《无机合成化学实验》讲义_20110503(2)

实验二 非水溶剂合成——四碘化锡的制备

【实验目的】

1、学习在非水溶剂中制备无水四碘化锡的原理和方法。 2、学习加热，回流等基本操作

3、了解如何根据所有消耗的试剂用量确定物质的最简式 4、了解四碘化锡的某些化学性质。 【实验原理】

无水四碘化锡是橙红色的立方晶体，为共价型化合物，熔点416.5K，沸点637K，453K开始升华，受潮易水解。在空气中也会缓慢水解，易溶于二硫化碳，三氯甲烷，四氯化碳，苯等有机溶剂中，在冰醋酸中溶解度较小。

根据四碘化锡溶解度的特性，它的制备一般在非水溶剂中进行，目前较多选择四氯化碳或冰醋酸为合成溶剂。

本实验采用冰醋酸为溶剂，金属锡和碘在非水溶剂冰醋酸和醋酸酐体系中直接合成：

Sn+2I2===SnI4

【仪器与试剂】

仪器：圆底烧瓶（100～150mL），球形冷凝管，吸滤瓶，布氏漏斗，干燥管。 试剂： I2(s), 锡箔，KI（饱和），丙酮，无水乙酸、乙酸酐、沸石、氯仿 【实验步骤】

1、四碘化锡的制备

在100～150mL干燥的圆底烧瓶中，加入0.5g的碎锡箔和2.2g I2 , 再加入25mL无水乙酸和25mL乙酸酐，加入少量沸石。按右图所示，装好球形冷凝管和干燥管，用煤气灯加热至沸，约1～1.5h，直至紫红色的碘蒸气消失，溶液颜色由紫红色变成橙红色，停止加热。冷至室温即有橙红色的四碘化锡晶体析出，结晶用布氏漏斗抽滤，将所得晶体转移到圆底烧瓶中加入30mL氯仿，水浴加热回流溶解后，趁热抽滤（保留滤纸上的固体。为何物质？） 将滤液倒入蒸发皿中，置于通风橱内，待氯仿全部挥发抽尽后，可得SnI4橙红色晶体，称量，计算产率。 2、产品检验

(1) 确定碘化锡最简式

称出滤纸上剩余Sn箔的重量（准确至0.01g），根据I2与Sn的消耗量，计算其比值，得出碘化锡得最简式。 (2) 性质实验

A、取自制得SnI4少量溶于5mL丙酮中，分成两份，一份加几滴水，另一份加同样量的饱和KI溶液，解释所观察到的实验现象。 B、用实验证实SnI4易水解的特性。 【思考题】

1、在合成四碘化锡的操作过程中应注意哪些问题？ 2、在四碘化锡合成中，以何种原料过量为好，为什么？ 3、四碘化铝能否用类似方法制得，为什么？

实验三 三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备与组成分析

【实验目的】

1、了解三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备方法；

2、掌握确定化合物化学式的基本原理和方法。

3、巩固无机合成、滴定分析和重量分析的基本操作。 【实验原理】

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。

三草酸合铁(III)酸钾K3[Fe(C2O4)3] ·3H2O：亮绿色单斜晶体，易溶于水(0℃时,4.7g/100g水；100℃，117.7g/100g水)，难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。110℃失去结晶水，230℃时分解。具有光敏性，光照下易分解，应避光保存：2[Fe(C2O4)3]3- ==2FeC2O4+3C2O42-+2CO2 1、K3[Fe(C2O4)3] ·3H2O的制备

首先利用硫酸亚铁铵与草酸反应，制备草酸亚铁：

(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O＋H2C2O4 == FeC2O4·2H2O(s)＋ (NH4)2SO4＋H2SO4＋ 4H2O

