三氯化六氨合钴的制备及其组成的确定实验报告【实验目的】1.掌握三氯化六氨合钴（III）的合成及其组成测定的操作方法。
2.熟练抽滤装置的使用。
3.练习三种滴定方法（酸碱滴定，氧化还原滴定，沉淀滴定）的操作。
4.学习使用凯氏定氮仪。
5.掌握碘量法测定Co3+的基本实验测量方法。
6.练习标准溶液的配制。
7.加深理解配合物的形成对三价钴稳定性的影响。
【实验原理】（一）三氯化六氨合钴的制备原理1.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应而转变成稳定的Co2+。
③[Co(NH3)6]3+离子是很稳定的，其K(稳)＝1.6×1035，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。
2 [Co(NH3)6]Cl3+ 6 NaOH ==== 2 Co(OH)3+ 12 NH3↑+ 6 NaCl2.在水溶液中，电极反应φθCo3+/Co2+=1.84V，所以在一般情况下，Co(Ⅱ)在水溶液中是稳定的，不易被氧化为Co(Ⅲ)。
相反，Co(III)很不稳定，容易氧化水放出氧气（φθCo3+/Co2+=1.84V>φθO2/H2O=1.229V）。
但在有配位剂氨水存在时，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。
因此，常采用空气和H2O2氧化二价钴配合物的方法来制备三价钴的配合物。
3.氧化钴（Ⅲ）的氨配合物有多种，主要是三氯化六氨合钴（Ⅲ）[Co(NH3)6]Cl3,橙黄色晶体；三氯化五氨·水合钴（Ⅲ）[Co(NH3)5(H2O)]Cl3,砖红色晶体；二氯化氯·五氨合钴（Ⅲ）[Co(NH3)5Cl]Cl2,紫红色晶体，等等。
他们的制备条件各不相同。
在有活性炭为催化剂时，主要生成三氯化六氨合钴（Ⅲ）；在没有活性炭存在时，主要生成二氯化氯·五氨合钴（Ⅲ）。
4.本实验中采用H2O2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：2CoCl2 + 10NH3+ 2NH4Cl + H2O2====2[Co(NH3)6]Cl3+ 2H2O三氯化六氨合钴(Ⅲ)是橙黄色单斜晶体，20o C时在水中的溶解度为0.26molL-1。
将粗产品溶解于稀HCl溶液后，通过过滤将活性炭除去，然后在高浓度的HCl溶液中析出结晶方程式为：[Co(NH3)6]3++3Cl-===[Co(NH3)6]Cl3（二）三氯化六氨合钴(Ⅲ)组成的测定原理1.氨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。
[Co(NH3)6]Cl3+ 3NaOH===Co(OH)3+ 3NaCl+ 6NH3↑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。
NH3+H3BO3==== NH4H2BO3用盐酸溶液标定吸收氨气的硼酸溶液（硼酸铵溶液）：NH4 H2BO3+ HCl ==== H3BO3+ NH4Cl2.钴的测定原理利用Co3+的氧化性，采用碘量法，以淀粉为指示剂，用NaS2O3来标定I2。
[Co(NH3)6]Cl3+3NaOH===Co(OH)3↓+6NH3↑+3NaCl2Co(OH)3+6HCl+KI===2CoCl2+I2+2KCl+6H2OI 2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O63.氯的测定原理采用沉淀滴定法—莫尔法。
以K2CrO4为指示剂，用AgNO3标准溶液滴定Cl－。
Ag+ ＋Cl－=== AgCl↓ Ksp=1.56×10－102Ag+ ＋CrO42－===Ag2CrO4↓ Ksp=9.0×10－12根据两者的容度积常数知，AgCl沉淀的溶解度比Ag2CrO4大，根据分步沉淀原理，容度积小的先析出。
