三氯化六氨合钴的制备及其组成的测定1.doc

三氯化六氨合钴的制备及其组成的测定实验报告指导老师： 翁永根班级： 应101-4组号： 5组员：李燕藏 201055501414 卢凯典 201055501415 张乐奎 201055501416 三氯化六氨合钴的制备及其组成的测定一、实验目的 1.掌握三氯化六氨合钴（III）的合成及其组成测定的操作方法。 2.练习三种滴定方法（酸碱滴定，氧化还原滴定，沉淀滴定）的操作。3.加深理解配合物的形成对三价钴稳定性的影响。二、实验原理 . 配合物合成原理：1. 三氯化六氨合钴的化学式为Co(NH3)6Cl3，橙黄色晶体，20在水中的溶解度为0.26 molL-12. 钴的性质： Co3+为正三价离子，d2sp3杂化，内轨型配合物。在酸性溶液中，Co3+具有很强的氧化性 ，易于许多还原剂发生氧化还原反应而转变成稳定的Co2+。Co(NH3)63+离子是很稳定的，其K(稳)1.61035，因此在强碱的作用下（冷时）或强酸作用下基本不被分解，只有加入强碱并在沸热的条件下才分解。2 Co(NH3)6Cl3 + 6 NaOH = 2 Co(OH)3 + 12 NH3+ 6 NaCl3、本实验以活性碳为催化剂，用过氧化氢氧化有氨和氯化铵存在的氯化钴溶液制备三氯化六氨合钴()。2CoCl26H2O 10NH3 2NH4Cl H2O2 =2Co(NH3)6Cl3 14H2O （橙黄色）在水溶液中，电极反应（Co3+/Co2+）=1.84V，所以在一般情况下，Co()在水溶液中是稳定的，不易被氧化为Co()，相反，Co()很不稳定，容易氧化水放出氧（Co3+/Co2+）=1.84 V （O2/H2O）=1.229 V。但在有配合剂氨水存在时，由于形成相应的配合物Co(NH3)62+，电极电势Co(NH3)63+/ Co(NH3)62+=0.1 V，因此CO()很容易被氧化为Co()，得到较稳定的Co（）配合物。. NH3的测定原理。 由于三氯化六氨合钴在强酸强碱（冷时）的作用下，基本不被分解，只有在沸热的条件下，才被强碱分解。所以试样液加NaOH溶液作用，加热至沸使三氯化六氨合钴分解，并蒸出氨。蒸出的氨用过量的2%硼酸溶液吸收，以甲基橙为指示剂，用HCl标准液滴定生成的硼酸氨，可计算出氨的百分含量。Co(NH3)6Cl33 NaOH=Co(OH)3 +6 NH3+6 NaClNH3+H3BO3 = NH4 H2BO3NH4 H2BO3 + HCl = H3BO3 + NH4Cl. 钴的测定原理利用3价钴离子的氧化性，通过典量法测定钴的含量Co(NH3)6Cl33 NaOH=Co(OH)3 +6 NH3+6 NaCl Co(OH)3+3HCl= Co3+3 H2O2 Co3+2I-=2 Co2+I2I2 +2 S2O32- =2 I-+ S4O62-.氯的测定原理利用莫尔法即在含有Cl的中性或弱碱性溶液中，以K2CrO4作指示剂，用AgNO3标准溶液滴定Cl。由于AgCl的溶解度比AgCrO4小，根据分步沉淀原理，溶液中实现析出AgCl白色沉淀。当AgCl定量沉淀完全后，稍过量的Ag+与CrO4-生成砖红色的Ag2CrO4沉淀，从而指示站点的到达。终点前：Ag+Cl-=AgCl (白色) Ksp=1.810-10 终点时：2Ag+CrO42-=Ag2CrO4（砖红色）Ksp=2.010-12三、仪器和药品 1. 试验仪器分光光度仪、水浴加热装置、抽滤装置、凯氏定氮仪、容量瓶（100 ml，250ml）、25.00 ml移液管、250ml锥形瓶、 温度计（100 0C）1支、250 ml碘量瓶、量筒（25 ml、100 ml）各1个、烧杯、pH试纸（精密） 2. 药品 浓氨水、5 H2O2、 浓盐酸、CoCl26H2O、95%乙醇、 NH4Cl固体、2%硼酸溶液、活性炭、10NaOH溶液、95%乙醇、KI固体、 冰、Na2S2O3.5H2O晶体、AgNO3固体、无水碳酸钠固体、NaCl固体、0.5% 淀粉溶液、甲基橙指示剂、甲基红溴甲酚氯指示剂、K2CrO4指示剂四、实验步骤 1. Co(NH3)6Cl3的合成在锥形瓶中，将4g NH4Cl溶于8.4ml水中，加热至沸，加入6.0g研细了的CoCl26H2O晶体，摇动使其溶解，然后趁热倾入0.4 g经活化了的活性炭，混合均匀后，用流水冷却，然后加入13.5 ml浓氨水，再冷却至283K以下，用滴管逐滴加入13.5ml 5的H2O2溶液。水浴加热至323-333K，并在此温度下恒温20 min，并不断摇动锥形瓶。然后用冰水浴冷却至273K左右，吸滤，不必洗涤沉淀，直接把沉淀溶于50ml沸水中（水中含1.7ml浓盐酸）。趁热吸滤，慢慢加入6.7ml浓盐酸于滤液中，即有大量橙黄色晶体析出。用冰浴冷却后吸滤，晶体以2ml 2mol/L HCl洗涤，再用少许乙醇洗涤，吸干。称量，计算产率。2. 