三氯化六氨合钴的制备实验报告

一、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 , 通过对产品的合成和组分的测定，确定配合物的实验式和结构。

2.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。

3.通过对溶液的配制和标定、仪器的使用、处理实验结果等提高学生独立分析能力、解决问题的综合能力。

二、实验内容——三氯化六氨合钴（ III ）的制备及组成的测定Ⅰ、三氯化六氨合钴（III）的制备（ 1）实验原理：钴化合物有两个重要性质：第一，二价钴离子的盐较稳定；三价钴离子的盐一般是不稳定的，只能以固态或者配位化合物的形式存在。

显然，在制备三价钴氨配合物时，以较稳定的二价钴盐为原料，氨－氯化铵溶液为缓冲体系，先制成活性的二价钴配合物，然后以过氧化氢为氧化剂，将活性的二价钴氨配合物氧化为惰性的三价钴氨配合物。

反应需加活性炭作催化剂。

反应方程式：2CoCl2·6H2O ＋ 10NH3＋ 2NH4Cl ＋ H2O2 ====2[Co(NH3) 6]Cl 3＋ 14H2O（橙黄色）(2)实验仪器及试剂 :仪器：锥形瓶（ 250ml）、滴管、水浴加热装置、抽滤装置、温度计、蒸发皿、量筒（ 10ml、25ml、 100ml）药品：氯化铵固体、 CoCl2· 6H2O 晶体、活性炭、浓氨水、 5%H2O2、浓 HCl、2mol/L 的 HCl 溶液、乙醇溶液、冰、去离子水（ 3）实验步骤 :，在锥形瓶中，将 4gNHCl 溶于 8.4mL 水中，加热至沸（加速溶解并赶出加入 6g 研细的 CoCl ·6H O晶体，溶解后，加 0.4g 活性炭O2）（活性剂，需研细），摇22动锥形瓶，使其混合均匀。

用流水冷却后（防止后来加入的浓氨水挥发），加入13.5mL浓氨水，再冷却至283K以下（若温度过高H2O2溶液分解，降低反应速率，防止反应过，用滴管逐滴加入13.5mL5% HO 溶液(氧化剂)，水浴加热至 323~333K，于激烈） 2 2保持 20min，并不断旋摇锥形瓶。

然后用冰浴冷却至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浓盐酸（中和过量的氨）。

趁热吸滤，慢慢加入 6.7ml 浓盐酸（同离子效应）于滤液中，即有大量橙黄色晶体（ [Co(NH )]Cl ）析出。

用冰浴冷却后吸滤，晶体以冷的2ml 2mol/L HCl 洗涤，363再用少许乙醇洗涤，吸干。

晶体在水浴上干燥，称量，计算产率。

Ⅱ、三氯化六氨合钴（III）组成的测定（一）氨的测定（ 1）实验原理：由于 [Co（ NH3） ]6Cl3 在强碱强酸作用下，基本不被分解，只有在沸热的条件下，才被强碱分解，所以式样液加 NaOH溶液作用，加热至沸使其分解，并整出氨，整出的氨用过量的 2%磷酸溶液吸收，以甲基橙为指示剂，用 HCl 标准也滴定生成的磷酸氨，可计算出氨的百分量。

[Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3＋ 3NaOH====Co（ OH）3+6 NH3 ++6 NaCl NH3+H3 BO3 ==== NH 4 H 2 BO3NH4 H 2 BO3 +HCl ==== H3 BO3 + NH 4 Cl（ 2）仪器与试剂：仪器： 250ml 锥形瓶、量筒、 pH 试纸、滴定管试剂： 50ml2% H3BO3、HCl 溶液、甲基红溴甲酚氯（ 3）实验步骤：（1）用电子天平准确称取约 0.2g 样品于 250ml 管中，加 50ml 去离子水溶解，另准备 50ml2% H3BO3溶液于 250ml 锥形瓶中，（2）在 H3BO3溶液加入 5-6 滴甲基红溴甲酚氯指示剂，将样品溶液倒入加H3BO3的锥形瓶中，然后将锥形瓶固定在凯氏定氮仪上，开启凯氏定氮仪，氨气开始产生并被 H3 BO3溶液吸收，吸收过程中， H3BO3溶液颜色由浅绿色逐渐变为深黑色，当溶液体积达到 100ml 左右时，可认为氨气已被完全吸收（也可利用 PH 试纸检验氨气出口来确定氨气是否被完全蒸出）。

（3）用以用 NaCO3溶液标定准确浓度的 HCl 溶液滴定吸收了氨气的 H3 BO3溶液，当溶液颜色由绿色变为浅红色时即为终点。

读取并记录数据，计算氨的含量。

（二）钴的测定（ 1）实验原理：利用三价钴离子的氧化性，通过碘量法，即利用 I 2的氧化性和 I -的还原性进行滴定用来测定钴的含量，以淀粉作指示剂。

主要反应方程式：[Co(NH3) 6]Cl 3＋3NaOH====Co（OH）3 + 6NH3++6 NaClCo （OH）3 +3HCl==== Co3++ 3H2O2 Co3++2I - ====2 Co2++I 2I 2 +2S2O32- ====2I - + S4O62-⑵仪器与试剂：仪器： 250ml 锥形瓶、 250ml 碘量瓶、电炉、量筒、 pH 试纸（精密）、电子天平、试剂： KI 固体、 10％ NaOH溶液、 6mol/LHCl 溶液、 Na2S2O3溶液、 2％淀粉溶液⑶实验步骤：用电子天平准确称取0.2g 样品于 250ml 锥形瓶中，加入 20ml 去离子水，10ml 10 ％ NaOH溶液，置于电炉微沸加热至无氨气放出（用PH试纸检验）。

