無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)1

實(shí)驗(yàn)1三草酸合鐵(III)酸鉀的制備和組成測(cè)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆蘸铣蒏3Fe[(C2O4)3]?3H2O的基本原理和操作技術(shù)；加深對(duì)鐵(III)和鐵(II)化合物性質(zhì)的了解；掌握容量分析等基本操作。二、 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)以硫酸亞鐵銨為原料，與草酸在酸性溶液中先制得草酸亞鐵沉淀，然后再用草酸亞鐵在草酸鉀和草酸的存在下，以過(guò)氧化氫為氧化劑，得到鐵(I)草酸配合物。主要反應(yīng)為(NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O===FeC2O4?2H2Ol+(NH4)2SO4+H2SO42FeC2O4?2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4===2K3[Fe(C2O4)3]?3H2O改變?nèi)軇O性并加少量鹽析劑，可析出綠色單斜晶體純的三草酸合鐵(I)酸鉀，通過(guò)化學(xué)分析確定配離子的組成。用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性介質(zhì)中滴定測(cè)得草酸根的含量。Fe3+含量可先用過(guò)量鋅粉將其還原為Fe2+，然后再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定而測(cè)得，其反應(yīng)式為5C2O42?+16H++2MnO2?===1QCO2t+2Mn2++8H2O5Fe2++8H++4MnO?===5Fe3++Mn2++4H2O三、 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑托盤(pán)天平，分析天平，抽濾裝置，燒杯，電爐，移液管，容量瓶，錐形瓶，量筒，試管，表面皿，玻璃棒，濾紙，點(diǎn)地板，恒溫水浴槽，恒溫干燥箱硫酸亞鐵銨，硫酸(3mol/L,1mol/L)，，草酸(飽和)，草酸鉀(飽和)，氯化鉀(A.R)，硝酸鉀(300g/L)，乙醇(95%)，乙醇一丙酮混合液(1:1)，六氤合鐵酸鉀(5%)，雙氧水(3%)，鋅粉，草酸鈉四、 實(shí)驗(yàn)步驟I草酸亞鐵的制備：稱取5g硫酸亞鐵銨固體放在250mL燒杯中，然后加15mL蒸餾水和5~6滴1mol/LH2SO4，加熱溶解后，再加入25mL飽和草酸溶液，加熱攪拌至沸，然后不斷攪拌片刻，防止飛濺。維持4min后，停止加熱，靜置。待黃色晶體FeC2O4?2H2O沉淀后傾析，棄去上層清液，加入20mL蒸餾水洗滌晶體，攪拌并溫?zé)?，靜置，棄去上層清液，即得黃色晶體草酸亞鐵。II三草酸合鐵(III)酸鉀的制備：往草酸亞鐵沉淀中，加入飽和K2C2O4溶液10mL，水浴加熱313K，恒溫下慢慢滴加3%的H2O2溶液20mL，沉淀轉(zhuǎn)為深棕色。檢測(cè)Fe2+是否存在。邊加邊攪拌，加完后將溶液加熱至沸，然后加入20mL飽和草酸溶液，沉淀立即溶解，溶液轉(zhuǎn)為綠色。趁熱過(guò)濾，濾液轉(zhuǎn)入100mL燒杯中，加入95%的乙醇25mL，混勻后冷卻，可以看到燒杯底部有晶體析出。為了加快結(jié)晶速度，可往其中滴加KNO3溶液。固體產(chǎn)品置于一表面皿上，置暗處晾干。稱重，計(jì)算產(chǎn)率。III高錳酸鉀溶液濃度的標(biāo)定：稱取1.6g左右的高錳酸鉀配成500ml溶液。準(zhǔn)確稱取0.13?0.17gNa2C2O4三份，分別置于250mL錐形瓶中，加水50mL使其溶解，加入10mL3mol?L-1H2SO4溶液，在水浴上加熱到75?85°C，趁熱用待標(biāo)定的KMnO4溶液滴定，開(kāi)始時(shí)滴定速率應(yīng)慢，待溶液中產(chǎn)生了Mn2+后，滴定速率可適當(dāng)加快，但仍須逐滴加入，滴定至溶液呈現(xiàn)微紅色并持續(xù)30s內(nèi)不褪色即為終點(diǎn)。根據(jù)每份滴定中Na2C2O4的質(zhì)量和消耗的KMnO4溶液體積,計(jì)算出KMnO4溶液的濃度。