分析：二草酸根合銅Ⅱ酸鉀的制備與組成分析

1、實驗四二草酸根合銅（n）酸鉀的制備與組成分析1 實驗目的a）進一步掌握溶解、沉淀、吸濾、蒸發(fā)、濃縮等基本操作。b）制備二草酸根合銅（H）酸鉀晶體。c）確定二草酸根合銅（H）酸鉀的組成。2 實驗原理二草酸根合銅（R）酸鉀的制備方法很多，可以由硫酸銅與草酸鉀直接混合來制備，也可以由氫氧化銅或氧化銅與草酸氫鉀反應制備。本實驗由氧化銅與草酸氫鉀反應制備二草酸根合銅（H）酸鉀。CuSOft堿性條彳下生成Cu（OH）沉淀，加熱沉淀則轉化為易過濾的 CuO 一定量的溶于水后加入K2CO得至ij KHC和&GQ 混合溶液，該混合溶液與CuO乍用生成二草酸根合銅（H）酸鉀 K2Cu （C2Q） 2， 經(jīng)

2、水浴蒸發(fā)、濃縮，冷卻后得到藍色 K2Cu （GO） 2 2HO晶體。涉及的反應有 稱取一定量試樣在氨水中溶解、定容。取一份試樣用H2SO4 中和，并在硫酸溶液中用KMnO定試卞¥中的GO2-。另取一份試樣在HCl溶液中加入PAR旨示齊1J,在pH= 的條件下，加熱近沸，并趁熱用 EDTA商定至綠色為終點，以測定晶體中的 Cif+o 通過消耗的KMnOffi EDTA勺體積及其濃度計算C2Q2-及CuT的含量。并確定C2O42- 及CiT組分比（推算出產(chǎn)物的實驗式）。草酸根合銅酸鉀化合物在水中的溶解度很小， 但可加入適量的氨水，使Cd+形成 銅氨離子而溶解。溶解時pH約為10,溶劑亦可

3、采用2mol L-1NHCI和1mol L-1氨 水等體積混合組成的緩沖溶液。PAR旨示劑屬于叱噬基偶氮化合物，即 4-（2-叱噬基偶氮）間苯二酚。結構式為： 由于它在結構上比PAN多些親水基團，使染料及其螯合物溶水性強。在pH=57對ClT的滴定有更明顯的終點。 2+ 指小劑本身在滴定條件下顯黃色，而 Cu與EDTA1藍色，終點為黃綠色。除ClT外,PARE不同pH條件下能做下列元素的指示劑，鈿、鋁、鋅、鎘、銅、 鉺、釷、鉈等，終點由紅變黃。3 實驗用品臺秤，天平，燒杯，量筒，吸濾裝置，容量瓶，蒸發(fā)皿，移液管，酸式滴定管， 錐形瓶。NaOH(2mol - L-1) , HCl (2mol L

4、-1, 6mol L-1) , HSO (3mol L-1),氨水（1: 1） , H2O （30% , KMn4B準溶液，EDT雨準溶液，PAR旨示劑，CuSO 5HO 固體，H2C2C4 - 2HO固體，K2CO固體，金屬銅（基準物）。4 實驗步驟合成二草酸根合銅（H）酸鉀4.1.1 制備氧化銅稱取2.0gCuSC 5H2C于100mL燒杯中，加入40mLzK溶解，在攪拌下加入 10mL2mol丁k20«§液，小火加熱至沉淀變黑（生成 CuC ,再煮沸約20min。稍 冷后以雙層濾紙吸濾，用少量去離子水洗滌沉淀2 次。4.1.2 制備草酸氫鉀稱取3.0gH2CC4-2代