冷却至室温后加入 20ml 水，转移至碘量瓶中，再加入1g KI固体，15ml 6mol/LHCl 溶液，立即盖上碘量瓶瓶盖，充分摇荡后，在暗处反应10min 后拿出。

用已准确标定浓度的 Na2S2O3溶液滴定至浅黄色时，再加入1ml 2 ％的淀粉溶液，继续滴至溶液为粉红色即为反应终点（滴定开始阶段应迅速滴加，防止。

读取并记I2 挥发）录实验数据并计算钴的百分含量。

（三）氯的测定⑴实验原理：利用摩尔法测定氯的含量，即在中性或弱碱性溶液中，以K2 CrO4作指示剂，用AgNO3标准溶液滴定 Cl ˉ，由于 2Ag++CrO42- =Ag2CrO4↓（砖红色） , Ksp=2.0 ×10-12 ; Ag ++Cl- =AgCl↓（白色）, Ksp=1.8 × 10-10 , 由于 AgCl 的溶解度比 Ag CrO4小，根据分布沉淀原理，溶液中首先析出AgCl 沉淀，化学计量点附近，由于Ag+2-浓度增加，与CrO4生成砖红色Ag2CrO4沉淀指示滴定终点。

另外为了准确滴定-Cl ，需控制指示剂的浓度。

根据实验数据计算氯的含量。

仪器： 100ml 容量瓶， 250ml 锥形瓶，酸式滴定管，玻璃棒，25ml 移液管试剂： 5%的 K2CrO4溶液， AgNO3溶液⑶实验步骤：用电子天平准确称取约0.2g 的样品用去离子水溶解，然后转移至100ml 的容量瓶中定容，取25ml 样品溶液于锥形瓶中，加入 3 滴 5%的 K2 CrO4溶液作指示剂，用已准确标定浓度的 AgNO3溶液滴定，溶液由黄色变为砖红色且砖红色 30 秒不消失（不需摇动）即为终点，读取并记录数据，计算氯的含量。

三、实验数据处理：（1）三氯化六氨合钴的制备[Co(NH3)6]Cl3 的制备产率得到产品 m=0.72g6.0267.56.77g称取样品 6.0g ，理论产品质量为 M=237.9产率 = 0.72100% 10.6%6.77（2）氨的测定氨的含量计算m [Co(NH3) 6 ]Cl 3=0.2031g C HCl=0.3015mol/L消耗 15.56ml根据反应方程式得 HCl 与 NH3的计量比为 1 ： 1C HCl V HCl 170.3015 15 .56 17100% 39.73%故样品中 NH 3%样重10000.203110001mol 样品中所含氨的物质的量为0.3973 ×267.5 ÷17=6.25mol （3）钴的测定已标定 Na2 S2O3的浓度为 0.0150 mol/L样品质量 m=0.2001g消耗 Na 2S 2O 3 体积为 54.95ml根据化学反应方程式可知 Co 3+与 Na 2S 2O 3 的计量比为 1:1CNa 2 S2 O3VNa 2S 2O 358.93Co%故样品中1000 样重0. 0150 54.95 58.93 100 %24.27%1000 0.20011mol 样品中所含钴的物质的量为 0.2427 ×267.5 ÷ 58.93=1.10mol（ 4）氯的测定称取样品的质量 m 样品 =0.1998g已标定的 AgNO 的浓度 C =0.05844mol/L3AgNO3滴定用 AgNO 3的体积 V AgNO3=10.37mlAg ++Cl - =AgCl ↓ 计量比为 1:1所以 Cl %C AgNO3 V AgNO3 35.5 ＝ 0.05844 10.37 35.5 100% 10.77%1000 样重 1000 0.19981mol 样品中所含氯的物质的量为 0.1077 ×267.5 ÷ 35.5=0.81mol[Co(NH 3 ) 6]Cl 3 的含量测定结果汇总氨 钴氯实验结果39.73% 24.27% 10.77% [Co(NH 3 ) 6]Cl 3 的理论结果 38.13% 22.06% 39.81% 偏差1.60%2.21% -29.04% 相对偏差3.67% 7.57% -72.04%摩尔比氨：钴：氯 =6.25 ：1.10 ：0.81样品的实验式360.8[Co （NH ） ]Cl四、结果讨论误差与分析：(1) 样品产率低，原因有：① 氯化铵加热时过度和温水浴时会释放出氨气，导致产率的下降。

②冷水浴时不够完全，有部分固体没有析出或晶体析出后再溶解。

③抽滤时滤纸会粘附一部分，导致损失④在反应搅拌与产品烘干时，都会导致损失⑤ 加入的活性炭没有充分研磨，颗粒太大，催化效果差 ⑥ 过滤时速度太慢（ 2）通过对组分测定，氨、钴的含量偏高，氯的含量比较低。

原因有：①氨的测定中，滴定终点判断有偏差，导致实验数据的误差。

②钴的测定中，加淀粉时的黄色判断有点晚。

③钴的测定中，滴定管最后产生个小气泡，使 Na2S2O3滴定的体积偏小，影响实验。

④氯的测定中，滴定终点不好把握，在没有达到终点时即停止滴定，导致误差较大。

⑤ 产品中可能有其他物质，比如二氯化五氨合钴。

⑥ 在读数时存在误差。

⑦ 配制标准溶液的过程中存在误差，导致滴定不准确，影响结果的计算。

五、注意事项：（ 1）三氯化六氨合钴的制备：①CoC l2·6H2 O溶解后加入活性炭冷却不能太慢，因为氯化铵在溶液中加热后会有氨气放出，活性炭在使用前一定要充分研磨以提供较大的比表面积；②加 H2O2前必须降温处理，一是防止其分解，二是使反应温和的进行。