实验三 - 配合物的生成、性质与应用

实验三 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合复盐的区别。 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。 5.熟悉过滤盒试管的使用等基本操作。 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

? MRn

Ks ? [MRn][M][R]n

配合物的稳定性可由K稳 (即Ks)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、仪器和试剂

仪器：试管、离心试管、漏斗、离心机、酒精灯、白瓷点滴板。 试药：H2SO4 (2mol·L-1)、HCl (1mol·L-1)、NH3·H2O (2, 6mol·L-1)、NaOH (0.1, 2mol·L-1) 、

-1-1-1-1

CuSO4 (0.1mol·L, 固体)、HgCl2 (0.1mol·L)、KI (0.1mol·L)、BaCl2 (0.1mol·L)、K3Fe (CN)6

-1-1-1

(0.1mol·L)、NH4Fe (SO4)2 (0.1mol·L)、FeCl3 (0.1mol·L)、KSCN (0.1mol·L-1)、NH4F

-1-1-1-1

(2mol·L)、(NH4)2C2O4 (饱和)、AgNO3 (0.1mol·L)、NaCl (0.1mol·L)、KBr (0.1mol·L)、 Na2S2O3 (0.1mol·L-1,饱和)、Na2S (0.1mol·L-1)、FeSO4 (0.1mol·L-1)、NiSO4 (0.1mol·L-1) 、CoCl2

-1-1-1

(0.1mol·L)、CrCl3 (0.1mol·L)、EDTA (0.1mol·L)、乙醇 (95%)、CCl4、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 CuSO4·5H2O (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-1NH3·H2O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。

现象：有浅蓝色沉淀碱式硫酸铜生成：Cu2++ 2NH3·H2O=Cu2(OH)2SO4+2NH4+

继续滴加沉淀溶解加入乙醇，现象和解释： 析出Cu(NH3)4 SO4(蓝色) (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-1BaCl2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。

现象：第一支有白色沉淀SO4 +Ba=BaSO4

2-2+

第二支无现象 另取两支试管，各加入5滴0.1mol·L-1CuSO4溶液，然后分别向试管中滴入2滴0.1mol·L-1

-1

BaCl2溶液和2滴0.1mol·LNaOH溶液，观察现象，写出离子方程式。

第一支有白色沉淀SO42- +Ba2+=BaSO4

第二支有蓝色沉淀Cu + OH =Cu（OH）2

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。 内界：【Cu(NH3)4 】 外界：SO4

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？【Fe（SCN）3】血红色

(2)用0.1mol·LK3Fe(CN)6)溶液代替FeCl3溶液，同法进行实验，观察现象是否相同。不同无现象Fe(CN)6)配离子存在于溶液中。

(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。加盐酸，NaOH，硝酸钡验证

3.配位平衡及其移动 (1)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·LNH4F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。

【Fe（SCN）3】血红色；血红色变浅至无色【Fe（F）6】；无色变为黄绿色Fe(C2O4)3

生成稳定常数更大的配离子 (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；

-1

④逐滴加入0.1mol·LNa2S2O3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。象和解释 AgBr Ag(S2O3)23- AgI Ag(CN)2 - Ag2S 浅黄色沉淀 溶解 黄色沉淀 溶解 黑色沉淀 K = Ksp × K稳

(3) 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。 Fe(C2O4)33- + I - 无现象 2Fe3+ + 2I - == I2+ 2Fe2+ (四氯化碳层的颜色为棕色)

3-

3-

2+

2+-

2-

-1

3+

-1

(4)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·LHCl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·LHCl和2mol·LNaOH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。 Cu(NH3)4 + 4H === Cu +4NH4

6.配合物的应用

2+

+

2+

+

-1

-1-1

颜色变浅

(1)取两支试管各加10滴自制的[Fe(SCN)6] 3-、[Cu(NH3)4]2+，然后分别滴加0.1mol·L-1 EDTA溶液，观察现象并解释。现象和解释： 褪色 形成EDTA的螯合物 [Fe(CNS)6] + y == [FeY] + 6CNS

[Cu(NH3)4]2+ + Y4- == [CuY]2- + 4NH3

(2)在小试管中(或白瓷点滴板上)，滴加一滴0.1mol·L-1FeSO4溶液及3滴0.25%邻菲罗啉溶液，观察现象，此反应可作为Fe2+离子的鉴定反应。

3-4---

现象和解释： 生成桔红色的溶液(反应方程式)

(3)在试管中加入2滴0.1mol·L-1NiSO4溶液及一滴2mol·L-1NH3·H2O和2滴二乙酰二肟溶液，观察现象，此反应可作为Ni2+离子的鉴定反应。

H离子浓度过大不利于Ni离子生成内络盐，而OH离子的浓度也不宜太高，否则会生成氢氧化镍沉淀。合适的酸度是pH为5～10。

+

2+

-

在白色点滴板上滴1滴0.2mo1.L-1硫酸镍溶液，1滴0.1mo1.L-1氨水和1滴1% 二乙酰二肟溶液，观察有什么现象

现象和解释： 生成鲜红色的沉淀(反应方程式见上) 五、注意事项

1.在性质实验中一般来说，生成沉淀的步骤，沉淀量要少，即刚观察到沉淀生成就可以；使沉淀溶解的步骤，加入试液越少越好，即使沉淀恰好溶解为宜。因此，溶液必须逐滴加入，且边滴边摇，若试管中溶液量太多，可在生成沉淀后，离心沉降弃去清液，再继续实验。

2.NH4F试剂对玻璃有腐蚀作用，储藏时最好放在槊料瓶中。

3.注意配合物的活动性是指配合物在反应速度方面的性能。Cr-EDTA配合物的稳定性相当高(lgKs = 21)，但反应速度较慢。在室温下很少发生反应，必须在EDTA过量且加热煮沸下才能形成相应配合物。

1. 银氨配合物不能贮存，因放置时(天热时不到一天)会析出有强爆炸性的氮化银Ag3N沉淀。为了破坏溶液中的银氨配离子，可加盐酸，使它转化为氯化银，回收氯化银。 2. 溴化银、碘化银与硫代硫酸钠溶液反应时，硫代硫酸钠浓度不能较大，否则碘化银也会溶解。一般情况下1 mo1·L-1以下的硫代硫酸钠不会使碘化银溶解，2 mo1·L-1的硫代硫酸钠会使碘化银部分溶解，饱和硫代硫酸钠会使碘化银全部溶解。

六、思考题

1.试总结影响配位平衡的主要因素。影响配位平衡的因素：配离子的稳定性；难溶物的溶度积；氧化还原性；溶液的酸碱性

2.配合物与复盐的区别是什么？

3.实验中所用EDTA是什么物质？它与单基配体相比有何特点？

4.为什么Na2S不能使K4Fe(CN)6产生FeS沉淀，而饱和的H2S溶液能使[Cu(NH3)4]2+溶液产生CuS沉淀？ 用K = Ksp* K稳解释

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