5、0放入250mL燒杯中，加入40mLi離子水，微熱溶解（溫 度不能超過85C,以避免HC2C4分解）。稍冷后分數(shù)次加入 2.2g無水&CC,溶解 后生成KHCC4和K2GC混合溶液。4.1.3 制備二草酸根合銅（H）酸鉀將含KHCC4和（C2Q混合溶液水浴加熱，再將 CuC!同濾紙一起加入到該溶液中。水浴加熱，充分反應至沉淀大部分溶解（約 30min）。趁熱吸濾（若透濾應重新吸濾），用少量沸水洗滌2 次，將濾液轉入蒸發(fā)皿中。水浴加熱將濾液濃縮到約原體積的1/2。放置約10min后用水徹底冷卻。待大量晶體析出后吸濾，晶體用濾紙吸干，稱重。計算產(chǎn)率。產(chǎn)品保存，用于組成分析。產(chǎn)物的組成分析4

6、.2.1 試樣溶液的制備準確稱取合成的晶體試樣一份（1.05g,準確到0.0001g）,置于100mL/、燒 杯中，加入5mLNH- 2HC使其溶解，再加入10mL*,試樣完全溶解后，轉移至250mL 容量瓶中，加水至刻度。4.2.2 C 2Q2含量的測定取試樣溶液25mL置于250mL錐形瓶中，加入10mL3mol L-1的H2SC溶液，水 浴加熱至7585C,在水浴中放置34min。趁熱用 L-1的KMn45§液滴定至淡粉色， 30s不褪色為終點，記下消耗 KMnC§液的體積。平行滴定3次。4.2.3 Cu 2+含量的測定另取試樣溶液25mL加入2mol L-1HC1溶

7、液1mL加入4滴PAR旨示劑，加入 pH=7的緩沖溶液10ml加熱至近沸。趁熱用 L -1的EDTAS準溶液滴定至黃綠色， 30s不褪色為終點，記下消耗 EDTA容液的體積。平行滴定3次。5結果與討論 產(chǎn)量和產(chǎn)率實驗所得產(chǎn)品的產(chǎn)量，及計算出的產(chǎn)率如表5-1示。表51所得產(chǎn)品K2Cue0”- 2HO的產(chǎn)量及產(chǎn)率重量產(chǎn)品質(zhì)量/g理論產(chǎn)量/g產(chǎn)率78%按照實驗步驟，制得了深藍色晶體，顏色與CuSO的藍色有一定差別。實驗所的產(chǎn)率不高，可能是因為在幾次過濾操作中，CiT有一定損失造成的。計算合成產(chǎn)物的組成計算試樣中GO2-的質(zhì)量分數(shù)：計算試樣中CiT的質(zhì)量分數(shù)：進一步計算CiT和GQ2-物質(zhì)的量之比，確

8、定合成產(chǎn)物的組成。實驗中稱取的產(chǎn)物樣品質(zhì)量為0.9944g ,所用KMnO勺濃度為L, EDTA農(nóng)度為L, 所用這兩種溶液的體積及由此計算出的產(chǎn)物組成如表5-2示。表5 2KMnO, EDTA濃度、體積及產(chǎn)物組成123 平均值理論值KMnQmlEDTA/ml試樣中GO2-的質(zhì)量分數(shù)/%試樣中Cu2+的質(zhì)量分數(shù)/%通過以上計算可知絡合物中C2O2-和CU2+的個數(shù)之比為：GO2-: Cd+=:=2由此知合成的配合物不是草酸根橋連型配合物1。通過化學測定，發(fā)現(xiàn)試樣中 C2Q2-的質(zhì)量分數(shù)偏小,CiT的質(zhì)量分數(shù)偏大，但與理論差別都不大，估計是所得絡 合物中有極小一小部分GO2-和CiT的個數(shù)之比為1

9、:1，或者是所得的絡合物中有一小部分結合水分子數(shù)少于兩個造成的，但誤差屬于前者的可能性較大?？傮w說來，實 驗獲得了較滿意的結果。6 思考題1)請設計由硫酸銅合成二草酸根合銅(R)酸鉀的其他方案。答：除本實驗所用的方案之外，由硫酸銅合成二草酸根合銅(R)酸鉀的方案 有多種，其中一種是：在臺秤(或分析天平)上各稱取12. 5克CuSO- 5HO, 368克K2C2Q - H20,分別溶于25ml 和100ml蒸儲水中，并同時加熱至90C,快速攪拌草酸鉀溶液，再迅速將硫酸銅溶液 倒入草酸鉀溶液中，然后將此反應液放入冰水浴中冷卻至lO ，將所得沉淀過濾，并迅速用30ml的冷水加以洗滌后，放入烘箱中，在

