《硫酸亚铁铵的制备》实验教学内容探讨

陈煜

（南京师范大学化学与材料科学学院江苏南京210046）

《硫酸亚铁铵的制备》实验教学内容探讨

陈煜

（南京师范大学化学与材料科学学院江苏南京210046）

硫酸亚铁铵又称摩尔盐，是浅蓝绿色单斜晶体。作为复盐在空气中比一般亚铁盐稳定，不易被氧化，易溶于水，难溶于乙醇。硫酸亚铁铵价格低，制造工艺简单，容易得到较纯净的晶体，因此应用广泛。在定量分析中用来标定重铬酸钾或高锰酸钾溶液的浓度，也选用它配制Fe(II)溶液。

实验室制备硫酸亚铁铵原理如下：

Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑

然后利用复盐硫酸亚铁铵的溶解度比组成它的简单盐的溶解度都小的性质，由等物质的量硫酸亚铁和硫酸铵在水溶液中相互作用，生成溶解度较小的复盐硫酸亚铁铵。

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

硫酸亚铁铵的制备在中学或大学实验教学中经常是一个必做实验，因为它在让学生了解复盐的一般特征和制备方法的同时，还能综合训练学生水浴加热、蒸发、浓缩、结晶、过滤等基本操作。但学生在按照教材介绍的方法实验时，往往出现一些问题。笔者根据多年教学实践，对该实验进行了一些探讨。

一、出现的问题

1.铁粉与稀硫酸反应时，产生出刺鼻、呛人的气体。

2.反应出现了黄色溶液、黑色块状物或白色结晶。

3.硫酸亚铁溶液过滤时出现大量结晶。

4.混合液进行蒸发浓缩时，又出现黄色溶液或黄色晶体。.

二、问题分析与解决

1.由于铁屑中含有杂质，反应中会有少量有毒气体(如H2S、PH3)产生，因此制备反应应在带有通风厨的实验室中进行。如果没有条件，应加上尾气回收装置，反应产生的气体经安全瓶(务必强调)后可用0.1moI·L-1高锰酸钾的酸性溶液或1moI·L-1氢氧化铜溶液直接吸收。

2.铁粉与稀硫酸利用水浴加热进行反应，其重点在于温度控制、水量控制、酸度控制、反应终点控制。

铁粉与稀硫酸反应，温度不宜过低，否则反应太慢，但温度也不宜太高，否则反应过于激烈，同时生成了溶解度较小的白色一水硫酸亚铁。如图所示：

图1 硫酸亚铁的溶解度曲线

很明显，为了尽可能避免白色一水硫酸亚铁，最佳的反应温度在329.7～337.1 K之间。一般来讲，反应温度控制在60℃为宜。

反应出现的黄色溶液与酸度不够有关，使得二价铁离子被氧化生成黄色的Fe(OH)SO4。硫酸亚铁制备步骤中，无论控制酸过量还是铁过量，均能得到硫酸亚铁铵产品。但无论酸过量还是铁过量，反应时间均不能过长，否则很容易生成黄色的胶态Fe(OH)SO4，导致最终的产品带有黄颜色。解决此问题的方法很简单：补加适量的硫酸，将胶态Fe(OH)SO4转变为Fe3+留在母液中即可。

黑色块状物的形成主要是由于水量控制不好，导致大量FeSO4析出，同时夹带着未反应的黑色铁粉，形成黑色块状物。有关水量控制的讨论见下节。

3.硫酸亚铁溶液过滤时出现大量结晶，这与水量控制不好有关。为了保证反应过程中FeSO4不析出，反应时应不断补充水分。考虑到实验后期需水浴浓缩蒸发，因此水量也不宜过多。以1g铁粉为例。理论生成2.7g FeSO4，初期水量控制应该在10～15 mL；最终生成7g (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，考虑到溶解度与温度，合适的水量应该在20mL左右。

4.混合液进行蒸发浓缩时又出现黄色溶液或黄色晶体。将滤液与饱和硫酸铵溶液混合时，有时溶液很快变黄，可能的原因有两个：一是混合液的pH值较高，铁发生了水解氧化；二是在配制硫酸铵溶液时，蒸馏水中的氧未除尽或含有氧化性物质。解决方法为：补加适量硫酸；采用煮沸除氧的蒸馏水配制饱和硫酸铵溶液。

通过以上实验现象的讨论，我们能够清楚硫酸亚铁铵制备过程中可能存在的问题及其解决办法。很明显，实验重点在于温度控制、水量控制、酸度控制和反应终点控制。目的是尽可能避免二价铁的氧化和析出。多次实验表明，控制反应温度60℃，硫酸适当过量，水量控制在15～20 mL H2O/gFe，制得的硫酸亚铁铵产率可达65%以上，产品纯度可达到95%以上。

［1］北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学、东北师范大学无机化学教研室.无机化学［M］.北京：高等教育出版社，2001：74～76

［2］姜述芹，马荔，梁竹梅，杨涛，陈虹锦.硫酸亚铁铵制备实验的改进探索实验室研究与探索［J］.2005，24（7）：19

［3］王锐.对硫酸亚铁按制备实验的探讨［J］.固原师专学报（自然科学），2005，26（3）：73

1008-0546（2010）12-0074-01

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2010.12.041