配合物的生成

配合物的生成、性质和应用

实验目的

1.了解配离子与简单离子、配位化合物与复盐的区别。 2.了解配离子的形成与离解。

3.比较不同配位化合物的稳定性，了解配位平衡与沉淀平衡之间的联系与转化条件。 4.了解配位化合物在分析化学中的应用。 实验提要

中心原子或离子(称为配合物的形成体)与一定数目的中性分子或阴离子(称为配合物的配体)以配位键结合形成配位个体。配位个体处于配合物的内界，若带有电荷就称为配离子。带正电荷称为配阳离子，带负电荷称为配阴离子。配离子与带有相同数目的相反电荷的离子(外界)组成配位化合物，简称配合物。通常过渡金属离子易形成配位化合物。例如Zn2+、Ni2+、 Cu2+、Ag+等均易与氨形成相应的配离子[Zn(NH3)4]2+、[Ni(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+等。

大多数易溶配合物在溶液中离解为配离子和外界离子。例如[Cu(NH3)4]SO4在水溶液中完全离解为[Cu(NH3)4]2+和SO42-。而配离子只能部分离解，如在水溶液中，[Cu(NH3)4]2+存在下列离解平衡：

[Cu(NH3)4]2+CuZ→k-4NH3

式中，Kθ不稳称为配离子的不稳定常数，表示配离子稳定性的大小，Kθ不稳越小，配离子越稳定。

根据平衡移动原理，当外界条件改变时，配离子的离解平衡能够向着生成更难离解或更难溶解物质的方向移动。例如，往配离子[Ag(NH3)2]+溶液中加入一定浓度的KI(沉淀剂)，可生成更难溶的AgI沉淀，从而实现了配离子向难溶物的转化。又如，Fe3+可与SCN-生成血红色的[Fe(SCN)n]3-n (n=1～6)。若往[Fe(SCN)n]2-n溶液中加入F-，则能转化为更稳定的无色[FeF6]3-。

由中心离子与多齿配体形成的具有环状结构的配合物称为螯合物。与简单的配合物相比，螯合物具有更好的稳定性。

简单金属离子在形成配合物后，其颜色、溶解性、酸碱性及氧化还原性都会发生改变。这些性质的变化，可以应用于化学分析中。

如Ni2+与丁二酮肟在氨溶液或醋酸钠溶液中生成鲜红色螯合物，其反应如下：

这是鉴定溶液中是否存在Ni2+的灵敏反应。

又如，在Fe3+与CO2+混合液中用KSCN法检验CO2+时，由于Fe3+有干扰，这时若加入NaF或NH4F可使Fe3+形成较稳定的配位化合物。

[Fe(SCN)n]3-n+6F-→[FeF6]-+nSCN-

由于Fe3+与F-生成无色的配离子[FeF6]3-，不再干扰Co2+的检验。此例中，干扰离子Fe3+仅仅被掩蔽而未分离掉，这种作用称为掩蔽，所用的NaF或NH4F等试剂，称为掩蔽剂。

【仪器、药品和材料】

仪器：离心机、离心试管、试管、滴管、洗瓶。 药品：HCl(浓)、H2SO4(2mol·L-1)、NH3·H2O(2mol·L-1、6mol·L-1)、NaOH(1mol·L-1)、AgNO3(0.1mol·L-1)、BaCl2(0.1mol·L-1)、Cr2(SO4)3(0.1mol·L-1)、CuCl2(1mol·L-1)、 CuSO4(0.1mol·L-1)、Fe2(SO4)3(0.1mol·L-1)、KBr(0.1mol·L-1)、KI(0．1mol·L’)、KSCN(0.1mol·L-1、饱和)、NaF(0.1mol·L-1)、(NH4)2S(0.1mol·L-1)、NaCl(0.05mol·L-1)、NiSO4(0.1mol·L-1)、ZnSO4(0.1mol·L-1)、FeCl3(0.1mol·L-1)、NiCl2(0.1mol·L-1)、FeSO4(0.1mol·L-1)、CoCl2(0.5mol·L-1)、Na2S2O3(1mol·L-1、饱和)、Na2S(0.1mol·L-1)、K3[Fe(CN)6](0.1mol·L-1)、K4[Fe(CN)6]( 0.1mol·L-1)、NH4Fe(SO4)2(0.1mol·L-1)、Na3[Co(NO2)6](饱和)、丁二酮肟(1％)、丙酮、NaF(固)、明矾(固)。

材料：pH试纸。 【实验内容】

1．配离子与简单离子、配位化合物与复盐的区别。

(1)在三支试管中分别加入0.1mol·L-1叫K3[Fe(CN)6]溶液3滴、0.1mol·L-1NH4·Fe(SO4)2溶液3滴、0.1mol·L-1 FeCl3溶液3滴，再各加入10滴蒸馏水，然后各加入0.1mol·L-1KSCN溶液1～2滴，观察并记录现象，比较实验结果，并加以解释。