然后在过量草酸钾存在下，用过氧化氢将草酸亚铁氧化为三草酸合铁(III)酸钾配合物。同时有氢氧化铁生成，反应为：

6 FeC2O4＋3H2O2＋6K2C2O4 == 4K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe(OH)3

加入适量草酸可使Fe(OH)3转化为三草酸合铁(III)酸钾，反应为：

2Fe(OH)3＋3H2C2O4＋3K2C2O4 == 2K3[Fe(C2O4)3]＋6H2O

后两步总反应式为：

2FeC2O4·2H2O＋H2O2＋3K2C2O4 ＋H2C2O4== 2K3[Fe(C2O4)3] ·3H2O

加入乙醇放置，由于三草酸合铁（III）酸钾低温时溶解度很小，便可析出绿色的晶体。 2、K3[Fe(C2O4)3] ·3H2O组成分析 (1) 结晶水含量的测定

采用重量法。将一定量的产物在110℃干燥1h，根据失重情况即可计算结晶水的含量。 (2) C2O42?含量的测定

高锰酸钾氧化滴定法。用KMnO4标准滴定溶液滴定C2O42?离子，测得样品中C2O42?离子的

－

含量：5C2O42?＋2MnO4＋16H+ == 10CO2＋2Mn2+＋8H2O (3) 铁含量的测定

采用磺基水杨酸比色法测定铁的含量

用 1 cm比色皿在424 nm处测定不同浓度的铁标准溶液和样品溶液的吸光度。

外标法：配制系列标准溶液得以吸光度A为纵坐标，Fe3+含量为横坐标作图得一直线，即为Fe3+的标准曲线，计算回归方程，相关系数。以样品的吸光度A在标准曲线上找到相应的Fe3+含量，并计算样品中Fe3+的百分含量。 (4) 钾含量的确定

差减计算法。配合物减去结晶水、C2O42?、Fe3+的含量后即为K+的含量。 【仪器与试剂】 (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O固体、3 mol·L-1硫酸、1 mol·L-1草酸、饱和K2C2O4、3%H2O2、95%乙醇、0.1000 mol·L-1 KMnO4、锌粉 【实验步骤】

1、K3[Fe(C2O4)3] ·3H2O的制备

方法一：

称取5g的(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O固体，放入200mL烧杯中，加入20mL蒸馏水和5滴3 mol·L-1硫酸，加热使之溶解。然后加入25mL、1 mol·L-1草酸溶液，加热至沸，并不断搅拌、静置，便得到黄色FeC2O4·2H2O 沉淀。沉降后，用倾泻法弃出上层清液，然后加入20mL蒸馏水，搅拌并温热、静置，再弃出清液(尽可能把清液倾干净些)。

在上面的沉淀中，加入10mL饱和K2C2O4溶液，在水浴上加热至约40℃，用滴管慢慢加入20mL、30 %H2O2溶液，不断搅拌并保持温度在40℃左右，此时，含有氢氧化铁沉淀产生。然后加热至沸，再加入20 mL、1 mol·L-1草酸溶液(首先一次性加入10 mL，然后再慢慢地加入3mL)。在加热时，始终保持接近沸腾温度，这时体系应该变为亮绿色透明溶液。如浑浊，趁热将溶液抽滤倒入100mL烧杯中，加入10mL、95%乙醇。若有晶体析出，以温热的方式使生成的晶体再溶解。冷却（冰水），即有晶体析出。用倾泻法分离出晶体，用滤纸把水吸干、称重、计算产率。 方法二：

称取6克草酸钾置于100mL烧杯中，注入10mL蒸馏水，加热，使草酸钾全部溶解，继续加热至近沸腾时，边搅拌边加入4mL三氯化铁溶液（0.40g·mL-1）。将此液置于冰水中冷却至5℃以下，即有大量晶体析出，以布氏漏斗抽滤，得粗产品。

将粗产品溶于10mL热的蒸馏水中，趁热过滤，将滤液在冰水中冷却，待结晶完全后，抽滤，并用少量冰蒸馏水洗涤晶体。取下晶体，用滤纸吸干，并在空气中干燥片刻，称重，计算产率。

2、K3[Fe(C2O4)3] ·3H2O组成分析 (1) 结晶水含量的测定

称取0.3 – 0.5 g产物放置在110℃烘箱中干燥1h，根据失重情况计算结晶水的含量。 (2) K3[Fe(C2O4)3] ·3H2O中C2O42?含量测定 自行设计分析方案测定产物中C2O42?含量。