10、50c條件下干燥數(shù)小時，即可獲 得干燥純凈的產(chǎn)品 2 。2)實驗中為什么不采用氫氧化鉀與草酸反應生成草酸氫鉀？答：草酸不穩(wěn)定，氫氧化鉀堿性很強，將氫氧化鉀加入到草酸溶液中，會引起草酸嚴重分解，致使KHC2O4 量很少，從而使后期的反應中，所得的絡合物產(chǎn)率低且不純。故應采用堿性弱的碳酸鉀與草酸反應來制取草酸氫鉀與草酸鉀的混合液。3) C2Q2-和Cuf+分別測定的原理是什么？除本實驗的方法外，還可以采用什么分析方法？答：CiT的測定原理：PAR-Cu(H)為紅色絡合物，且水溶性強，在滴定條件下，不會形成沉淀。EDTA 與CiT的絡合能力強于PARM CuT的絡合能力，故在PAR-Cu( H )的

11、紅色絡合物水溶 液中加入強絡合劑EDTA后，EDT雄從PAR-Cu(H)絡合物上奪取CiT,形成藍色絡 合物。然而，藍色能襯托紅色，使滴定終點很清晰3。當溶液中還有PAR-Cu(II) 紅色絡合物存在時，紅色與藍色混合使溶液就顯黃色，當EDTA等CiT完全絡合后，紅色絡合物將不再存在，溶液就會瞬間變?yōu)辄S綠色。Q。2-的測定原理：具有強氧化性的KMnCfg與GO2-反應，且反應速度快。反應后紫紅色 KMnO勺 顏色退去，在C2Q2-的水溶液中逐滴加入KMnQ當C2Q2-被消耗完時，繼續(xù)加入KMnQ 其顏色將不再退去，滴定終點非常明顯。除本實驗所采用的方法外，還有其他分析方法，如：用高錳酸鉀法測定

12、草酸根，接著用碘量法連續(xù)測定銅離子。先將絡合物溶解，接著用高錳酸鉀法測定草酸根，在滴定完草酸根的樣品溶液中有微量的高錳酸鉀存在，它會對銅離子的測定產(chǎn)生干擾，可加人少許過氧化氫消除其干擾.接著用氨水調(diào)到溶液呈淺藍色，再加人過氧化氫（碘量法測CiT時，除M吊外，鈕的其它價態(tài)對 實驗影響很大，要控制其產(chǎn)生），加熱至溶液冒大氣泡為止。冷卻到室溫后，加人 碘化鉀等藥品，放在暗處反應5min.最后，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定至終點.滴定 過程中滴定速度不可過快40此方法的原理是與CL2+形成沉淀消耗掉一部分I-,再用硫代硫酸鈉滴定溶液 中的I-,即可通過差量法算出形成的沉淀量。4）以PAM指示劑滴定終點前后

13、的顏色是怎么變化的？ 答：顏色變化：紅色黃色黃綠色一子 -5）試樣分析過程中，pH過大或過小對分析有何影響？答：測定草酸根含量時，要在酸性條件下進行。因為高鈕酸鉀在酸性條件下氧化能力比較強，能快速地將草酸根離子氧化成二氧化碳，同時自身顏色退去。若溶 液pH值高，甚至呈堿性，則草酸根被氧化速度將會很慢，尤其時再快達到滴定終 點時，草酸根濃度較低，氧化速度將會更慢，顏色將會遲遲不退去，而誤以為達到 滴定終點，從而使測得的草酸根含量偏低。而 pH值偏低則影響不大。PAR& pH=57才又t Ci2+有更明顯的滴定終點，若滴定條件下 pH值過高或過低，都 將使滴定終點不明顯，這往往導致測得的結果偏低。參考文獻1章慧等.配位化學原理與應用