三氯化六氨合钴的制备及其组成的确定.docx

1、三氯化六氨合钴的制备及其组成的确定三氯化六氨合钻的制备及其组成的确定应 091 4第十四组组员：实验一、三氯化六氨合钻的制备一、 实验目的1、 掌握三氯化六氨合钻的制备、提纯及组成和结构分析的测定方法。2、 熟练抽滤装置的使用。3、 加深理解配合物的形成对三价钻稳定性的影响。二、 实验原理在水溶液中，电极反应 0Co3+/Co2+=1.84V，所以在一般情况下， Co（ II ）在水溶液中是稳定的，不易被氧化为Co（川）。相反，Co（III）很不稳定，容易氧化水放出氧气（0Co3+/Co2+=1.84VO2/H2O=1.229V）。但在有配位剂氨水存在时，由于形成相应的配 合物Co（NH 3）

2、62+，电极电势 0Co（NH3）63+/ Co（NH3）62+=0.1 V,因此 CO（ I ）很容易被氧化 为Co（III），得到较稳定的 Co （川）配合物。因此，常采用空气和 H2O2氧化二价钻配合物的方法来制备三价钻的配合物。氧化钻（川）的氨配合物有多种，主要是三氯化六氨合钻（川） Co（NH 3）6C1 3,橙黄色晶体；三氯化五氨水合钻（川） CO（NH 3）5（H2O）CI 3,砖红色晶体；二氯化氯五氨合钻（川）Co（NH 3）5CICI 2,紫红色晶体，等等。他们的制备条件各不相同。在有活性炭为催化 剂时，主要生成三氯化六氨合钻（川）；在没有活性炭存在时，主要生成二氯化氯五氨合

3、 钻（川）。本实验中采用 H2O2作氧化剂，在大量氨和氯化铵存在下，选择活性炭作为催化剂将Co（ I ）氧化为Co（川），来制备三氯化六氨合钻 （川）配合物，反应式为：2CoCI 2 + 10NH 3+ 2NH 4CI + H 2O2 =2Co（NH 3）6CI 3（橙黄）+ 2H2O三氯化六氨合钻（川）是橙黄色单斜晶体，20oC时在水中的溶解度为 0.26molL-1。将粗 产品溶解于稀HCI溶液后，通过过滤将活性炭除去， 然后在高浓度的HCI溶液中析出结晶 方程式为：3+ -Co（NH 3）6 +3CI =Co（NH 3）6Cl3三、 实验仪器与试剂仪器名称：锥形瓶、电炉、研钵、量筒、普通

4、天平、电子天平、胶头滴管、烧杯、抽 滤装置（1套）实验试剂：NH4CI （C.P）、CoCl2?6H2O （C.P.）、H2O2 （C.P）、NaOH（C.P.）、KI（C.P.）、 NaCI（C.P.）、浓氨水（C.P.）、HCI 溶液（C.P.）、乙醇（C.P.）、活性炭四、 实验步骤1、 在锥形瓶中，将4gNH4CI溶于8.4g水中，加热至沸（让其溶解），加入6g研细的 CoCI2?6H2O晶体，溶解后，加0.4g活性炭，摇动锥形瓶，使其混合均匀。2、 用冷水冷却，加13.5mL浓氨水，再冷却至283K以下（防止因温度过高造成的 H2O2 分解并且低温下反应温和），用滴管逐滴加入13.5

5、mL5%H 2O2溶液，水浴加热至323333K , 保持20min，并不断摇动锥形瓶（盖住，防止 NH3挥发）。3、 用水浴冷却至273K左右，吸滤，不必洗涤沉淀，直接把沉淀溶于 50ml沸水中（水 中含1.7mL浓HCI）。趁热吸滤（分离活性炭），慢慢加入6.7ml浓HCI于滤液中，即有大量橘红色晶体析出，用冰浴冷却后过滤；4、 晶体以冷的2ml2mol k-1HCI洗涤，再用少许乙醇（与三氯化六氨合钴不互溶，具有使产品松散、加快产品干燥的作用 ）洗涤，吸干；5、 晶体在水浴上干燥，称重，计算产率。五、实验数据得到样品的质量m2.75g六、 数据处理理论产品质量： m=6.0X267.5

