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  • 三氯化六氨合钴制备实验报告

    时间:2020-10-05 11:55:47 来源:蒲公英阅读网 本文已影响 蒲公英阅读网手机站

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     三氯化六氨合钴的制备实验报告

     三氯化六氨合钴(?)的制备及其组成的 测定

     一、实验目的

     1. 掌握三氯化六氨合钴(III)的合成及其组成测定的操作方法, 通过对产品的合成和组分的测定,确定配合物的实验式和结构。

     2. 练习三种滴定方法(酸碱滴定,氧化还原滴定,沉淀滴定)的操作。

     3. 通过对溶液的配制和标定、仪器的使用、处理实验结果等提高学生独立分析能力、解决问题的综合能力。

     4 .加深理解配合物的形成对三价钴稳定性的影响。

     二、实验内容——三氯化六氨合钴(III)的制备及组成的测定

     ?、三氯化六氨合钴(III)的制备

     (1)实验原理:

     钴化合物有两个重要性质:第一,二价钴离子的盐较稳定;三价钴离子的盐一般是不稳定的,只能以固态或者配位化合物的形式存在。

     显然,在制备三价钴氨配合物时,以较稳定的二价钴盐为原料,氨,氯化铵溶液为缓冲体系,先制成活性的二价钴配合物,然后以过氧化氢为氧化剂,将活性的二价钴氨配合物氧化为惰性的三价钴氨配合物。反应需加活性炭作催化剂。反应方程式:

     2CoCl?6HO , 10NH, 2NHCl , HO====2[Co(NH)]Cl, 14HO 223 422 363 2 (橙黄色) (2) 实验仪器及试剂:

     仪器: 锥形瓶(250ml)、滴管、水浴加热装置、抽滤装置、温度计、蒸发皿、量筒(10ml、25ml、100ml)

     药品:氯化铵固体、CoCl?6HO 晶体、活性炭、浓氨水、5%HO、浓 HCl、22222mol/L 的 HCl 溶液、乙醇溶液、冰、去离子水

     (3)实验步骤:

     在锥形瓶中,将 4gNHCl 溶于 8.4mL 水中,加热至沸(加速溶解并赶出 O2),4 加入 6g 研细的 CoCl?6HO 晶体,溶解后,加 0.4g 活性炭(活性剂,需研细),摇 22 动锥形瓶,使其混合均匀。用流水冷却后(防止后来加入的浓氨水挥发),加入13.5mL 浓氨水,再冷却至 283K 以下(若温度过高 HO 溶液分解,降低反应速率,防止反应过 22 于激烈),用滴管逐滴加入 13.5mL5% HO 溶液(氧化剂),水浴加热至323~333K,22 保持 20min,并不断旋摇锥形瓶。然后用冰浴冷却至 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 浓盐酸(中和过量的氨)。趁热吸滤,慢慢加入 6.7ml 浓盐酸(同离子效应)于滤液中,即有大量橙黄色晶体([Co(NH)]Cl)析出。用冰浴冷却后吸滤,晶体以冷的 2ml 2mol/L HCl 洗涤,363 再用少许乙醇洗涤,吸干。晶体在水浴上干燥,称量,计算产率。

     ?、三氯化六氨合钴(III)组成的测定

     (一)氨的测定

     (1)实验原理:

     由于[Co(NH3)]6Cl3 在强碱强酸作用下,基本不被分解,只有在沸热的条件下,才被强碱分解,所以式样液加 NaOH 溶液作用,加热至沸使其分解,并 磷酸溶液吸收,以甲基橙为指示剂,用 HCl 标准整出氨,整出的氨用过量的 2% 也滴定生成的磷酸氨,可计算出氨的百分量。

     [Co(NH)]Cl,3NaOH====Co(OH)+6 NH+6 NaCl 3633 3+

     NH+HBO==== NH HBO 333 423 NH HBO+HCl ==== HBO+ NHCl 423334 (2)仪器与试剂:

     仪器:250ml 锥形瓶、量筒、pH 试纸、滴定管

     试剂:50ml2% H3BO3、HCl 溶液、甲基红溴甲酚氯

     (3)实验步骤:

