實(shí)驗(yàn)十二、十三硫酸亞鐵銨的制備和純度的檢驗(yàn)剖析

1、實(shí)驗(yàn)十二、十三 硫酸亞鐵銨的制備和純度的檢驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．了解復(fù)鹽的一般特性2．學(xué)習(xí)復(fù)鹽(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的制備方法。3．熟練掌握水浴加熱、過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶等基本無機(jī)制備操作。4．學(xué)習(xí)產(chǎn)品純度的檢驗(yàn)方法。5．了解用目測(cè)比色發(fā)檢驗(yàn)產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí),二、實(shí)驗(yàn)原理,硫酸亞鐵銨（NH4）2Fe(SO4)2·6H2O, 俗稱摩爾鹽，為淺藍(lán)綠色單斜晶體，易溶于水，難溶于酒精。

2、在空氣中比亞鐵鹽穩(wěn)定，不易被氧化，可做氧化還原滴定法中的基準(zhǔn)物。常用的制備方法是用鐵與稀硫酸作用制得硫酸亞鐵，再用FeSO4與(NH4)2SO4在水溶液中等物質(zhì)的量相互作用，由于復(fù)鹽的溶解度比單鹽要小，因此經(jīng)冷卻后復(fù)鹽在水溶液中首先結(jié)晶，形成(NH4)2FeSO4·6H2O復(fù)鹽。,硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)基本原理,硫酸亞鐵銨（商品名：摩爾鹽）：（1）在水中的溶解度比FeSO4或(NH4)2SO4都小。（2）將含有FeSO4和

3、(NH4)2SO4的混合溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻后可得硫酸亞鐵銨晶體。,課題1 硫酸亞鐵銨的制備,二、實(shí)驗(yàn)原理,1.鐵屑與稀硫酸作用，制得硫酸亞鐵溶液：           Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑2. 硫酸亞鐵溶液與硫酸銨溶液作用，生成溶解度 較小的硫酸亞鐵銨復(fù)鹽晶體： FeSO4 + (NH

4、4)2SO4 + 6H2O = FeSO4?(NH4)2SO4? 6H2O,三、實(shí)驗(yàn)方法,（1）碎鐵屑的凈化 稱取2g鐵屑，放入潔凈的錐形瓶中，加入15mL10%Na2CO3 ，加熱煮沸除去油污。傾去堿液，用水洗至鐵屑為中性。（2）FeSO4溶液的制備 往盛有Fe屑的錐形瓶中加入15 mL 3mol.L-1H2SO4，水浴加熱至不再有氣泡放出，水浴加熱控制溫度勿超過90℃。在水浴中加熱約30min，加

5、熱過程中可補(bǔ)充水分和3mol.L-1H2SO4 ，防止結(jié)晶析出，然后趁熱過濾，用少量熱蒸餾水洗滌。濾液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中。,(3) 硫酸亞鐵銨的制備 根據(jù)溶液中FeSO4的量，按反應(yīng)方程式計(jì)算并稱取所需(NH4)2SO4固體的質(zhì)量，加入上述制得的FeSO4溶液中。水浴加熱，攪拌使(NH4)2SO4全部溶解，并用3mol.L-1 H2SO4溶液調(diào)節(jié)至pH為1～2，繼續(xù)在水浴上蒸發(fā)、濃縮至表面出現(xiàn)結(jié)晶薄膜為止(蒸

6、發(fā)過程不宜攪動(dòng)溶液)。靜置，使之緩慢冷卻，(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O晶體析出，減壓過濾除去母液，并用少量95%乙醇洗滌晶體，抽干。將晶體取出，攤在兩張吸水紙之間，輕壓吸干。 （4）稱量計(jì)算產(chǎn)率。,,（5）硫酸亞鐵銨的制備和產(chǎn)品檢驗(yàn)：,產(chǎn)品檢驗(yàn)方法（組分分析；限量分析）限量分析：即按照不同等級(jí)化學(xué)試劑所允許雜質(zhì)的最高含量配成一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后將它們與待測(cè)溶液在相同條件下進(jìn)行試驗(yàn)。分為：比色法和比濁法

7、。 產(chǎn)品中主要的雜質(zhì)是Fe3+，產(chǎn)品質(zhì)量的等級(jí)也常以Fe3+含量多少來評(píng)定，本實(shí)驗(yàn)采用目測(cè)比色法。,Ⅰ. Fe(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。,稱取0.8634g NH4Fe(SO4)2.12H2O，溶于少量水中，加2.5 mL濃H2SO4，移入1000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。此溶液為0.1000g.L-1 Fe3+。,Ⅱ.標(biāo)準(zhǔn)色階的配制。 取0.50 mL Fe(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)溶液于25mL比色

8、管中，加1 mL6mol·LHCl和l mL25％的KSCN溶液，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，配制成Fe標(biāo)準(zhǔn)液(含F(xiàn)e3+為0.05mg·g-1)。 同樣，分別取1.00 mLFe(Ⅲ)和2.00 mLFe(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成Fe標(biāo)準(zhǔn)液(含F(xiàn)e3+，分別為0.10mg·g-l、0.20mg·g-1)。,Ⅲ. 產(chǎn)品級(jí)別的確定。,稱取1.0g產(chǎn)品于25 mL比色管中，用1

