三氯化六氨合鈷的制備實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、* *一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握三氯化六氨合鈷 （ III ）的合成及其組成測(cè)定的操作方法 , 通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的合成和組分的測(cè)定，確定配合物的實(shí)驗(yàn)式和結(jié)構(gòu)。2. 練習(xí)三種滴定方法（酸堿滴定，氧化還原滴定，沉淀滴定）的操作。3. 通過(guò)對(duì)溶液的配制和標(biāo)定、儀器的使用、處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果等提高學(xué)生獨(dú)立分析能力、解決問(wèn)題的綜合能力。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三氯化六氨合鈷（III ）的制備及組成的測(cè)定、三氯化六氨合鈷（III ）的制備（ 1）實(shí)驗(yàn)原理：鈷化合物有兩個(gè)重要性質(zhì)： 第一，二價(jià)鈷離子的鹽較穩(wěn)定； 三價(jià)鈷離子的鹽一般是不穩(wěn)定的，只能以固態(tài)或者配位化合物的形式存在。顯然，在制備三價(jià)鈷氨配合物時(shí)， 以較穩(wěn)定的二價(jià)鈷鹽為原料，

2、氨氯化銨溶液為緩沖體系， 先制成活性的二價(jià)鈷配合物，然后以過(guò)氧化氫為氧化劑，將活性的二價(jià)鈷氨配合物氧化為惰性的三價(jià)鈷氨配合物。反應(yīng)需加活性炭作催化劑。反應(yīng)方程式：2CoCl 2 6H 2O 10NH 3 2NH 4Cl H 2 O2 =2Co(NH3) 6 Cl 3 14H 2O（橙黃色）(2) 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑 :儀器 ： 錐形瓶（ 250ml ）、滴管、水浴加熱裝置、抽濾裝置、溫度計(jì)、蒸發(fā)* *皿、量筒（ 10ml 、25ml 、 100ml ）藥品 ：氯化銨固體、 CoCl 26H 2 O 晶體、活性炭、濃氨水、5%H 2O 2、濃 HCl 、2mol/L的 HCl 溶液、乙醇溶液、冰、去

3、離子水（ 3）實(shí)驗(yàn)步驟 :在錐形瓶中，將 4gNH 4 Cl 溶于 8.4mL 水中，加熱至沸（加速溶解并趕出O2 ），加入 6g 研細(xì)的 CoCl 2 6H 2O 晶體，溶解后，加0.4g 活性炭 （活性劑，需研細(xì)） ，搖動(dòng)錐形瓶，使其混合均勻。用流水冷卻后（防止后來(lái)加入的濃氨水揮發(fā)），加入13.5mL 濃氨水，再冷卻至283K 以下 （若溫度過(guò)高H 2 O 2 溶液分解，降低反應(yīng)速率，防止反應(yīng)過(guò)于激烈） ，用滴管逐滴加入13.5mL5% H 2O 2 溶液 (氧化劑 )，水浴加熱至323333K ，保持 20min ，并不斷旋搖錐形瓶。然后用冰浴冷卻至273K 左右，吸濾，不必洗滌沉淀，直

4、接把沉淀溶于50ml 沸水中，水中含 1.7ml 濃鹽酸 （中和過(guò)量的氨） 。趁熱吸濾，慢慢加入6.7ml 濃鹽酸 （同離子效應(yīng)） 于濾液中，即有大量橙黃色晶體（Co(NH 3 )6 Cl 3 ）析出。用冰浴冷卻后吸濾，晶體以冷的2ml2mol/L HCl洗滌，再用少許乙醇洗滌，吸干。晶體在水浴上干燥，稱量，計(jì)算產(chǎn)率。、三氯化六氨合鈷（III ）組成的測(cè)定（一）氨的測(cè)定（ 1）實(shí)驗(yàn)原理：由于 Co（ NH3 ）6Cl3 在強(qiáng)堿強(qiáng)酸作用下，基本不被分解，只有在沸熱的條件下，才被強(qiáng)堿分解，所以式樣液加NaOH 溶液作用，加熱至沸使其分解，并整出氨，整出的氨用過(guò)量的2% 磷酸溶液吸收，以甲基橙為指示

