实验九讨论题 2 讨论报告 完成日期:2013 年 11 月 25 日 作者:郭沫凡、姚珊珊、柳京伯、钟无限、冯宇轩(后四位排名不分先后) 医学部公共卫生学院 一、摘要 本文就实验九讲义中的讨论题 2 作出解答,阐述本小组成员讨论后综合的看法。 二、前言 在本次实验中, 我们需要制备硫酸亚铁铵, 在制备过程中亚铁离子在多个环节易被氧化。 在讨论题 2 中, 我们组讨论的是实验中亚防止铁离子被氧化的措施, 并比较判断哪一环节中 亚铁离子最易被氧化。 三、内容 本实验是通过让铁粉与硫酸反应得到硫酸亚铁, 然后再让硫酸亚铁与硫酸铵反应得到硫 酸亚铁铵晶体。 首先我们讨论实验过程中会导致亚铁离子被氧化的各环节。 Fe2+很容易被空气中的氧气氧化成 Fe3+。在制备硫酸亚铁铵晶体的过程中,二价铁离 子会在很多环节被氧化。如由于在酸性条件下 O2 的氧化性较强,铁与硫酸反应的过程中直 接生成三价铁离子;减压过滤的过程中会被氧化;硫酸铵溶液与硫酸亚铁溶液混合后,在蒸 发浓缩、结晶的过程中也会很容易被氧化。 随后我们讨论实验中防止亚铁离子被氧化的措施。 通过讲义 85 面的 Fe-H2O 的 E-pH 图我们可以看出,尽管 Fe2+在酸性介质和碱性介质中 均不稳定,但在碱性条件下 Fe2+形成 Fe(OH)2 后更容易被氧化。可通过电极电势计算: 酸性条件下,Fe2+被氧气氧化成 Fe3+的Δ E=0.459,而碱性条件下 Fe(OH)2 被氧气氧化成 Fe(OH)3 的Δ E=0.97,二者都很大,然而碱性条件下显然更大。通过查阅文献我们了解到 在酸性条件下只有在 Fe 存在时才能真正抑制 Fe2+被氧化;而碱性条件下 Fe 被氧化的电极 电势为 0.44V,Fe(OH)2 为 0.56V,所以即便存在 Fe,Fe2+也会先被氧化。因此,实验时 保持溶液的酸性环境,并采取一定的防氧化措施可以在一定程度上减缓 Fe2+被氧化的速度, 增加产物的纯度。 各导致氧化环节与相应抑制措施具体如下: 1.在硫酸亚铁的制备中,铁粉与 H2SO4 反应生成 FeSO4,Fe2+可能被空气中的氧气氧化, 但是混合物中有铁粉,在酸性介质中,Fe 比 Fe2+的还原性更强,因此首先被氧化的是 Fe, 而且在此过程中又补充了一些酸,可以抑制 Fe2+的水解,这大大降低了 Fe2+被氧化的可能 性。 2.在减压过滤中,有大量空气进入布氏漏斗,虽然有铁粉存在,但铁粉只能留在漏斗上方, 漏斗下方溶液中的 Fe2+会很容易被氧化。我们采取的措施是趁热减压过滤,减小氧气的溶 解度,而且缩短了过滤时间,尽量减少被氧化的量。 3.在蒸发过程中,将硫酸亚铁溶液和饱和的硫酸铵溶液混合并加热蒸发,在摩尔盐完全析出 之前 Fe2+与空气接触,很容易被氧化,而且无有效的防止措施,因此,在这一过程中 Fe2+ 被氧化的量最大,这会造成产物中有较多的 Fe3+杂质。 四、结论 由以上分析可以得到以下结论:在本实验 Fe2+被氧化的各个环节中,在蒸发浓缩过程 Fe2+最容易被氧化。 五、参考文献 2013 年“普通化学实验 B”讲义 亚铁(Fe2 +)盐溶液在空气中的氧化及防止方法探讨刘珉《中等医学教育》 1999 年 S1 期 六、小组分工表 姓 名 钟无限 姚珊珊 郭沫凡 柳京伯 冯宇轩 是 是 是 是 查阅文献 内容外实验设计 书写讨论报告 课堂讨论讲演 参与讨论 是 是 是 是 是