实验一:草酸根合铁(Ⅲ)酸钾的制备及表征
一,实验目的
1 .了解配合物组成分析和性质表征的方法和手段.
2 .用化学分析,热分析,电荷测定,磁化率测定,红外光谱等方法确定草酸根合铁(Ⅲ)酸钾组成,掌握某些性质与有关结构测试的物理方法.
二,实验原理
草酸根合铁(Ⅲ)酸钾最简单的制备方法是由三氯化铁和草酸钾反应制得.草酸根合铁(Ⅲ)酸钾为绿色单斜晶体,水中溶解度0℃时为4.7g·100g-1,100℃时为118g·100g-1,难溶于C2H5OH.100℃时脱去结晶水,230℃时分解.
要确定所得配合物的组成,必须综合应用各种方法.化学分析可以确定各组分的质量分数,从而确定化学式.
配合物中的金属离子的含量一般可通过容量滴定,比色分析或原子吸收光谱法确定,本实验配合物中的铁含量采用磺基水杨酸比色法测定.
配体草酸根的含量分析一般采用氧化还原滴定法确定(高锰酸钾法滴定分析);也可用热分析法确定.红外光谱可定性鉴定配合物中所含有的结晶水和草酸根.用热分析法可定量测定结晶水和草酸根的含量,也可用气相色谱法测定不同温度时热分解产物中逸出气体的组分及其相对含量来确定.
对于一种新的配合物的确认还需做有关结构方面的测试,对配合物磁学性质的测试就是研究物质结构的基本方法之一,常用的测试手段有核磁共振谱,顺磁共振谱和磁化率的测定.草酸根合铁(Ⅲ)酸钾配合物中心离子Fe3+的d电子组态及配合物是高自旋还是低自旋,可以由磁化率测定来确定.
配离子电荷的测定可进一步确定配合物组成及在溶液中的状态
三,实验仪器与试剂
1,实验仪器
722型分光光度计,磁天平,红外光谱仪,差热天平(热分析仪),电导率仪,常用玻璃仪器,电磁搅拌器
2,实验试剂
草酸钾(K2C2O4·H2O)(A.R.),三氯化铁(FeCl3·6H2O)(A.R.),氯化钾(A.R.), Fe3+标准溶液(0.1mg·mL-1),氨水(A.R.),磺基水杨酸(25%)(A.R.)
四,实验步骤
1.草酸根合铁(Ⅲ)酸钾的制备
称取 12 g草酸钾放入 100 mL烧杯中,加20 mL蒸馏水,加热使草酸钾全部溶解.在溶液近沸时边搅动边加入 8mL三氯化铁溶液(0.4 g·mL-1),将此溶液在冰水中冷却即有绿色晶体析出,用布氏漏斗过滤得粗产品.
将粗产品溶解在约20mL热水中,趁热过滤.将滤液在冰水中冷却,待结晶完全后过滤.晶体产物用少量无水乙醇洗涤,在空气中干燥.
2.化学分析
(1)配合物中铁含量的测定
称取1.964 g经重结晶后干燥的的配合物晶体,溶于80 mL水中,注入1mL体积比为1:1盐酸后,在100mL容量瓶中稀释到刻度.准确吸取上述溶液5mL于500mL容量瓶中,稀释到刻度,此溶液为样品溶液(溶液须保存在暗处,以避免草酸根合铁配离子见光会分解).
用吸量管分别吸取0,2.5 mL,5.0 mL, 10.0mL,12.5mL铁标准溶液和25mL样品于100mL容量瓶中,用蒸馏水稀释到约50mL,加入5mL 25%的磺基水杨酸,用1:1氨水中和到溶液呈黄色,再加入1mL氨水,然后用蒸馏水稀释到刻度,摇匀.在分光光度计上,用1cm比色皿在450nm处进行比色,测定各铁标准溶液和样品溶液的吸光度.
亦可用还原剂把Fe3+还原为Fe2+然后用KMnO4标准溶液滴定Fe2+,计算出Fe2+含量.或可选择其它合适的方法来测定铁含量.
(2)草酸根含量的测定
把制得的草酸根合铁(Ⅲ)酸钾在50～60℃于恒温干燥箱中干燥1h,在干燥器中冷却至室温,精确称取样品约0.1～0.15g(做两组平行实验取平均值).,放入250mL锥形瓶中,加入25mL水和5mL 1mol·L-1 H2SO4,用标准0.02000 mol·L-1 KMnO4溶液滴定.滴定时先滴入8mL左右的 KMnO4标准溶液,然后加热到343~358K(不高于358K)直至紫红色消失.再用KMnO4滴定热溶液,直至微红色在30s内不消失.记下消耗KMnO4标准溶液的总体积,计算草酸根合铁(Ⅲ)酸钾中草酸根的质量分数.
++16H+ ===10CO2↑+2Mn2+ + 8H2O
(3)热重分析
在瓷坩埚中,称取一定量磨细的配合物样品,按规定的操作步骤在热天平上进行热分解测定,升温到550℃为止.记录不同温度时的样品质量.
热分解产物中是否有碳酸盐可用盐酸来鉴定.
亦可用气相色谱测定不同温度时热分解产物中逸出气的组分及其相对含量.

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