实验6 配合物的生成与性质
一、实验目的
1、了解有关配合物的生成与性质。
2、熟悉不稳定常数和稳定常数的意义。
3、了解利用配合物的掩蔽效应鉴别离子的方法。
二、实验原理
中心原子或离子与一定数目的中性分子或阴离子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。
简单金属离子在形成配离子后，其颜色，酸碱性，溶解性及氧化还原性等往往和原物质有很大的差别。配离子之间也可转化，一种配离子转化为另一种稳定的配离子。
具有环状结构的配合物称为螯合物，螯合物的稳定性更大，且具有特征颜色。利用此类鳌合物的形成作为某些金属离子的特征反应而定性、定量地检验金属离子的存在。
仪器与试剂
H2SO4 (2mol.L-1)
三、实验内容
1．配合物的生成
(1) CuSO4 溶液中滴加NH3·H2O，先产生蓝色沉淀，继续滴加，蓝色沉淀溶解得一深蓝色溶液：
Cu2+ ＋ SO42- ＋ 2NH3 ＝2NH4+＋Cu2(OH)2SO4↓
Cu2(OH)2SO4 ＋ 8NH3 ＝ 2[Cu(NH3)4]2+＋ SO42－＋2OH-
深蓝色溶液[Cu(NH3)4]2+分为四份：
A：加碱：产生蓝色沉淀
[Cu(NH3)4]2+ ＋2OH- ＝ 4NH3 ＋ Cu(OH)2↓
再加酸：蓝色沉淀溶解
Cu(OH)2＋4H+ ＝ Cu2+ ＋4H2O
B： 滴加BaCl2：产生白色沉淀
[Cu(NH3)4]SO4＋BaCl2 ＝ BaSO4↓ ＋[Cu(NH3)4]Cl2
C： [Cu(NH3)4]SO4中加入1mL 乙醇, 溶液呈浑浊。
D： [Cu(NH3)4]SO4备用
(2) 在FeCl3中滴加NH4F：产生无色溶液
Fe3+ + 6F- = [FeF6]3-
[FeF6]3- + I- = 不反应
(3) 在K3[Fe(CN)6]中滴加KSCN：无现象
K3[Fe(CN)6] + SCN－无变化
在NH2Fe(SO4)2，FeCl3中分别滴加KSCN：溶液呈血红色
Fe3+ + n SCN- = [Fe(NCS)n]3-n
2．配位平衡的移动
(1) 配离子之间的转化
FeCl3中加水稀释：溶液呈无色
Fe3+ + 6H2O = Fe(H2O)63+
再滴加KSCN：溶液呈血红色
Fe(H2O)63+ + n SCN- = [Fe(NCS)n]3-n + 6H2O
再滴加NH4F：血红色褪去，溶液呈无色
[Fe(NCS)n]3-n＋ 6F-= [FeF6]3- ＋n SCN-
再滴加饱和(NH4)2(C2O4)2溶液出现浅黄色
[FeF6]3-＋ 3(C2O4)22- = [Fe(C2O4)3]3-＋6F-
(注意：实际中由于饱和(NH4)2(C2O4)2的浓度可能过小，常观察不到溶液的浅黄色，可使用固体(NH4)2(C2O4)2)
稳定性： [Fe(C2O4)3]3->[FeF6]3- > [Fe(NCS)n]3-n
（2）配位平衡与氧化还原反应
① A试管：FeCl3中加少许NH4F(s)，溶液的黄色褪去，溶液呈无色，再滴加入KI，充分震荡后，加入CCl4，CCl4层呈无色
Fe3＋ 6F-= [FeF6]3- [FeF6]3-＋ I- = 不反应
B 试管：FeCl3中滴加入KI，充分震荡后，加入CCl4，CCl4层呈紫红色
2Fe3＋ 2I- = 2Fe2+-+ I2
② A试管：HCl中加入小块Cu片：无现象
Cu + HCl = 不反应
B 试管：HCl中加入硫脲(s)，再加入小块Cu片：产生气体
2Cu + 2HCl + 8CS(NH2)2 = 2{Cu[CS(NH2)2]4}Cl + H2
