三氯化六氨合钴的制备及其组成的测定1.docx
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三氯化六氨合钴的制备及其组成的测定1
三氯化六氨合钴的制备及其组成的测定
实
验
报
告
指导教师：
翁永根
班级：
应091-4
组号：
13
组员：
张琳1445
赵勇1447
周学荣1448
三氯化六氨合钴的制备及其组成的测定
一、实验目的
1.把握三氯化六氨合钴（III）的合成及其组成测定的操作方式。
2.练习三种滴定方式（酸碱滴定，氧化还原滴定，沉淀滴定）的操作。
3.加深明白得配合物的形成对三价钴稳固性的阻碍。
4.学习分光光度计利用。
二、实验原理
⑴.配合物合成原理：
1.三氯化六氨合钴的化学式为[Co（NH3）6]Cl3，橙黄色晶体，20℃在水中的溶解度为mol·L-1
2.钴的性质：
①Co3+为正三价离子，d2sp3杂化，内轨型配合物。
②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映而转变成稳固的Co2+。
③[Co（NH3）6]3+离子是很稳固的，其K（稳）＝×1035，因此在强碱的作用下（冷时）或强酸作用下大体不被分解，只有加入强碱并在沸热的条件下才分解。
2[Co（NH3）6]Cl3+6NaOH====2Co（OH）3+12NH3↑+6NaCl
3、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（Ⅲ）。
2CoCl2·6H2O＋10NH3＋2NH4Cl＋H2O2====2[Co（NH3）6]Cl3＋14H2O
（橙黄色）
在水溶液中，电极反映φθ（Co3+/Co2+）=，因此在一样情形下，Co（Ⅱ）在水溶液中是稳固的，不易被氧化为Co（Ⅲ），相反，Co（Ⅲ）很不稳固，容易氧化水放出氧φθ（Co3+/Co2+）=V>φθ（O2/H2O）=V。
但在有配合剂氨水存在时，由于形成相应的配合物[Co（NH3）6]2+，电极电势φθ[Co（NH3）6]3+/[Co（NH3）6]2+=V，因此CO（Ⅱ）很容易被氧化为Co（Ⅲ），取得较稳固的Co（Ⅲ）配合物。
⑵.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，大体不被分解，只有在沸热的条件下，才被强碱分解。
因此试样液加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）6]Cl3＋3NaOH====Co（OH）3+6NH3++6NaCl
NH3+H3BO3====NH4H2BO3
NH4H2BO3+HCl====H3BO3+NH4Cl
⑶.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）6]Cl3＋3NaOH====Co（OH）3+6NH3++6NaCl
Co（OH）3+3HCl====Co3++3H2O
2Co3++2I-====2Co2++I2
I2+2S2O32-====2I-+S4O62-
⑷.氯的测定原理
利用莫尔法即在含有Clˉ的中性或弱碱性溶液中，以K2CrO4作指示剂，用AgNO3标准溶液滴定Clˉ。
由于AgCl的溶解度比AgCrO4小，依照分步沉淀原理，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，从而指示站点的抵达。
终点前：
Ag++Cl-=AgCl（白色）Ksp=×10-10
终点时：
2Ag++CrO42-=Ag2CrO4（砖红色）Ksp=×10-12
⑸[Co（NH3）6]Cl3晶体场理论确信配合物颜色原理。
①中心离子与配体阴离子之间彼此作用而非形成共价键
②中心离子Co的5个d轨道由于受周围配体NH3负电场不同程度的排斥作用能级割裂，dx^2-y^2，dz^2轨道能量升高，dxy,dxz,dyz,较前两个轨道升高的低些
③晶体场理论能够说明配合物的颜色。
由于Co的3d轨道没有填满，在NH3的作用下d轨道发生割裂，当Co3+吸收可见光区某一波长的光发生d-d跃迁，这时需要吸收E=hc/入的割裂能。
