三氯化六氨合钴实验报告

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1、三氯化六氨合钴（）的制 备及组成测定的实验报告实验小组：第九组实验班级：应 131-1三氯化六氨合钴（）的制备及组成测定1三氯化六氨合钴（）的制备及组成测定1实验目的1) 了解从二价钴盐制备三氯化六氨合钴（）的方法。 2) 掌握用酸碱滴定法测定样品中氨含量的原理和方法。 3) 掌握用沉淀滴定法测定样品中氯含量的原理和方法。 4) 掌握用碘量法测定样品中钴含量的原理和方法。 5) 了解电导率法测定产品离解类型的原理及方法 6) 训练无机合成、滴定分析的基本操作，掌握确定组成和化学式的原理和方法。2 结构与性质Co(NH3)6Cl3是反磁性的，低自旋的钴（）处于阳离子八面体的中心。由于阳离 子符合

2、 18 电子规则因此被认为是一例典型的对配体交换反应呈惰性的金属配合物。作为 其对配体交换反应呈惰性的一个体现，Co(NH3)6Cl3中的 NH3与中心原子 Co（）的配 位是如此的紧密，以至于 NH3不会在酸溶液中发生解离和质子化，使得Co(NH3)6Cl3可从 浓盐酸中重结晶析出。与之相反的是，一些不稳定的金属氨络合物比如Ni(NH3)6 Cl2，Ni()-NH3键的不稳定使得Ni(NH3)6Cl2在酸中迅速分解。三氯化六氨合钴经加热后会失去部分氨分子配体，形成一种强氧化剂。 三氯化六氨合钴中的氯离子可被硝酸根、溴离子和碘离子等一系列其他的阴离子交 换形成相应的Co(NH3)6X3衍生物。

3、这些配合物呈亮黄色并显示出不同程度的水溶性。 氯化钴()的氨配合物有多种，主要是三氯化六氨合钴()，Co(NH3)6Cl3橙黄色 晶体；三氯化五氨水合钴()， Co(NH3)5(H2O)Cl3，砖红色晶体；二氯化氯五氨合 钴()， Co(NH3)5ClCl2，紫红色晶体，等等。它们的制备条件各不相同。在有活性碳 为催化剂时，主要生成三氯化六氨合钴()；在没有活性碳存在时，主要生成二氯化 氯五氨合钴()。 配离子 Co(NH3)63+中心离子有 6 个d电子，通过配离子的分裂能 的测定并与其成 对能P（21000cm-1）相比较，可以确定 6 个 d 电子在八面体场中属于低自旋排布还是高自 旋排

4、布。在可见光区由配离子的 A（吸光度波长）曲线上能量最低的吸收峰所对应 的波长 可求得分裂能 ：1/(*10-7)（cm-1）式中 为波长，单位是 nm。 含钴废液与 NaOH 溶液作用后将钴以氢氧化物的形式沉淀下来，经洗涤后再用 HCl 还 原成二价钴，经蒸发浓缩后可回收氯化钴。三氯化六氨合钴（）的制备及组成测定22.1 配合物合成原理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-1。 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

5、 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。 2Co(NH3)6Cl3 + 6 NaOH= 2 Co(OH)3 + 12 NH3+ 6 NaCl 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()。 2CoCl26H2O10NH3 2NH4Cl H2O2 =2Co(NH3)6Cl3 （橙黄色）14H2O 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()，

6、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。2.2NH3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

7、酸氨，可计算出氨的百分含量。 Co(NH3)6Cl33 NaOH=Co(OH)3+6 NH3+6 NaCl NH3+H3BO3 = NH4 H2BO3 NH4 H2BO3 + HCl = H3BO3 + NH4Cl2.3 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 H2O 2 Co3+2I-=2 Co2+I2 I2 +2 S2O32- =2 I-+ S4O62-2.4 氯的测定原理三氯化六氨合钴（）的制备及组成测定3利用莫尔法即在含有 Cl的中性或弱碱性溶液

8、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=2.010-122.5Co(NH3)6Cl3晶体场理论确定配合物颜色原理。1) 中心离子与配体阴离子之间相互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

9、NH3 负电场不同程度的排斥作用能级 分裂，dx2-y2，dz2轨道能量升高，dxy,dxz,dyz,较前两个轨道升高的低些。 3) 晶体场理论能够解释配合物的颜色。由于 Co 的 3d 轨道没有填满，在 NH3的作用 下 d 轨道发生分裂，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/入的分裂能。 4）用分光广度仪测一定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就是最大吸收光的补色。3 实验仪器与药品3.1 实验仪器铁架台、温度计、药勺、玻璃棒、漏斗、滴管、移液管、洗瓶、表面皿、容量瓶、 酸式滴定管、碱式滴定管、

10、量筒、称量瓶、烧杯、试剂瓶、滴瓶、锥形瓶、碘量瓶、烘 箱、吸滤瓶、布氏漏斗、真空水泵、恒温水浴、冰箱、研钵、干燥器、分析天平、普通 电子天平、电导率仪、分光光度计、凯氏定氮仪。3.2 试验药品浓氨水、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、Na2S2O3.5H2O 晶体、AgNO3溶液（已标定好）、 无水碳酸钠固体、2% 淀粉溶液、甲基红溴甲酚氯指示剂。 基准试剂：碳酸钠溶液、重鉻酸钾溶液。4 实验过程4.1 Co(NH3)6Cl3的制备1) 用 10mL 规格的量筒称取 8.4mL 去离子水

