三草酸合铁酸钾的制备与测定

三草酸合铁酸钾的制备与测定

一、 实验目的

1、有助于提高学生的综合实验能力, 而且可以提高学生对于化学实验的

兴趣。

2、掌握制备过程中的称量、水浴加热控温、蒸发、浓缩、结晶、干燥、

倾析、常压、减压过滤等系列化学基本操作。 3、加深对铁（III）和铁（II）化合物性质的了解； 4、掌握定量分析等基本操作。 二、 实验原理

（1）三草酸合铁酸钾的制备

首先由硫酸亚铁铵与草酸反应制备草酸亚铁：

(NH4)2Fe(SO4)2 + 2H2O＋H2C2O4 = FeC2O4·2H2O↓＋(NH4)2SO4＋ H2SO4

然后在过量草酸根存在下，用过氧化氢氧化草酸亚铁即可得到三草酸合铁（Ⅲ）酸钾，同时有氢氧化铁生成：

6FeC2O4·2H2O＋3H2O2＋6K2C2O4 = 4K3[Fe(C2O4)3]＋ 2Fe(OH)3↓＋12H2O,

加入适量草酸可使Fe(OH)3转化为三草酸合铁（Ⅲ）酸钾配合物：

2Fe(OH)3＋3H2C2O4＋3K2C2O4 = 2K3[Fe(C2O4)3]+ 6H2O

（2）三草酸合铁酸钾的测定

用高锰酸钾标准溶液在酸性介质中滴定测得草酸根的含量。Fe3+ 含量可先用过量锌粉将其还原为Fe2+ ，然后再用高锰酸钾标准溶液滴定而测得，其反应式为?

2MnO4-+5C2O42-+16H+＝2Mn2++10CO2+8H2O

5Fe2++MnO4-+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O

三、仪器和试剂

仪器：托盘天平、恒温水浴、酸式滴定管、分析天平、常用玻璃仪器、滤

纸、电炉

试剂：硫酸亚铁铵晶体、3mol/LH2SO4溶液、饱和H2C2O4溶液、饱和K2C2O4

溶液、6％H2O2溶液、1mol/L硫酸溶液、去离子水、KMnO4溶液、草酸钠、锌粉

四、实验步骤

1.草酸亚铁的制备

称取5g 硫酸亚铁铵放入100mL烧杯中，加入15mL蒸馏水，2-4滴3mol/LH2SO4 ，加热溶解后在不断搅拌下加入25mL饱和H2C2O4溶液，加热至沸，静置，弃上清液，用水洗涤沉淀三次

现象：加热溶解后，溶液呈淡绿色；加入饱和H2C2O4溶液后，溶液变浑浊，静置，有黄色沉淀生成

2. 三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备

往草酸亚铁沉淀中加入15mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40℃，恒温搅拌下逐滴滴加10mL 6% H2O2溶液，溶液变成深棕色，继续在水浴下一次性加入5mL饱和H2C2O4溶液后，逐滴加入饱和H2C2O4溶液至溶液变成亮绿色，将溶液浓缩至15mL后，冷却析出晶体

现象：逐滴加入H2O2溶液后，溶液呈深棕色浑浊液；逐滴加入饱和H2C2O4

溶液后，溶液渐渐变草绿色后变成亮绿色；冷却浓缩后，析出晶体为翠绿色晶体

3.标定KMnO4溶液

准确称取3份草酸钠（0.13-0.26g）加10mL水溶解，加30mL 3mol/LH2SO4

溶液，加热至75-85℃，立即用待标定KMnO4溶液滴定 4.草酸根含量的测定

准确称取3份0.22-0.27g的三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体于锥形瓶中，加入30mL去离子水和10mL3mol/LH2SO4 ，加热至80℃，趁热滴定至浅粉红色，30s内不褪色，计算草酸根的含量，滴定完的试液保留待用 5.铁含量的测定

在测定草酸根后的试液中加入锌粉，加热反应5分钟，补加5mL 3mol/LH2SO4，加热至80℃，用KMnO4溶液滴定至浅粉红色，30s内不褪色，计算Fe3+的含量

五、数据处理与结果讨论

1. 三草酸合铁（Ⅲ）酸钾产率计算：

原料： (NH4)2Fe(SO4)2 5g 产品： K3[Fe(C2O4)3] 理论产量 7.69g 实际产量：5.8288g

产率 η= 5.8288g/7.69g = 0.732 = 73.2％ 2. KMnO4溶液浓度

编号 m草酸钠 （g） V高锰酸钾 （ml) C高锰酸钾 C平均 （mol/L） （mol/L） 1 2 3 0.1626 19.38 0.2594 30.85 0.1772 21.10 0.02505 0.02510 0.02507 0.02507 经三次连续滴定，得出KMnO4溶液浓度为 0.02507 mol/L 3. 草酸根含量的测定

