三氯化六氨合钴的制备及其组成的确定.docx

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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0°Co3+/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

（0°Co3+/Co2+=1.84V＞『O2/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（NH3）6]2+，电极电势0°Co（NH3）63+/Co（NH3）62+=0.1V,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（NH3）6]C13,橙黄色

晶体；三氯化五氨•水合钻（川）[CO（NH3）5（H2O）]CI3,砖红色晶体；二氯化氯•五氨合钻

（川）[Co（NH3）5CI]CI2,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：

2CoCI2+10NH3+2NH4CI+H2O2====2[Co（NH3）6]CI3（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（NH3）6]+3CI===[Co（NH3）6]Cl3

三、实验仪器与试剂

仪器名称：

锥形瓶、电炉、研钵、量筒、普通天平、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13.5mL5%H2O2溶液，水浴加热至323~333K,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2ml2molk-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m

2.75g

六、数据处理

理论产品质量：

m=6.0X267.5£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）6]3+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（NH3）6]CI3+3NaOH===Co（OH）3+3NaCl+6NH3f

NH3受热挥发，被硼酸吸收：

NH3+H3BO3===NH4H2BO3（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===H3BO3+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⑴中，在另一个250ml

锥形瓶⑵中加入50ml2%的硼酸标准溶液以吸收放出的氨气。

2、按要求设置凯氏定氮仪，将样品倒入石英管中，放在仪器上，锥形瓶⑵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，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

VHCI

Chci

0.2045g

26.84ml

0.1723mol/l

六、数据处理

由NH3+H3BO3===NH4H2BO3禾口NH4H2BO3+HCI===H3BO3+NH4CI得:

NH3：

NH4H2BO3：

HCI=1:

1:

1

所以nnh3=Pnh3Vnh3/（RT）=ChciVhci=0.1723送6.84103=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=0.07854g

NH3%=0.07854P.2045XI00%=38.4%

三氯六氨合钴中氨的标准含量：

17X6-（58.9+176+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、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（NH3）6]CI3+3NaOH===Co（OH）3J+6NH3f+3NaCI

2Co（OH）3+6HCI+KI===2CoCI2+I2+2KCI+6H2O

b+2Na2S2O3===2Nal+Na2S4O6

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/LHCI溶液（C.P.）、标准硫代硫酸钠溶液（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10ml10%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15ml6mol•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m

VNaS2O3

CNaS2O3

0.2005g

31.28ml

0.02393moI/L

六、数据处理

根据：

2Co3++2I===2Co2++12

I2+2S2O/===2l+S4O62

得到：

Co3+与NaS2O3的计量关系为1:

1

所以：

CO%=（CNaS2O3VNaS2O3XM）*mX100%

—3

=（0.02393X1.2810X58.93）弋.2005X00%

=22.00%

三氯六氨合钴中钴的标准含量：

58.9-（58.9+17X6+35.5X3）=22.04%

相对误差=（22.00%—22.04%V'22.04%=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===Ag2CQ4J

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AgNO3溶液立即与CrO42-生产淡红棕色的Ag2CrO4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AgNO3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m

VAgNO3

CAgNO3

0.2053g

21.55ml

0.031mol/L

六、数据处理

Cl%=（CAgNO3VAgNO3X35.5）企100%

_3

=（0.031X1.55X0X35.5X）七.2053X00%

=46.2%

三氯六氨合钴中氯的标准含量：

35.5>3+（58.9+17X6+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AgNO3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（NH3）6]3+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可见分光光度计一套、量筒

实验试剂：

蒸馏水、[CO（NH3）6]CI3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400~600nm）。

五、实验数据

样品质量

0.0996g

波长/nm

400

420

440

450

460

465

470

475

480

吸光度

0.141

0.303

0.603

0.781

0.924

0.960

0.995

1.003

0.992

波长/nm

485

490

500

520

540

560

580

600

吸光度

0.960

0.906

0.752

0.384

0.144

0.051

0.024

0.019

0.S-

0.6-

0.4-

a,2-o-

六、数据处理

三氯化六氨合钴样品的分裂能:

23

△=△E=hc帚入6.0210KJ/mol

=6.626X0X3X10X6.0210-（475XI0）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%

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（NH3）6]CI3.5

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（NH3）6]Cl3的制备过程中，氯化铵、活性炭、过氧化氢各起什么作用？

答：

①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NH3?

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）6]2+,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（NH3）6]3+和[Co（NH3）『+比较，哪个更稳定，为什么？

答：

[CO（NH3）6]3+更稳定；

因为二价中心原子采用sp3d2杂化，即外轨成键，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（NH3）6]CI3。

5；

原因：

①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（NH3）5CI]CI2晶体、砖红色的三氯化五氨一水合钴。

[Co（NH3）5H2O]Cl3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。