5、劑，用HCl標(biāo)準(zhǔn)也滴定生成的磷酸氨，可計(jì)算出氨的百分量。* *Co(NH3 ) 6 Cl3 3NaOH=Co（ OH ） 3+6NH 3 + +6NaClNHNH3 +H4 H3 BO 3 = NH2 BO 3 +HCl = H4 H2 BO3 BO33+ NH4 Cl（ 2）儀器與試劑：儀器： 250ml 錐形瓶、量筒、 pH 試紙、滴定管試劑： 50ml2% H3BO3、HCl 溶液、甲基紅溴甲酚氯（ 3）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用電子天平準(zhǔn)確稱取約0.2g 樣品于 250ml 管中，加 50ml 去離子水溶解，另準(zhǔn)備 50ml2% H 3BO 3 溶液于 250ml錐形瓶中，（2）在 H 3BO

6、 3 溶液加入 5-6 滴甲基紅溴甲酚氯指示劑， 將樣品溶液倒入加H3 BO 3 的錐形瓶中，然后將錐形瓶固定在凱氏定氮儀上，開啟凱氏定氮儀，氨氣開始產(chǎn)生并被H 3BO 3 溶液吸收，吸收過(guò)程中，H 3 BO 3 溶液顏色由淺綠色逐漸變?yōu)樯詈谏?，?dāng)溶液體積達(dá)到100ml左右時(shí)，可認(rèn)為氨氣已被完全吸收（也可利用 PH 試紙檢驗(yàn)氨氣出口來(lái)確定氨氣是否被完全蒸出）。（3）用以用 NaCO 3 溶液標(biāo)定準(zhǔn)確濃度的HCl 溶液滴定吸收了氨氣的H3 BO3溶液，當(dāng)溶液顏色由綠色變?yōu)闇\紅色時(shí)即為終點(diǎn)。讀取并記錄數(shù)據(jù)， 計(jì)算氨的含量。（二）鈷的測(cè)定（ 1）實(shí)驗(yàn)原理：利用三價(jià)鈷離子的氧化性， 通過(guò)碘量法， 即利

7、用 I 2 的氧化性和 I- 的還原性進(jìn)* *行滴定用來(lái)測(cè)定鈷的含量，以淀粉作指示劑。主要反應(yīng)方程式：Co(NH 3) 6Cl 3 3NaOH=Co（ OH ）3 + 6NH 3+ +6 NaClCo （OH ） 3+3HCl= Co3+ + 3H 2 O2 Co 3+ +2I -=2 Co2+I 2I2 +2S 2O 3 2- =2I-+ S 4O62-儀器與試劑：儀器： 250ml 錐形瓶、 250ml碘量瓶、電爐、量筒、 pH 試紙（精密）、電子天平、試劑： KI 固體、 10 NaOH 溶液、 6mol/LHCl溶液、Na 2 S2 O 3 溶液、 2淀粉溶液實(shí)驗(yàn)步驟：用電子天平準(zhǔn)確稱

8、取0.2g 樣品于 250ml錐形瓶中，加入20ml 去離子水，10ml 10 NaOH 溶液，置于電爐微沸加熱至無(wú)氨氣放出（用 PH 試紙檢驗(yàn)）。冷卻至室溫后加入20ml水，轉(zhuǎn)移至碘量瓶中，再加入1gKI 固體， 15ml6mol/LHCl溶液，立即蓋上碘量瓶瓶蓋，充分搖蕩后，在暗處反應(yīng)10min后拿出。用已準(zhǔn)確標(biāo)定濃度的Na 2 S2 O3 溶液滴定至淺黃色時(shí)，再加入1ml 2 的淀粉溶液，繼續(xù)滴至溶液為粉紅色即為反應(yīng)終點(diǎn)（滴定開始階段應(yīng)迅速滴加，防止I2揮發(fā)）。讀取并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算鈷的百分含量。（三）氯的測(cè)定實(shí)驗(yàn)原理：利用摩爾法測(cè)定氯的含量，即在中性或弱堿性溶液中，以K2 CrO 4