6、37.9=6.77g产率=2.75 吒.77 100%=40.6%七、 误差分析1、 制备过程中晶体析出时间短，造成晶体未完全析出导致产率下降。2、 没有进行冰浴冷却，造成晶体减少。3、 可能加热过度，造成样品分解，使得产率下降。4、 反应不充分，产量低。实验二、氨的测定一、 实验目的1、 学习使用凯氏定氮仪。2、 练习酸碱滴定的基本操作。3、 学习通过误差分析解释最低反应物使用量。二、 实验原理配离子Co（NH3）63+很稳定，常温时遇强酸和强碱也基本不分解。但在强碱条件下煮 沸时会分解放出氨：Co（NH 3）6CI 3+ 3NaOH=Co（OH） 3+ 3NaCl+ 6NH 3 fNH3受

7、热挥发，被硼酸吸收：NH3+H3BO3=NH 4H2BO3 （蓝绿色）用盐酸溶液标定吸收氨气的硼酸溶液（硼酸铵溶液） ：NH4H2BO3+HCI=H 3BO3+NH4CI三、 实验试剂与仪器仪器名称：250mL锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台、 KDY 9810凯氏定氮仪、量筒实验试剂：水、2%的硼酸标准溶液（C.P.）、甲基红溴甲酚绿、盐酸（C.P.）、NaOH溶 液（C.P.）、NaCO3 - 5H2O 固体四、 实验步骤1、准确称取0.2g左右的试样，加30ml水溶解在250mL锥形瓶中，在另一个250ml锥形瓶中加入 50ml 2%的硼酸标准溶液以吸收放出的氨气。2、 按要求设置

8、凯氏定氮仪，将样品倒入石英管中，放在仪器上，锥形瓶中加入 5滴甲基红溴甲酚绿指示剂后也放在仪器上。打开仪器，按 3次加碱按钮后按加热按钮。实验中发现样品液逐渐变黑，锥形瓶中的溶液则由无色变成了蓝绿色( NH4H2BO3)。等到锥形瓶中溶液反应到大约 100ml时停止加热。取下锥形瓶，用抹布取下石英管， 将废液回收，然后洗净石英管。3、 用酸式滴定管取50ml实验前制备的HCI标准溶液对吸收了氨气的硼酸溶液进行滴定，溶液由蓝绿色变为橙红色的时候达到滴定终点，记下所需 HCI溶液的体积V。注：盐酸溶液的标定：用移液管移取25ml已知浓度的碳酸钠溶液于 250ml锥形瓶中，加3 滴甲基橙作为指示剂，

9、用酸式滴定管取 HCI溶液进行滴定，当溶液由红色变为黄色且不消失时即为滴定终点，纪录所消耗的 HCI体积V，平行滴定3组，求的平均值，然后计算得Chci。五、实验数据样品质量V HCIChci0.2045g26.84ml0.1723mol/l六、 数据处理由 NH3+H3BO3=NH4H2BO3禾口 NH4H2BO3+HCI=H 3BO3+NH4CI 得:NH3： NH4H2BO3： HCI=1 : 1:1所以 nnh3 =Pnh3 Vnh3/(RT)=C hci Vhci=0.1723 送6.84 10 3=4.62 氷0 mol所以三氯六氨合钴样品中氨的含量是： 4.62 10_3X17=

10、0.07854gNH 3% =0.07854 P.2045 XI00 % =38.4 %三氯六氨合钴中氨的标准含量： 17X6- ( 58.9+17 6+35.5 $) =38.1%相对误差：(38.4% 38.1 %) 8.1 % =0.8%七、 误差分析1、 滴定终点，指示剂颜色变化不明显，造成实验误差。2、 盐酸体积的读数可能存在偏差。3、 实验过程前未对酸式滴定管进行验漏， 试验中发现滴定管向外轻微渗漏， 对实验结果产生误差。4、 因盐酸配量较大，时间较短盐酸浓度上可能存在一定误差。5、 在用H3BO3吸收NH3时，未用纸片等盖住锥形瓶口，可能有部分 NH3挥发出去。实验三、钻的测定一

11、、实验目的1、 掌握碘量法测定 Co3+的基本实验测量方法。2、 熟练氧化还原滴定分析方法的使用。3、 学会配制淀粉溶液。二、 实验原理利用Co3+的氧化性，采用碘量法，以淀粉为指示剂，用 NaS2O3来标定12。Co(NH 3)6CI 3+3NaOH=Co(OH) 3 J +6NH 3 f +3NaCI2Co(OH)3+6HCI+KI=2CoCI 2+I2+2KCI+6H 2Ob+2Na2S2O3=2Nal+Na 2S4O6三、 实验试剂与仪器仪器名称：锥形瓶(250mL)、碘量瓶、电炉、 PH试纸、量筒实验试剂：碘化钾(C.P.)、5moI/L HCI溶液(C.P.)、标准硫代硫酸钠溶液(