（3） 配离子稳定性的比较
① AgNO3中滴加Na2CO3，产生棕色沉淀
2 Ag+ + CO32- →Ag2O ↓(棕) + CO2
② a中沉淀离心后，加入NH3·H2O，沉淀溶解，得一无色溶液
Ag2O + 4NH3·H2O → 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH- + 3H2O
③ b中再滴加NaCl，产生白色沉淀
[Ag(NH3)2]+ + Cl- = AgCl ↓(白) + 2NH3
④ c中白色沉淀离心后，加入NH3·H2O，沉淀溶解，得一无色溶液
AgCl + NH3·H2O→ [Ag(NH3)2]+ + Cl-
⑤ d中再滴加KBr，产生淡黄色沉淀
[Ag(NH3)2]+ + Br- →AgBr↓(淡黄色)
⑥ e中淡黄色沉淀离心后，加入Na2S2O3溶液，沉淀溶解，得一无色溶液
AgBr +2 S2O32- →[Ag(S2O3)2]3- + Br-
⑦ f中再滴加KI，产生黄色沉淀
[Ag(S2O3)2]3- + I- → AgI↓+ 2 S2O32-
⑧ g中黄色沉淀离心后，加入KCN溶液，沉淀溶解，得一无色溶液
AgI +2 CN- →[Ag(CN)2]- + I- (注意KCN溶液的毒性)
⑨ h中再滴加Na2S，产生黑色沉淀
2[Ag(CN)2]- + S2- → Ag2S↓+ 4CN-
所以： KSPq： AgCl >AgBr >AgI
Kfq：[Ag(CN)2]- > [Ag(S2O3)2]3- > [Ag(NH3)2]+
(4) 配位平衡与酸碱度
① H3BO3为一元弱酸： pH约为：4~5
H3BO3 + H2O = B(OH)4- + OH-
H3BO3与多元醇作用后，酸性增强：pH ：约为3
3. 配合物的某些应用
（1）鉴定某些离子
NiSO4中滴加NH3·H2O，得一蓝色溶液，再滴加二乙酰二肟，析出鲜红色沉淀
(2) 配合物的掩蔽效应
Co2+＋4SCN- → [Co(NCS)4]2- (溶于有机溶剂戊醇，显蓝绿色)
Fe3+会产生干扰：Fe3+ + n SCN- = [Fe(NCS)n]3-n（血红色）
Fe3+ 掩蔽方法：Fe3+ +6F- → [FeF6]3-
四、实验步骤：
1.配合物的生成
（1）在一试管中加1mL 1mol/L CuSO4溶液，滴加2mol/L NH3·H2O至产生沉淀后，继续滴加至溶液变为蓝色为止。将溶液分为四分，在第一、第二份中分别滴加1mol/L NaOH和0,2mol/L BaCl2溶液，有何现象?再向加NaOH的试管中加H2SO4 至酸性，又有何现象? 将该现象与CuSO4溶液中分别滴加NaOH，BaCl2溶液的现象进行比较，并解释之。
在第三份溶液中加1mL无水乙醇，观察现象。
第四份溶液保留备用。
根据上述现象解释Cu2+ 与NH3生成配合物的组成。
（2） 在一试管中加5滴0,1mol/LFeCl3溶液，再滴加2mol/L NH4F至溶液接近五色，然后加3滴0,1mol/LKI溶液，摇匀，观察溶液的颜色。再加入10mLCCl4溶液并振荡，CCl4层为何种颜色？写出相应的离子方程式。
（3） 在三支试管中分别加入1mL的0,1mol/LK3[Fe(CN)6]、NH4Fe(SO4)2、FeCl3
溶液，然后各加入2滴0,1mol/LKSCN溶液，观察颜色的变化并解释之。
综合比较上述实验的结果，讨论配离子与简单离子、复盐与配合物有什么区别。
2、配位平衡的移动
（1）配离子之间的相互转化