9、 作指示劑，* *用 AgNO 3 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定 Cl由，于 2Ag + +CrO 4 2- =Ag 2CrO 4（磚紅色）, Ksp=2.010 -12;Ag + +Cl - =AgCl （白色） ,Ksp=1.8 10 -10 , 由于 AgCl 的溶解度比Ag CrO 4 小，根據(jù)分布沉淀原理， 溶液中首先析出AgCl 沉淀，化學(xué)計(jì)量點(diǎn)附近，由于 Ag + 濃度增加，與 CrO 4 2- 生成磚紅色 Ag 2 CrO 4 沉淀指示滴定終點(diǎn)。另外為了準(zhǔn)確滴定 Cl- ，需控制指示劑的濃度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算氯的含量。儀器和試劑：儀器： 100ml 容量瓶， 250ml 錐形瓶，酸式滴定管，玻

10、璃棒，25ml 移液管試劑： 5% 的 K2CrO 4 溶液， AgNO 3 溶液實(shí)驗(yàn)步驟：用電子天平準(zhǔn)確稱取約0.2g的樣品用去離子水溶解，然后轉(zhuǎn)移至100ml的容量瓶中定容，取25ml 樣品溶液于錐形瓶中，加入3 滴 5% 的 K2 CrO 4 溶液作指示劑，用已準(zhǔn)確標(biāo)定濃度的AgNO 3 溶液滴定，溶液由黃色變?yōu)榇u紅色且磚紅色 30 秒不消失（不需搖動(dòng)）即為終點(diǎn)，讀取并記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算氯的含量。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：（1 ）三氯化六氨合鈷的制備Co(NH3)6Cl3的制備產(chǎn)率得到產(chǎn)品 m=0.72g6.0267.5稱取樣品 6.0g ，理論產(chǎn)品質(zhì)量為 M=6.77g237.9產(chǎn)率 =0.721

11、00% 10.6%6.77（2 ）氨的測(cè)定* *氨的含量計(jì)算m Co(NH 3 )6 Cl 3=0.2031gCHCl =0.3015mol/L消耗 15.56ml根據(jù)反應(yīng)方程式得HCl 與 NH3 的計(jì)量比為 1： 1故樣品中 NH 3%CHCl VHCl 170.301515.56 17 100% 39.73%1000 樣重10000.20311mol 樣品中所含氨的物質(zhì)的量為0.3973 267.5 17=6.25mol（3 ）鈷的測(cè)定已標(biāo)定 Na 2 S2 O 3 的濃度為 0.0150 mol/L樣品質(zhì)量 m=0.2001g消耗 Na 2 S2O 3 體積為 54.95ml根據(jù)化學(xué)反

12、應(yīng)方程式可知Co 3+ 與 Na 2S2 O 3 的計(jì)量比為 1:1C Na 2 S2 O3 VNa 2S 2O 358.93Co%樣重故樣品中10000.015054.9558.93100%24.27%10000.20011mol 樣品中所含鈷的物質(zhì)的量為0.2427 267.5 58.93=1.10mol（ 4）氯的測(cè)定稱取樣品的質(zhì)量m 樣品 =0.1998g已標(biāo)定的 AgNO 3 的濃度 CAgNO3 =0.05844mol/L滴定用 AgNO 3 的體積 VAgNO3 =10.37mlAg + +Cl -=AgCl 計(jì)量比為 1:1* *所以 Cl %CAgNO3 VAgNO3 35.

13、5 0.0584410.37 35.5100% 10.77%1000 樣重10000.19981mol 樣品中所含氯的物質(zhì)的量為0.1077 267.5 35.5=0.81molCo(NH 3)6Cl 3 的含量測(cè)定結(jié)果匯總氨鈷氯39.7324.27實(shí)驗(yàn)結(jié)果%10.77%38.1322.06Co(NH 3)6Cl 3 的理論結(jié)果%39.81%偏差1.60%2.21%-29.04%相對(duì)偏差3.67%7.57%-72.04%摩爾比氨：鈷：氯 =6.25 ： 1.10 ： 0.81樣品的實(shí)驗(yàn)式Co （NH 3 ）6 Cl 0.8四、結(jié)果討論誤差與分析：(1) 樣品產(chǎn)率低，原因有： 氯化銨加熱時(shí)過(guò)度和

