实验01铁离子和水杨酸的配合物研究

铁离子和水杨酸的配合物的研究 一一一一 简介简介简介简介 本实验将研究Fe3+和水杨酸形成的配合物在水溶液中的组成，并且确定配合 物生成的经验公式，同时估计其稳定常数。铁离子和水杨酸H2Sal之间可以形成 几种稳定的配合物。它们的结构和成分与pH有着直接关系。在酸性溶液中，会 有紫色的配合物形成。在中性溶液中，可以形成组分不同的深红色的配合物，而 在碱性溶液中，配合物是橙色的。在本实验中pH值约为2。在此条件下，铁离子 的水解受到很大程度地抑制。为了简化计算，不考虑在形成配合物时H2Sal的离 解。因此，无论结构多么复杂，我们都可以推出如下的配位平衡： Fe3+ + n H2Sal Fe3+(H2Sal)n 可以推出Kf的表达式如下： 3 3 2 2 ( ) n f n Fe K FeH S l H Sal a + + = 其中，Fe3+和H2Sal指简单粒子的浓度。络合物Fe3+(H2Sal)n的最强吸收峰出现 在528 nm(这个波长既不是Fe3+也不是H2Sal的吸收)。它的吸光度和浓度的关系符 合比尔定律，即： A = l Fe3+(H2Sal)n 是配合物的摩尔消光系数而l是光学路径长度。使用连续变化法可以找到配合物 中的配比。这种方法是先配置等摩尔浓度的Fe3+及H2Sal，然后以1:9，2:89:1 的比例混合溶液。每个溶液的试剂总浓度都是相同的。当配比比例与配合物一致 时将会生成最多的配合物，这可以通过光学吸收率的测量大小来检测。 二二二二 试剂药品试剂药品试剂药品试剂药品 - 0.0025 M Fe3+ ，由在500 mL0.0025 M硫酸溶解适量的硫酸铁铵制得。 - 0.0025 M 水杨酸，由在500 mL0.0025 M硫酸溶解适量的水杨酸制得。 - 饱和的水杨酸在0.0025 M硫酸的溶液 (约50mL)。 三三三三 实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器 - 烧杯: 100 mL, 50 mL - 滴定管: 25 mL - 容量瓶: 500 mL - 洗瓶 - 万分之一克电子天平 - 紫外-可见分光光度计 - 比色皿 试剂 状态 危险等级 安全规定 CH3CO2C6H4CO2H 固体 22 36 37 38 41 61 22 26 36 37 39 Fe(NO3)3.9H2O 固体 36 37 38 8 17 24 25 H2SO4 粘稠液体 23 24 25 35 36 37 38 49 23 30 36 37 39 45 第4 6 届预备题实验 四四四四 实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤 第一步 使用连续变化法确定配合物的化学式 1. 如下表分别在干净干燥的100 mL烧杯中配置9份溶液（盐酸为0.0025 M）： 混合溶液 1 2 3 4 5 6 7 8 9 VmL Fe3+ 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 VmL 水杨 酸 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 VmL HCl 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 (提示：使用滴定管来移取溶液) 2. 测量每一份样品的吸光度。 3. 绘制Fe3+的吸光度曲线。绘图采用的吸光度应取最大值。 第二步 确定配合物的摩尔消光系数 1. 分别移取1.00,2.00,3.00,4.00,5.00,6.00 mL 0.0025 M铁(III)溶液到5个100 mL烧 杯。向每个烧杯添加10.00 mL饱和水杨酸溶液。然后加入0.0025 M盐酸溶液至 20.00 mL。 2. 测量每份溶液的吸光度。 3. 绘制吸光度-Fe3+图像。（因为水杨酸过量，铁的浓度近似等于配合物的浓 度） 4. 通过线性关系推出。 第三步 确定配合物的稳定常数Kf 1. 在100mL烧杯中配置下述三份溶液： 混合溶液 1 2 3 VmL Fe3+ 5.00 4.00 3.00 VmL 水杨酸 5.00 4.00 3.00 VmL HCl 10.00 12.00 14.00 2. 分别测量每份溶液的吸光度。 3. 计算每份溶液中初始的Fe3+及水杨酸浓度。 4. 通过吸光度以及摩尔吸光度计算配合物的浓度。 5. 通过下述关系，计算Fe3+，H2Sal的平衡浓度。 Fe3+e = Fe3+o - Fe3+(H2Sal)n H2Sale = H2Salo n Fe3+(H2Sal)n 6. 对每一个溶液使用方程(1)计算平衡常数Keq，最后取平均数作为Kf。 五五五五 问题及数据处理问题及数据处理问题及数据处理问题及数据处理 1. 配合物的组成是怎样的？ 2. 其实上述配合物在溶液中大都以Fe(Sal)+出现，其中的水杨酸失去了两个质 子。 2.1 用化学方程式来表达Fe(Sal)+的形成。 2.2 使用Keq, H+, H2Sal的Ka1和Ka2 来表达Fe(Sal)+的形成常数。 2.3 H2Sal的pKa1和pKa2分别是2.98和13.60，(CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Pres