用高锰酸钾法测定草酸根含量
C2O42-在酸性介质中可被MnO4-定量氧化，反应式为：
5 C2O42-＋2 MnO4-＋16H＋＝2Mn2＋＋10 CO2＋8H2O
用已知浓度的KMnO4标准溶液滴定C2O42-，由消耗KMnO4的量，便可计算出C2O42-的含量。
（3） 用高锰酸钾法测定铁含量
先用过量的Zn粉将Fe3＋还原为Fe2＋，然后用KMnO4标准溶液滴定Fe2＋：
Zn＋2 Fe3＋＝2 Fe2＋＋Zn2＋ 5 Fe2＋＋MnO4-＋8 H＋＝5 Fe3＋＋Mn2＋＋4 H2O
由消耗KMnO4的量，便可计算出Fe3＋的含量。 （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、 实验仪器及药品
仪器：分析天平、烘箱等。
试剂： H2SO4(6mol?L-1)、 H2C2O4(饱和)、 K2C2O4（饱和）、
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H2O2（ω为）、C2H5OH（ω为和）、KMnO4标准溶液（ mol?L-1）、(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O（s）、Zn粉。
四、实验步骤
1．三草酸合铁（III）酸钾的合成
（1）将5g(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O（s）溶于20m L去离子水中，加入5滴6 mol?L-1 H2 SO4酸化，加热使其溶解。
（2）再加入25m L饱和H2C2O4溶液，然后将其加热至沸，静置。待黄色的Fe C2O4沉淀完全沉降后，用倾析法弃去上层清液，洗涤沉淀2~3次，每次用水约15m L。
（3）在上述沉淀中加入10m L饱和K2C2O4溶液，在水浴上加热至40℃，用滴管缓慢地滴加12m L质量分数为的上H2O2溶液，边加边搅拌并维持温度在40℃左右，此时溶液中有棕色的Fe（OH）3沉淀产生。
（4）加完H2O2后将溶液加热至沸，分两批共加入8m L饱和H2C2O4溶液（先加入5m L，然后慢慢滴加3m L），这时体系应该变成亮绿色透明溶液（体积控制在30m L左右）。如果体系混浊可趁热过滤。在滤液中加入10m L质量分数为的乙醇，这时溶液如果混浊，微热使其变清。
（5）将所得溶液放置暗处、冷却、结晶。抽滤，用质量分数为的乙醇溶液洗涤晶体，抽干，在空气中干燥。称量，计算产率。产物应避光保存。 2．组成分析
（1）结晶水含量的测定
称量[Fe(C2O4)3]?3H2O样品于烧杯中放在烘箱内在110℃条件下烘1h后，冷却称量m0 g，计算结晶水含量。
（2） 草酸根含量的测定
将合成的三草酸合铁（III）酸钾粉末用分析天平称取样品，放入250毫升锥形瓶中，加入50毫升水和5毫升浓度为6mol／L 的H2SO4调节溶液酸度为~1mol/L，从滴定管放出约10毫升已标定的高锰酸钾溶液到锥形瓶中，加热至 70—85℃(不高于85℃)，直到紫红色消失，再用高锰酸钾溶液滴定热溶液，直到微红色在30S内不消失，记下消耗的高锰酸钾溶液体积，计算配合中所含草酸根的m1值。滴定完的溶液保留待用。 （3）铁含量测定
将上述实验中所保留的溶液中加入还原剂锌粉，直到黄色捎失，加
热溶液 2min以上，使Fe3＋还原为Fe2+，过滤去多余的锌粉，滤液放入另一个干净的锥形瓶中，洗涤锌粉，使Fe2+定量转移到滤液中，再用高锰酸钾标准溶液滴定至微红色，计算所含铁的m2值 。保持足够的酸度是为了抑制Fe2+的水解。
（4）钾含量确定
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由测得H2O、C2O42-、Fe3＋的含量m0、m1、m2可计算出K+的含量m3，确定配合物的化学式。
3．三草酸合铁(III)酸钾的性质［物质性质检验方法的学习］
(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－→2 FeC2O4 + 3C2O42－+ 2CO2↑
(2)制感光纸。按三草酸合铁(Ⅲ)酸钾、铁氰化钾加水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。
FeC2O4 + K3[Fe(C2O4)3] === KFe[Fe(CN)6]↓ + K2C2O4
(3)制感光液。取～三草酸合铁(Ⅲ)酸钾，加5 mL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%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20 mL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l mol·L K2C2O4及产品溶液，分别与饱和酒石酸氢钠
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反应方程式为
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。
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b．检定C2O4。在少量l mol·LK2C2O4及产品溶液中。分别加入2滴 mol·L
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CaCl2溶液，观察现象有何不同。
c．检定Fe。在少量 mol·LFeCl3及产品溶液中。分别加入1滴l mol·LKSCN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1 mol·LKSCN溶液，然后分别
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溶液，观察现象有何不同。
滴加6 mol·LHAc和3 mol·L H2SO4，观察溶液颜色有何变化。
b．在少量产品溶液中滴加2 mol·L氨水，观察有何变化。
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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 mol·LNa2S溶液，观察现象。写出反应方程式，并④配合物相互转变及稳定性比较。
a．往少量 mol·LFeCl3溶液中加1滴1 mol·LKSCN。溶液立即变为血红色，
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加以解释。
再往溶液中滴加l mol·LNH4F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1 mol·LKSCN，观察血红色是否容易重
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现从实验现象比较FeSCN到FeF相互转变的难易。
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往另l份FeF溶液中滴入1 mol·L－1 K2C2O4，至溶液刚好转为黄绿色，记下
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K2C2O4的用量，再往此溶液中滴入l mol·L－1NH4F，至黄绿色刚好褪去。比较K2C2O4和NH4F的用量。判断FeF和[Fe(C2O4]3]相互转变的难易。 弱。
b．在 mol·LK3[Fe(CN)6]和产品溶液中，分别滴加2 mol·LNaOH，对比现象有
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何不同Fe(CN)6与Fe(C2O4)3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Fe配位能力的强
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五、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。
六、思考题
1、合成过程中，滴完H2O2后为什么还要煮沸溶液
2、合成产物的最后一步，加入质量分数为的乙醇，其作用是什么能否用蒸干溶液的方法提高产率为什么
3、K3[Fe(C2O4)3]?3H2O可用加热脱水法测定其结晶水含量，含结晶水的物质能否都可用这种方法进行测定为什么
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