硫酸四氨合铜(II)的制备及组成分析

实验一硫酸四氨合铜(II)的制备及组成分析一、实验目的1.了解硫酸四氨合铜（Ⅱ）的制备步骤并掌握其组成的测定方法。2.掌握蒸馏法测定氨的技术。二、实验原理硫酸四氨合铜(Ⅱ)([Cu(NH3)4]SO4·H2O)为深蓝色晶体，主要用于印染、纤维、杀虫剂及制备某些含铜的化合物。本实验以硫酸铜为原料与过量的NH3·H2O反应来制备：[Cu(H2O)5]2+＋4NH3＋SO42-＝[Cu(NH3)4]SO4·H2O＋5H2O硫酸四氨合铜溶于水，不溶于乙醇，因此在[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇，即可析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。[Cu(NH3)4]SO4·H2O中的Cu2+、SO42-及NH3含量可以用吸光光度法、重量分析法、酸碱滴定法分别测定。[Cu(NH3)4]SO4·H2O在酸性介质中被破坏为Cu2+及NH4+，加入过量NH3可以形成稳定的深蓝色配离子[Cu(NH3)4]2+。根据朗伯－比尔定律：A＝kbc式中：A为吸光度；k为有色溶液的摩尔吸收系数；c为试液中有色物质的浓度；b为液层的厚度。配制一系列已知铜浓度的标准溶液，在一定波长下用分光光度计测定[Cu(NH3)4]2+溶液的吸光度，绘制标准曲线。由标准曲线法求出Cu2+离子的浓度，从而可以计算出样品中的铜含量。[Cu(NH3)4]SO4·H2O在碱性介质中被破坏为Cu(OH)2和NH3。在加热条件下把氨蒸入过量的标准溶液中，再用标准碱溶液进行滴定，从而准确测定样品中的氨含量。三、主要仪器和试剂1.仪器：台秤、研钵、布氏漏斗、抽滤瓶、电子天平（0.1mg）、722分光光度计、吸量管（5mL、10mL）、容量瓶（50mL、100mL）、比色皿（2cm）、滴定管（酸式、碱式25mL）、锥形瓶（100mL）。2.试剂：碱：NH3·H2O（1:1）、CuSO4·5H2O固体、H2SO4（3mol·L-1）HCl标准溶液（0.1mol·L-1）、NaOH（10％0.1mol·L-1）、NH3·H2O（2mol·L-1）、标准铜溶液（0.0500mol·L-1）、乙醇（95％）、酚酞（0.2％）四、实验步骤1.硫酸四氨合铜(Ⅱ)的制备在小烧杯中加入NH3·H2O(1:1)20mL，在不断搅拌下慢慢加入精制CuSO4·5H2O5g，继续搅拌，使其完全溶解成深蓝色溶液。待溶液冷却后，缓慢加入20mL乙醇(95％)，即有深蓝色晶体析出。盖上表面皿，静置约15min，抽滤，并用1:1NH3·H2O－乙醇混合液(1:1氨水与乙醇等体积混合)淋洗晶体两次，每次用量约2~3mL，将其在60℃左右烘干，称量。按CuSO4·5H2O的量计算[Cu(NH3)4]SO4·H2O的产率。评价产品的质和量，并分析原因。2.硫酸四氨合铜(Ⅱ)的组成测定1）.铜含量测定（1）[Cu(NH3)4]2+的吸收曲线的绘制用吸量管吸取0.0500mol·L-1标准铜溶液0mL，2.0mL，4.0mL，分别注入三个50mL容量瓶中，加入10.00mL2mol·L-1NH3·H2O，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。以试剂空白溶液（即不加标准铜溶液）为参比溶液，用2cm比色皿，用分光光度计分别测定500~680nm时的吸光度。以吸光度为纵坐标、波长为横坐标，绘制吸收曲线，求出[Cu(NH3)4]2+的最大吸收波长（λmax）。（2）标准曲线的绘制

用吸量管分别吸取0.0500mol·L-1标准铜溶液0mL、1.00mL、2.0mL、3.0mL、4.00mL、5.0mL，注入六个50mL容量瓶中，加入10mL2.0mol·L-1NH3·H2O溶液后，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。以试剂空白溶液为参比溶液，用2cm比色皿，在[Cu(NH3)4]2+的最大吸收波长（λmax）下，分别测定它们的吸光度。以吸光度为纵坐标，相应的Cu2＋含量为横坐标，绘制标准曲线。（3）样品中Cu2+含量的测定准确称取样品0.2~0.3g于小烧杯中，加5mL水溶解后，滴加6mol·L-1H2SO4至溶液从深蓝色变至蓝色(表示络合物已解离)，将溶液定量转移至100mL容量瓶中，加入蒸馏水稀释至刻度，摇匀。准确吸取样品10.00mL置于50mL容量瓶中，加10.00mL2.0mol·L-1NH3·H2O，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。以试剂空白溶液为参比溶液，用2cm比色皿，在[Cu(NH3)4]2+最大吸收波长（λmax）下测定其吸光度。从标准曲线上求出Cu2+含量，并计算样品中铜的含量。3.氨含量的测定氨含量的测定在简易的定氮装置中进行，如图所示。测定时先准确称取0.25~0.30g样品置于锥形瓶中，加入80mL水溶解，然后加入10.00mL10％NaOH溶液。在另一锥形瓶中准确加入20mL0.2189mol·L-1HCl溶液。使用蒸氨装置将NH3蒸出。蒸出的氨通过导管被标准HCl溶液吸收。约20分钟左右可将氨全部蒸除。取出并拔掉插入HCl溶液中的导管，用少量水将导管内外可能沾附的溶液洗入锥形瓶内。用标准NaOH溶液滴定过量的HCl（以甲基红为指示剂）。根据加入的HCl溶液体积及浓度和滴定所用NaOH溶液体积及浓度，计算样品中氨的含量。图：测定氮的装置此过程中反应方程式：按下式计算NH3含量：五、数据记录与处理1.铜含量的测定（a）以波长λ为横坐标，吸光度（A）为纵坐标，绘制[Cu(NH3)4]2+的吸收曲线，求最大吸收波长λmax。λ/nm500520540560580A(2.00mL)A(4.00mL)λ/nm600620640660680A(2.00mL)A(4.00mL)（b）以Cu2+溶液体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。V/mL0.01.02.03.04.05.0样品A（c）在标准曲线上求Cu2+含量，进而计算样品中铜的含量。2.氨含量的测定（a）根据加入标准HCl溶液的体积及浓度和消耗的标准NaOH溶液体积及浓度计算氨的百分含量。（b）根据所称取的样品质量计算吸收氨所需标准HCl的理论量。若要求回滴时消耗标准NaOH溶液为20mL左右，则可计算实际应取标准HCl溶液的体积（单位mL）。4.将测得Cu2+、NH3含量与理论值比较，分析误差产生的原因。六、注意事项：1.要制得比较纯的[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体，必须注意操作顺序，CuSO4要尽量研细，且应充分搅拌，否则可能局部生成Cu2(OH)2SO4，影响产品质量(反应后溶液应无沉淀，透明)。2.[Cu(NH3)4