無機(jī)物合成與分析

無機(jī)物合成與分析第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三A類：（應(yīng)化，實(shí)驗(yàn)）56學(xué)時(shí)，2.5學(xué)分B類：（高材，生材）42學(xué)時(shí)，2學(xué)分C類：（化工,材料，生工,制藥,環(huán)工）32學(xué)時(shí)，2學(xué)分

2010級(jí)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（二）

第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三序號(hào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時(shí)授課對(duì)象實(shí)驗(yàn)責(zé)任人

0實(shí)驗(yàn)技術(shù)講座(二)2ABC徐慶紅

1絡(luò)合滴定法測(cè)定水的硬度5ABC韓春英

2原子吸收分光光度法測(cè)定水樣中Ca、Mg含量4ABC左蕾

3(1)硫酸亞鐵銨的制備5ABC楚進(jìn)鋒

(2)硫酸亞鐵銨中Fe2+含量的測(cè)定(KMnO4法)5ABC韓春英

4(1)工業(yè)硫酸銅的提純4ABC靳蘭

(2)硫酸銅中銅含量的測(cè)定(碘量法)5ABC于書平

(3)硫酸銅中Fe3+含量的測(cè)定(分光光度法)4ABC蘇萍

(4)硫酸銅的差熱分析3AC蘇建茹

5三草酸合鐵(III)酸鉀的合成及組成測(cè)定8A開放B開放開放楚進(jìn)鋒

6定pH滴定法測(cè)定甲酸乙酸混合酸中各組分含量3A靳蘭

7開放式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)8A開放開放開放徐慶紅、楚進(jìn)鋒

8筆試測(cè)驗(yàn)ABC徐慶紅

第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三注意：1、由于實(shí)驗(yàn)儀器的限制，做實(shí)驗(yàn)2和4（4）時(shí)學(xué)生需分兩組：上午：8：00——9：451——16號(hào)學(xué)生10：00——11：4517——32號(hào)學(xué)生下午：1：00——2：451——16號(hào)學(xué)生3：00——4：4517——32號(hào)學(xué)生2、實(shí)驗(yàn)5、7為開放實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)5對(duì)A、B類學(xué)生必做、對(duì)C類學(xué)生該試驗(yàn)選做；實(shí)驗(yàn)7對(duì)A類學(xué)生必做，不要求B類及C類學(xué)生選做。3、大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（二）筆試時(shí)間另行通知。筆試占30%，但若筆試不及格，視為實(shí)驗(yàn)總成績不及格。

第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三無機(jī)物的制備、提純與分析

無機(jī)物的制備(無機(jī)合成)利用化學(xué)反應(yīng)通過某些實(shí)驗(yàn)方法，從一種或幾種物質(zhì)得到一種或幾種無機(jī)物質(zhì)的過程。

無機(jī)物的提純通過無機(jī)制備得到的物質(zhì)的純化過程。

無機(jī)物的分析對(duì)“粗品”和“純品”的成分分析，主要包括主成分分析、結(jié)構(gòu)分析、雜質(zhì)含量分析等。第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三無機(jī)物制備方法的設(shè)計(jì)依據(jù)

根據(jù)物質(zhì)的通性和特殊性，可以設(shè)計(jì)多種制備方案，但所設(shè)計(jì)的方案是否可行？考慮熱力學(xué)——反應(yīng)能否進(jìn)行的可能性動(dòng)力學(xué)——反應(yīng)速率的問題CuSO4·5H2O的制備在熱力學(xué)上這一反應(yīng)不可能發(fā)生，所以不可能通過改變溫度、壓力、濃度、選用催化劑等使之實(shí)現(xiàn)。Cu+H2SO4(稀)╳第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三進(jìn)一步考慮制備工藝的先進(jìn)性由金屬銅合成氧化銅方法一：Cu(粉)+O2(空氣)CuO高溫焙燒工藝簡(jiǎn)單，但由于工業(yè)銅粉雜質(zhì)多，產(chǎn)品的純度不高。方法二：CuCu(NO3)2CuO+2NO2+1/2O2HNO3加熱由于產(chǎn)生NO2，污染嚴(yán)重，生產(chǎn)中少用。第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三方法三：CuCu(NO3)2Cu(OH)2CuO+H2OHNO3NaOH加熱CuCu(NO3)2Cu2(OH)2CO3

