三氯化六氨合鈷的制備及其組成的測定

1、實驗報告三氯化六氨合鈷的制備及其組成的測定 一、實驗?zāi)康?1. 掌握三氯化六氨合鈷（III）的合成及其組成測定的操作方法。 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.學(xué)習(xí)電導(dǎo)測定原理與方法以及DDS11A電導(dǎo)率儀的使用。4.加深理解配合物的形成對三價鈷穩(wěn)定性的影響。二、實驗原理 1. 配合物合成原理：鈷化合物有兩個重要性質(zhì)：第一，二價鈷離子的鹽較穩(wěn)定；三價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，在制備三價鈷氨配合物時，以較穩(wěn)定的二價鈷鹽為原料，氨氯化銨溶液為緩沖體系，先制成活性的二價鈷配合物，然后以過氧化氫為氧化劑，將活性的2價鈷氨配合物

2、氧化為惰性的三價鈷氨配合物。2CoCl2·6H2O 10NH3 2NH4Cl H2O2 =2Co(NH3)6Cl3 14H2O反應(yīng)需加活性炭作催化劑 。 （橙黃色）2. NH3的測定原理。  由于三氯化六氨合鈷在強酸強堿（冷時）的作用下，基本不被分解，只有在沸熱的條件下，才被強堿分解。所以試樣液加NaOH溶液作用，加熱至沸使三氯化六氨合鈷分解，并蒸出氨。蒸出的氨用過量的2%硼酸溶液吸收，以甲基橙為指示劑，用HCl標(biāo)準液滴定生成的硼酸氨，可計算出氨的百分含量。Co(NH3)6Cl33NaOH=Co（OH）3 +6NH3+6 NaClNH3+H3BO3 = NH4 H2BO3N

3、H4 H2BO3+HCl = H3BO3+ NH4Cl3. 鈷的測定原理利用3價鈷離子的氧化性，通過典量法測定鈷的含量Co(NH3)6Cl33NaOH=Co（OH）3 +6NH3+6 NaCl Co（OH）3+3HCl= Co3+3H2O2 Co3+2I-=2 Co2+I2I2 +2S2O32- =2I-+ S4O62-4.氯的測定原理利用莫爾法即在含有Cl的中性或弱堿性溶液中，以K2CrO4作指示劑，用AgNO3標(biāo)準溶液滴定Cl。由于AgCl的溶解度比Ag CrO4小，根據(jù)分步沉淀原理，溶液中實現(xiàn)析出AgCl白色沉淀。當(dāng)AgCl定量沉淀完全后，稍過量的Ag+與CrO4-生成磚紅色的Ag2Cr

4、O4沉淀，從而指示站點的到達。終點前：Ag+Cl-=AgCl (白色) Ksp=1.8×10-10 終點時：2Ag+CrO42-=Ag2CrO4（磚紅色）Ksp=2.0×10-125. Co(NH3)6Cl3電離類型的測定。電解質(zhì)的電離類型不同，離解生成的離子不同，各種離子的電荷數(shù)和遷移速度也不相同。因此，在相同條件（指溫度和濃度）下，不同的電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率不同。將Co(NH3)6Cl3溶液配置成一組梯度溶液，通過測量電導(dǎo)率就可確定Co(NH3)6Cl3電離類型。三、儀器和藥品 1. 試驗儀器DDS11A電導(dǎo)率儀、水浴加熱裝置、抽濾裝置、凱氏定氮儀、容量瓶（100 ml，

5、250ml）、25.00 ml移液管、250ml錐形瓶、 溫度計（100 0C）1支、250 ml碘量瓶、量筒（25 ml、100 ml）各1個、燒杯、pH試紙（精密） 2. 藥品 濃氨水、 5 H2O2、 濃鹽酸、 CoCl2·6H2O、95%乙醇、 NH4Cl固體、 2%硼酸溶液、活性炭、10NaOH溶液、 95%乙醇、 KI固體、 冰、 Na2S2O3.5H2O晶體、 AgNO3固體、 無水碳酸鈉固體（基準）、 NaCl固（基準）、0.5% 淀粉溶液 甲基橙指示劑 甲基紅溴甲酚氯指示劑 K2CrO4指示劑四、實驗步驟 1. Co(NH3)6Cl3的合成在錐形瓶中，將4g NH4