提示：为了加快反应速率需升温75-85℃，但不能过高，否则草酸分解；高锰酸钾标准溶液的浓度可采用c(KMnO4)=0.1000 mol·L-1。

分析天平称取约0.05 g产物，放置于250 ml锥形瓶中，加入50 ml H2O和4 ml 3 M的H2SO4调节溶液酸度约为0.5 – 1 M。从滴定管放出5 ml已标定的KMnO4溶液到锥形瓶中，加热至70 – 85 oC，直至紫红色消失，再用KMnO4滴定热溶液，直至微红色在30 s不退。记下消耗KMnO4的体积，计算配合物中所含草酸根的含量。 (3) 铁含量的测定 a. 标准曲线

1. 分别量取Fe3+标准溶液0.00、0.30、0.60、0.90、1.20、1.50、1.80、2.10 ml于25 ml

比色管中，加入蒸馏水稀释至10 ml左右；

2. 各加入25 %磺基水杨酸溶液6 ml，用滴管各加入1：1氨水至稳定的黄色后，再加入3

– 5滴氨水，用水稀释至刻度线，摇匀后静置； 3. 以试剂空白为参比，在424 nm下测定其吸光度； 4. 以吸光度A对CFe3+作图，得标准曲线。 b. 样品测定

1. 取0.9820 g样品用蒸馏水定容为50 ml，从中取1 ml溶液放置于100 ml容量瓶中用蒸

馏水定容；

2. 取5 ml稀释好的溶液放置于50 ml的容量瓶中，加入加入25 %磺基水杨酸溶液6 ml，

用滴管各加入1：1氨水至稳定的黄色后，再加入3 – 5滴氨水，用水稀释至刻度线，摇匀后静置，在424 nm下测定其吸光度。

1

3. 以试剂空白为参比，在424 nm下测定其吸光度。

(4) 钾含量确定

差减计算法。配合物减去结晶水、C2O42?、Fe3+的含量后即为K+的含量，并由此确定配合物的化学式。 【注意事项】

此制备需避光，干燥，所得成品也要放在暗处。 【思考题】

1、合成过程中，滴完H2O2后为什么还要煮沸溶液？

2、合成产物的最后一步，加入质量分数为95%的乙醇，其作用是什么?能否用蒸干溶液的方法来取得产物？为什么?

3、产物为什么要经过多次洗涤？洗涤不充分对其组成测定会产生怎样的影响？ 4、K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用加热脱水法测定其结晶水含量，含结晶水的物质能否都可用这种方法进行测定？为什么?

2

实验四 草酸钙的差热与热重分析

【实验目的】

1、了解差热分析法的一般原理和高温综合热分析仪的基本构造； 2、掌握高温综合热分析仪的使用方法；

3、测定草酸钙的差热谱图，并根据所得到的差热谱图分析样品在加热过程中所发生的化学变化。

【实验原理】

许多物质在被加热或冷却的过程中，会发生物理或化学等的变化，如相变、脱水、分解或化合等过程。与此同时，必然伴随有吸热或放热现象。当我们把这种能够发生物理或化学变化并伴随有热效应的物质，与一个对热稳定的、在整个变温过程中无热效应产生的基准物(或叫参比物)在相同的条件下加热(或冷却)时，在样品和基准物之间就会产生温度差，通过测定这种温度差可了解物质变化规律，从而确定物质的一些重要物理化学性质，称为差热分析(Differential Thermal Analysis，DTA)。

差热分析是在程序控制温度下，试样物质S和参比物R的温度差与温度关系的一种技术。差热分析原理如图1所示。

图1 差热分析原理示意图

试样S与参比物R分别装在分别装在两个坩埚内。在坩埚下面各有一个片状热电偶，这两个热电偶相互反接。对S和R同时进行程序升温，当加热到某一温度试样发生放热或吸热时，试样的温度TS会高于或低于参比物温度TR产生温度差ΔT，该温度差就由上述两个反接的热电偶以差热电势形式输给差热放大器，经放大后输入记录仪，得到差热曲线，即DTA曲线。另外，从差热电偶参比物一侧取出与参比物温度TR对应的信号，经热电偶冷端补偿后送记录仪，得到温度曲线，即T曲线。图2为完整的差热分析曲线，即DTA曲线及T曲线。纵坐标为ΔT，吸热向下（右峰），放热向上（左峰），横坐标为温度T（或时间）。

图2 差热分析曲线

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库《无机合成化学实验》讲义_20110503(2)在线全文阅读。