三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备及其组成的确定

1三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备及其组成的确定一、实验目的1、学习制备配合物；2、巩固无机制备的基本操作；3、学习沉淀滴定法——莫尔法；4、巩固酸碱滴定法和配位滴定法；5、学会用电导法确定配离子电荷；6、掌握确定化合物化学式的基本原理及方法。二、实验原理1、三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备三价钴的配合物比二价钴配合物稳定，但在一般化合物中则相反。因此，制备三价钴配合物时，常用二价钴化合物为原料，通过氧化反应来制备。本实验用过氧化氢作氧化剂，活性炭作催化剂，以CoCl2·6H2O、NH3·H2O和NH4Cl为原料制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)，反应方程式如下：2[Co(H2O)6]Cl2+10NH3+2NH4Cl+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+14H2O经冷却、结晶、过滤后得到的产物中混有大量的活性炭，可用沸水（含HCl）将产物溶解后，通过趁热过滤除去活性炭，然后再向滤液中加入一定量的浓HCl，冷却、使[Co(NH3)6]Cl3重新结晶出来，再经过过滤、洗涤、烘干，便可得到[Co(NH3)6]Cl3晶体。2、三氯化六氨合钴(Ⅲ)组成的测定三氯化六氨合钴(Ⅲ)比较稳定，用单一的加热方法不能破坏，要加入强碱并加热才能破坏。反应式如下：[Co(NH3)6]Cl3+3NaOHCo(OH)3↓+6NH3+3NaCl（1）氨的测定本实验使用酸碱滴定法测定产品中氨的含量。在沸热条件下用强碱分解[Co(NH3)6]Cl3后，用已知准确量的过量的HCl标准溶液吸收产品分解出的NH3，反应式如下：HCl+NH3=NH4Cl再以甲基红（变色范围4.4~6.2）作指示剂，用NaOH标准溶液滴定过量的HCl标准溶2液，滴定反应式如下：HCl+NaOH=NaCl+H2O滴定至终点时溶液由红色变为黄色，根据滴定消耗的NaOH标准溶液的体积可求得产品中氨的含量：33((HCl)(HCl)(NaOH)(NaOH))(NH)(NH)100%10000.01703((HCl)(HCl)(NaOH)(NaOH))100%cVcVMwmcVcVm试样试样（2）钴含量的测定本实验使用配位滴定法（返滴定法）测定产品中钴的含量。在沸热条件下用强碱分解[Co(NH3)6]Cl3后，在酸性条件下用H2O2将Co(Ⅲ)还原为Co(Ⅱ)，反应式如下：2Co(OH)3+H2O2+4HCl=2CoCl2+6H2O+O2然后加入已知准确量的过量的EDTA标准溶液，使Co(Ⅱ)全部与EDTA络合，再以六亚甲基四胺-盐酸为缓冲液，在pH为5～6的条件下，以二甲酚橙为指示剂，用锌标准液滴定过量的EDTA标准溶液，到达终点时，溶液由橙色变为紫红色，颜色变化明显。根据滴定消耗的锌标准溶液的体积可求得产品中钴的含量：223322((EDTA)(EDTA)(Zn)(Zn))(Co)(Co)=100%1000()0.05893((EDTA)(EDTA)(Zn)(Zn))=100%()cVcVMwmcVcVm试样试样（3）氯含量的测定本实验使用沉淀滴定法中的莫尔法测定产品中氯的含量。在沸热条件下用强碱分解[Co(NH3)6]Cl3后，常压过滤。在得到的滤液中，以K2CrO4为指示剂，用AgNO3标准溶液滴定Cl-，主要反应如下：滴定反应Cl-(aq)+Ag+(aq)＝AgCl(s)(白色)；Ksp(AgCl)=1.77×10-10终点反应CrO42-(aq)+2Ag+(aq)＝Ag2CrO4(s)(砖红色)；Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12由于Ag2CrO4的溶解度比AgCl大，根据分步沉淀的原理，溶液中将首先析出AgCl。当AgCl定量沉淀后，稍过量的Ag+即与CrO42-生成砖红色的Ag2CrO4沉淀，指示终点到达。3根据滴定过程中消耗的AgNO3标准溶液的体积可计算出得产品中Cl-的含量：3333(AgNO)(AgNO)(Cl)(Cl)100%10000.03545(AgNO)(AgNO)100%cVMwmcVm试样试样（4）产物实验式的推算333333(NH)(Co)(Cl)(Co):(NH):(Cl)::(Co)(NH)(Cl)33(NH)(Co)(Cl)::58.9317.0335.45结果以n(Cu2+)为1.00计。