2CuO+CO2+H2OHNO3Na2CO3700C焙燒由于Cu(OH)2微顯兩性，當(dāng)NaOH過量時(shí)，產(chǎn)品中混入CuO22-，影響產(chǎn)品的純度，且Cu(OH)2呈膠性沉淀，難以過濾和洗滌，造成產(chǎn)率低，此法少用。方法四：此法污染少，產(chǎn)品純度高，試劑級(jí)CuO制備用此法。第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三總之，設(shè)計(jì)無機(jī)物制備方法時(shí)，首先應(yīng)從熱力學(xué)觀點(diǎn)考慮其方法的可行性，但更重要的是應(yīng)該考慮工藝條件的要求，選擇一個(gè)產(chǎn)量高、質(zhì)量好、生產(chǎn)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、安全無毒、環(huán)境污染少的工藝路線。第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三無機(jī)物制備的反應(yīng)分解反應(yīng)化合反應(yīng)CaCO3

CaO+CO2

PtCl2+2NH3

[PtCl2(NH3)2]2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2

FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O

FeSO4

·(NH4)2SO4

·6H2O

第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三氧化還原反應(yīng)3MnO2+6KOH+KClO3

3K2MnO4+KCl+3H2O取代反應(yīng)[PtCl4]2–+2NH3

[PtCl2(NH3)2]+2Cl–復(fù)分解反應(yīng)NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三無機(jī)物制備的方法高溫合成馬福爐：坩鍋爐管式爐通常用在控制氣氛下(如在氫氣流或氮?dú)饬髦?加熱物質(zhì)。不需控制氣氛，只需加熱坩鍋里的物料的情況第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三如：電解法制備KMnO4陽極:MnO42--e=MnO4-(60℃)陰極:2H2O+2e=2OH-+H2電解合成利用通電發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)行制備的方法。用于制備氧化性或還原性較強(qiáng)的物質(zhì)。如Na和K等活潑金屬、過硫酸鹽、高錳酸鹽、氟、鐵和釩的低價(jià)化合物等。第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三光化學(xué)合成有時(shí)化學(xué)反應(yīng)只有在反應(yīng)物受到光照射時(shí)才能進(jìn)行。光子使反應(yīng)物活化，反應(yīng)物吸收光子后，成鍵或非鍵軌道上的電子被激發(fā)到反鍵軌道上，導(dǎo)致鍵的削弱甚至斷裂，使反應(yīng)活化。本法可用于合成羰基化合物、硼化物等靜電放電合成利用氣體在外界強(qiáng)電場(chǎng)影響下產(chǎn)生等離子體的方法制備熱力學(xué)上不穩(wěn)定的物質(zhì)，放電合成可在放電管中進(jìn)行。O3的制備第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三BCl3與O2的反應(yīng)：3BOCl=(BOCl)3BCl3BCl+Cl2hBCl+O2=BClO2BClO2+BCl=2BOCl[Co(NO2)(NH3)5]2+[Co(ONO)(NH3)5]2+

日光燈紫外燈2[Fe(CO)5](冰醋酸溶液)[Fe2(CO)9]+CO日光燈紫外燈第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三非水溶劑合成適用于制備反應(yīng)物或產(chǎn)物與水起反應(yīng)的物質(zhì)。如鉀的氨溶液與氧作用制備超氧化鉀KO2。常用的非水溶劑:液氨、冰醋酸、硫酸、液態(tài)氟化氫沉淀合成將欲制備的化合物以沉淀形式從其他化合物中分離出來Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3

+3(NH4)2SO4NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三無機(jī)物的提純方法重結(jié)晶結(jié)晶是指易溶物質(zhì)在溶液中含量超過該物質(zhì)的溶解度時(shí)，晶體從溶液中析出的過程，留下的溶液為母液，可溶性雜質(zhì)殘留在母液中。經(jīng)過多次結(jié)晶稱為重結(jié)晶，重結(jié)晶可達(dá)到提純物質(zhì)的目的。第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三溶于溶劑、制備熱飽和溶液趁熱過濾

殘?jiān)ú蝗苄噪s質(zhì)）濾液冷卻、結(jié)晶過濾、洗滌母液(可溶性雜質(zhì)和部分被提純物)晶體(產(chǎn)品)不純固體物質(zhì)第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三結(jié)晶時(shí)溶液的pH值范圍取決于待結(jié)晶物質(zhì)的性質(zhì)結(jié)晶控制溶液的酸度濃縮蒸發(fā)的程度制備CuSO4·5H2O晶體：pH1~2若在弱酸性條件下，易生成Cu2(OH)2SO4

