实验三硫酸亚铁铵的制备一实验目的：1. 学会利用溶解度的差异制备硫酸亚铁铵；掌握硫酸亚铁、硫酸亚铁铵复盐的性质。

2. 掌握水浴、减压过滤等基本操作；学习pH试纸、吸管、比色管的使用；学习限量分析。

二实验原理：1.铁屑溶于H2SO4，生成FeSO4：Fe + H2SO4＝FeSO4 + H2↑2. 通常，亚铁盐在空气中易氧化。

例如，硫酸亚铁在中性溶液中能被溶于水肿的少量氧气氧化并进而与水作用，甚至析出棕黄色的碱式硫酸铁（或氢氧化铁）沉淀。

若往硫酸亚铁溶液中加入与FeSO4相等的物质的量（mol）的硫酸铵，则生成复盐硫酸亚铁铵。

硫酸亚铁铵比较稳定，它的六水合物（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O不易被空气氧化，在定量分析中常用以配制亚铁离子的标准溶液。

像所有的复盐那样，硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的每一组份FeSO4或(NH4)2SO4的溶解度都要小。

蒸发浓缩所得溶液，可制得浅绿色的硫酸亚铁铵（六水合物）晶体。

FeSO4与(NH4)2SO4等物质的量作用，生成溶解度较小的硫酸亚铁铵：FeSO4 + (NH4)2SO4 + 6H2O ＝(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O硫酸亚铁铵比较稳定，定量分析中常用来配制亚铁离子的标液；和其他复盐一样，硫酸亚铁铵的溶解度比它的每一组分要小。

3.比色原理：Fe3+ + n SCN- = Fe(SCN)n(3-n) (红色) 用比色法可估计产品中所含杂质Fe3+的量。

Fe3+由于能与SCN－生成红色的物质[Fe(SCN)]2+，当红色较深时，表明产品中含Fe3+较多；当红色较浅时，表明产品中含Fe3+较少。

所以，只要将所制备的硫酸亚铁铵晶体与KSCN 溶液在比色管中配制成待测溶液，将它所呈现的红色与含一定Fe3+量所配制成的标准Fe(SCN)]2+溶液的红色进行比较，根据红色深浅程度相仿情况，即可知待测溶液中杂质Fe3+的含量，从而可确定产品的等级。

三种盐的溶解度（单位为g/100g）数据如下：用眼睛观察，比较溶液颜色深度以确定物质含量的方法称为目视比色法。

常用的目视比色法采用的是标准系列法。

用一套由相同质料制成的、形状大小相同的比色管（容量有10、25、50及100mL等），将一系列不同量的标准溶液依次加入各比色管中，再加入等量的显色剂及其他试剂，并控制其他实验条件相同，最后稀释至同样的体积。

这样便配成一套颜色逐渐加深的标准色）。

将一定量被测试液放在另一比色管中，在同样的条件下显色。

从管口垂直向下或从比色管侧面观察，若试液与标准系列中某溶液的颜色深度相同，则这两比色管中的溶液浓度相同；如果试液颜色深度介于相邻两个标准溶液之间，则试液浓度介于这两个标准溶液的浓度之间。

三．主要仪器与试剂1. 仪器：锥形瓶（150mL，250mL各一个），蒸发皿，玻璃棒，吸滤瓶，布氏漏斗移液管（1mL,2mL各一根），比色管（25mL）烧杯，量筒2. 试剂：铁屑，3mol·L-1硫酸, (NH4)2SO4（S）,3mol·L-1HCl , 250g·L-1KSCN , Fe3+标准液三、仪器与试剂1. 仪器：锥形瓶（150mL，250mL各一个），蒸发皿，玻璃棒，吸滤瓶，布氏漏斗移液管（1mL,2mL各一根），比色管（25mL）烧杯，量筒2. 试剂：铁屑，3mol·L-1硫酸, (NH4)2SO4（S）,3mol·L-1HCl , 250g·L-1KSCN , Fe3+标准液四、实验步骤五．实验结果及分析1．制得的(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O实际产量：4.05g理论产量: Fe — FeSO4—(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O56 3921.0g 7.0g产率： 4.05/7.0 *100% = 57.9%.产品等级：< I 级2.分析：所得产品的量比较合适，等级也比较好，主要是温度控制的比较好，而且趁热过滤准备充分，做的比较快，水浴蒸干的火的大小控制的比较好。

六．问题及思考题★.思考题1．在反应过程中，铁和硫酸那一种应该过量，为什么？反应为什么要在通风厨中进行？答：5mL3mol·L-1硫酸所需铁的质量为0.8克,所以是铁过量。

铁过量可以防止Fe3+的产生.由于铁屑中存在硫化物（FeS等）、磷化物（Fe2P、Fe3P等），以及少量固溶态的砷，在非氧化性的稀H2SO4溶液中，以H2S、PH3、AsH3的形式挥发出，它们都有毒性，所以在通风橱中进行。

2.混合液为什么要成微酸性？答： Fe2+在空气中被氧化的速度随溶液酸度的增加而降低，所以混合液保持微酸性的目的是防止Fe2+的氧化与水解。

3限量分析时，为什么要用不含氧的水？写出限量分析的反应式。

答：防止水中溶有的氧把Fe2+氧化为Fe3+，影响产品等级的判定。

限量分析的反应方程式为：Fe3+ + n SCN- = Fe(SCN)n(3-n) （红色）4：怎样才能得到较大的晶体？答：溶液的浓度不能大，要缓慢冷却，静置不能搅拌。