12、C.P.)、3%的淀粉指示剂四、 实验步骤1、 准确称取0.2g样品于250mL锥形瓶中，加 20ml水溶解，然后加 10ml 10%NaOH溶液，在电炉上加热至无 NH3放出(用PH试纸检验)，然后冷却溶液。2、 将溶液转移至碘量瓶中，再加 20ml水及1gKI固体和15ml 6mol L- HCI溶液，立即盖上盖子并摇晃均匀，放暗处静置 10min左右。3、 用标准硫代硫酸钠溶液标定样品溶液至浅黄色 (这时滴定速度要慢，以防滴过头)，然后加5mL新配的2%的淀粉指示剂，溶液变为蓝色，继续滴定至粉红色时达到滴定终点。 记录所消耗的硫代硫酸钠的体积 V。注：淀粉溶液的配制：将淀粉溶液溶解在少量

13、温水中，成糊状，然后将溶液倒入沸水中煮2-3min。五、实验数据样品质量mVNaS2O3CNaS2O30.2005g31.28ml0.02393moI/L六、数据处理根据：2Co3+2I =2Co2+ + 12I2+2S2O/ =2l +S4O62得到：Co3+与NaS2O3的计量关系为1:1所以：CO % =(C NaS2O3V NaS2O3 XM) *mX 100 %3=(0.02393 X1.28 10 X58.93)弋.2005 X00%=22.00 %三氯六氨合钴中钴的标准含量： 58.9 -( 58.9+17 X6+35.5 X3) =22.04%相对误差=(22.00% 22.0

14、4 % V22.04% =0.002 %七、误差分析1、 滴定终点颜色变化不明确，在实验时可能会造成误差。2、 电炉上加热至样品无氨气放出， 第一次的时候没有让氨气完全放出， 然后继续加热至PH试纸无变化。实验四、氯的测定2 2Ag + CrO4 =Ag 2CQ4 J根据两者的容度积常数知， AgCl沉淀的溶解度比 Ag2CrO4大，根据分步沉淀原理， 容度积小的先析出。溶液中首先析出 AgCrO4,由于Cl-1浓度很高，Ag -1只要很小就会生成AgCl沉淀；而CrO4-2浓度比较小，只有当Ag-1浓度较高时才会生成 Ag2CrO4沉淀。当AgCl 沉淀完全后，稍过量的 AgNO 3溶液立即

15、与 CrO42-生产淡红棕色的 Ag 2CrO4沉淀，反应达 到终点。三、实验仪器与试剂仪器名称：分析天平、小烧杯、容量瓶（ 100ml）、移液管（25ml ）、碱式滴定管、容量瓶（250mL ）、玻璃杯1、准确称取0.2g左右的样品加少量水在小烧杯中溶解， 然后转移至100mL容量瓶中,加蒸馏水配制成100mL的溶液，用移液管移取 25mL溶液于250mL锥形瓶中。2、滴加1mL铬酸钾溶液作为指示剂， 用AgNO 3标准溶液滴定至出现淡红棕色色沉淀 （以不摇动容量瓶，30s沉淀不消失为准）。五、实验数据样品质量mVAgNO3CAgNO30.2053g21.55ml0.031mol/L六、数据

16、处理Cl % =(CAgNO3 VAgNO3 X35.5)企100%_ 3=(0.031 X1.55 X0 X35.5 X)七.2053 X00%=46.2 %三氯六氨合钴中氯的标准含量： 35.5 3+（ 58.9+17 X6+35.5 3） =39.8 %相对误差：（46.2 % - 39.8%） +9.8% =16.1 %七、误差分析1、 滴定终点颜色变化不明显， 锥形瓶底部出现砖红色沉淀未及时发现， 判断有误，导致滴定过量，引起的误差较大。2、 对AgNO 3溶液体积读数有偏差，影响实验结果。实验五、三硫化六氨合钻分裂能的测定一、 实验目的1、 掌握测定分裂能的原理与方法。2、 了解并

