实验六：硫酸亚铁铵的制备

一. 实验目的

1. 学会利用溶解度的差异制备硫酸亚铁铵。

2. 从实验中掌握硫酸亚铁、硫酸亚铁铵复盐的性质 3. 掌握水浴、减压过滤等基本操作 4. 学习pH试纸、吸管、比色管的使用 5. 学习用目测比色法检验产品质量。

二. 原理

铁屑溶于稀硫酸生成硫酸亚铁。硫酸亚铁与硫酸铵作用生成溶解度较小的硫酸亚铁铵。

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 ↑

FeSO4 +(NH4)2SO4+6H2O = FeSO4(NH4)2SO4·6H2O

由于复盐的溶解度比单盐要小，因此溶液经蒸发浓缩、冷却后，复盐在水溶液中首先结晶，形成(NH4)2FeSO4·6H2O晶体。

比色原理：Fe3+ + n SCN- = Fe(SCN)n(3-n) (红色) 用比色法可估计产品中所含杂质 Fe3+的量。Fe3+由于能与SCN－生成红色的物质[Fe(SCN)]2+，当红色较深时，表明产品中含Fe3+较多；当红色较浅时，表明产品中含Fe3+较少。所以，只要将所制备的硫酸亚铁铵晶体与KSCN溶液在比色管中配制成待测溶液，将它所呈现的红色与含一定Fe3+量所配制成的标准Fe(SCN)]2+溶液的红色进行比较，根据红色深浅程度相仿情况，即可知待测溶液中杂质Fe3+的含量，从而可确定产品的等级。

三. 仪器及药品

1.仪器：

台称，布氏漏斗，抽滤瓶，比色管（25ml），水浴锅，蒸发皿，量筒（10、50ml），酒精灯。

2.药品：

3mol·L-1H2SO4溶液，铁屑，(NH4)2SO4(固体)，1mol·L-1Na2CO3溶液，0.1mol·L-1KSCN溶液，pH试纸。

四．物理常数

表1几种物质的溶解度（g/100gH2O）

FeSO4·7H2O (NH4)2SO4 FeSO4·(NH4)2SO4 FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O

0℃ 28.8 70.6 12.5 17.2

10℃ 40.0 73 17.2 31.0

20℃ 48.0 75.4 26.4 36.47

30℃ 60.0 78.0 33 45.0

40℃ 73.3 81 46 —

表2不同等级标准溶液Fe3+含量

规格 Fe3+含量(mg)

五. 实验步骤

1. 硫酸亚铁制备

铁屑 1g H2SO4 3mol/L 5mL 水浴加热，348K 趁热 过滤

2. 硫酸亚铁铵的制备

配(NH4)2SO4 加Fe SO4 水浴加热 缓慢冷却 饱和溶液 调PH值 出现结晶膜

抽滤、称重

配（NH4）2SO4饱和溶液：

(NH4)2SO4)的质量：0.005L*3.0 mol/L*132 g/mol = 1.98g，

量取水：75:100 = 1.98/x, x= 1.98*100÷75=2.g (水) = 2.mL

（2*：也可以将称取的(NH4)2SO4 加到Fe SO4的溶液中，添加少量的水使之溶解，水浴加热出现结晶膜，缓慢冷却）

3. Fe3+的限量分析

制备不含氧的水（可在实验前进行） 0.8634g NH4Fe(SO4)2 12H2O溶于水（含2.5mL浓硫酸） 移入1000ml容量瓶，稀释至刻度得到0.1mg／|mL的Fe3+标准溶液 Ⅰ 0.050

Ⅱ 0.10

Ⅲ 0.20

称1g样品 于25mL比色管 分别取0.5mL、1mL、2mL Fe3+标准溶液于25mL比色管 加2mL 3mol/L HCl、15mL不含氧水、振荡、加1mL 25% KSCN溶液、加不含氧水至刻度 加2mL, 3mol/L HCl、15mL不含氧水、振荡、加1mL 25%KSCN溶液、加不含氧水至刻度

不含氧水的准备 ：在250mL锥形瓶中加热150mL纯水至沸，小火煮沸10～20分钟，冷却后备用。

六. 记录

1. 实验现象：

① 铁屑与硫酸反应时溶液变为浅绿色，有气泡出现。 ② 趁热过滤后，滤液无色。

③ 硫酸亚铁铵溶液加热蒸发后晶体呈浅绿色。 2. 产量：

3. 理论产量：

Fe — FeSO4 — (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 56 392 1 7

m (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O) =(392)/56=7g

4. 产率： /7.0 *100% = %

七．操作要点

1．制备硫酸亚铁的反应过程中，需不断加水以补充失去的水份直至反应不再有气泡放出为止。趁热减压过滤。

2．制备硫酸亚铁铵时，用3mol·L-1H2SO4溶液调节pH为1~2，以保持溶液的酸度。 3.水浴蒸发硫酸亚铁铵溶液，浓缩至表面出现结晶薄膜即止。放置缓慢冷却，得晶体。减压过滤除去母液并尽量抽干。

八. 实验的注意事项

1. 在反应过程中，铁和硫酸哪一种应过量，为什么？反应为什么要在通风橱中进行？ 5mL 3mol·L-1硫酸所需铁的质量为0.8克,所以是铁过量。铁过量可以防止Fe3+的产生. 若所用铁屑不纯，与酸反应时可能产生有毒的气体，铁屑中存在硫化物（FeS等）、磷化物（Fe2P、Fe3P等），以及少量固溶态的砷，在非氧化性的稀H2SO4溶液中，以H2S、PH3、AsH3的形式挥发出，它们都有毒性，所以在通风橱中进行。

2. 混合液为什么要呈酸性？

实验过程中应保持足够的酸度。Fe2+在空气中被氧化的速度随溶液酸度的增加而降低， 所以混合液保持微酸性的目的是防止Fe2+的氧化与水解。

3. 限量分析时，为什么要用不含氧的水？写出限量分析的反应式。

防止水中溶有的氧把Fe2+氧化为Fe3+，影响产品等级的判定。 限量分析的反应方程式为：Fe3+ + n SCN- = Fe(SCN)n(3-n) （红色）

4. 怎样才能得到较大的晶体？

溶液的浓度不能大，要缓慢冷却，静置不能搅拌。

九. 问题

硫酸亚铁与硫酸亚铁铵的性质有何不同

硫酸亚铁铵比较稳定，定量分析中常用来配制亚铁离子的标液；和其他复盐一样，硫酸亚铁铵的溶解度比硫酸亚铁要小。