氨的测定（1）用电子天平准确称取约0.2g样品于250ml锥形瓶中，加30ml去离子水溶解，另准备50ml 2% H3BO3溶液于250ml锥形瓶中，（2）在H3BO3溶液加入5滴甲基红溴甲酚氯指示剂，将两溶液分别固定在凯氏定氮仪上，开启凯氏定氮仪，氨气开始产生并被H3BO3溶液吸收，吸收过程中，H3BO3溶液颜色由浅绿色逐渐变为深黑色，当溶液体积达到100ml左右时，可认为氨气已被完全吸收。（3）用溶液标定准确浓度为0.2191mol/L的HCl溶液滴定吸收了氨气的H3BO3溶液，当溶液颜色由绿色变为浅红色时即为终点。读取并记录数据，计算氨的含量。3.碘量法测定钴含量 用电子天平准确称取约0.2g样品于250ml锥形瓶中，加20 ml 水，10ml 10 NaOH溶液，置于电炉微沸加热至无氨气放出（用PH试纸检验）。冷却至室温后，加入20ml水，转移至碘量瓶中，再加入 1g KI固体，15ml 6mol/LHCl溶液。立即盖上碘量瓶瓶盖。充分摇荡后，在暗处反应10min。用已准确标定浓度的 Na2S2O3溶液滴至浅黄色时，再加入2 ml 2淀粉溶液，继续滴至溶液为粉红色即为终点。计算钴的百分含量，并与理论值比较。 4.氯的测定1. 用电子天平准确称取约0.1g样品溶解，然后用100ml容量瓶定容2. 准确移取25.00ml溶液于另一锥形瓶中，加入1ml 2.5%的K2CrO4 溶液作为指示剂3. 用已准确标定浓度的AgNO3溶液滴定至出现砖红色不再消失为止，即为终点，读取数据，计算氯的含量。五.实验数据处理1. Co(NH3)6Cl3的制备产率得到产品m =1.41g，称取CoCl2样品m = 6g根据2CoCl26H2O 10NH3 2NH4Cl H2O2 =2Co(NH3)6Cl3 14H2O理论产品质量为M=6.77g产率2. 氨的测定（1）HCl的浓度c=0.2191mol/L 滴定需V= 14.95 ml（2）氨的含量计算mCo(NH3)6Cl3=0.2053g根据反应方程式 Co(NH3)6Cl33 NaOH=Co(OH)3 +6 NH3+6 NaClNH3+H3BO3 = NH4 H2BO3NH4 H2BO3 + HCl = H3BO3 + NH4Cl得HCl与NH3的计量比为 1：1 故样品中 =27.12%1mol样品中所含氨的物质的量为27.12%mol 3. 钴含量的测定 已标定Na2S2O3的浓度为0.015 mol/Lm Co(NH3)6Cl3=0.2021g根据反应方程式Co(NH3)6Cl33 NaOH=Co(OH)3 +6 NH3+6 NaCl Co(OH)3+3HCl= Co3+3 H2O2 Co3+2I-=2 Co2+I2I2 +2 S2O32- =2 I-+ S4O62-得Co3+与Na2S2O3的计量比为 1：1故样品中 =28.21%1mol样品中所含钴的物质的量为28.21%mol 4. 氯的测定已标定AgNO3的浓度为0.053mol/L，滴定所需V=6.06 ml 样重mCo(NH3)6Cl3=0.1012g根据反应方程式Ag+Cl-=AgCl (白色) 2Ag+CrO42-=Ag2CrO4（砖红色）所以Cl-与AgNO3的计量比为 1：1故1mol样品中所含氯的物质的量为45.07%*267.5/35.5=3.40molCo(NH3)6Cl3的含量测定结果汇总氨钴氯实验结果27.12%28.21%45.07%Co(NH3)6Cl3的理论结果38.13%22.06%39.81%偏差-11.09%6.15%5.26%相对偏差-29.08%27.88%13.21%摩尔比氨：钴：氯=3.34:1:2.66样品的实验式Co（NH3）3.34Cl2.66六.结果讨论差与误分析1.产率较低，原因是：（1）制备过程中有损失。比如晶体未完全析出或晶体析出后再溶解。（2）过度加热，致使样品分解。（3）抽滤时有残留。未全部转移。（4）过滤时速度慢（5）冷却时不充分2.组份测定中，样品实验式与.Co(NH3)6Cl3有差异，原因是：（1）测定时引入的误差。尤其是滴定体积控制不准（2）在测氯的过程中称量时质量太少，造成误差太大（3）产品中可能有其他物质，比如二氯化五氨合钴。七.注意事项1.在使用试剂或药品前一定要确保其没有失效，对一些试剂要现用现配。2.活性炭在使用前一定要充分研磨以提供较大的比表面积。3.在进行一步操作之前一定要确保已经具备了反应所需要的条件。4.注意酸碱滴定管的使用的注意事项5.注意一些常规药品的保存方法，比如，硝酸银溶液要保存在棕色瓶中。6.实验过程中注意温度的控制。八.思考题1.在Co(NH3)6Cl3的制备过程中氯化铵，活性炭，过氧化氢各起什么作用答.(1) 氯化铵的作用在没有铵盐的情况下，氨水遇钴盐后，即生成蓝色氢氧化钴()沉淀：Co2+ + 2OH- Co(OH)2。此沉淀易溶于过量的沉淀剂和铵盐溶液中。当有铵盐存在时，将抑制NH3H2O的解离，即抑制OH-的产生使 Co2+OH-2达不到 氢氧化钴()的溶度积而形成Co(NH3)62+，它随后被空气中的氧氧化，生