(2)两支试管中分别加入0.1mol·L-1 FeSO4溶液和0.1mol·L-1K4[Fe(CN)6]溶液各10滴，再各加入0.1mol·L-1Na2S溶液5滴，观察现象，是否都有FeS沉淀生成并加以解释。

(3)取少许明矾晶体，用蒸馏水溶解，制得明矾试液。

在三支试管中分别加入明矾试液3滴，再分别加人饱和Na3[Co(NO2)6]溶液3滴、1mol·L-1NaOH溶液3滴、0.1mol·L-1BaCl2溶液3滴，观察、记录现象，并加以解释。

2．配离子的生成

在六支试管中，分别加人4滴Ag+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cr3+、Fe3+的溶液，然后分别逐滴加入2mol·L-1氨水溶液，注意观察滴加少量和过量氨水时的现象。将实验现象和各离子与氨水时的现象。将实验现象和各离子与氨水反应后的产物写如下表。

┏━━━━━━━┳━━┳━━━┳━━━┳━━━━┳━━━┳━━━━┓ ┃试剂＼离子 ┃Ag+ ┃Cu2+ ┃Zn2+ ┃Ni2+ ┃Cr3+ ┃ Fe3+ ┃ ┣━━━━━━━╋━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━━┫ ┃ 少量氨水 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━╋━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━━┫ ┃ 过量氨水 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┗━━━━━━━┻━━┻━━━┻━━━┻━━━━┻━━━┻━━━━┛

3．配离子与难溶电解质之间的转化及配离子稳定性的比较

在离心试管内加入0.1mol·L-1AgNO3溶液10滴和0.1mol·L-1NaCl溶液10滴，离心分离，弃去清液，并用蒸馏水洗涤沉淀两次，弃去洗涤液。在沉淀中滴加2mol·L-1NH3·H2O至沉淀刚好溶解，再在溶液中加0.1mol·L-1NaCl溶液1滴，观察有无沉淀生成。继续滴加0.1mol·L-1KBr溶液。至沉淀完全，离心分离，弃去溶液。沉淀用蒸馏水洗涤两次，弃去洗涤液。再在沉淀中加人0.1mol·L-1NaCl NaS2O3溶液至沉淀刚好溶解，再在溶液中加入0.1mol·L-1)KBr溶液1滴，观察有无沉淀生成。继续加0.1mol·L-1KI溶液至沉淀生成。

根据实验结果，讨论沉淀平衡与配离子平衡的相互影响，并比较Ag（Ⅰ）配离子的稳定性和各难溶电解质溶度积的大小。

(1) Cu(Ⅱ)配离子的颜色变化在一支试管中加入0.1mol·L-1CuCl2溶液10滴，逐滴加入

浓HCl，观察溶液颜色的变化，加水稀释后，观察溶液将变为什么颜色。再加入6mol·L-1氨水，观察颜色变化。在该溶液中滴加2mol·L-1叫H2SO4溶液后观察颜色变化，并加以解释。

(2)Fe(Ⅲ)配离子的颜色变化 往试管中加入0.1mol·L-1FeCl3溶液3滴，加水稀释到近无色后，加入几滴0.1mol·L-1KSCN溶液，观察现象，再加入少量固体NaF，观察颜色变化，并加以解释。

5．配合物在分析化学上的应用

(1)丁二酮肟检验Ni2+ 在一支试管中加入0.1mol·L-1NiCl2溶液5滴，再加入数滴6mol·L-1NH3·H2O使溶液pH在10左右，然后滴加1%丁二酮肟溶液1～2滴，观察有何现象。

(2)KSCN检验Co2+取一支试管，加入数滴0.5mol·L-1CoCl2溶液和0.1mol·L-1KSCN溶液，再加入等体积丙酮，观察[Co(SCN)4]2-的颜色。

注意事项

在中性或微酸性溶液中，以玻璃棒摩擦试管壁，K+与Na3[Co(CO)6]可生成黄色晶形沉淀K2Na[Co(CO)6]。

2K++Na++[Co(CO)6]3-→K2Na[Co(CO)6]↓ 【思考题】

1．配离子与简单离子有何区别?配位化合物与复盐又有何区别？

2．本实验中有哪些因素能使配离子的平衡发生移动?举例说明。若往[Ag(NH3)2]+

或[Ag(S2O3)2]3-溶液中加入KI溶液，情况如何?试分别加以讨论。

3．根据已做过的实验，试设计在有Fe3+存在的条件下检验Co2+的方法。

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