实验十一 配合物的生成、性质与应用

实验十一 配合物的生成、性质和应用

一、实验目的

1.了解配合物的生成和组成。

2.了解配合物与简单化合物的区别。

3.了解配位平衡及其影响因素。

4.了解螯合物的形成条件及稳定性。

二、实验原理

由中心离子(或原子)与配体按一定组成和空间构型以配位键结合所形成的化合物称配合物。配位反应是分步进行的可逆反应，每一步反应都存在着配位平衡。 M + nR MR

n s n

[MRn] [M][R]K 配合物的稳定性可由K 稳 (即K s )表示，数值越大配合物越稳定。增加配体(R)或金属离子(M)浓度有利于配合物(MRn)的形成，而降低配体和金属离子的浓度则有利于配合物的解离。如溶液酸碱性的改变，可能引起配体的酸效应或金属离子的水解等，就会导致配合物的解离；若有沉淀剂能与中心离子形成沉淀的反应发生，引起中心离子浓度的减少，也会使配位平衡朝离解的方向移动；若加入另一种配体，能与中心离子形成稳定性更好的配合物，则同样导致配合物的稳定性降低。若沉淀平衡中有配位反应发生，则有利于沉淀溶解。配位平衡与沉淀平衡的关系总是朝着生成更难解离或更难溶解物质的方向移动。

配位反应应用广泛，如利用金属离子生成配离子后的颜色、溶解度、氧化还原性等一系列性质的改变，进行离子鉴定、干扰离子的掩蔽反应等。

三、仪器和试药

仪器：试管、离心试管、漏斗、离心机、酒精灯、白瓷点滴板。

试药：H 2SO 4 (2mol·L -1)、HCl (1mol·L -1)、NH 3·H 2O (2, 6mol·L -1)、NaOH (0.1, 2mol·L -1) 、CuSO 4 (0.1mol·L -1, 固体)、HgCl 2 (0.1mol·L -1)、KI (0.1mol·L -1)、BaCl 2 (0.1mol·L -1)、K 3Fe (CN)6

(0.1mol·L -1)、NH 4Fe (SO 4)2 (0.1mol·L -1)、FeCl 3 (0.1mol·L -1)、KSCN (0.1mol·L -1)、NH 4F (2mol·L -1)、(NH 4)2C 2O 4 (饱和)、AgNO 3 (0.1mol·L -1)、NaCl (0.1mol·L -1)、KBr (0.1mol·L -1)、 Na 2S 2O 3 (0.1mol·L -1,饱和)、Na 2S (0.1mol·L -1)、FeSO 4 (0.1mol·L -1)、NiSO 4 (0.1mol·L -1) 、CoCl 2 (0.1mol·L -1)、CrCl 3 (0.1mol·L -1)、EDTA (0.1mol·L -1)、乙醇 (95%)、CCl 4、邻菲罗啉 (0.25%)、二乙酰二肟(1%)、乙醚、丙酮。

四、实验内容

1.配合物的生成和组成

(1)配合物的生成

在试管中加入0.5g CuSO 4·5H 2O (s), 加少许蒸馏水搅拌溶解，再逐滴加入2mol·L -1的氨水溶液，观察现象，继续滴加氨水至沉淀溶解而形成深蓝色溶液，然后加入2mL 95%乙醇，振荡试管，有何现象？静置2分钟，过滤，分出晶体。在滤纸上逐滴加入2 mol·L -1NH 3·H 2O 溶液使晶体溶解，在漏斗下端放一支试管承接此溶液，保留备用。写出相应离子方程式。

(2)配合物的组成

将上述溶液分成2份，在一支试管中滴入2滴0.1mol·L -1BaCl 2溶液，另一支试管滴入2滴0.1mol·L -1NaOH 溶液，观察现象，写出离子方程式。

另取两支试管，各加入5滴0.1mol·L -1CuSO 4溶液，然后分别向试管中滴入2滴0.1mol·L -1 BaCl 2溶液和2滴0.1mol·L -1NaOH 溶液，观察现象，写出离子方程式。