6、Cl溶于8.4ml水中，加熱至沸，加入6.0g研細了的CoCl2·6H2O晶體，搖動使其溶解，然后趁熱傾入0.4 g經(jīng)活化了的活性炭，混合均勻后，用流水冷卻，然后加入13.5 ml濃氨水，再冷卻至283K以下，用滴管逐滴加入13.5ml 5的H2O2溶液。水浴加熱至323-333K，并在此溫度下恒溫20 min，并不斷搖動錐形瓶。然后用冰水浴冷卻至273K左右，吸濾，不必洗滌沉淀，直接把沉淀溶于50ml沸水中（水中含1.7ml濃鹽酸）。趁熱吸濾，慢慢加入6.7ml濃鹽酸于濾液中，即有大量橙黃色晶體析出。用冰浴冷卻后吸濾，晶體以2ml 2mol/L HCl洗滌，再用少許乙醇洗滌，吸干。

7、稱量，計算產(chǎn)率。2. 氨的測定（1）用電子天平準確稱取約0.2g樣品于250ml管中，加50ml去離子水溶解，另準備50ml2% H3BO3溶液于250ml錐形瓶中，（2）在H3BO3溶液加入5-6滴甲基紅溴甲酚氯指示劑，將兩溶液分別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H3BO3溶液吸收，吸收過程中，H3BO3溶液顏色由淺綠色逐漸變?yōu)樯詈谏?，?dāng)溶液體積達到100ml左右時，可認為氨氣已被完全吸收（也可利用PH試紙檢驗氨氣出口來確定氨氣是否被完全蒸出）。（3）用以用NaCO3溶液標(biāo)定準確濃度的HCl溶液滴定吸收了氨氣的H3BO3溶液，當(dāng)溶液顏色由綠色變?yōu)闇\紅色時即為終點。讀取并記

8、錄數(shù)據(jù)，計算氨的含量。3. 鈷含量的測定（碘量法） 用電子天平準確稱取約0.2g樣品于250ml錐形瓶中，加20 ml 水，10ml 10 NaOH溶液，置于電爐微沸加熱至無氨氣放出（用PH試紙檢驗）。冷卻至室溫后加入20ml水，再加入 1g KI固體，15ml 6mol/LHCl溶液。立即蓋上碘量瓶瓶蓋。充分搖蕩后，在暗處反應(yīng)10min。用以準確標(biāo)定濃度的 Na2S2O3溶液滴至淺黃色時，再加入2 ml 0.5淀粉溶液，繼續(xù)滴至溶液為粉紅色即為終點。計算鈷的百分含量，并與理論值比較。 4.氯的測定 用電子天平準確稱取約0.2g樣品于250ml錐形瓶中，用去離子水溶解后，加入1ml 5%的K2

9、CrO4 溶液作為指示劑，用以準確標(biāo)定濃度的AgNO3溶液滴定至出現(xiàn)磚紅色不再消失為止，即為終點，讀取數(shù)據(jù)，計算氯的含量。平行兩次。5. Co(NH3)6Cl3電離類型的確定（1）用電子天平準確稱取約0.5g樣品于小燒杯中，充分溶解后，將溶液轉(zhuǎn)移至250ml容量瓶中，配置成稀度約為128的試樣溶液，再用此溶液配制稀度分別為256，512，1024的試樣溶液各100ml，用DDS11A電導(dǎo)率儀測定溶液的電導(dǎo)率。（2）確定電離類型。五.實驗數(shù)據(jù)處理1. Co(NH3)6Cl3的制備產(chǎn)率得到產(chǎn)品m=1.8547g稱取樣品6.0g，理論產(chǎn)品質(zhì)量為M=6.77g產(chǎn)率1mol樣品中所含氨的物質(zhì)的量為39.