11、加入到锥形瓶中，并称取 3.95g NH4Cl 加入其中，使用电热炉加热锥形瓶使其加速溶解，溶解后使用电子天平称取三氯化六氨合钴（）的制备及组成测定46.05g CoCl26H2O 晶体加入锥形瓶中，待晶体溶解后使用电子天平称取 0.43g 活性炭 加入锥形瓶，使其充分溶解。 2) 将锥形瓶放于冷水中冷却至 5左右，使用 25mL 规格的量筒量取 13.5mL 浓氨水加入锥形瓶中，再次将锥形瓶放于冷水中冷却至 8。 3) 使用 10mL 规格的量筒称取 3mL 质量分数为 30的 H2O2加到 100mL 规格的烧杯中，并用 25mL 量筒量另取 15mL 去离子水加入烧杯中，使用玻璃棒搅匀，

12、即得质 量分数为 5的 H2O2。另用 25mL 规格的量筒量取 13.5mL 的质量分数为 5的 H2O2， 用胶头滴管分次从量筒中取液缓慢滴加至锥形瓶中，滴加过程中不断摇晃锥形瓶， 滴加完成后将中锥形瓶静置 5min。 4) 打开水浴锅将温度调至 60，待温度上升至 55时便将锥形瓶放入水浴锅中 加热并不断摇晃锥形瓶 20min。完成后将锥形瓶放于冷水中冷却至 6，减压抽滤并 用抽滤后的母液冲洗锥形瓶三次并抽滤。 5) 在 250mL 规格的烧杯中加入三分之一的去离子水并用电热炉加热至沸腾，使 用 100mL 规格的烧杯量取 50mL 沸水，将抽滤所得的沉淀直接加入 50mL 沸水中搅拌，

13、 使用 5mL 规格的量筒量取 1.7mL 浓盐酸加入烧杯中并充分搅拌。 6) 将烧杯放于电热炉上加热，并趁热抽滤(需用滤液冲洗烧杯三次并抽滤)，将 所得滤液转移至锥形瓶中，并用 10mL 规格的量筒量取 6.7mL 浓盐酸，使用胶头滴管 缓慢的将浓盐酸加入锥形瓶中并不断摇晃，加完溶液后静置 5min。 7) 将锥形瓶放入冷水中冷却，使用 5mL 规格的量筒分别量取 1mL 浓盐酸和 5mL 去离子水放于小烧杯中混匀既得 2mol/L 的盐酸溶液，使用 5mL 规格的量筒量取 2mL 2mol/L 的盐酸溶液，另用 10mL 规格的量筒称取 5mL 的无水乙醇。 8) 当锥形瓶中溶液冷却至 6

14、时抽滤，抽滤过程中首先用抽滤后的母液清洗锥 形瓶 3 次并抽滤，之后将 2mL 的 2mol/L 的盐酸溶液均匀倒入滤饼中再洗涤抽滤一次，最后再将 2 滴管的无水乙醇均匀倒入滤饼中洗涤抽滤一次（两次洗涤加溶液时抽滤 机均不工作）。 9) 取一干净的表面皿称重得 m表=26.51g，将滤饼转移至蒸发皿中，并用水蒸气 干燥的办法干燥样品，待样品干燥完成后称重得 m总=31.75g，所以最终所得 m产品=m总-m表=5.24g。 10)使用电子分析天平取 0.1013g 样品于烧杯中加入超纯水使其溶解，转移 至 250ml 容量瓶中，定容。测其电导率的 k=531us/cm4.2 氨的测定4.2.1

15、 盐酸溶液的配制与标定4.2.1.1 盐酸溶液的配制（已配好，标签显示为 0.2mol/L,需要自己标定）4.2.1.2 无水碳酸钠标准溶液（基准溶液）的配制 使用电子分析天平称取无水碳酸钠 2.9544g 与 100ml 的烧杯中，加入去离子水中使 其溶解，转移至 250ml 的容量瓶中，定容。三氯化六氨合钴（）的制备及组成测定54.2.1.3 盐酸标准溶液的滴定 1）使用 25.00ml 的移液管移取基准溶液至锥形瓶中，向锥形瓶中滴加 5 滴甲基红- 溴甲酚绿混合指示剂 5 滴。 2）使用盐酸溶液滴定至溶液由绿色变为粉色，使用电热炉加热煮沸 2min，看到溶液 变为绿色，继续滴定至溶液再次

16、呈粉色。 3）平行滴定 2 次，取算术平均值作为 VHCl，计算盐酸溶液的准确浓度。4.2.2 样品溶液的滴定1）使用电子分析天平准确称取样品 0.2004g 加入小烧杯中，加入 15ml 去离子水溶解，转移至钢化玻璃管中。 2）将钢化玻璃管放入凯氏定氮仪中，输入所取样品的质量以及盐酸标准溶液的准确 溶度，关上盖机器自动滴定。 3）滴定完成后取出钢化玻璃管，将废液集中倒于一处处理，将仪器打印的数据撕下 保留。4.3 氧化还原法测定钴的含量4.3.1 硫代硫酸钠标准溶液的标定4.3.1.1 重铬酸钾标准溶液（基准溶液）的配制 使用电子分析天平称取 2.9522g 高锰酸钾固体溶解于 2L 的去离子水中，每组取用 100ml 使用。4.