14、溫水浴時(shí)會(huì)釋放出氨氣，導(dǎo)致產(chǎn)率的下降。 冷水浴時(shí)不夠完全，有部分固體沒(méi)有析出或晶體析出后再溶解。 抽濾時(shí)濾紙會(huì)粘附一部分，導(dǎo)致?lián)p失 在反應(yīng)攪拌與產(chǎn)品烘干時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致?lián)p失加入的活性炭沒(méi)有充分研磨，顆粒太大，催化效果差* * 過(guò)濾時(shí)速度太慢（2 ）通過(guò)對(duì)組分測(cè)定，氨、鈷的含量偏高，氯的含量比較低。原因有： 氨的測(cè)定中，滴定終點(diǎn)判斷有偏差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差。 鈷的測(cè)定中，加淀粉時(shí)的黃色判斷有點(diǎn)晚。 鈷的測(cè)定中，滴定管最后產(chǎn)生個(gè)小氣泡，使Na 2S2 O 3 滴定的體積偏小，影響實(shí)驗(yàn)。 氯的測(cè)定中，滴定終點(diǎn)不好把握，在沒(méi)有達(dá)到終點(diǎn)時(shí)即停止滴定，導(dǎo)致誤差較大。 產(chǎn)品中可能有其他物質(zhì)，比如二氯化五氨合鈷

15、。 在讀數(shù)時(shí)存在誤差。 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的過(guò)程中存在誤差，導(dǎo)致滴定不準(zhǔn)確，影響結(jié)果的計(jì)算。五、注意事項(xiàng)：（ 1）三氯化六氨合鈷的制備： CoC l2 6H 2O 溶解后加入活性炭冷卻不能太慢，因?yàn)槁然@在溶液中加熱后會(huì)有氨氣放出，活性炭在使用前一定要充分研磨以提供較大的比表面積； 加 H 2O2 前必須降溫處理，一是防止其分解，二是使反應(yīng)溫和的進(jìn)行。 加 H 2O 2 時(shí)要逐滴加入，不可太快，因?yàn)槿芤褐械奈镔|(zhì)會(huì)與H 2 O2 反應(yīng)，會(huì)使反應(yīng)太劇烈，會(huì)產(chǎn)生爆炸。 兩次冰浴冷卻要充分，有助于沉淀的析出，提高產(chǎn)率。 趁熱吸濾后加入6.7mL 濃 HCl 是用同離子效應(yīng)增加產(chǎn)率， 若濃 HCl 加入過(guò)多，

16、會(huì)因稀釋作用而產(chǎn)生鹽效應(yīng)而使溶解度加大，從而降低產(chǎn)率（ 2）三氯化六氨合鈷組分的測(cè)定：* * 分析天平稱得質(zhì)量要 0.2g ，因?yàn)榉治鎏炱降木_度為0.0001g ，一次實(shí)驗(yàn)要稱兩次，誤差為0.0002g ，要求誤差 1 ，所以要大于0.2g ； 滴定管快滴定完時(shí)，要把懸浮的液體刮錐形瓶，減小誤差； 碘量瓶要用磨口塞子，防止碘的升華； 碘量法測(cè)定鈷，在碘量瓶中加入KI 固體和 HCl 后應(yīng)立即將碘量瓶轉(zhuǎn)移至暗處； Cl 的測(cè)定中，在滴定后期，不要震蕩錐形瓶，加入后產(chǎn)生磚紅色，30 秒不變色就為終點(diǎn)；六、思考題：1. 在 Co(NH 3) 6 Cl 3 的制備過(guò)程中氯化銨，活性炭，過(guò)氧化氫各起什么作用答 .(1) 氯化銨的作用：在沒(méi)有銨鹽的情況下，氨水遇鈷鹽后，即生成藍(lán)色氫氧化鈷 ( )沉淀： Co 2+ 2OH- Co(OH)2 。此沉淀易溶于過(guò)量的沉淀劑和銨鹽溶液中。當(dāng)有銨鹽存在時(shí)，將抑制 NH3 H2O 的解離，即抑制 OH- 的產(chǎn)生使 Co 2+ OH- 2 達(dá)不到 氫氧化鈷 ()的溶度積而形成 Co(NH3)62+ ，它隨后被空氣中的 O2 氧化，生成Co( )配合物。另外，氯化銨還能提供產(chǎn)物所需的NH 3 。（2）活性炭起催化劑的作用，吸附