三、实验步骤1、三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备在150mL锥形瓶中，将2gNH4Cl溶于4.2mL水中，加热至沸，慢慢加入3g研细的CoCl2·6H2O晶体，溶解。稍冷后加0.2g活性炭，摇动锥形瓶，使其混合均匀。用流水冷却后，加入7mL浓氨水，再冷至283K以下，用滴管逐滴加入7mL5%H2O2溶液后，水浴加热至323~333K，保持20min，并不断旋摇锥形瓶。然后用冰浴冷至273K左右，抽滤，不必洗涤沉淀，直接把沉淀溶于25mL沸水（水中含0.8mL浓HCl）中。趁热抽滤，在滤液中慢慢加入3.4mL浓HCl，即有大量橙黄色晶体析出，冰浴冷却，过滤，弃去滤液。晶体用冷的1mL2mol·L-1HCl洗涤，再用少许乙醇洗涤，抽干。将晶体置于蒸发皿上水浴干燥后，称量，计算产率。2、三氯化六氨合钴(Ⅲ)组成的测定（1）氨的测定准确称取0.2g左右的试样，放入250mL锥形瓶中，加80mL水溶解，然后加入10mL10%NaOH溶液。在另一锥形瓶中，用滴定管准确加入30～35mL0.5mol·L-1HCl标准溶液，放入冰浴中冷却。4先装配好仪器，从漏斗中加入3～5mL10%NaOH溶液于小试管中，漏斗颈下端插入液面约2～3cm。加热试样液，开始时将电热板调至较高温度，近沸时将电热板加热温度调低，保持微沸，蒸馏1h左右，即可将试样液中的氨全部蒸出。蒸馏完毕，取出插入HCl标准液中的导管，用纯水冲洗导管内外，洗涤液流入氨吸收瓶中。在氨吸收瓶中，加3~4滴0.1%甲基红溶液，用0.5mol·L-1NaOH标准溶液滴定过量的盐酸，计算氨的含量w(NH3)。（2）钴的测定准确称取0.17～0.22g试样两份，分别加20mL水溶解，加3mL10%NaOH。盖上表面皿，加热，有棕黑色沉淀产生，沸后将电热板调低温度再加热10min使试样完全分解。稍冷后加3.5～4mL6mol·L-1HCl，滴加1～2滴30%H2O2，加热至沉淀全溶，溶液呈透明的浅红色，赶尽H2O2。冷后准确加入35～40mL0.05mol·L-1EDTA标准溶液，加10mL30%六亚甲基四胺后，仔细调节溶液的pH为5～6，加2~3滴0.2%二甲酚橙，用0.05mol·L-1ZnCl2标准溶液滴定，当试样由橙色变为紫红色即为终点。计算钴的含量w(Co)。（3）氯的测定①AgNO3溶液的浓度约为0.1mol·L-1，计算滴定所需要的试样量。②准确称取试样两份，分别加15mL水，2mL10%NaOH溶液，在电热板上加热(控温在210oC)至有棕黑色沉淀产生，再微沸10min，使试样分解完全。常压过滤溶液，并用水洗涤沉淀三次，洗涤液并入滤液中，控制溶液体积小于50mL。③在滤液中加入1mL5%K2CrO4溶液，用0.1mol·L-1AgNO3标准溶液滴定至出现淡红棕色不消失为终点。由滴定数据，计算氯的含量w(Cl)。由以上分析氨、钴、氯的结果，写出产品的实验式。四、实验数据记录与处理1、三氯化六氨合钴（Ⅲ）的制备（1）实验现象：（2）产量：（3）理论产量：m(CoCl2·6H2O)=3g5n(CoCl2·6H2O)=3÷238=0.0126(mol)2CoCl2+10NH3+2NH4Cl+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+2H2O4∴m([Co(NH3)6]Cl3)=0.0126×267=3.36(g)（4）产率：2、三氯化六氨合钴（Ⅲ）组成的测定（1）氨含量的测定m试样/gc(HCl)/mol·L-1初读数V1(HCl)/mL终读数V2(HCl)/mLV(HCl)/mLc(NaOH)/mol·L-1初读数V1(NaOH)/mL终读数V2(NaOH)/mLV(NaOH))/mLw(NH3)/%（2）钴含量的测定序号12m试样/gc(EDTA)/mol·L-1初读数V1(EDTA)/mL终读数V2(EDTA)/mLV(EDTA)/mLc(Zn2+)/mol·L-1初读数V1/mL终读数V2/mLV(Zn2+)/mL6w(Co3+)/%平均w(Co3+)/%相对相差/‰（3）氯含量的测定序号12m试样/gc(AgNO3)/mol·L-1初读数V1/mL终读数V2/mLV(AgNO3)/mLw(Cl-)/%平均w(Cl-)/%相对相差/‰（4）产物实验式的推算333333(NH)(Co)(Cl)(Co):(NH):(Cl)::(Co)(NH)(Cl)22.3436.3640.09::58.9317.0335.451.00:5.63:2.98因此，产物的实验式为Co(NH3)6Cl3。