制備K3Fe(C2O4)3晶體：pH3~4若pH值偏高，會(huì)生成Fe(OH)3沉淀，pH值過低，使配合物不穩(wěn)定。第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三結(jié)晶時(shí)溶液蒸發(fā)濃縮的程度取決于待結(jié)晶物質(zhì)的溶解度(1)在室溫時(shí)溶解度較大，則結(jié)晶時(shí)一般將溶液蒸發(fā)濃縮至稀糊狀；如：MgSO4·7H2O。(2)在室溫時(shí)溶解度較小，但隨溫度升高溶解度明顯增加，則結(jié)晶時(shí)一般將溶液蒸發(fā)濃縮至表面出現(xiàn)晶膜；如：CuSO4·5H2O。(3)在室溫時(shí)溶解度較小，但隨溫度升高溶解度更明顯增加，則結(jié)晶時(shí)必須將溶液蒸發(fā)濃縮至一定體積，讓溶液達(dá)到飽和后慢慢結(jié)晶；如：K3Fe(C2O4)3·3H2O。第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三蒸餾利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的不同，將它們分離的一種提純液體物質(zhì)的方法。液體的揮發(fā)性與其沸點(diǎn)有關(guān)當(dāng)加熱液體混合物，其蒸氣中容易揮發(fā)的物質(zhì)含量較多，而在剩余的液體中則難揮發(fā)組分的含量較高。將蒸氣冷凝后，則易揮發(fā)組分富集在冷凝液中。這樣，便將液體混合物中各組分部分地或全部分離。第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三常壓蒸餾5第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三適用于：受熱后不發(fā)生分解或其沸點(diǎn)不太高的物質(zhì)。加熱方法：取決于被蒸餾物質(zhì)的性質(zhì)及沸點(diǎn)。水浴加熱：b.p.<90℃油浴、砂浴或鹽浴加熱：

b.p.>90℃電爐或火焰燈加熱：被蒸餾物不易爆炸或燃燒第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三減壓蒸餾適用于易分解或沸點(diǎn)很高的物質(zhì)。第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三分餾適用于互溶而且沸點(diǎn)相差很小的兩種以上的液體所組成的混合液的分離。第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三化學(xué)遷移反應(yīng)原理：將被提純物質(zhì)A放入安瓿中，在安瓿中放有一定濃度的氣體載體(鹵素、氧氣、水蒸氣等)，氣體載體在加熱時(shí)，與被純化物質(zhì)起反應(yīng)形成揮發(fā)性物質(zhì)，而且這一物質(zhì)依靠擴(kuò)散作用轉(zhuǎn)移至具有不同溫度的安瓿的另一端，在這一端發(fā)生被擴(kuò)散物質(zhì)的分解作用。在高溫下呈揮發(fā)性化合物轉(zhuǎn)移物質(zhì)的反應(yīng)。例如提純鎳：Ni(s)十4CO(g)=[Ni(CO)4](g)十Q粗鎳與CO反應(yīng)形成Ni(CO)4氣體物質(zhì)，在較高溫度下又分解出純鎳。第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三升華冷凝升華的物質(zhì)，便可得到純物質(zhì)。固體物質(zhì)受熱不經(jīng)過液體階段，直接變成氣體的現(xiàn)象常壓升華真空升華：主要用于難升華的物質(zhì)如：金屬純制操作：將欲純化的固體物質(zhì)和冷凝器密封在石英管或陶瓷管中(也可置于坩堝內(nèi)，再放至管中），受熱后，升華的物質(zhì)便沉積在冷凝器表面。分類：第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三沉淀分離法當(dāng)物質(zhì)中所含有的雜質(zhì)離子易水解沉淀時(shí)，則可通過調(diào)節(jié)溶液pH值，促使雜質(zhì)沉淀，經(jīng)分離后達(dá)到提純的目的。CuSO4·5H2O中含有雜質(zhì)鐵

將溶液的pH值控制在3.0~4.0，此時(shí)Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+不會(huì)沉淀出來，將沉淀與溶液分離，達(dá)到提純硫酸銅的目的。第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期三沉淀與溶液的分離方法傾瀉法：適用于結(jié)晶顆粒較大，易于沉降的固液分離將燒杯傾斜放置，待燒杯中的沉淀沉降至燒杯底部后，取一玻棒橫放在燒