2020高中化学竞赛实验教案设计-无机实验-一种钴(III)配合物的制备

一种钴（III）配合物的制备

一、实验目的与要求：

1. 掌握制备金属配合物最常用方法—水溶液中取代反应和氧化还原反应，了解其基本原理和方法。

2. 对配合物组成进行初步推断。

二、教学重点与难点：

掌握制备金属配合物最常用的方法—水溶液中取代反应和氧化还原反应，了解其基本原理和方法；学习使用电导仪

三、教学方法与手段：讲授法；演示法

四、教学课时: 4课时

五、课的类型：实验课

实验原理：

1. 运用水溶液中的取代反应来制取金属配合物，是在水溶液中的一种金属盐和一种配体之间的反应。实际上是用适当的配体来取代水合配离子中水分子。

2.Co(II)的配合物能很快进行取代反应，而Co(III)配合物的取代反应很慢。因此，Co(III)

的配合物一般是通过Co(II)和配体的一种快速反应生成Co(II)的配合物，然后使它被氧化成为相应的Co(III )配合物。

3.用化学分析方法的确定某配合物的外界，然后将配离子破坏用来看其内界。通常用加

热或改变溶液酸碱性来破坏它，一般采用定性，半定量甚至估量的分析方法。推定配合物的化学式后，可用电导仪来测定一定浓度配合物溶液的导电性，与已知电解质溶液的导电性进行对比，可确定该配合物化学式含有几个离子，进一步确定该化学式(电导率不做!!)。

游离的Co2+离子在酸性溶液中可与硫氰化钾作用生成蓝色配合物[Co(NCS)4]2-，由此可用来鉴定离子的Co2+存在。

Co2++4SCN-==== [Co(NCS)4]2-蓝色

游离的NH4+离子可由奈氏试剂来检定。

NH4++2[HgI42-+4OH-===[O＜Hg2＞NH2]I↓+7I-+3H2O

4、根据我们的反应物的组成（氯化钴、氨水、浓盐酸、水），可能的产物为：

[Co(NH3)5Cl]3+（紫红色）、[Co(NH3)6]3+（黄色）、[Co(NH3)5H2O]3+（粉红色）！

我们要需要的是紫红色的东西！

实验内容：

一、制备Co(Ⅲ)配合物

取代反应：[Co(H2O)6]Cl2+6NH3 === [Co(NH3)6]Cl2（浆棕色）

氧化反应：[Co(NH3)6]2++H2O2 ==== [Co(NH3)6]Cl3（土黄色）

[Co(NH3)6]3++浓HCl==== [Co(NH3)5Cl] Cl2（紫红色，目标物）

实验步骤：

台称称取NH4Cl 1.0g—→锥形瓶（6ml浓NH3·H2O）—→振荡均匀——分数次加入2.0g 的CoCl2·6H2O（红色）—→浆棕色稀浆—逐滴慢加30%H2O2 3 mL(充分利用H2O2的氧化性，时间最少5min)→完全溶解—6mL浓HCl（原装）→水浴微热（60~70℃,最高不超过85C）15min—→冷却摇动—5ml蒸馏冷水分次洗涤（热水会造成产品损失）→—5ml冷的6mol L-1 HCl分次洗涤→抽虑得到产品（紫红色）—→连同滤纸转移至表面皿烘干（105℃）—→称量（2.0 g）

【注意每一步反应需要充分，因为氧化和取代反应均需要时间，前面NH4Cl/NH3主要起缓冲作用，在进行内界强取代的时候用原装的HCl（12 mol L-1）并需加热，而后面洗涤的时候需要用6mol L-1，原装的对半稀释，如果直接用原装浓盐酸，会溶解掉和抽穿滤纸！】

二、组成的初步推断

1. 产品酸碱性

称取0.3g试液—→烧杯—35ml蒸馏水→溶解—→pH=5~6 (邓: 中性)。

【注意：这里是混匀，并非完全溶解。】

2. 氯离子(Cl-)的推断

取15ml试液（测定pH值）——滴加AgNO3至上层清液无沉淀—→过滤—→白色

沉淀多; 清液—2ml浓HNO3→搅拌—滴加AgNO3→白色沉淀少(肉眼定性比较加HNO3前和后产生白色AgCl的量,不要求定量比较!)

【外界的Cl因为能够电离可以检测到，内界的Cl由于电离困难不能检测到，加入硝酸把内界的Cl转出来】

3. 钴的推断

取3ml试液（测定pH值）—滴加3滴SnCl2→振荡—→液体呈粉红色（含Co2+）—1粒KSCN1ml戊醇1ml乙醚→上层呈蓝色（Co2+）下层呈红褐色【内界的氨和钴较稳定，需强热。加SnCl2可将三价钴离子还原为Co(II)加SCN 产生蓝色的四硫氰合钴，在有机溶剂中稳定！】

疑问：Sn2+究竟能否直接将内界中的钴还原？

4. 铵离子的推断

取2ml试液（测定pH值）—少量水→清亮液—2滴奈试剂→红棕色沉淀表示有NH4+存在。（未加强热之前，也做钴和氨的对比实验！强热或强取代可以破坏内界！）5. 氨的推断

余下的试液（测定pH值）—△→棕黑色【Co(OH)3】—→冷却（测定pH值）—→弱碱性【有氨和Co(OH)3产生！】—→过滤—→清液

清液—滴加3滴SnCl2→振荡—→液体呈粉红色（含Co2+）—1粒KSCN1ml戊醇1ml乙醚→上层呈蓝色（Co2+）下层呈红褐色

清液—少量水→清亮液—2滴奈试剂→红棕色沉淀表示有NH4+存在

6、产品的电导率测定不做！

综合：

初步推断产物组成中有Co3+，Cl-，NH4+等组分化学式为[Co(NH3)5Cl]Cl2

产率=2.0/2.1×100%=96.24。

先把水浴锅烧起来，自动控温装置不准确，需要温度计设定温度！