无机化学实验——一氯五氨合钴的配合物活化能的测定.doc

实验十三氯化一氯五氨合钴（）水合反应活化能的测定一、实验目的1.学习CoCl（NH3）5Cl2的合成方法。2.测定CoCl（NH3）5Cl2水合反应速率系数和活化能。二、实验原理在水溶液中Co（H2O）63+e-Co（H2O）62+电极反应的标准电极电势较大，E=（Co3+/Co2+）=1.84V。由此可见水溶液中Co（H2O）62+的还原性很差，不宜将其氧化为Co（H2O）63+。在有配合剂存在时，由于形成相应的配合物可使电极电势降低，从而易将氧Co2+化为Co3+，得到较稳定的钴（）配合物。在含有氨水和氯化铵的氯化钴溶液中加入H2O2，可以得到Co（NH3）5H2OCl2：2CoCl2+8NH3H2O+2NH4Cl+H2O22Co（NH3）5H2OCl3+8H2O再加入浓HCl可生成紫红色晶体CoCl（NH3）5Cl2：Co（NH3）5H2OCl3CoCl（NH3）5Cl2+H2O在水溶液中发生水合作用，即取代配合物中的配体Cl-，生成：CoCl（NH3）52+H2OCo（NH3）5H2O3+Cl-按照SN1机理取代反应中决定的步骤是CoCl键的断裂，其结果是H2O很快进入配合物中配体Cl的位置。按照SN2取代反应的机理，反应中H2O的首先进入配合物而形成短暂的七配位化合物中间体，再由中间体很快失去Cl而形成产物。SN1反应是一级反应，其速率方程式为：v=k1c（CoCl（NH3）52+）(1)SN2反应是二级反应，其速率方程式为：v=c（CoCl（NH3）52+）c(H2O)(2)由于在水溶液中进行，溶剂水大大过量，反应消耗水也很少，所以实际上反应过程中c(H2O)基本不变，式(2)可以表示为v=k2c（CoCl（NH3）52+）(3)其中k2=k2c(H2O)。由此可见，不论SN1反应还是SN2反应，都可以按一级反应处理，即速率方程为HClH+)(CoCl(NHdt)(CoCl(NHd253253ckcv积分得：-lnc（CoCl（NH3）52+）=kt+B若以-lnc（CoCl（NH3）52+）对时间t作图，得到一直线，其斜率为反应速率常数k。根据朗伯-比耳定律，A=kcl，若用分光光度法测定给定时间t时的配合物的吸光度A，并以-lnA对t作图，也可以得到一条直线，由其斜率可以求得k。由于反应产物Co（NH3）5H2OCl3在测定波长下也有吸收，所以测得的吸光度A实际上是反应物CoCl（NH3）5Cl2和生成物Co（NH3）5H2OCl3的吸光度之和。生成物在550nm的摩尔吸收系数k为21.0cm-1mol-1，由此可求得无限长时间生成物的吸广度A，而瞬间配合物的吸光度可以近似用（A-A）来表示。以-ln（A-A）对t作图，得到一直线，由直线的斜率可以求得反应的速率常数k。如果测得不同温度时的水合速率常数k，可以求得反应的活化能Ea。三、仪器、药品及材料：仪器723分光光度计、秒表，恒温水浴，烧杯2个（50ml），容量瓶（50mL）1，移液管（5mL）2个，微型过滤器，烘箱。药品：氯化铵、氯化钴、硫氰化钾，浓氨水、硝酸（0.3和6mol/L）、盐酸（6mol/L、浓）、H2O2（30%）、无水乙醇、丙酮和冰。四、实验内容1、CoCl（NH3）5Cl2配合物的制备在锥形瓶中将1.0g氯化铵溶于6mL浓氨水中，待完全溶解后持锥形瓶颈不断振荡，使溶液均匀。分数次加入1.0g氯化钴粉末，边加边摇动，最后可得到黄红色的Co（NH3）6Cl2沉淀。在不断搅拌下滴加过氧化氢（30%）2-3mL，生成深红色的溶液Co（NH3）5H2OCl3溶液，再慢慢加入6mL浓盐酸，生成紫红色的CoCl（NH3）5Cl3晶体。将此混合物在水浴加热15min后，冷却到室温，用微型过滤器过滤。用3mL121221lg303.2kkTTTTREa的冷水洗涤沉淀，然后用3mL冰冷的6mol/L盐酸洗涤，再用少量的乙醇洗涤一次，最后用丙酮洗涤一次，产物在105左右烘干并称量。2、组成的初步推断（1）用小烧杯0.25g所制的产物于小烧杯中，加入25mL蒸馏水，溶解后用pH试纸检验其酸碱性。（2）用试管取5mL上述实验（1）中所得溶液，慢慢滴加2mol/L硝酸银溶液并搅动，直至加一滴硝酸银液后上部清液没有沉淀生成。然后过滤，往滤液中加1mL浓硝酸并搅动，再往溶液中滴加硝酸银溶液，看有无沉淀，若有，比较一下与前面沉淀的量的多少。（3）用试管取2-3mL（1）中所得的溶液，加几滴氯化亚锡（0.5mol/L）溶液（为什么？），振荡后加入一粒（绿豆粒大小）的硫氰化钾固体，振荡后再加入1mL戊醇、1mL乙醚。振荡后观察上层溶液中的颜色（为什么？）。（4）用试管取2mL1中所得的混合液，再加入少量蒸馏水，得清亮溶液后，加2滴奈氏试剂并观察变化。（5）将（1）中剩下的溶液加热，看溶液变化，直至完全变成棕黑色后停止加热，冷却后用pH试纸检验溶液的酸碱性，然后过滤（必要时用双层滤纸）。取所得清亮液，再分别作一次3、4实验。观察现象与原来的有什么不同。通过这些实验你能推断出此配合物的组成吗？能写出其化学式吗？2、CoCl（NH3）5Cl2水合速率系数和活化能的测定称取0.150g的，放入10mL小烧杯中，加少量的水，置于水浴中加热使其溶解，再转移入50mL的容量瓶中。然后加入1。25mL6mol/L的HNO3，用水稀释至刻度。溶液中配合物浓度为1.210-1mol/L，HNO3的浓度为0.3mol/L。将溶液分成两份，分别加入60和80的恒温水浴中，每隔5min测定一次吸光度。当吸光度变化缓慢时，每隔1