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三草酸合铁酸钾的制备

三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备和性质
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾,即K3Fe[(C2O4)3]·3H2O,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K3Fe[(C2O4)3],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。

【实验目的】
1. 掌握合成K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的基本原理和操作技术
2. 加深对铁(Ⅲ)和铁(Ⅱ)化合物性质的了解
【实验原理】
目前,合成三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的工艺路线有多种。

例如,可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,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。

改变溶剂极性并加少量盐析剂,可析出绿色单斜晶体纯的三草酸合铁(Ⅲ)酸钾。

反应式为:
(NH4)2Fe(SO4)2 + H2C2O4 + 2H2O = FeC2O4·2H2O↓ + (NH4)2SO4 + H2SO4
2 FeC2O4·2H2O + H2O2 + 3K2C2O4 + H2C2O4 = 2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O
【实验步骤】
1. 三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备
(1)草酸亚铁的制备
称取1.0 g硫酸亚铁铵固体放在100 mL烧杯中,然后加3 mL蒸馏水和1滴3 mol·L-1 H2SO4,加热溶解后,再加入5 mL饱和草酸溶液,加热搅拌至沸,然后迅速搅拌片刻,防止暴沸。

停止加热,静置。

待黄色晶体FeC2O4·2H2O沉淀后,倾析弃去上层清液,加入4 mL 蒸馏水洗涤晶体,搅拌并温热,静置,弃去上层清液,再加入4 mL蒸馏水,反复洗涤,直至洗净为止,即得黄色晶体草酸亚铁。

(2)三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备
往草酸亚铁沉淀中,加入饱和K2C2O4溶液2 mL,313 K下水浴加热,恒温下边搅拌边缓慢滴加4 mL 3% H2O2溶液,沉淀转为深棕色。

边加边搅拌,加完后,检验Fe(II)是否完全
转化为Fe(Ⅲ),若氧化不完全,可补加适量3% H2O2溶液,直至氧化完全。

将溶液加热至沸,然后加入1.6 mL饱和草酸溶液(先一次加入1 mL,再慢慢加入0.6 mL),并保持温度接近沸腾。

趁热过滤到100 mL烧杯中,加入95% 乙醇3 mL,混匀后冷却,可以看到烧杯底部有晶体析出。

为了加快结晶速度,可往其中滴加饱和KNO3溶液。

晶体完全析出后,抽滤。

固体产品置于一表面皿上,置暗处晾干。

称重,计算产率。

2. 性质
在表面皿或点滴板上放少许K3[Fe (C2O4) 3]·3H2O产品,置于日光下一段时间后观察晶体颜色的变化,与放暗处的晶体比较。

写出光化学反应。

【注意事项】
1. 40 ℃水浴下加热,慢慢滴加H2O2,以防止H2O2分解。

2. 减压过滤要规范。

尤其注意在抽滤过程中,勿用水冲洗粘附在烧杯和布氏滤斗上的少量绿色产品,否则,将大大影响产量。

【思考题】
1. 在制备K3Fe[(C2O4)3]·3H2O的过程中,使用的氧化剂是什么?有什么好处?使用时应注意什么?如何保证Fe(II)转化完全?
4. 三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备最后的溶液中加入乙醇的作用是什么?
5. 根据三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的性质,应如何保存该化合物?。

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