三氯化六氨合钴的制备及其组成的确定
应101-3
鲁学岭、张静、孟祥旭
三氯化六氨合钴的制备
1、了解钴（ Ⅱ ）、钴（ Ⅲ）化合物的性质。
2、掌握三氯化六氨合钴（ Ⅲ ）的制备方法。
3、掌握水浴加热、减压过滤等基本操作。
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，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。 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,橙黄晶体；三氯化五氨·水合钴（Ⅲ）[Co(NH3)5(H2O)]Cl3,砖红晶体；二氯化氯·五氨合钴（Ⅲ）[Co(NH3)5Cl]Cl2,紫红晶体，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）。
本实验中采用H2Omm被干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：
2CoCl2 + 10NH3+ 2NH4Cl + H2O2 ====2[Co(NH3)6]Cl3(橙黄)+ 2H2O
三氯化六氨合钴(Ⅲ)是橙黄单斜晶体，20oC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+重返阿富汗+3Cl-===[Co(NH3)6]Cl3
三、实验仪器与试剂
仪器名称：锥形瓶、电炉、石棉网、研钵、量筒、电子天平、胶头滴管、烧杯、抽滤装置、玻璃棒、表面皿、保鲜膜 实验试剂：NH4Cl（C.P.天津市瑞金特化学品有限公司）、CoCl2•6H2O（C.P.）、H2O2（C.P.）、NaOH(C.P.天津市塘沽滨海化工厂)、KI(C.P.武学试剂厂)、浓氨水（C.P.烟台三和化学试剂有限公司）、HCl溶液（C.P.）、乙醇（C.P.）、活性炭
四、实验步骤
1、在锥形瓶中，将4.0gNH4Cl溶于8.4g水中，加热至沸（让其溶解），加入6.0g研细的CoCl2•6H2O晶体，溶解后（由紫红变成蓝），加0.4g研细的活性炭，摇动锥形瓶，使其混合均匀。
2、用冷水冷却，加13.5mL浓氨水（盖上保鲜膜，蓝变成黑紫），再冷却至283K以下（防止因温度过高造成的H2O2分解并且低温下反应温和），用胶头滴管逐滴加入13.5ml的5%H2O2溶液（紫黑变成棕黑），水浴加热至323~333K，保持20min，并不断摇动锥形瓶（盖上保鲜膜，防止NH3挥发，颜逐渐变浅变为红褐）。
3、用水浴冷却至273K左右，吸滤，不必洗涤沉淀（土黄沉淀），直接把沉淀溶于50ml沸水中（水中含1.7mL浓HCl）。趁热吸滤(分离活性炭，得到橘红液体)，慢慢加入6.7ml浓HCl于滤液中，即有大量橘红晶体析出，用冰浴冷却（大量黄晶体析出）后过滤；
4、晶体以冷的2ml2mol·L-1HCl洗涤，再用5ml乙醇(与三氯化六氨合钴不互溶，具有使产品松散、加快产品干燥的作用)洗涤，吸干；
5、晶体在水浴上干燥，称重，计算产率。
五、实验数据
六、数据处理
理论产品质量：m=6.0×267.5÷237.9=6.77g
产率=
七、误差分析
1、制备过程中晶体析出时间短，造成晶体未完全析出导致产率下降。
2、没有进行冰浴冷却，造成晶体减少。
3、可能加热过度，造成样品分解，使得产率下降。
4、反应不充分，产量低。
实验二、氨的测定
一、实验目的
1、学习使用凯氏定氮仪。
3、学习通过误差分析解释最低反应物使用量。
二、实验原理
配离子[Co(NH3)6]3+很稳定，常温时遇强酸和强碱也基本不分解。但在强碱条件下煮沸时会分解放出氨：
[Co(NH3)6]Cl3+ 3NaOH===Co(OH)3+ 3NaCl+ 6NH3↑
NH3受热挥发，被硼酸吸收：
NH3+H3BO3===NH4H2BO3（蓝绿）
用盐酸溶液标定吸收氨气的硼酸溶液（硼酸铵溶液）：
NH4H2BO3+HCl===H3BO3+NH4Cl
三、实验试剂与仪器
仪器名称：250mL锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台、KDY—9810凯氏定氮仪、量筒
实验试剂：水、2%的硼酸标准溶液（C.P.）、甲基红溴甲酚绿、盐酸（C.P.）、NaOH溶液(C.P.)、NaCO3·5H2O固体
四、实验步骤
1、准确称取0.2g左右的试样，加30ml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变黑，锥形瓶中的溶液则由无变成了蓝绿（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、用酸式滴定管取50ml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，溶液由蓝绿变为橙红的时候达到滴定终点，记下所需HCl溶液的体积V。