溶液中首先析出AgCrO4，由于Cl-1浓度很高，Ag-1只要很小就会生成AgCl沉淀；而CrO4-2浓度比较小，只有当Ag-1浓度较高时才会生成Ag2CrO4沉淀。
当AgCl沉淀完全后，稍过量的AgNO3溶液立即与CrO42－生产淡红棕色的Ag2CrO4沉淀，反应达到终点。
【实验仪器与试剂】1. 仪器水浴加热装置、抽滤装置、凯氏定氮仪、容量瓶（100 ml，250ml）各一个、25.00 ml移液管、250ml锥形瓶、量筒（10ml、25ml、100ml）各一个、温度计（100 0C）1支、250 ml碘量瓶、小烧杯、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台、pH试纸（精密）、研钵、电子天平、分析天平、胶头滴管、玻璃棒2. 药品NH4Cl固体、CoCl2•6H2O（C.P.）、5%H2O2（C.P.）、NaOH(C.P.)、KI(C.P.)、NaCl(C.P.)、浓氨水（C.P.）、HCl溶液（C.P.）、乙醇（C.P.）、活性炭、Na2S2O3.5H2O晶体、2%的硼酸标准溶液（C.P.）、盐酸（C.P.）、NaOH溶液(C.P.)、碘化钾固体、5mol/L HCl溶液（C.P.）、3%的淀粉指示、AgNO3固体、无水碳酸钠固体、NaCl固体、甲基橙指示剂、甲基红溴甲酚氯指示剂、K2CrO4指示剂、冰、去离子水【实验步骤】1. [Co(NH3)6]Cl3的合成在锥形瓶中，将4.0g NH4Cl溶于8.4ml水中，加热至沸，加入6.0g研细了的CoCl2·6H2O晶体，溶解后，趁热倾入0.4 g经活化了的活性炭，摇动锥形瓶，使其混合均匀。
用流水冷却后加入13.5 ml浓氨水，再冷至283K以下，用滴管逐滴加入13.5ml 5％的H2O2溶液。
水浴加热至323-333K，保持20 min，并不断摇动锥形瓶。
然后用冰水浴冷却至273K左右，吸滤，不必洗涤沉淀，直接把沉淀溶于50ml沸水中（水中含1.7ml浓HCl）。
趁热吸滤，慢慢加入6.7ml浓盐酸于滤液中，即有大量橙黄色晶体析出。
用冰浴冷却后抽滤，晶体以冷的2ml 2mol/L HCl洗涤，再用少许乙醇洗涤，吸干。
晶体在水浴上干燥，称量，计算产率。
2. 氨的测定（1）准确称取0.2g左右的试样，加50ml水溶解在250mL锥形瓶⑴中，在另一个250ml锥形瓶⑵中加入50ml 2%的硼酸标准溶液以吸收放出的氨气。
（2）按要求设置凯氏定氮仪，将样品倒入石英管中，放在仪器上，锥形瓶⑵中加入5滴甲基红溴甲酚绿指示剂后也放在仪器上。
打开仪器，按3次加碱按钮后按加热按钮。
实验中发现样品液逐渐由浅绿色变深黑色，锥形瓶中的溶液则由无色变成了蓝绿色（NH4H2BO3）。
等到锥形瓶中溶液反应到大约100ml时停止加热。
取下锥形瓶，用抹布取下石英管，将废液回收，然后洗净石英管。
（3）盐酸溶液的标定：用移液管移取25.00ml已知浓度的碳酸钠溶液于250ml锥形瓶中，加3滴甲基橙作为指示剂，用酸式滴定管取HCl溶液进行滴定，当溶液由红色变为黄色且不消失时即为滴定终点，纪录所消耗的HCl体积V，然后计算得CHCl。
用酸式滴定管取实验前制备的HCl标准溶液对吸收了氨气的硼酸溶液进行滴定，溶液由蓝绿色变为橙红色的时候达到滴定终点，记下所需HCl溶液的体积V。
3.钴的测定（1）准确称取0.2g左右的样品于250mL锥形瓶中，加20ml去离子水溶解，然后加10ml 10%NaOH溶液，在电炉上加热至无NH3放出（用PH试纸检验），冷却溶液。
（2）将溶液转移至碘量瓶中，加20ml去离子水及1gKI固体和15ml6mol·L-1HCl溶液，立即盖上盖子并摇匀，放暗处静置10min左右。
（3）用标准硫代硫酸钠溶液标定样品溶液至浅黄色，然后加5mL新配的2%的淀粉指示剂，溶液变为蓝色，继续滴定至粉红色时达到滴定终点。
记录所消耗的硫代硫酸钠的体积。