9、5 mL去離子水溶解，再加入1mL 6mol·LHCl和l mL 25％KSCN溶液，加水稀釋至25 mL，搖勻。與標(biāo)準(zhǔn)色階進(jìn)行目視比色，確定產(chǎn)品級(jí)別。 此產(chǎn)品分析方法是將成品配制成溶液與各標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比色，以確定雜質(zhì)含量范圍。如果成品溶液的顏色不深于標(biāo)準(zhǔn)溶液，則認(rèn)為雜質(zhì)含量低于某一規(guī)定限度，所以這種分析方法稱為限量分析。,硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn),浸泡→傾析法分離→洗滌→晾干（煮沸）

10、 （烘干）,加熱→振蕩→補(bǔ)充水→加H2SO4 →趁熱過濾（水?。?（抽濾）→洗滌瓶、渣→轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿 （熱水）,加硫酸飽和溶液→蒸發(fā)、濃縮→冷卻結(jié)晶→抽濾 （出現(xiàn)晶膜）→酒精洗滌晶體,用濾紙吸干→稱量→計(jì)算,四、儀器與試劑,儀器：蒸發(fā)皿、天平、250ml錐形瓶，酒精燈、抽濾瓶、布氏漏斗、燒杯等。試劑：鐵屑、H2SO

11、4(3mol/L)、Na2CO3 、乙醇、 (NH4)2SO4(s),五、基本操作,1. 液體試劑的取用； 2. 玻璃儀器(燒杯、量筒、蒸發(fā)皿、表面皿)的使用；3.固液分離方法：傾析法；過濾法；離心分離法 4.加熱方法；（直接加熱、間接加熱）5.濾紙分類和使用。6.蒸發(fā)濃縮結(jié)晶； 7.天平的使用,,,,,趁熱過濾,,,抽濾瓶,晶體烘干后稱重,計(jì)算產(chǎn)率：,,抽氣,五、硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),1．鐵屑的

12、選擇。（1）為縮短反應(yīng)時(shí)間，應(yīng)設(shè)法增大鐵的表面積，最好選用刨花車間加工的生鐵碎鐵屑（絲），或選用細(xì)彈簧彎曲狀廢鐵；廢舊鐵絲紗窗也可，但凈化處理、烘干后要剪成小段。（2）避免使用銹蝕程度過大的鐵屑，因其表面Fe2O3過多無法被鐵完全還原，會(huì)導(dǎo)致Fe3+留在溶液中而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。（3）市售的清潔用鋼絲球不適合作為原料，因?yàn)殇摻z球中金屬鉻、鎳含量較高，最終會(huì)導(dǎo)致鉻、鎳化合物進(jìn)入產(chǎn)品而顯墨綠色。（4）鐵屑顆粒不宜太細(xì)，與酸反應(yīng)時(shí)容易被

13、反應(yīng)產(chǎn)生的泡沫沖上浮在液面或粘在錐形瓶壁而脫離溶液；小段細(xì)鐵絲也有類似情況。,2．硫酸的濃度不宜太大或太小。濃度小，反應(yīng)慢；濃度太大，易產(chǎn)生Fe3+、SO2，使溶液出現(xiàn)黃色，或形成塊狀黑色物。,3．Fe稍過量時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量較好。,4．反應(yīng)基本結(jié)束后，為防止水解，加lmL H2SO4溶液；為防止因冷卻使FeSO4晶體析出而造成損失，采用趁熱過濾。,5．酸溶過程中有最好進(jìn)行尾氣處理，且及時(shí)振蕩使鐵屑回落進(jìn)入酸液。6．注意分次補(bǔ)充少量水，可防

14、止FeSO4析出，也可控制硫酸濃度不過大。7．實(shí)驗(yàn)耗時(shí)太長(zhǎng)，而且后階段反應(yīng)越來越慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)可稍多加鐵屑，溶解大部分鐵屑即可，不必將所有鐵屑溶解完。,8．計(jì)算(NH4)2SO4的用量，略小于鐵屑的物質(zhì)的量，基本保持(NH4)2SO4和FeSO4的物質(zhì)的量1︰1，溶解前按溶解度計(jì)算蒸餾水的用量并煮沸。,9．蒸發(fā)濃縮初期要攪拌，發(fā)現(xiàn)晶膜出現(xiàn)后停止攪拌，冷卻結(jié)晶得到顆粒較大或塊狀的晶體，便于分離產(chǎn)率高、質(zhì)量好。（注意觀察角度）,10．為防止因

15、時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致FeSO4被空氣氧化，建議前后兩次均采用抽濾（濾紙要壓實(shí)）。但第一次需要濾液，應(yīng)預(yù)先洗凈抽濾瓶，且抽濾結(jié)束后應(yīng)立即將濾液轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿，防止硫酸亞鐵析出。,11．得到的(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O晶體，用無水酒精洗滌2～3次，不能用蒸餾水或母液洗晶體。,五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),1、硫酸亞鐵的制備在通風(fēng)櫥或通風(fēng)處進(jìn)行，加熱過程中注意補(bǔ)充水分。 2、鐵屑表面的油污用堿液去除，用傾析法除去堿液

16、(堿液回收)后，必須用自來水將鐵屑洗滌2～3次，如不把堿液洗凈，將消耗H2SO4的量。 3、根據(jù)溶解度數(shù)據(jù)，在室溫下配制(NH4)2SO4的飽和溶液。 4、制備過程中始終要保持溶液的強(qiáng)酸性。如溶液呈黃色，此時(shí)可在溶液中滴加少量H2SO4，并可投入幾枚鐵釘。,思考題,1、硫酸亞鐵的制備加熱過程中為何要注意補(bǔ)充水分？2、在蒸發(fā)，濃縮過程中，若發(fā)現(xiàn)溶液變黃色，是什么原因？應(yīng)如何處理？3、為什么要保持硫酸亞鐵溶液和