注：
盐酸溶液的标定：用移液管移取25ml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，当溶液由红变为黄且不消失时即
柔道教学为滴定终点，纪录所消耗的HCl体积V，平行滴定3组，求的平均值，然后计算得CHCl。
五、实验数据
样品质量 | VHCl | CHCl |
0.2045g | 26.84ml | 0.1723mol/l |
| | |
六、数据处理
由 NH3+H3BO3===NH4H2BO3和NH4H2BO3+HCl===H3BO3+NH4Cl得：
NH3诺基亚9500：NH王子若4H2BO3：HCl=1：1：1
所以nNH3=PNH3VNH3/(RT)=CHClVHCl=0.1723×26.84×10-3=4.62×10－3mol
所以三氯六氨合钴样品中氨的含量是：4.62×10－3×17=0.07854g
NH3％=0.07854÷0.2045×100％=38.4％
三氯六氨合钴中氨的标准含量：17×6÷（58.9+176+35.5×3）=38.1％
相对误差：（38.4％—38.1％）÷38.1％=0.8％
七、误差分析
scc1、滴定终点，指示剂颜变化不明显，造成实验误差。
2、盐酸体积的读数可能存在偏差。
3、实验过程前未对酸式滴定管进行验漏，试验中发现滴定管向外轻微渗漏，对实验结果产生误差。
4、因盐酸配量较大，时间较短盐酸浓度上可能存在一定误差。
5、在用H3BO3吸收NH3时，未用纸片等盖住锥形瓶口，可能有部分NH3挥发出去。
实验三、钴的测定
一、实验目的
1、掌握碘量法测定Co3+的基本实验测量方法。
2、熟练氧化还原滴定分析方法的使用。
3、学会配制淀粉溶液。
二、实验原理
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↑+3NaCl
2Co(OH)3+6HCl+KI===2CoCl2+I2+2KCl+6H2O
I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6
三、实验试剂与仪器
仪器名称：锥形瓶(250mL)、碘量瓶、电炉、 PH试纸、量筒
实验试剂：碘化钾（C.P.）、5mol/L溶液（C.P.）、标准硫代硫酸钠溶液（C.P.）、3%的淀粉指示剂
四、实验步骤
1、准确称取0.2g样品于250mL锥形瓶中，加20ml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），然后冷却溶液。
2、将溶液转移至碘量瓶中，再加20ml水及1gKI固体和15ml 6mol·L-1HCl溶液，立即盖上盖子并摇晃均匀，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（这时滴定速度要慢，以防滴过头），然后加5mL新配的2%的淀粉指示剂，溶液变为蓝，继续滴定至粉红时达到滴定终点。记录所消耗的硫代硫酸钠的体积V。
注：
淀粉溶液的配制：将淀粉溶液溶解在少量温水中，成糊状，然后将溶液倒入沸水中煮2-3min。
五、实验数据
样品质量m | VNaS2O3 | CNaS2O3 |
0.2005g | 31.28ml | 0.02393mol/L |
| | |
六、数据处理
根据：2Co3++2I－===2Co2++I2
I2+2S2O32－===2I－+S4O62－
得到：Co3+与NaS2O3的计量关系为1:1
所以：Co％=(CNaS2O3VNaS2O3×M)÷m×100％
=（0.02393×31.28×10－3×58.93）÷0.2005×100％
=22.00％
三氯六氨合钴中钴的标准含量：58.9÷（58.9+17×6+35.5×3）=22.04％
相对误差=（22.00％－22.04％) 22.04％=0.002％
七、误差分析
1、滴定终点颜变化不明确，在实验时可能会造成误差。
2、电炉上加热至样品无氨气放出，第一次的时候没有让氨气完全放出，然后继续加热至PH试纸无变化。
实验四、氯的测定
一、实验目的
1、掌握Cl－的测定方法。
2、熟练沉淀滴定分析方法的使用。
3、练习标准溶液的配制。
二、实验原理
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=1.56×10－10
豫公网安备41160202000603
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