10、29%*267.5/17=6.18mol2. 氨的測定（1）HCl濃度的標(biāo)定根據(jù)公式123VHCl(ml)19.9119.9819.95CNaCO3(mol/L)0.09684CHCl(mol/L)0.2432 0.2423 0.2427 平均CHCl(mol/L)0.2427 標(biāo)準偏差0.0005 相對標(biāo)準偏差0.21%（2）氨的含量計算m Co(NH3)6Cl3=0.2057g根據(jù)反應(yīng)方程式得HCl與NH3的計量比為 1：1 故樣品中 1mol樣品中所含氨的物質(zhì)的量為22.68%*267.5/59=1.03mol3. 鈷含量的測定 已標(biāo)定Na2S2O3的濃度為0.02923 mol/Lm

11、Co(NH3)6Cl3=0.2050g根據(jù)反應(yīng)方程式得Co3+與Na2S2O3的計量比為 1：1故樣品中 4. 氯的測定已標(biāo)定AgNO3的濃度為0.0900 mol/L根據(jù)反應(yīng)方程式得Cl-與AgNO3的計量比為 1：1故樣品中第一次測定m Co(NH3)6Cl3=0.2189g故第二次測定m Co(NH3)6Cl3=0.2272g故取平均值 兩次測定的標(biāo)準偏差=1. 15%相對標(biāo)準偏差 1mol樣品中所含氯的物質(zhì)的量為35.57%*267.5/35.5=2.68molCo(NH3)6Cl3的含量測定結(jié)果匯總氨鈷氯實驗結(jié)果39.29%22.68%35.57%Co(NH3)6Cl3的理論結(jié)果38

12、.13%22.06%39.81%偏差1.16%0.62%-4.24%相對偏差3.04%2.81%-10.65%摩爾比氨：鈷：氯=6.18：1.03：2.68樣品的實驗式Co（NH3）6Cl2.65.Co(NH3)6Cl3電離類型的確定m Co(NH3)6Cl3=0.5216g初始Co(NH3)6Cl3的濃度為7.80mol/L逐步稀釋后得到的溶液濃度以及其電導(dǎo)率如下表：1234濃度（10-3mol/L）7.803.901.950.975電導(dǎo)率（S/cm）2.941.5560.8290.438摩爾電導(dǎo)率 （Sm2mol-1）0.037690.039900.041150.04469摩爾電導(dǎo)率-濃度

13、圖六.結(jié)果討論差與誤分析1.產(chǎn)率較低，原因是：（1）制備過程中有損失。比如晶體未完全析出或晶體析出后再溶解。（2）過度加熱，致使樣品分解。2.組份測定中，樣品實驗式與.Co(NH3)6Cl3基本相同，但各組分與理論值有差異，原因是：（1）測定時引入的誤差（2）產(chǎn)品中可能有其他物質(zhì)，比如二氯化五氨合鈷。3.電離類型測定，摩爾電導(dǎo)率-濃度圖線符合強電解質(zhì)曲線，故為強電解質(zhì)電離。七.注意事項1.在使用試劑或藥品前一定要確保其沒有失效，對一些試劑要現(xiàn)用現(xiàn)配。2.活性炭在使用前一定要充分研磨以提供較大的比表面積。3.在進行一步操作之前一定要確保已經(jīng)具備了反應(yīng)所需要的條件。4.注意酸堿滴定管的使用的注意事項5.注意一些常規(guī)藥品的保存方法，比如，硝酸銀溶液要保存在棕色瓶中。八.思考題1.在Co(NH3)6Cl3的制備過程中氯化銨，活性炭，過氧化氫各起什么作用答.(1) 氯化銨的作用在沒有銨鹽的情況下，氨水遇鈷鹽后，即生成藍色氫氧化鈷()沉淀：Co2+ + 2OH- Co(OH)2。此沉淀易溶于過量的沉淀劑和銨鹽溶液中。當(dāng)有銨鹽存在時，將抑制NH3·H2O的解離，即抑制OH-的產(chǎn)生使 Co2+OH-2達不到 氫氧化鈷()的溶度積而形成Co(NH3)62+，它隨后被空氣中的氧氧化，生成