比较二实验结果，分析该配合物的内界和外界组成，写出相应离子方程式。

2.配合物与简单化合物、复盐的区别

(1)在一支试管中加入10滴0.1mol·L-1FeCl3溶液，再滴加2滴0.1mol·L-1KSCN溶液，观察溶液呈何颜色？

(2)用0.1mol·L-1K3Fe(CN)6)溶液代替FeCl3溶液，同法进行实验，观察现象是否相同。

(3)如何用实验证明硫酸铁铵是复盐，请设计步骤并实验之。

提示：取3支试管，各加入5滴0.1mol·L-1NH4Fe(SO4)2溶液，分别用相应方法鉴定NH4+、Fe3+、SO4 2-的存在。

3.配位平衡及其移动

(1)配位平衡

在3支各加入少量自制的硫酸四氨合铜溶液的试管中，分别滴加2滴0.1mol·L-1BaCl2溶液、2滴0.1mol·L-1NaOH溶液、2滴0.1mol·L-1Na2S溶液，观察现象，说明原因。

(2)配合物的取代反应

在一支试管中，加入10滴0.1mol·L-1FeCl3溶液和1滴0.1mol·L-1KSCN溶液，观察溶液颜色。向其中滴加2mol·L-1NH4F溶液，溶液颜色又如何？再滴入饱和(NH4)2C2O4溶液，溶颜色又怎样变化？简单解释上述现象，并写出离子方程式。

(3)配位平衡与酸碱平衡

①取2支试管，各加入少量自制的硫酸四氨合铜溶液，一支逐滴加入1mol·L-1HCl溶液，另一支滴加2mol·L-1NaOH溶液，观察现象，说明配离子[Cu(NH3)4]2+在酸性和碱性溶液中的稳定性，写出有关的离子方程式。

②在一支试管中，先加入10滴0.1mol·L-1FeCl3溶液，再逐滴滴加2mol·L-1NH4F溶液至溶液颜色呈无色，将此溶液分成两份，分别逐滴加入1mol·L-1HCl和2mol·L-1NaOH溶液，观察现象，说明配合物离子[FeF6]3-在酸性和碱性溶液中的稳定性，写出有关的离子方程式。

(4) 配位平衡与沉淀平衡

在一支离心试管中加入2滴0.1mol·L-1AgNO3溶液，按下列步骤进行实验：

①逐滴加入0.1mol·L-1NaCl溶液至沉淀刚生成；

②逐滴加入6mol·L-1氨水至沉淀恰好溶解；

③逐滴加入0.1mol·L-1KBr溶液至刚有沉淀生成；

④逐滴加入0.1mol·L-1Na2S2O3溶液，边滴边剧烈振摇至沉淀恰好溶解；

⑤逐滴加入0.1mol·L-1KI溶液至沉淀刚生成；

⑥逐滴加入饱和Na2S2O3溶液，至沉淀恰好溶解；

⑦逐滴加入0.1mol·L-1Na2S溶液至沉淀刚生成；

写出每一步有关的离子方程式，比较几种沉淀的溶度积大小和几种配离子稳定常数大小讨论配位平衡与沉淀平衡的关系。

(5) 配位平衡与氧化还原反应

取两支试管各加5滴0.1mol·L-1的FeCl3溶液及10滴CCl4，然后往一支试管滴入2mol·L-1 NH4F溶液至溶液变为无色，另一支试管中滴入几滴蒸馏水，摇匀后在两支试管中分别再滴入5滴0.1mol·L-1KI溶液，振荡后比较两试管中CCl4层颜色，解释现象并写出离子方程式。

4.配合物的活动性

取一支试管加入10滴0.1mol·L-1的CrCl3和2mL 0.1mol·L-1 EDTA溶液，摇匀，是否有配合物生成，将溶液加热，观察现象并解释。

5.配合物的水合异构现象

(1)取一支试管加入0.5mL 0.1mol·L-1的CrCl3溶液，加热，观察溶液颜色变化，然后将溶液冷却，观察现象并解释。

反应方程式如下：[Cr(H

O)6]3++2Cl-[Cr(H2O)4Cl2]+ +2H2O