1、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 AsnMR K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
2、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：H 2SO4 (2molL-1
3、)、HCl (1molL-1)、NH 3H2O (2, 6molL-1)、NaOH (0.1, 2molL-1) 、CuSO 4 (0.1molL-1, 固体)、 HgCl2 (0.1molL-1)、KI (0.1molL-1)、BaCl 2 (0.1molL-1)、K 3Fe (CN)6 (0.1molL-1)、NH 4Fe (SO4)2 (0.1molL-1)、FeCl 3 (0.1molL-1)、KSCN (0.1molL-1)、NH4F (2molL-1)、(NH 4)2C2O4 (饱和) 、AgNO 3 (0.1molL-1)、NaCl (0.1molL-1)、KBr (0.1mol
4、L-1)、 Na2S2O3 (0.1molL-1,饱和)、Na 2S (0.1molL-1)、FeSO 4 (0.1molL-1)、NiSO 4 (0.1molL-1) 、CoCl 2 (0.1molL-1)、CrCl 3 (0.1molL-1)、EDTA (0.1molL-1)、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 CuSO45H2O (s), 加少许蒸馏水搅拌溶解，再逐滴加入 2molL-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 2m
5、L 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 molL-1NH3H2O 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：C u2+ 2NH3H2O=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 0.1molL-1BaCl2 溶液，另一支试管滴入2 滴 0.1molL-1NaOH 溶液，观察现象，写出离子方程式。现象
6、：第一支有白色沉淀 SO42- +Ba2+=BaSO4第二支无现象另取两支试管，各加入 5 滴 0.1molL-1CuSO4 溶液，然后分别向试管中滴入 2 滴0.1molL-1 BaCl2 溶液和 2 滴 0.1molL-1NaOH 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 Cu2+ + 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：【C u(NH3)4 】 2+ 外 界 ： SO42-2.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 0.1molL-1FeCl3
7、 溶液，再滴加 2 滴 0.1molL-1KSCN 溶液，观察溶液呈何颜色？【Fe（SCN ） 3】血红色(2)用 0.1molL-1K3Fe(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)3+ 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 0.1molL-1NH4Fe(SO4)2 溶液，分别用相应方法鉴定NH4+、 Fe3+、SO 4 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 0.1molL-1FeCl3
8、 溶液和 1 滴 0.1molL-1KSCN 溶液，观察溶液颜色。向其中滴加 2molL-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。【Fe（SCN ） 3】血红色；血红色变浅至无色【Fe（F ） 6】 3-；无色变为黄绿色 Fe(C2O4)33- 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 0.1molL-1AgNO3 溶液，按下列步骤进行实验：逐滴加入 0.1molL-1NaCl 溶液至沉淀刚生成；逐滴加入 6molL-1 氨水至沉淀恰好溶解；逐滴加
9、入 0.1molL-1KBr 溶液至刚有沉淀生成；逐滴加入 0.1molL-1Na2S2O3 溶液，边滴边剧烈振摇至沉淀恰好溶解；逐滴加入 0.1molL-1KI 溶液至沉淀刚生成；逐滴加入饱和 Na2S2O3 溶液，至沉淀恰好溶解；逐滴加入 0.1molL-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
10、两支试管各加 5 滴 0.1molL-1 的 FeCl3 溶液及 10 滴 CCl4，然后往一支试管滴入2molL-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 0.1molL-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)(4)配位平衡与酸碱平衡取 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 1molL-1HCl 溶液，另一支滴加 2molL-1NaO
11、H 溶液，观察现象，说明配离子Cu(NH 3)42+在酸性和碱性溶液中的稳定性，写出有关的离子方程式。在一支试管中，先加入 10 滴 0.1molL-1FeCl3 溶液，再逐滴滴加 2molL-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 1molL-1HCl 和 2molL-1NaOH 溶液，观察现象，说明配合物离子FeF 63-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)42+ + 4H+ = Cu2+ +4NH4+ 颜 色 变 浅6.配合物的应用(1)取两支试管各加 10 滴自制的Fe(SCN) 6 3-、Cu(NH 3)42+，然后分别滴加 0.
12、1molL-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)63- + y4- = FeY- + 6CNS- Cu(NH3)42+ + Y4- = CuY2- + 4NH3(2)在小试管中(或白瓷点滴板上 )，滴加一滴 0.1molL-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。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 0.1molL-1NiSO4 溶液及一滴 2molL-1NH3H2O 和 2 滴二乙酰二肟溶液，观察现象，此反应可作为 Ni2
13、+离子的鉴定反应。H+离子浓度过大不利于 Ni2+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 510。 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
14、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(lg Ks = 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
15、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 mo1L-1以 下 的 硫 代 硫 酸 钠 不 会 使 碘 化 银 溶 解 ，2 mo1L-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(NH 3)42+溶液产生 CuS 沉淀？ 用 K = Ksp* K 稳 解 释