编号 1 2 3 m产品 （g） V高锰酸钾 （ml) n草酸根 （mol） n平均 （mol） 0.2415 0.2307 0.2328 23.19 0.001454 22.12 0.001386 0.001413 22.32 0.001399 经三次连续滴定，算出产品中草酸根的质量含量为

η1 = 0.001454*88/0.2415 = 0.5296 η2 = 0.001386*88/0.2307 = 0.5289 η3 = 0.001399*88/ 0.2328 =0.5288 η平均 = (η1+η2+η3)/3 = 0.5291

所以产品中草酸根的质量含量为52.91% 4. 铁含量的测定

编号 1 2 3 m产品 （g） V高锰酸钾 （ml) n铁（Ⅲ） （mol） n平均 （mol） 0.2415 0.2307 0.2328 3.62 0.0004538 3.43 0.0004300 0.0004400 3.48 0.0004362 经三次连续滴定，算出产品中Fe3+的质量含量分别为

η1 = 0.0004538*56/0.2415 = 0.1052 η2 = 0.0004262*56/0.2307 =

0.1044

η3 = 0.0004362*56/0.2328 = 0.1049 η平均 = (η1+η2+η3)/3 = 0.1048

所以产品中铁的质量含量为10.48% 结果讨论：

1.三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的产量为5.8288g 产率为73.2％

分析：产率偏低的原因可能是 1）加入H2O2的速度太快，使得Fe2+未被完全氧化 2) 在实验过程中，有小部分溶液洒出烧杯，造成结果偏低

2.在纯净的三草酸合铁（Ⅲ）酸钾中

草酸根的质量含量为 88*3/437=0.6041=60.41% 铁的质量含量为56/437=0.1281=12.81%

通过连续滴定，本次实验产品中，草酸根含量为 52.91%<60.41%

铁的含量为 10.48% < 12.81%

分析：草酸根及铁含量均小于理论值，说明产品中含有结晶水或其它少量杂质

3. 根据滴定结果，产品中 n草酸根/n铁 = 0.001413 / 0.0004400 = 3.21 相对误差 = (3.21–3 )/3 = 0.07 = 7 %

分析：理论上草酸根与铁的物质的量比应为3:1 ，但产品中，草酸根含量

高于铁，造成误差的原因可能有 1）在滴定时，读数引起的误差 2）加入锌粉将Fe3+还原为 Fe2+时，三价铁离子未被全部还原，所以滴定结果三价铁离子含量偏低

六、注意事项 FeC2O4·2H2O的制备

（1）为了防止Fe(II)水解和氧化，硫酸亚铁铵溶解时应加少量的H2SO4，防止Fe(II)的水解和氧化。

（2）通过实验发现不能采用酒精灯或电炉来加热，原因是FeC2O4·2H2O晶体易爆沸，不易控制火候，宜采用沸水浴加热比较安全且效果较佳。 FeC2O4·2H2O的氧化

（1）为了加快反应速度和减少溶液的总体积可使用6％的H2O2，比3％的H2O2的效果更好，而且H2O2一定要新鲜配制。在不断搅拌下慢慢滴加H2O2且需

保持恒温40℃，温度太低Fe(II)氧化速度太慢，温度太高易导致H2O2分解而影响Fe(II)氧化结果。

（2）煮沸除去过量的H2O2时间不宜过长，否则使生成的Fe(OH)3沉淀颗粒变大，不利于配位反应的进行。 三草酸合铁酸钾的制备

（1）配位过程中，H2C2O4应逐滴加入，应控制在pH 3～3.5，pH过低，会发生副反应：2Fe(OH)3+Fe2(C2O4)3+H2C2O4+2H2O=4FeC2O4·2H2O↓+2CO2↑，使产物带有黄色的粉末，而且若H2C2O4过量太多容易形成H2C2O4晶体析出，使产物的带有白色的粉末；pH过高，Fe(OH)3溶解不充分。

（2）配位后应得到澄清的翠绿色三草酸合铁酸钾溶液，若溶液颜色为暗绿色则配体C2O42-不足，可适当补加饱和K2C2O4；如果澄清的翠绿色三草酸合铁酸钾溶液体积超过20mL不利于三草酸合铁酸钾的结晶，宜用酒精灯小火加热浓缩，若用电炉加热蒸发容易出现红棕色浑浊现象，可能是如下反应：

2Fe(OH)3＋3H2C2O4＋3K2C2O4→2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O发生了逆反应。 三草酸合铁酸钾的测定

（1）高锰酸钾滴定Fe2+或C2O42-时，滴定速度不能太快，否则部分高锰酸钾会转变成二氧化锰沉淀。

（2）温度不能高于85℃，否则草酸分解