① 在一支试管中加5滴0,1mol/LFeCl3溶液，加水稀释至无色，滴加2滴0,1mol/L KSCN溶液，溶液呈何种颜色？再滴加2mol/L NH4F至溶液为无色，然后加饱和(NH4)2(C2O4)2溶液至溶液变为黄绿色，写出反应方程式。
② 在点滴板一孔隙中加1滴0,1mol/LFeCl3和1滴0,1mol/L KSCN，在另一孔隙中2滴[Cu(NH3)4]2+溶液（自制），之后分别滴加EDTA溶液，各有何现象并解释之。
（2）配位平衡与氧化还原反应
① 分别在2支试管中加入10滴0,1mol/L KSCN溶液，在其中一支试管中加入少许固体NH4F，使溶液的黄色褪去。然后分别向2支试管中加入0,1mol/L KI溶液，观察现象，解释并写出有关的化学方程式，
② 在两支试管中分别加入2mL 6mol/LHCl，在其中一支试管中加入一小匙硫脲（用一个带有橡皮塞的导气管连接），之后再分别向2支试管中加入一小块Cu片，加热，观察现象。用排水收集法收集加硫脲后试管中逸出的气体，并证明它是氢气（用爆鸣法）。
（3） 配离子稳定性的比较 向一支试管中加6滴0,1mol/L AgNO3溶液，然后按下列次序进行试验：
① 滴加0,1mol/L Na2CO3溶液至生成沉淀，离心弃去清液。
② 滴加2mol/L NH3·H2O至沉淀溶解。
③ 加2滴0,1mol/L NaCl，观察沉淀的生成
④ 滴加6mol/L NH3·H2O至沉淀溶解
⑤ 加1滴0,1mol/L KBr，观察沉淀的生成
⑥ 滴加1mol/L Na2S2O3溶液至沉淀溶解
⑦ 加1滴0,1mol/L KI，观察沉淀的生成
⑧ 滴加0,1mol/L KCN溶液至沉淀溶解(注意KCN溶液的毒性)
⑨ 滴加0,1mol/LNa2S，至产生沉淀
仔细观察各步试验现象，使用难溶物的溶度积和配离子的稳定常数解释上述一系列现象并写出有关的反应方程式。
（4）配位平衡和酸碱度 取一小段pH试纸，在试纸的一端滴1滴0,1mol/L H3BO3，在其中一端滴1滴甘油。待H3BO3与甘油互相渗透，观察试纸两端及溶液交界处的pH值，说明pH值变化的原因及反应反方程式。
3. 配合物的某些应用
（1）鉴定某些离子
(2) 配合物的掩蔽效应
四、注意事项
1、严格控制化学试剂的用量；
2、注意进行Ni2+的实验时，必须控制溶液为微酸性或微碱性。
3、KCN为剧毒物质，使用时必须小心，废液注意回收。
4 进行本实验时，凡是生成沉淀的步骤，沉淀尽量要少，既到刚生成沉淀为止。凡是使沉淀溶解的步骤，加入溶液的量
五、思考题
1 总结本实验所观察到的现象，说明哪些因素影响配位平衡？
2 AgCl 和AgBr能否溶于KCN中，为什么？
3 衣服上沾有铁锈时，常用草酸去洗，为什么？
4 实验中用的EDTA是什么物质，它与金属离子形成配离子时有何特点，并写出Fe3+，与EDTA配离子的结构式。
5 用实验说明形成配合物时会使原物质的某些性质（如颜色，溶解度，氧化还原性，PH值等）发生变化。
第二篇：配合物的生成和性质
实验四 配合物的生成和性质
一、实验目的
1、比较并解释配离子的稳定性；
2、了解配位离解平衡与其它平衡之间的关系；
3. 了解配合物的一些应用。
二． 实验原理
中心原子或离子与一定数目的中性分子或阴离子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。
简单金属离子在形成配离子后，其颜色，酸碱性，溶解性及氧化还原性都会变化。
配离子之间也可转化，又一种配离子转化为另一种稳定的配离子。
具有环状结构的配合物称为螯合物，螯合物的稳定性更大，且具有特征颜色。
三． 实验内容
1. 简单离子与配离子的区别
