三草酸合铁酸钾中配离子电荷测定的实验方法改进

胡锴 陶海燕 刘欲文 余幼祖

(武汉大学化学与分子科学学院 湖北武汉 430072)

三草酸合铁(Ⅲ)酸钾(K3[Fe(C2O4)3])的制备及电荷测定是基础化学实验教学中的一个经典的综合性实验，此实验通常包含配合物的制备及组成分析[1-4]。在组成分析测定中，配离子三草酸合铁(Ⅲ)酸根电荷数的测定是广泛开设的很重要的一部分实验内容。目前在学生实验中，常用两种方法对配离子电荷进行测定：一种是直接测定法，如电导分析法；另一种是间接测定法，通常是将离子交换法和滴定相结合来测定配离子所带的电荷。前一种方法首先是由于实验方法本身的限制很难准确测定配离子所带的电荷，其次是由于仪器设备的要求也局限了其广泛使用。后一种方法由于涉及诸多实验基本操作和技能训练，同时具有对实验仪器设备要求不高和测量准确度较高等特点，为实验教学所广泛采用；此方法是利用Cl-型阴离子交换柱，使配离子与Cl-在交换柱中进行充分交换，再利用滴定方法测定从交换柱中淋洗出的Cl-的总量从而间接求出[Fe(C2O4)3]n-配离子所带的电荷数n。

1 仪器与试剂

微型离子交换柱(d=5cm,l=10cm)、微型滴定管(5mL)、容量瓶(25mL)、锥形瓶(50mL)、尖嘴洗瓶 、717型阴离子交换树脂、淀粉溶液(6%)、K3[Fe(C2O4)]·3H2O、Na2S2O3、碘标准溶液(0.015mol·L-1)。

2 实验步骤

2.1 树脂处理

2.2 离子交换和测定

1) 交换：准确称取0.10g(准至0.1mg)自制的三草酸合铁(Ⅲ)酸钾，用5mL蒸馏水将其溶解，并小心将全部溶液转移至交换柱内，以每秒1滴的速度流经交换柱，收集在25mL容量瓶中。

2) 淋洗：待溶液接近树脂表面时，再继续用约4mL洗过小烧杯的蒸馏水洗柱，如此反复，直到接收的淋洗液接近容量瓶的刻度时停止淋洗，再用蒸馏水稀释至容量瓶刻度，摇匀备用。

3) 滴定：从容量瓶中准确吸取5.00mL淋洗液于50mL锥瓶内，加6滴0.5%淀粉溶液，用碘标准溶液滴定，溶液蓝色出现为滴定终点。所涉及的化学式如下：

3 数据处理

其中，c(I2)和V(I2)为所消耗碘标液的浓度和体积，M为配合物的摩尔质量，m为所称取的配合物的准确质量。

一般来说，根据所称取的配合物的质量和碘标液的浓度差异，滴定标准溶液液的体积在1.7～2.3 mL之间。

4 实验和教学成效

本改进方法已经进行了5年(2007～2011)教学实践。在实验过程中，学生均能较好地掌握微型交换柱和微型滴定管的使用，得到的实验数据符合实验要求。下面选取2010级武汉大学化学专业2个自然班共计38名学生的实验数据进行分析(表1)。其中有12人(即32%)的数据误差小于等于1%，即测定的数据为2.97～3.03这一范围内。仅2名学生测定的实验数据误差超过10%。绝大部分学生的实验数据误差小于5%。

表1 学生实验配离子电荷测定情况

造成学生实验测定值偏离真实值的主要原因有：1) 自制的三草酸合铁酸钾的纯度；2) 离子交换柱的装柱状况及交换状况；3) 对微型滴定管的操作。

此外，此方法还可代替Cl-型交换树脂用于测定其他配合物配离子的电荷(如K3[Fe(CN)6]等)。

5 小结

通过对本实验的改进，学生能掌握离子交换法测定配离子电荷的方法，该方法比Cl-型交换柱方法的准确率更高，绝大部分学生能达到实验误差的要求。本改进实验的优势还在于实验的开设成本大大降低了。另外，通过与学生讨论新旧两种方法，可以培养学生的创新观念和环保意识。

参 考 文 献

[1] John O.JChemEduc,1984,61(12):1098

[2] Richard D F.JChemEduc,1995,72(10):936

[3] 武汉大学实验教学中心.无机化学实验.武汉:武汉大学出版社,2006

[4] 姜传福,王彦,王孜燕.锦州师范学院学报,1999(2):24

[5] 王志铿,陈显堂,张昇晖,等.分析试验室,1993,12(6):48

[6] 陶海燕,胡锴,余幼祖.大学化学,2012,27(3):56