三氯化六氨合钴(Ш)的制备及组成测定
一、实验目的:
1.掌握三氯化六氨合钴(Ш)制备方法
2.了解钴(Ⅱ)、钴(Ш)化合物的性质
二、实验原理:
在水溶液中,电极反应φθCo3+/Co2+=1.84V,所以在一般情况下,Co2+在水溶液中是稳定的,不易被氧化Co3+,相反Co3+很不稳定,容易氧化水反应放出氧气(φθCo3+/Co2+=1.84V>φθO2/H2O=1.229V)。
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φθCo(NH3)63+/ Co(NH3)62+=0.1V,因此CO(Ⅱ)很容易被氧化为Co(III),得到较稳定的Co
(Ⅲ)配合物。
实验中采用H
2O
2
作氧化剂,在大量氨和氯化铵存在下,选择活性炭作为催化
剂将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ),来制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)配合物,反应式为:
活性碳
2[Co(H
2O)
6
]Cl
2
+ 10NH
3
+ 2NH
4
Cl + H
2
O
2
====2[Co(NH
3
)
6
]Cl
3
+ 14H
2
O
粉红橙黄
将产物溶解在酸性溶液中以除去其中混有的催化剂,抽滤除去活性炭,然后在较浓为盐酸存在下使产物结晶析出。
三、仪器试剂:
分析天平,蒸馏装置,锥形瓶,滴定管;AgNO3标准溶液
(0.1mol·dm-3),HCl(浓,2 mol·dm-3,6 mol·dm-3,0.5 mol·dm-3标准溶液),氨水(浓),NaOH(10%,0.5 mol·dm-3标准溶液),CoCl2·6H2O(固),NH4Cl(固),H2O2(5%,30%),K2CrO4(5%),二甲酚橙(0.2%),甲基红(0.1%),ZnCl2标准溶液(0.05 mol·dm-3),乙醇,活性炭,淀粉溶液。
四、实验步骤及结果:
1.称取
2.4818g Na2S2O3配成标准溶液0.1mol/L 100mL
2.称取2.0003gNaOH 配成标准溶液0.5mol/L 100mL
3.量取12mol/L HCl 8.33mL 配成标准溶液1.0mol/L 100mL
4.称取1.6990g AgNO3 配成标准溶液0.1mol/L 100mL
5.三氯化六氨合钴(Ш)的制备
6.0gCoCl·6H2O 10mL水0.3-0.5g活性炭14mL
4.0gNH4Cl 温水溶解[Co(H2O)2Cl4]2- 冷却浓氨水
[Co(NH3)6]Cl2冷至20o C [Co(NH3)6]Cl3 水浴加热60o C 冷却黑紫色8mL 6%H2O2棕黑色恒温20min 抽滤
滤液(弃)
30-50mL热水趁热抽滤沉淀活性炭(弃)
沉淀2-5mL浓盐酸滤液7mL浓盐酸迅速抽滤
室温
[Co(NH 3)6]Cl 3 90%乙醇洗涤 得产品,用滤纸吸干,称重得3.3715g ,计算产率 抽滤 滤液(弃)
理论产率计算:
CoCl 2·6H 2O [Co(NH 3)6]Cl 3 237.93 267.46 6.0 x 解得x=6.7g
产率=3.3715/6.7×100%=50.3%
五、组分测定
a.NH 3
称取产品0.1999g 80mL 水 10mL 接收瓶(冰水中) 分液漏斗 摇动 0%NaOH 30ml 0.5mol/lHCl 3ml (10%)标准HCl
大火加热样品溶液至沸,微沸50min ,直至氨全部蒸出,并被标准HCl 溶液吸收,停止加热。
最后用0.5mol/L 标准NaOH 滴定剩余HCl ,并记录数据。
m[Co(NH 3)6]Cl 3=0.2134g
根据反应方程式 [Co(NH 3)6]Cl 3+3 NaOH====Co(OH)3 +6 NH 3++6 NaCl
NH 3+H 3BO 3 ==== NH 4 H 2BO 3
NH 4 H 2BO 3 + HCl ==== H 3BO 3 + NH 4Cl
得HCl 与NH 3的计量比为 1:1 故样品中样重
⨯⨯⨯=
100017
%3Hcl Hcl V C NH
b.Co
3+
1、称取0.2027g 三氯化六氨合钴于锥形瓶中,加水溶解(50~80ml ),向锥形瓶中加入15ml 0.5mol/L NaoH ,加热至沸(15~20min )。
2、冷却,加入1g KI ,并加入15ml 6mol/L 浓HcL ,静置10min 。
3、向溶液中滴加几滴淀粉指示剂,用0.5mol/L Na 2S 2O 3进行滴定,待溶液变成粉色停止滴加。
读取数据,计算含量。
已标定Na 2S 2O 3的浓度为0.1mol/L m [Co(NH3)6]Cl3=0.2027g
根据反应方程式[Co(NH 3)6]Cl 3+3 NaOH====Co(OH)3 +6 NH 3++6 NaCl Co(OH)3+3HCl==== Co 3++3 H 2O
2 Co 3++2I -====2 Co 2++I 2
I 2 +2 S 2O 32- ====2 I -+ S 4O 62-
得Co 3+与Na 2S 2O 3的计量比为 1:1 故样品中样重
⨯⨯⨯=
100093
.58%322322O S Na O S Na V C Co =
0.1mol/Lx8.1mLx58.93
1000x0.2027g =23.55%
1mol 样品中所含钴的物质的量为23.55%x267.5/58.93=1.07mol
c.Cl -
1. 用电子天平准确称取约0.1998g 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 5%的K 2CrO 4 溶液作为
指示剂
3. 用已准确标定浓度的AgNO 3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。
标准Ag2NO3的标准浓度为0.1mol/L ,滴定消耗 5.80ml ,样重m [Co(NH3)6]Cl3=0.1998/4=0.04995g 根据反应方程式
Ag ++Cl -=AgCl (白色)
所以Cl -与AgNO 3的计量比为 1:1
故样重
⨯⨯⨯=10005.35%AgNO3AgNO3V C Cl %
22.41%
10004995
.010005
.3571.231.0=⨯⨯⨯⨯= 1mol 样品中所含氯的物质的量为41.22%*267.5/35.5=3.1mol [Co(NH 3)6]Cl 3的含量测定结果汇总 氨 钴 氯 实验结果
23.55% 41.22% [Co(NH 3)6]Cl 3的理论结果 22.06% 39.81% 偏差 1.49% 1.41% 相对偏差
6.15%
3.54%
摩尔比 氨:钴:氯=x :1.07:3.1
样品的实验式
[Co (NH 3)x ]Cl 2.9
六、小结
1.在实验过程中要严格控制实验的温度,不同的温度会得到不同的产物,影响实验的结果,所以要用水浴加热.
2.在水浴上加热20分钟的目的是提高反应速率,保证反应完全。
3.产率较低的原因可能有:制备过程中有损失;过度加热,致使样品分解;抽滤时有残留,未全部转移;过滤时速度慢;冷却时不充分。
4.组份测定中,样品实验式与.[Co(NH 3)6]Cl 3有差异,原因可能有:测定时引入的误差;产品中可能有其他物质
5.氨为能测定出来的原因是陪只得盐酸标准溶液浓度过大,没有在意,这有是人为过失,应要注意实验的溶液浓度,每一个细节都要仔细。