铁氰化钾 K3[Fe(CN)6]加SCN－无血红色
Fe3+ + nSCN- = [Fe(NCS)n]3-n有血红色
结论：FeCl3为离子型简单化合物，在水中可解离出大量的Fe3+，K3[Fe(CN)6]为配合物，配离子[Fe(CN)6]3-比较稳定，难以解离出大量的Fe3+。
2. 配离子稳定性的比较
(1) Fe3+ + n SCN- = [Fe(NCS)n]3-n(有血红色)
[Fe(NCS)n]3-n＋ (C2O4)22- → [Fe(C2O4)3]3- ＋SCN-
稳定性 [Fe(C2O4)3]3->[Fe(NCS)n]3-n
（2）AgNO3+ NaCl →AgCl ↓(白) + NH3×H2O→ [Ag(NH3)2]+
[Ag(NH3)2]++ KBr →AgBr↓(淡黄色),
再滴加Na2S2O3溶液→ 沉淀溶解[Ag(S2O3)2]3-,滴加KI溶液→AgI↓
AgBr + 2S2O32- →[Ag(S2O3)2]3- + Br-; [Ag(S2O3)2]3- + I- → AgI↓+ 2S2O32-
比较：KSP?: AgCl >AgBr >AgI; 稳定性: [Ag(S2O3)2]3-> [Ag(NH3)2]+
(3) I2 + [Fe(CN)6]4- = I- + [Fe(CN)6]3-
E? (Fe3+/Fe2+) > E? (I2/I-) > E? ([Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-)
稳定性[Fe(CN)6]3- >[Fe(CN)6]4-
3. 配位离解平衡的移动
2CuSO4 + 2NH3·H2O → Cu2(OH)2SO4↓＋(NH4)2SO4
Cu2(OH)2SO4↓＋8NH3·H2O→ [Cu(NH3)4]SO4 + [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O
(1) 利用酸碱反应破坏[Cu(NH3)4]2+
SO42- + 2[Cu(NH3)4]2+ + 6H+ + 2H2O = Cu2(OH)2SO4↓ + 8NH4+
(2) 利用沉淀反应破坏[Cu(NH3)4]2+
[Cu(NH3)4]2+ + S2- → CuS↓ + 4NH3
(3) 利用氧化还原反应破坏[Cu(NH3)4]2+
[Cu(NH3)4]2+ + Zn = [Zn(NH3)4]2+ + Cu
(4) 利用生成更稳定配合物（螯合物）的方法破坏[Cu(NH3)4]2+
[Cu(NH3)4]2+ + edta4- → [Cu(edta)]2- + 4NH3
4. 配合物的某些应用
(1) 利用生成有色配合物定性鉴定某些离子
pH控制为5－10：Ni2+ + NH3×H20 +二乙酰二肟 → 鲜红色沉淀
(2) 利用生成配合物掩蔽干扰离子
Co2+ ＋ 4SCN- → [Co(NCS)4]2- (溶于有机溶剂戊醇显蓝绿色)
而Fe3+ + n SCN- = [Fe(NCS)n]3-n（血红色） 会产生干扰
Fe3+掩蔽方法：Fe3+ + 6F- → [FeF6]3- （无色）
(3) 硬水软化
问题：为什么加入edta二钠盐的溶液没有白色悬浮物产生？
Ca2+ ＋ edta4- ＝ [Ca(edta)]2-
Mg2+ ＋ edta4- ＝ [Mg(edta)]2-
基本操作：
1. 固体的取用（角匙（大头、小头）、纸条的使用、放入试管的方法）
2. 液体的取用 （胶头滴管的操作、勿弄混）
3. 离心机的使用
思考题：
下次实验：卤族元素P107（预习）
值日：第四排