④用分光广度仪测必然范围内不同波长下对应的吸光度，作曲线，得出最大吸光度下对应的波长，配合物所呈现的颜色确实是最大吸收光的补色。
三、仪器和药品
1.实验仪器
分光光度仪、水浴加热装置、抽滤装置、凯氏定氮仪、容量瓶（100ml，250ml）、ml移液管、250ml锥形瓶、温度计（1000C）1支、250ml碘量瓶、量筒（25ml、100ml）各1个、烧杯、pH试纸（周密）
2.药品
浓氨水、5％H2O2、浓盐酸、CoCl2·6H2O、95%乙醇、NH4Cl固体、2%硼酸溶液、活性炭、10％NaOH溶液、95%乙醇、KI固体、冰、晶体、AgNO3固体、无水碳酸钠固体、NaCl固体、%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）6]Cl3的合成
在锥形瓶中，将4gNH4Cl溶于水中，加热至沸，加入研细了的CoCl2·6H2O晶体，摇动使其溶解，然后趁热倾入0.4g经活化了的活性炭，混合均匀后，用流水冷却，然后加入ml浓氨水，再冷却至283K以下，用滴管逐滴加入5％的H2O2溶液。
水浴加热至323-333K，并在此温度下恒温20min，并非断摇动锥形瓶。
然后用冰水浴冷却至273K左右，吸滤，没必要洗涤沉淀，直接把沉淀溶于50ml滚水中（水中含浓盐酸）。
趁热吸滤，慢慢加入浓盐酸于滤液中，即有大量橙黄色晶体析出。
用冰浴冷却后吸滤，晶体以2ml2mol/LHCl洗涤，再用少量乙醇洗涤，吸干。
称量，计算产率。
2.氨的测定
（1）用电子天平准确称取约样品于250ml锥形瓶中，加30ml去离子水溶解，另预备50ml2%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，将两溶液别离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，吸收进程中，H3BO3溶液颜色由浅绿色慢慢变成深黑色，当溶液体积达到100ml左右时，能够为氨气已被完全吸收。
（3）用
溶液标定准确浓度为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成浅红色时即为终点。
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样品于250ml锥形瓶中，加20ml水，3ml10％NaOH溶液，置于电炉微沸加热至无氨气放出（用PH试纸查验）。
冷却至室温后，加入20ml水，转移至碘量瓶中，再加入1gKI固体，15ml6mol/LHCl溶液。
当即盖上碘量瓶瓶盖。
充分摇荡后，在暗处反映10min。
用已准确标定浓度的Na2S2O3溶液滴至浅黄色时，再加入2ml2％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样品溶解，然后用100ml容量瓶定容
2.准确移取溶液于另一锥形瓶中，加入1ml5%的K2CrO4溶液作为指示剂
3.用已准确标定浓度的AgNO3溶液滴定至显现砖红色再也不消失为止，即为终点，读取数据，计算氯的含量。
5..[Co（NH3）6]Cl3吸光度的确信
1.用电子天平准确称取约g样品于小烧杯中，加入20ml水，充分溶解。
2.测吸光度，确信最大波长。
（波长范围在400nm—600nm之间）
1.[Co（NH3）6]Cl3的制备产率
取得产品m=g，称取CoCl2样品m=6g
依照2CoCl2·6H2O＋10NH3＋2NH4Cl＋H2O2====2[Co（NH3）6]Cl3＋14H2O
理论产品质量为M
=
产率
2.氨的测定
（1）HCl的浓度c=L滴定需V=ml
（2）氨的含量计算
m[Co（NH3）6]Cl3=
依照反映方程式[Co（NH3）6]Cl3＋3NaOH====Co（OH）3+6NH3++6NaCl
NH3+H3BO3====NH4H2BO3
NH4H2BO3+HCl====H3BO3+NH4Cl
得HCl与NH3的计量比为1：
1
故样品中
=%
1mol样品中所含氨的物质的量为%
mol
3.钴含量的测定