W草酸根濃度的標(biāo)定：把制得的K3Fe[(C2O4)3]?3H2O在50-60C于恒溫干燥箱中干燥1h,在干燥器中冷卻至室溫，精確稱取樣品約0.2-0.3g，在燒杯中溶解，放入250mL中定容，分別取三份25.00mL試液于錐形瓶中，加入25mL水和5mL1mol?L—1H2SO4,用標(biāo)準(zhǔn)0.02000mol-L—1KMnO4溶液滴定。滴定時(shí)先滴入8mL左右的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后加熱到343~358K(不高于358K)直至紫紅色消失。再用KMnO4滴定熱溶液，直至微紅色在30s內(nèi)不消失。記下消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的總體積，計(jì)算K3Fe[(C2O4)3]?3H2O中草酸根的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并換算成物質(zhì)的量。滴定后的溶液保留待用。V鐵含量的測(cè)定：在上述滴定過(guò)草酸根的保留液中加鋅粉還原，至黃色消失。加熱3min，使Fe3+完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+，抽濾，用溫水洗滌沉淀。濾液轉(zhuǎn)入250mL錐形瓶中，再利用KMnO4溶液滴定至微紅色，計(jì)算K3Fe[(C2O4)3]中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并換算成物質(zhì)的量。五、試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理高錳酸鉀濃度的標(biāo)定編號(hào)12山草酸鈉(g)0.160.15V高錳酸鉀(mL)23.4523.41

C高錳酸鉀(mol/L)0.02040.0191C平高錳酸鉀(mol/L)0.0197112.草酸根含量的測(cè)定編號(hào)12V高錳酸鉀(mL)5.615.37n草酸根(mol)0.00027630.0002645N平草酸根(mol)0.00027043.鐵含量的測(cè)定編號(hào)12V高錳酸鉀(mL)0.50.4nFe2+(mol)0.00004930.0000394nFe3+(mol)0.00004930.0000394N平Fe3+(mol)0.0000444三草酸合鐵酸鉀產(chǎn)率的計(jì)算通過(guò)原理中兩個(gè)化學(xué)方程式我們知道硫酸亞鐵銨與三草酸合鐵酸鉀的物質(zhì)的量相同，所以：三草酸合鐵酸鉀的理論產(chǎn)量二稱取的蔬僧業(yè)鐵吸的質(zhì)牡x■：狀酸合鐵酸鉀的III對(duì)原子/質(zhì)量硫酸亞鐵鍛的相X，「螟『質(zhì)煢5x509284=3.38g實(shí)際三草酸合鐵酸鉀的質(zhì)量為1.42g所以產(chǎn)率為42.01%結(jié)論:在1mol產(chǎn)品中草酸根有0.4297mol,三價(jià)鐵0.7058mol,該物質(zhì)的化學(xué)式為K3[Fe(C2O4)3]?3H2O六、思考題能否用FeSO4代替硫酸亞鐵銨來(lái)合成K3Fe[(C2O4)3]?這時(shí)可用HNO3代替H2O2作氧化劑，寫(xiě)出用HNO3作氧化劑的主要反應(yīng)式。你認(rèn)為用哪個(gè)作氧化劑較好？為什么？答：能。FeC2O4?2H2O+HNO3+K2C2O4+H2C2O4===K3[Fe(C2O4)3]-3H2O+NOt+KNO3H2O2作氧化劑好，因?yàn)檫€原產(chǎn)物為H2O,不會(huì)引入雜質(zhì)。根據(jù)三草酸合鐵(III)酸鉀的合成過(guò)程及它的TG曲線，你認(rèn)為該化合物應(yīng)如何保存？答：保存于棕色瓶中，置于陰涼干燥處。在三草酸合鐵（III）酸鉀的制備過(guò)程中，加入15mL飽和草酸溶液后，沉淀溶解，溶液轉(zhuǎn)為綠色。若往此溶液中加入25mL95%乙醇或?qū)⒋巳芤哼^(guò)濾后往濾液中加入25mL95%的乙醇，現(xiàn)象有何不同？為什么？并說(shuō)明對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有何影響？答：由于沉淀在加入15mL飽和草酸溶液后，可能未溶完，若往此溶液中加入25mL95%乙醇，會(huì)使產(chǎn)品不純。