4.氯的测定（1）准确称取0.4g左右的样品，加少量去离子水在小烧杯中溶解，然后转移至100mL容量瓶中，加去离子水配制成100mL的溶液，用移液管移取25.00mL 溶液于250mL锥形瓶中。
（2）加入1ml 5%的K2CrO4溶液作为指示剂，用已准确标定浓度的AgNO3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。
【实验数据记录及其处理】1. [Co(NH 3)6]Cl 3的合成由2CoCl 2·6H 2O ＋ 10NH 3 ＋ 2NH 4Cl ＋ H 2O 2 ===2[Co(NH 3)6]Cl 3 ＋14H 2O 得理论产品质量为M 9.2375.2670.6⨯==6.77g产率%1.46%10077.612.3=⨯=2. 氨的测定（1）Na 2CO 3与HCl 的物质的量之比为1:2即2C Na2CO3×V Na2CO3＝C HCl ×V HCl可解得HCl 的浓度C HCl =0.1396mol/L 滴定需V HCl = 33.01 ml（2）氨的含量计算m [Co(NH3)6]Cl3=0.2033g根据反应方程式 [Co(NH 3)6]Cl 3＋3 NaOH====Co(OH)3 ↓+6 NH 3++6 NaClNH 3+H 3BO 3 ==== NH 4 H 2BO 3NH 4 H 2BO 3 + HCl ==== H 3BO 3 + NH 4Cl得HCl 与NH 3的计量比为 1：1 故样品中样品质量⨯⨯⨯=100017%3Hcl Hcl V C NH%1002033.01000/1701.33/1396.0⨯⨯⨯⨯=gmolg L L mol =38.53%1mol 样品中所含氨的物质的量为38.53%063.6175.267=÷⨯mol三氯六氨合钴中氨的标准含量为17×6÷（58.9+17⨯6+35.5×3）=38.15％相对误差为（38.53％—38.15％）÷38.15％=1.0％3.钴的测定(1)K 2Gr 2O 7与Na 2S 2O 3的物质的量之比为1:6 即6C K2Gr2O7×V K2Gr2O7＝C Na2S2O3×V Na2S2O3 可解得Na 2S 2O 3的浓度C NaS2O3=0.04374mol/L 滴定需V NaS2O3= 17.97 mL (2)根据2Co 3++2I －===2Co 2++I 2I 2+2S 2O 32－===2I －+S 4O 62－得Co 3+与NaS 2O 3的计量关系为1:1 故样品中样品质量⨯⨯⨯=100093.58%322322O S Na O S Na V C Co %1002022.0100093.5897.1704374.0⨯⨯⨯⨯==22.91%1mol 样品中所含钴的物质的量为22.91%040.193.585.267=÷⨯mol 三氯六氨合钴中钴的标准含量为58.9÷（58.9+17×6+35.5×3）=22.04％相对误差为（22.91％－22.04％)÷22.04％=3.9％ 4.氯的测定已标定AgNO3的浓度为0.071629mol/L ，滴定所需V=25.33 mL 样重m [Co(NH3)6]Cl3=0.2189÷4=0.05473g 根据反应方程式Ag ++Cl -=AgCl (白色) 2Ag ++CrO 42-=Ag 2CrO 4（砖红色）所以Cl -与AgNO 3的计量比为 1：1 故样品质量⨯⨯⨯=10005.35%AgNO3AgNO3V C Cl %1004026.0100035.3533.25071629.0⨯⨯⨯⨯⨯==48.00%1mol样品中所含氯的物质的量为48.00%×267.5/35.5=3.617mol三氯六氨合钴中氯的标准含量为35.5×3÷（58.9+17×6+35.5×3）=39.83％相对误差为（48.00％‐39.83％)÷39.83％=20.5％【误差分析】1. [Co(NH3)6]Cl3的合成（1）制备过程中，由于晶体析出时间较短，造成晶体未完全析出，导致产率下降。