17、学会分光光度计的使用方法。3、 学会从原子轨道理论解释能级跃迁及分裂能。4、 了解配合物的电离类型与摩尔电导率之间的关系。二、 实验原理过渡金属离子的d轨道在晶体场的影响下会发生能级分裂。金属离子的 d轨道没有被电子充满时，处于低能量 d轨道上的电子吸收了一定波长的可见光后，就跃迁到高能量的d轨道，这种d-d跃迁的能量差可以通过实验测定。配离子Co(NH 3)63+中心离子有6个 d电子，通过配离子的分裂能 的测定并与其成对能P (21000cm 1)相比较，可以确定 6个d电子在八面体场中属于低自旋排布还是高自旋 排布。-三、 实验仪器与试剂仪器名称：分析天平、小烧杯、 SP 722E可见分

18、光光度计一套、量筒实验试剂：蒸馏水、CO(NH 3)6CI 3固体四、 实验步骤1、 准确称取0.1g左右样品，加20ml水溶解在小烧杯里。2、 用可见分光光度计测不同波长下的吸光度(波长在 400600nm )。五、 实验数据样品质量0.0996g波长/nm400420440450460465470475480吸光度0.1410.3030.6030.7810.9240.9600.9951.0030.992波长/nm485490500520540560580600吸光度0.9600.9060.7520.3840.1440.0510.0240.0190. S -0. 6 -0. 4 -a, 2

19、- o -六、数据处理三氯化六氨合钴样品的分裂能:23 = E=hc 帚入 6.02 10 KJ/mol=6.626 X0 X3X10 X6.02 10 - (475 XI0 ) W000=252KJ/mol三氯化六氨合钴标准的分裂能： 274KJ/mol相对误差：(252- 274)吃74X100 % = 8.0%七、误差分析1、 合成的三氯化六氨合钴因为温度控制不当，可能不纯净。2、 本身仪器存在仪器误差。实验总结一、实验数据总汇三氯化六氨合钻测定结果汇总 儿糸钻氨氯样品的实验结果22.0%38.4%46.2%三氯化六氨合钻的理论结果22.0%38.1%39.8%绝对误差0.04%0.3%

20、6.4%相对误差0.002%0.8%16.1%摩尔比Co： NH3： Cl=1 : 6: 3.5样品的实验式Co(NH 3)6CI 3.5二、注意事项1、使用试剂或者药品前一定要确定没有失效，对一些试剂要现用现配。2、 活性炭使用前一定要充分研磨使其有较大的比表面积、3、 进行进一步操作前一定要确定已经具备了反应所需要的条件。4、 注意酸碱滴定管的使用事项。5、 注意一些常规样品的保存方法。6、 实验前准备好所需的仪器与试剂，以确保实验能够顺利有序的进行。7、 对滴定过程中的颜色变化要有敏锐的洞察力，以保证试剂正好反应完全。三、思考题1、 在Co(NH 3)6Cl3的制备过程中，氯化铵、活性炭

21、、过氧化氢各起什么作用？答：氯化铵：在没有铵盐的情况下，氨水遇钴盐即生成蓝色氢氧化钴(n)沉淀，此沉淀易溶于过量的沉淀剂和铵盐溶液。 当有铵盐存在时，将抑制NH 3?H2O的解离，即抑 制OH产生，使得Co2+OH 一2达不到氢氧化钴(n)的溶度积常数而形成Co ( NH3) 62+, 它随后被空气中的氧化， 生成三价钴的配合物， 另外，氯化铵还能提供产物所需要的 NH3；2活性炭：做催化剂，吸附反应物，比表面积越大越好；3过氧化氢：起氧化剂的作用。2、 Co(NH 3)63+和Co(NH 3)+比较，哪个更稳定，为什么？答：CO(NH3)63+更稳定；因为二价中心原子采用 sp3d2杂化，即

22、外轨成键，而三价中心原子采用 d2sp3杂化，即内轨成键。根据配合物的价键理论，形成体与配位数相同的配合物，内轨型要比外 轨型稳定。3、 由实验结果确定自制的三氯化六氨合钴的组成，并分析与理论值有差别的原因。答：Co(NH 3)6CI 3。5；原因：操作时条件控制不当，钴 (n)与氯化铵和氨水作用，经氧化后生成其它产物， 如：紫红色的二氯化一氯五氨合钴 Co(NH 3)5CICI 2晶体、砖红色的三氯化五氨一水合钴。 Co(NH 3)5H2OCl3 晶体；2CI-1的测定中，滴定终点判断不当，滴定过度导致测量的 CI-1浓度偏高。3测定时引入误差。4、 测定配离子的电荷有何其它方法？答：离子交换法和电导法。