     (1)用电子天平准确称取约 0.2g 样品于 250ml 管中,加 30ml 去离子水溶解,另准备 50ml2% HBO 溶液于 250ml 锥形瓶中, 33 (2)在 HBO 溶液加入 5-6 滴甲基红溴甲酚氯指示剂,将样品溶液倒入加 33 HBO 的锥形瓶中,然后将锥形瓶固定在凯氏定氮仪上,开启凯氏定氮仪,氨气33 开始产生并被 HBO 溶液吸收,吸收过程中,HBO 溶液颜色由浅绿色逐渐变为深3333 黑色,当溶液体积达到 100ml 左右时,可认为氨气已被完全吸收(也可利用 PH试纸检验氨气出口来确定氨气是否被完全蒸出)。

     (3)用以用 NaCO 溶液标定准确浓度的 HCl 溶液滴定吸收了氨气的 HBO 溶 333 当溶液颜色由绿色变为浅红色时即为终点。读取并记录数据,计算氨的含量。

     液, (二)钴的测定

     (1)实验原理: -利用三价钴离子的氧化性,通过碘量法,即利用 I 的氧化性和I 的还原性 2 进行滴定用来测定钴的含量,以淀粉作指示剂。主要反应方程式: 3+[Co(NH)]Cl,3NaOH====Co(OH)+ 6NH+6 NaCl 3633 3+ Co(OH)+3HCl==== Co+ 3HO 323+-2+2 Co+2I====2 Co+I2 -2-2- I +2SO ====2I+ SO22346

     ?仪器与试剂:

     仪器:250ml 锥形瓶、250ml 碘量瓶、电炉、量筒、pH 试纸(精密)、电子天平、

     试剂:KI 固体、10, NaOH 溶液、6mol/LHCl 溶液、NaSO 溶液、2,淀粉 223 溶液

     ?实验步骤:

     用电子天平准确称取 0.2g 样品于 250ml 锥形瓶中,加入 20ml 去离子水,10ml 10, NaOH 溶液,置于电炉微沸加热至无氨气放出(用 PH 试纸检验)。冷却至室温后加入 20ml 水,转移至碘量瓶中,再加入 1g KI 固体,15ml 6mol/LHCl 溶液,立即盖上碘量瓶瓶盖,充分摇荡后,在暗处反应 10min 后拿出。用已准确标定浓度的 NaSO 溶液滴定至浅黄色时,再加入 1ml 2,的淀粉溶液,继续滴 223 至溶液为粉红色即为反应终点(滴定开始阶段应迅速滴加,防止 I2 挥发)。读取并记录实验数据并计算钴的百分含量。

     (三)氯的测定

     ?实验原理:

     利用摩尔法测定氯的含量,即在中性或弱碱性溶液中,以 KCrO 作指示剂,24+2-用 AgNO 标准溶液滴定 Clˉ,由于 2Ag+CrO=AgCrO?(砖红色), Ksp=2.0×3424-12 +--1010; Ag+Cl=AgCl?(白色), Ksp=1.8×10, 由于 AgCl 的溶解度比 Ag CrO4+小,根据分布沉淀原理,溶液中首先析出 AgCl 沉淀,化学计量点附近,由于 Ag2-浓度增加,与 CrO 生成砖红色 AgCrO 沉淀指示滴定终点。另外为了准确滴定 424-Cl,需控制指示剂的浓度。根据实验数据计算氯的含量。

     ?仪器和试剂:

     仪器:100ml 容量瓶,250ml 锥形瓶,酸式滴定管,玻璃棒,25ml 移液管 试剂: 2.5%的 KCrO 溶液,AgNO 溶液 243 ?实验步骤:

     用电子天平准确称取约 0.2g 的样品用去离子水溶解,然后转移至 100ml 的容量瓶中定容,取 25ml 样品溶液于锥形瓶中,加入 5 滴 2.5%的 KCrO 溶液作指 24 示剂,用已准确标定浓度的 AgNO 溶液滴定,溶液由黄色变为砖红色且砖红色 303 秒不消失(不需摇动)即为终点,读取并记录数据,计算氯的含量。

     (四)分裂能的测定

     ?实验原理:

     分光光度法测量的理论依据是伯郎—比耳定律:当容液中的物质在光的照射和激发下,产生了对光吸收的效应。但物质对光的吸收有选择性,各种不同的物质的吸收光谱不同。所以当一束单色光通过一定浓度范围的稀有色溶液时,溶液对光的吸收程度 A 与溶液的浓度 c(g/l)或液层厚度 b(cm)成正比。其定律表达式 A=abc (a 是比例系数)。当 c 的单位为 mol/l 时,比例系数用 ε 表示,则 A=-1-1εbc 称为摩尔吸光系数,其单位为 L?mol?cm 它是有色物质在一定波长下的特征常数。

     ?仪器和药品:

     分光光度计、烧杯、比色皿、样品溶液、去离子水

     ?实验步骤:

     用电子天平称取样品约 0.1g,用去离子水溶解后用分光光度计测量其吸光度,测量波长在 400nm 至 600nm 处,注意要以去离子水设置空白实验。

     ?实验数据处理

     m=0.1010g [Co(NH3)6]Cl3 表 1.

     波长:nm 400 420 440 460 470 475 480

     吸光度 0.130 0(277 0(572 0.862 0.945 0.960 0.952

     波长:nm 500 520 540 560 580 600 吸光度 0.729 0.377 0.136 0.045 0.021 0.014

      三氯化六氨合钴的波长与吸光度的关系图

     由图知:三氯化六氨合钴的最大吸收峰是 0.960,对应波长为 475nm

     分裂能:

     h,c E,,6.02,10^23J/mol 入

     -348-723= 6.626×10×3×10?4.75×10×6.02×10

     5=2.519×10J/mol

     三、实验数据处理:

     (1)三氯化六氨合钴的制备

     [Co(NH3)6]Cl3 的制备产率

     得到产品 m=3.26g

     6.0,267.5,6.77g 称取样品 6.0g,理论产品质量为 M= 237.9 3.26 产率= ,100%,48.2%6.77 (2)氨的测定

     氨的含量计算

     m [Co(NH)]Cl=0.2032g C =0.1723mol/L 363HCl

     滴定管读数: 滴定前:5.00ml 滴定后:32.42ml 消耗 27.42ml

     根据反应方程式得 HCl 与 NH3 的计量比为 1:1

     ,,170.1723,27.42,17CHClVHCl3%,,,100%,39.53%NH1000,样重 1000,0.2032 故样品中 1mol 样品中所含氨的物质的量为 0.3953×267.5?17=6.22mol

     (3)钴的测定

     已标定 NaSO 的浓度为 0.02393 mol/L 223 样品质量 m=0.2091g

     滴定管读数 滴定前:0.11ml 滴定后:33.81ml 故 NaSO 体积为 33.70ml 2233+ 根据化学反应方程式可知 Co 与 NaSO 的计量比为 1:1 223 ,,58.93CVNa2S2O3Na2S2O3%,Co1000,样重故样品中

     0.02393,35.19,58.93,,100% ,23.73% 1000,0.2091 1mol 样品中所含钴的物质的量为 0.2373×267.5?58.93=1.08mol

     (4)氯的测定

     称取样品的质量 m=0.2053g 样品 已标定的 AgNO 的浓度 C=0.03110mol/L 3AgNO3 滴定管读数 滴定前:5.10ml 滴定结束:25.80ml 滴定用 AgNO 的体积 V=20.70ml 3AgNO3+- Ag+Cl=AgCl? 计量比为 1:1

     ,,35.50.03110,20.70,35.5CAgNO3VAgNO3%,,100%,11.13%所以 , Cl1000,样重 1000,0.20531mol 样品中所含氯的物质的量为0.1113×267.5?35.5=0.84mol

     [Co(NH)]Cl 的含量测定结果汇总 363 氨 钴 氯

     实验结果 39.53% 23.73% 11.13%

     [Co(NH)]Cl 的理论结果 38.13% 22.06% 39.81% 363 偏差 1.40% 1.67% -28.68%

     相对偏差 3.67% 7.57% -72.04%

     摩尔比 氨:钴:氯=6.22:1.08:0.84

     样品的实验式 [Co(NH)]Cl360.8

     四、结果讨论误差与分析:

     (1)样品产率低,原因有:

     ? 氯化铵加热时过度和温水浴时会释放出氨气,导致产率的下降。

     ? 冷水浴时不够完全,有部分固体没有析出或晶体析出后再溶解。

     ? 抽滤时滤纸会粘附一部分,导致损失

     ? 在反应搅拌与产品烘干时,都会导致损失

     (2)通过对组分测定,氨、钴的含量偏高,氯的含量比较低。原因有:

     ? 氨的测定中,滴定终点判断有偏差,导致实验数据的误差。

     ? 钴的测定中,加淀粉时的黄色判断有点晚。

     ? 钴的测定中,滴定管最后产生个小气泡,使 Na2S2O3 滴定的体积偏小,影响实验。

     ? 氯的测定中,滴定终点不好把握,在没有达到终点时即停止滴定,导致误差较大。

     ? 产品中可能有其他物质,比如二氯化五氨合钴。

     五、注意事项:

     (1)三氯化六氨合钴的制备:

     ? CoC?6HO 溶解后加入活性炭冷却不能太慢,因为氯化铵在溶液中加热后 l22 会有氨气放出,活性炭在使用前一定要充分研磨以提供较大的比表面积;

     ? 加 HO 前必须降温处理,一是防止其分解,二是使反应温和的进行。

     22

     ? 加 HO 时要逐滴加入,不可太快,因为溶液中的物质会与 HO 反应,会使 2222反应太剧烈,会产生爆炸。

     ? 两次冰浴冷却要充分,有助于沉淀的析出,提高产率。

     ? 趁热吸滤后加入 6.7mL 浓 HCl 是用同离子效应增加产率,若浓 HCl 加入过多,会因稀释作用而产生盐效应而使溶解度加大,从而降低产率 (2)三氯化六氨合钴组分的测定:

     ? 分析天平称得质量要?0.2g,因为分析天平的精确度为 0.0001g,一次实验要称两次,误差为 0.0002g,要求误差?1‰,所以要大于 0.2g;

     ? 滴定管快滴定完时,要把悬浮的液体刮锥形瓶,减小误差;

     ?碘量瓶要用磨口塞子,防止碘的升华;

     ?碘量法测定钴,在碘量瓶中加入 KI 固体和 HCl 后应立即将碘量瓶转移至暗处;

     ?Cl 的测定中,在滴定后期,不要震荡锥形瓶,加入后产生砖红色,30 秒不 变色就为终点;

     ? 分光光度仪使用前要润洗,而且要用手拿磨光面,把亮光面擦拭干净。

     六、思考题:

     1.在[Co(NH)]Cl 的制备过程中氯化铵,活性炭,过氧化氢各起什么作用 363 答.(1) 氯化铵的作用: 2+在没有铵盐的情况下,氨水遇钴盐后,即生成蓝色氢氧化钴(?)沉淀:Co + 2OH- ?Co(OH)2?。此沉淀易溶于过量的沉淀剂和铵盐溶液中。当有铵盐存在时,2+2 将抑制 NH3?H2O 的解离,即抑制 OH-的产生使 [Co][OH-]达不到 氢氧化钴(?)的溶度积而形成[Co(NH3)6]2+,它随后被空气中的 O 氧化,生成 Co(?)配合物。2 另外,氯化铵还能提供产物所需的 NH。

     3 (2)活性炭起催化剂的作用,吸附反应物。

     (3)过氧化氢起氧化剂的作用。

     2+3+2. [Co(NH)]与[Co(NH)]比较,那个稳定,为什么, 36363+2+3 2 答:[Co(NH)]稳定,因为[Co(NH)]中心原子采用 spd 杂化,即外轨成键,36363+ 23 而[Co(NH)]中心原子采用 d sp 杂化,即内轨成键,根据配合物的价键理论,36 形成体与配位数相同的配合物,内轨型比外轨型稳定。

     3、何为稀度,

     答:所谓稀度即溶液的稀释程度,为物质的量浓度的倒数,如稀度为 128,表示128L 中含有 1mol 溶质。

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