Сульфат железа 2

1. Общие сведения.

Формула:

FeSO₄

Сульфат железа(II), железный купорос, FeSO₄ — соль серной кислоты и 2-х валентного железа. Твёрдость — 2.

В химии железным купоросом называют кристаллогидрат сульфата железа(II). Кристаллы светло-зелёного цвета. Применяется втекстильной промышленности, в сельском хозяйстве как инсектицид, для приготовления минеральных красок.

Природный аналог — минерал мелантерит; в природе встречается в кристаллах моноклиноэдрической системы, зелёно-жёлтого цвета, в виде примазок или натёков.

Молярная масса: 151,91 г/моль

Плотность: 1,8—1,9 г/см³

Температура плавления: 400 °C

Растворимость в воде: 25.6 г/100 мл

Сульфат 2-валентного железа выделяется при температурах от 1,82 °C до 56,8 °C из водных растворов в виде светло-зелёных кристаллов FeSO₄ · 7H₂О, называется в технике железным купоросом (кристаллогидрат). В 100 г воды растворяется: 26,6 г безводного FeSO₄ при 20 °C и 54,4 г при 56 °C.

Растворы сульфата 2-валентного железа под действием кислорода воздуха со временем окисляются, переходя в сульфат железа (III):

12FeSO₄ + O₂ + 6H₂O = 4Fe₂(SO₄)₃ + 4Fe(OH)₃↓

При нагревании свыше 480 °C разлагается:

2FeSO₄ → Fe₂O₃ + SO₂↑ + SO₃↑

2. Получение.

1. Железный купорос можно приготовить действием разбавленной серной кислоты на железный лом, обрезки кровельного железа и т. д. В промышленности его получают как побочный продукт при травлении разбавленной H₂SO₄ железных листов, проволоки и др., для удаленияокалины.

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑

2. Другой способ — окислительный обжиг пирита:

2FeS₂ + 7O₂ + 2H₂O = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄

3. Качественный анализ.

1. Аналитические реакции на катион железа (II).

1. С гексацианоферратом(III) калия K₃[Fe(CN)₆] с образованием тёмно-синего осадка гексацианоферрата(III) железа(II) калия (“турнбулевой сини”), нерастворимого в кислотах, разлагающегося щелочами с образованием Fe(OH)₃ (ГФ).

FeSO₄ + K₃[Fe(CN)₆] KFe[Fe(CN)₆] + K₂SO₄

Оптимальная величина рН проведения реакции составляет 2-3. Реакция дробная, высокочувствительная. Мешают высокие концентрации Fe³⁺.

2. С сульфидом аммония (NH₄)₂S с образованием чёрного осадка, растворимого в сильных кислотах (ГФ).

FeSO₄ + (NH₄)₂S FeS + (NH₄)₂SO₄

3.2. Аналитические реакции на сульфат-ион.

1. С групповым реактивом BaCl₂ + CaCl₂ или BaCl₂ (ГФ).

Дробное открытие сульфат-иона проводят в кислой среде, что позволяет устранить мешающее влияние CO₃^2- , PO₄^3- , и др., и при кипячении исследуемого раствора с 6 моль/дм³ HCl для удаления S^2- , SO₃^2- , S₂O₃^2- -ионов, которые могут образовать элементную серу, осадок которой можно принять за осадок BaSO₄. Осадок BaSO₄ способен образовывать изоморфные кристаллы с KMnO₄ и окрашиваться в розовый цвет (повышается специфичность реакции).

Методика выполнения реакции в присутствии 0,002 моль/дм³ KMnO₄.

К 3-5 каплям испытуемого раствора добавляют равные объёмы растворов перманганата калия, хлорида бария и хлороводородной кислоты и энергично перемешивают 2-3 мин. Дают отстояться и, не отделяя осадка от раствора, добавляют 1-2 капли 3% раствора Н₂О₂, перемешивают и центрифугируют. Осадок должен остаться окрашенным в розовый цвет, а раствор над осадком обесцветиться.

2. С ацетатом свинца.

SO₄^2- + Pb²⁺ PbSO₄

Методика: к 2 см³ раствора сульфата добавляют 0,5 см³ разбавленной хлороводородной кислоты и 0,5 см³ раствора ацетата свинца; образуется белый осадок, растворимый в насыщенном растворе ацетата аммония или гидроксида натрия.

PbSO₄ + 4 NaOH Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂SO₄

3. С cолями стронция – образование белого осадка, нерастворимого в кислотах (отличие от сульфитов).

SO₄^2- + Sr²⁺ SrSO₄

Методика: К 4-5 каплям анализируемого раствора добавляют 4-5 капель концентрированного раствора хлорида стронция, выпадает белый осадок.

4. С солями кальция – образование игольчатых кристаллов гипса CaSO₄  2H₂O.

SO₄^2- + Са²⁺ + 2Н₂О СаSO₄  2Н₂О

Методика: на предметное стекло наносят по капле анализируемого раствора и соли кальция, слегка подсушивают. Образовавшиеся кристаллы рассматривают под микроскопом.

3. Количественный анализ.

1. Перманганатометрия.

Определение массовой доли железа в образце соли Мора (NH₄)₂Fe(SO₄)₂6H₂O перманганатометрическим методом

(вариант прямого титрования)

Определение основано на окислении железа(II) перманганатом калия до железа(III).

10 FeSO₄ + 2 KMnO₄ + 8 H₂SO₄ = 5 Fe₂(SO₄)₃ + 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 8 H₂O

М (Fe) = 55,85 г/моль

Методика: Точную навеску соли Мора, необходимую для приготовления 100 см³ 0,1 М раствора соли Мора, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, после полного растворения доводят водой до метки, перемешивают. Аликвотную часть полученного раствора (индивидуальное задание) помещают в колбу для титрования, прибавляют равный объём разведённой серной кислоты (1:5) и медленно титруют раствором перманганата калия до слаборозового окрашивания раствора, устойчивого в течение 30 секунд.

3. Применение.

Применяют в производстве чернил;

В красильном деле (для окраски шерсти в чёрный цвет);

Для консервирования дерева.

3. Список литературы.

1. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. Москва, 1972;

2. Методическое указание «Инструментальные методы анализа», Пермь, 2004;

3. Методическое указание «Качественный химический анализ», Пермь, 2003;

4. Методическое указание «Количественный химический анализ», Пермь, 2004;

5. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник, Ленинград, 1991;

6. «Большая советская энциклопедия»;

7. http://ru.wikipedia.org/.