已标定Na2S2O3的浓度为mol/L
m[Co（NH3）6]Cl3=g
依照反映方程式[Co（NH3）6]Cl3＋3NaOH====Co（OH）3+6NH3++6NaCl
Co（OH）3+3HCl====Co3++3H2O
2Co3++2I-====2Co2++I2
I2+2S2O32-====2I-+S4O62-
得Co3+与Na2S2O3的计量比为1：
1
故样品中
=%
1mol样品中所含钴的物质的量为%
mol
4.氯的测定
已标定AgNO3的浓度为mol/L，滴定所需V=ml样重m[Co（NH3）6]Cl3=4=g
依照反映方程式
Ag++Cl-=AgCl（白色）
2Ag++CrO42-=Ag2CrO4（砖红色）
因此Cl-与AgNO3的计量比为1：
1
故
1mol样品中所含氯的物质的量为%*=
[Co（NH3）6]Cl3的含量测定结果汇总
氨
钴
氯
实验结果
%
%
%
[Co（NH3）6]Cl3的理论结果
%
%
%
偏差
%
%
%
相对偏差
%
%
%
摩尔比
氨：
钴：
氯=：
：
样品的实验式
[Co（NH3）6..3]
5.[Co（NH3）6]Cl3的最大吸收波长、及其颜色的确信
⑴、不同波长与吸光度值表：
波长
400
420
440
455
460
465
470
475
480
485
490
495
500
520
540
560
580
600
吸光度
（2）、作出图如下：
⑶分析
由上图。
可知.[Co（NH3）6]Cl3的最大吸收光是波长为475nm左右的蓝光，因此化合物呈现的颜色是蓝色的补色黄色。
对应的割裂能E=hc/入=*10^-34*3*10^8/（475*10^-9）**10^23
=
与误分析
1.产率较低，缘故是：
（1）制备进程中有损失。
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。
未全数转移。
（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）6]Cl3有不同，缘故是：
（1）HCl的浓度标定错了，致使误差较大
（2）测按时引入的误差。
尤其是滴定体积操纵不准
（3）在测氯的进程中滴定过量，造成较大误差
（4）产品中可能有其他物质，比如二氯化五氨合钴。
没有失效，对一些试剂要现用现配。
2.活性炭在利用前必然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必然要确保已经具有了反映所需要的条件。
5.注意一些常规药品的保留方式，比如，硝酸银溶液要保留在棕色瓶中。
1.在[Co（NH3）6]Cl3的制备进程中氯化铵，活性炭，过氧化氢各起什么作用
答.
（1）氯化铵的作用
在没有铵盐的情形下，氨水遇钴盐后，即生成蓝色氢氧化钴（Ⅱ）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NH3·H2O的解离，即抑制OH-的产生使[Co2+][OH-]2达不到氢氧化钴（Ⅱ）的溶度积而形成[Co（NH3）6]2+，它随后被空气中的氧氧化，生成Co（Ⅲ）配合物。
另外，氯化铵还能提供产物所需的NH3。
（2.）活性炭起催化剂的作用，吸附反映物。
（3.）过氧化氢起氧化剂的作用。
2.[Co（NH3）6]2+与[Co（NH3）6]3+比较，那个稳固，什么缘故？
答：
[Co（NH3）6]3+稳固，因为，[Co（NH3）6]2+中心原子采纳sp3d2杂化，即外轨成键，而[Co（NH3）6]3+中心原子采纳d2sp3杂化，即内轨成键，依照配合物的价键理论，形成体与配位数相同的配合物，内轨型比外轨型稳固。
附：
实验分工
张琳：
称取CoCl2·6H2O刷洗仪器抽滤测定NH3时进行滴定操作
赵勇：
称取活性炭刷洗仪器配制HCL溶液测定Co时进行滴定操作
周学荣：
取H2O2刷洗仪器配制并标定AgNO3溶液配制并标定Na2S2O3溶液测定氯时进行操作
自我估分
张琳：
95周学荣：
95赵勇：
95
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