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开环大师 发布于2017-08-09 22:10
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D3点群简单络离子--三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备

楼层直达
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾是一种用处很广的东西。。有兴趣的可以尝试用他做纳米铁粉或者是感光颜料。
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理论:
        三价铁离子有较强氧化性。我们先扯一下氧化性,中学学完大家可能觉得浓度对氧化性的影响很小。就比如说不管浓稀,我们都说高锰酸钾溶液具有强氧化性。但是实际上,当溶液足够稀时,我们会发现他的氧化性会剧烈下降。对于这一个现象大家可以用“平衡原理”进行近似解释。但是实际上我们一个经验公式-----能斯特法方程(电极电势)可以从更精确的定量关系上边解决问题。
虽说叫经验公式,但是他其实可以推导出来!

图片:1.JPG

图片:2.JPG


倒数第二个公式可以求解非标状态下的电势哦,但是最后一个公式最简单(上边是装逼过程。。和本章链接不大。仅作了解)
到这里我们看一下,三价铁浓度升高时,三价铁:二价铁比例势必升高。其电势也会升高
我查了一下,三价铁到二价铁大约是+0.77V;二氧化碳到草酸是-0.49V.(酸性,当电极反应参与的氢离子或者是氢氧根都会影响电极电势。所以规定1莫每升为标准)。电极电势越大氧化性越强,越小还原性越强。这个数是负数就可以在1莫的酸中还原氢气了(仅仅是从热力学可行实际反映不一定能发生)。
这样一看好TM无语啊,碱性环境三价铁离子沉淀严重,酸性中三价铁会很轻易氧化破坏草酸。咋办??(实际上在稀溶液中混合可以制备出三草酸合铁(Ⅲ)酸根,但是不能量产,原因在后边解释)
别急,这样子我们就用到以前学的知识,先将低氧化态的离子沉淀或者配位,并加入能与高价离子配位的物质,从而将该离子的浓度降的极低,削弱了他的氧化性或者是还原性。
不理解??  正常。我们看一下这个实验的过程:
制备亚铁盐(主要是为了亚铁盐易变质的原因,略)-----配亚铁盐溶液------加入草酸(生成黄色的草酸亚铁)----倾析上清----温水洗涤4次----过氧化氢氧化(恒温40℃)并且加入草酸钾提供配离子----煮沸除过氧化氢-----加草酸,酸溶氧化物,配位,得到产物。
主要反应是这样的:

图片:3.JPG


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实验部分正式开始:
首先称取5.04克的摩尔盐(六水合硫酸亚铁铵)入15mL去离子水溶解之,加入1mL1M的稀硫酸,并辅以小火至沸

图片:IMG_20160417_090222.jpg

图片:IMG_20160417_091114.jpg



遂加入25mL饱和草酸溶液

图片:IMG_20160417_091209.jpg

图片:IMG_20160417_091410.jpg



既得沉淀----草酸亚铁


以少量温热的去离子水洗涤多次,用倾析法分离沉淀
热水

图片:IMG_20160417_093456.jpg






洗涤沉淀---美丽的黄色沉淀草酸亚铁

图片:IMG_20160417_094129.jpg

图片:IMG_20160417_094139.jpg






向沉淀中加入10毫升饱和草酸钾溶液,并且水浴锅保温至40摄氏度准备氧化

图片:IMG_20160417_094234.jpg







之后向混合物中缓慢滴加20mL,3%的过氧化氢,可以看到溶液颜色发生了极大的变化

图片:IMG_20160417_100427.jpg






之后开始煮沸除去过氧化氢。除不干净下一步会失败(别问我。。老师说的)。这是除干净的

图片:IMG_20160417_100439.jpg







最后一步配位,加入8mL饱和草酸溶液,控制pH=3到4。若沉淀有残余没有完全溶解,那可以稍微加热一下,温度不能很高了!再不行保下温,实在不行趁热过滤吧。

图片:IMG_20160417_102612.jpg

图片:IMG_20160417_102708.jpg



可以看到,我的一开始也有沉淀不溶,但是稍微一热就很见效,溶液变的很清亮。


溶液成品

图片:IMG_20160417_102808.jpg







之后我们测pH,试纸在烧杯下边,大体上颜色对

图片:IMG_20160417_103514.jpg







然后就是我们最爱的冷却结晶了,别忘了10mL1:1的乙醇:丙酮,用于降低溶剂极性,加速晶体析出的

图片:IMG_20160417_103714.jpg







看看我的晶体,大小均匀--

图片:IMG_20160417_104226.jpg







之后依旧是抽滤,无水乙醇洗一次,不见光的地方阴干
看成品

图片:IMG_20160417_110152.jpg







测测质量,算算产率(我懒得算了。)

图片:IMG_20160417_110601.jpg







好了,实验结束了。正当我拿着成果准备偷渡的时候,老师走了过来看了一眼,来了句:“产率还可以,那个,回收桶在讲台上,别忘了把产物倒进去。”
WTF!!!

图片:IMG_20160417_174605.jpg


日。。。
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好了,实验部分正式结束。该轮到马后炮的时间了。
刚刚我卖了一个关子,说直接用稀溶液制备再浓缩为何不行。我们看到,这个实验里除了过氧化氢,几乎全部都用的是饱和溶液。道理都懂,但是我们为什么不再蒸发下子呢?原因是这个络离子不耐热,而且光敏感。易分解。有能力的可以研究一下他的分解机理。我们为了不让他分解就只能避免引入水分。。至于过氧化氢吗,那是为了防止反应过于剧烈才用的低浓度的。
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