實(shí)驗(yàn)2十二鴇磷酸的合成、表征及催化合成乙酸乙酯的研究一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)乙醚萃取法制備Keggin型十二鈣磷酸并對(duì)其進(jìn)行紅外表征。掌握乙酸乙酯的制備原理及方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理雜多酸做為一種新型催化劑，近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域。在堿性溶液中Mo（丑）或W（丑）以正車(chē)烏酸根MoO42-（WO42-）存在，隨著溶液pH減小，逐漸聚合為多酸根離子。在上述聚合過(guò)程中，加入一定量的磷酸鹽或硅酸鹽，則可生成有確定組成的烏雜多酸根離子，如：[SiMo12O40]4-、[PW12040]3-等。這類鉬（烏）雜多酸在水溶液中結(jié)晶時(shí)，得到高水合狀態(tài)的雜多酸（鹽）結(jié)晶Hm[XMo12040]?nH20（或Hm[XW12040]?nH20），后者易溶于水及有機(jī)溶劑（乙醚、丙酮等），遇堿分解，在酸性水溶液中較穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)利用烏雜多酸在強(qiáng)酸溶液中易于乙醚生成加合物而被乙醚萃取的性質(zhì)來(lái)制備十二烏磷酸。12W042-+HP042-+23H+===[PW12040]3-+12H20乙酸乙酯的合成原理:IL書(shū)通峻

CH：JCOOH+CH;jCH^H4==sCHh00CH^^4-H2O提高產(chǎn)率的措施：一方面加入過(guò)量的乙醇，另一方面在反應(yīng)過(guò)程中不斷蒸出生成的產(chǎn)物和水。三、 儀器與實(shí)驗(yàn)藥品磁力攪拌器、酸度計(jì)、紅外極譜儀、燒杯、分液漏斗、蒸發(fā)皿、水浴鍋、三口燒瓶，分餾柱鎢酸鈉、磷酸氫二鈉、醋酸鈉、鹽酸、乙醚、雙氧水、無(wú)水乙醇、醋酸四、 實(shí)驗(yàn)步驟十二鎢磷酸的合成稱取25.0gNa2WO4?2H2O和4gNaH2PO4溶于150cm3蒸餾水中，加熱攪拌使其溶解，在微沸下逐滴滴加25cm3濃HC1,同時(shí)攪拌，調(diào)pH=2。開(kāi)始滴入HCl有黃鎢酸沉淀出現(xiàn)，要繼續(xù)滴加HC1，至不再有黃色沉淀時(shí)，便可停加HC1（此過(guò)程約需10min）。濾液冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，加入35cm3乙醚，再加入10cm36mol-dm-3HC1，充分振蕩萃取后，靜置。分出下層油狀物到于蒸發(fā)皿中，加入少量蒸餾水（15?20滴），攪拌幾下，在60°C水浴上蒸發(fā)濃縮，直至液體表面有晶膜出現(xiàn)為止。冷卻，待乙醚完全揮發(fā)后，得無(wú)色透明的十二鎢磷酸晶體。測(cè)定十二鎢磷酸的紅外光譜。乙酸乙酯的合成安裝乙酸乙酯的合成裝置。量取16mL乙醇，8毫升冰醋酸混合后，測(cè)其pH值。稱取0.2g十二鎢磷酸溶解于上述溶液中，然后裝入三口燒瓶中。在70—80°C水浴中加熱60min左右。冷卻，測(cè)量所得液體的pH值。計(jì)算乙酸乙酯的產(chǎn)率。五、結(jié)果與討論1.十二鎢磷酸的產(chǎn)率理論產(chǎn)量為17g，實(shí)際產(chǎn)量為7.095g

產(chǎn)率=給產(chǎn)率=給，夷理治產(chǎn)量7-09517=41.73%十二鎢磷酸的紅外光譜十二鎢磷酸的IR特征峰出現(xiàn)在700-1100cm-1范圍內(nèi)，有4個(gè)特征反對(duì)稱峰。乙酸乙酯的酯化率乙酸乙酯的酯化率二初始pH-終點(diǎn)pH初始pH1.4-0.99L4=29.29%六、思考題十二鎢磷酸具有較強(qiáng)的氧化性，與橡膠、紙張、塑料等有機(jī)物質(zhì)接觸，甚至于空氣中灰塵接觸時(shí)，均易被還原為“雜多藍(lán)”。因此，在制備過(guò)程中，要注意哪些問(wèn)題？答：要盡量避免灰塵飄入反應(yīng)容器，避免接觸上述所提到的物質(zhì)。如果發(fā)現(xiàn)溶液變成藍(lán)色可加入H2O2。為什么使用過(guò)量的乙醇？答：為了使反應(yīng)更好的向產(chǎn)物方向移動(dòng)，提升產(chǎn)率。蒸出的乙酸乙酯中主要含有哪些雜質(zhì)？如何出去？答：雜質(zhì)有乙醇，乙醚，水和醋酸等，用碳酸鈉出去醋酸，食鹽水出去乙醚，氯