★问题1.硫酸亚铁与硫酸亚铁铵的性质有何不同答：硫酸亚铁铵比较稳定，定量分析中常用来配制亚铁离子的标液；和其他复盐一样，硫酸亚铁铵的溶解度比硫酸亚铁要小。

七讨论1根据化学方程式，计算硫酸和铁哪一个过量，说明过量的原因，硫酸的浓度为什么选择3mol·L-1？根据计算5mL3mol·L-1硫酸所需铁的质量为0.8克,所以是铁过量。

铁过量可以防止Fe3+的产生.(请计算理论上所需的铁质量,思考Fe3+如何产生)由5mL3mol·L-1硫酸生成的硫酸亚铁量M(FeSO4) = 152g/molm FeSO4 = 5×3×152/1000 = 2.3(g)生成FeSO4·H2O所需的结晶水:5×3×18/1000 = 0.3(g)溶解FeSO4所需的水:由思考题3中的溶解度数据知.343K的溶解度为56.0gFeSO4/100g水，溶解2.3g FeSO4需要水的质量:100×2.3/56.0 = 4.1g353K的溶解度为43.5gFeSO4/100g水,溶解2.3g FeSO4需要水的质量:100×2.3/43.5 = 5.3g∴要使晶体不析出,体系中必须的水量:343K为4.4g(4.1+0.3)；353K为5.6g(5.3+0.3)现5mL3mol·L-1H2SO4中含水:3mol·L-1H2SO4的质量分数为25%，相对密度为1.18∴m H2O = 5×1.18×0.75 = 4.4(g)根据以上计算，可知T = 343K，3mol·L-1硫酸的浓度合适；如T= 353K，则可适当加水。

2反应为什么要在通风橱中进行？由于铁屑中存在硫化物（FeS等）、磷化物（Fe2P、Fe3P等），以及少量固溶态的砷，在非氧化性的稀H2SO4溶液中，以H2S、PH3、AsH3的形式挥发出，它们都有毒性，所以在通风橱中进行。

尽管这些气体的量不多，但它们的特殊臭味很易觉察。

3反应温度为什么要低于353K,反应过程中为什么要不断的补充水？硫酸亚铁晶体有三种水合物:FeSO4·7H2O、FeSO4·4H2O、FeSO4·H2O。

它们在水溶液中的转变温度为温度/K溶解度w(FeSO4)/% *FeSO4g/100g水*FeSO4·7H2Og/100g水273 13.5 15.6 28.6283 17.2 20.8 38.0293 21.0 26.6 48.6303 24.8 33.0 60.4313 28.6 40.1 73.4323 32.7 48.6 88.9329.7 35.1 54.1 99.0333 35.5 55.0 100.7337.1 35.7 55.5 101.6343 35.9 56.0 102.5353 30.3 43.5 79.6363 27.2 37.4 68.4 * 由以w(FeSO4)/%计的溶解度数据计算而得。

w (FeSO4) = {m(FeSO4) / [m(FeSO4) + m(H2O)]}100%根据以上数据作图，得如下溶解度曲线：从溶解度数据可知，铁与稀硫酸的反应温度不宜过高，当T ＞343K时，就有可能析出溶解度较小的白色晶体FeSO4·H2O，因此反应温度不宜大于343K。

如从反应容器带有水，反应速度等因素综合考虑，实验中控制温度不高于353K，建议不大于348K。

如水蒸发，会因溶剂少而析出白色晶体，故需补充水保持原体积。

为避免水的蒸发，可在锥形瓶口套一50mL 小烧杯。

4如如因温度或水的量未控制好，析出了白色晶体，怎么办？可加入适量水，一边加热（水浴温度小于343K），一边摇动，让其慢慢溶解，但时间较长。

5在铁屑与硫酸反应期间，应做哪些事？怎么办？反应开始时，由于酸的浓度大，反应剧烈，此时人不要离开，一旦反应剧烈，取出锥形瓶旋摇，一方面降温，一方面旋摇有利于气体的放出。

控制好水浴温度。

当温度达到343K时，调节火焰为小火，使环境的吸热与灯提供的热量大致平衡，控制温度在343～348K为宜。

当温度到348K时移去煤气灯。

一旦温度控制好，人可在短时间内离开，但不要忘了回到通风橱观察水浴温度、体系的总体积，旋摇锥形瓶。

水浴温度的测量。

测量用温度计，但注意保护好温度计。

使用时，温度计不能碰到任何硬物。

不测时，在实验桌上放稳，以防温度计滚落打破。

一旦打破，水银散落在地，一定要告诉指导教师，尽量收集起水银，并在地面洒上硫磺粉。

由于水浴温度可在一个温度区间内波动，因此可用“经验”来判断：343～353K水浴水不沸腾，但冒水汽，手握杯壁感到烫，但能握住。

如无感性知识，可先用温度计测，待水浴温度达343～353K，用手握杯壁，体验手的感觉后，以“经验”判断，不再用温度计。

注意：锥形瓶内溶液的总体积，如体积小了，可适当补加水，但切勿多加！以免反应速度减慢。

配制（NH4）2SO4饱和溶液；剪滤纸，准备好过滤装置6如何判断反应已完成？反应中产生的氢气会附着在铁屑上，当气泡上升时，铁屑随同上升，一旦气泡逸出，铁屑下沉，因此反应中会看到铁屑上下浮沉。

当反应基本完成时，产生的氢气气泡很少，铁屑沉于瓶底，根据此现象可判断反应基本完成。

7硫酸铵溶解慢，怎么办？晶体未能完全溶解，怎么办？将小烧杯或蒸发皿盖上干净的表面皿后，用小火适当加热，加速其溶解，如小火加热后晶体仍未完全溶解，则可补加适量的水，小火适当加热。