分析：二草酸根合铜(Ⅱ)酸钾的制备与组成分析(共6页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上实验四 二草酸根合铜（）酸钾的制备与组成分析1 实验目的a）进一步掌握溶解、沉淀、吸滤、蒸发、浓缩等基本操作。b）制备二草酸根合铜（）酸钾晶体。c）确定二草酸根合铜（）酸钾的组成。2 实验原理 二草酸根合铜（）酸钾的制备方法很多，可以由硫酸铜与草酸钾直接混合来制备，也可以由氢氧化铜或氧化铜与草酸氢钾反应制备。本实验由氧化铜与草酸氢钾反应制备二草酸根合铜（）酸钾。CuSO4在碱性条件下生成Cu(OH)2沉淀，加热沉淀则转化为易过滤的CuO。一定量的H2C2O4溶于水后加入K2CO3得到KHC2O4和K2C2O4混合溶液，该混合溶液与CuO作用生成二草酸根合铜（）酸钾K2

2、Cu（C2O4）2，经水浴蒸发、浓缩，冷却后得到蓝色K2Cu（C2O4）22H2O晶体。涉及的反应有 称取一定量试样在氨水中溶解、定容。取一份试样用H2SO4中和，并在硫酸溶液中用KMnO4滴定试样中的C2O42-。另取一份试样在HCl溶液中加入PAR指示剂，在pH=6.57.5的条件下，加热近沸，并趁热用EDTA滴定至绿色为终点，以测定晶体中的Cu2+。通过消耗的KMnO4和EDTA的体积及其浓度计算C2O42-及Cu2+的含量。并确定C2O42-及Cu2+组分比（推算出产物的实验式）。草酸根合铜酸钾化合物在水中的溶解度很小，但可加入适量的氨水，使Cu2+形成铜氨离子而溶解。溶解时pH约为1

3、0，溶剂亦可采用2molL-1 NH4Cl和1 molL-1 氨水等体积混合组成的缓冲溶液。PAR指示剂属于吡啶基偶氮化合物，即4-(2-吡啶基偶氮)间苯二酚。结构式为： 由于它在结构上比PAN多些亲水基团，使染料及其螯合物溶水性强。在pH=57对Cu2+的滴定有更明显的终点。指示剂本身在滴定条件下显黄色，而Cu2+与EDTA显蓝色，终点为黄绿色。除Cu2+外，PAR在不同pH条件下能做下列元素的指示剂，铋、铝、锌、镉、铜、铒、钍、铊等，终点由红变黄。3 实验用品台秤，天平，烧杯，量筒，吸滤装置，容量瓶，蒸发皿，移液管，酸式滴定管，锥形瓶。NaOH（2molL-1），HCl（2molL-1，6

4、molL-1），H2SO4（3molL-1），氨水（1：1），H2O2（30%），KMnO4标准溶液，EDTA标准溶液，PAR指示剂，CuSO45H2O固体，H2C2O42H2O固体，K2CO3固体，金属铜（基准物）。4 实验步骤4.1 合成二草酸根合铜（）酸钾4.1.1 制备氧化铜称取2.0g CuSO45H2O于100mL烧杯中，加入40mL水溶解，在搅拌下加入10mL 2molL-1 NaOH溶液，小火加热至沉淀变黑（生成CuO），再煮沸约20min。稍冷后以双层滤纸吸滤，用少量去离子水洗涤沉淀2次。4.1.2 制备草酸氢钾称取3.0g H2C2O42H2O放入250mL烧杯中，加入40

5、mL去离子水，微热溶解（温度不能超过85，以避免H2C2O4分解）。稍冷后分数次加入2.2g无水K2CO3，溶解后生成KHC2O4和K2C2O4混合溶液。4.1.3 制备二草酸根合铜（）酸钾将含KHC2O4和K2C2O4混合溶液水浴加热，再将CuO连同滤纸一起加入到该溶液中。水浴加热，充分反应至沉淀大部分溶解（约30min）。趁热吸滤（若透滤应重新吸滤），用少量沸水洗涤2次，将滤液转入蒸发皿中。水浴加热将滤液浓缩到约原体积的1/2。放置约10min后用水彻底冷却。待大量晶体析出后吸滤，晶体用滤纸吸干，称重。计算产率。产品保存，用于组成分析。4.2 产物的组成分析4.2.1 试样溶液的制备准确称

6、取合成的晶体试样一份（0.951.05g，准确到0.0001g），置于100mL小烧杯中，加入5mL NH32H2O使其溶解，再加入10mL水，试样完全溶解后，转移至250mL容量瓶中，加水至刻度。4.2.2 C2O42含量的测定取试样溶液25mL，置于250mL锥形瓶中，加入10mL 3molL-1的H2SO4溶液，水浴加热至7585，在水浴中放置34min。趁热用0.01 molL-1的KMnO4溶液滴定至淡粉色，30s不褪色为终点，记下消耗KMnO4溶液的体积。平行滴定3次。4.2.3 Cu2+含量的测定另取试样溶液25mL，加入2 molL-1 HCl溶液1mL，加入4滴PAR指示剂，

7、加入pH=7的缓冲溶液10ml，加热至近沸。趁热用0.02 molL-1的EDTA标准溶液滴定至黄绿色，30s不褪色为终点，记下消耗EDTA溶液的体积。平行滴定3次。5 结果与讨论5.1 产量和产率实验所得产品的产量，及计算出的产率如表51示。表51 所得产品K2Cu(C2O4)22H2O的产量及产率重量产品质量/g1.7理论产量/g2.5产率78% 按照实验步骤，制得了深蓝色晶体，颜色与CuSO4的蓝色有一定差别。实验所的产率不高，可能是因为在几次过滤操作中，Cu2+有一定损失造成的。5.2 计算合成产物的组成计算试样中C2O42-的质量分数： 计算试样中Cu2+的质量分数： 进一步计算Cu

8、2+和C2O42-物质的量之比，确定合成产物的组成。 实验中称取的产物样品质量为0.9944g，所用KMnO4的浓度为0.mol/L，EDTA浓度为0.01975 mol/L，所用这两种溶液的体积及由此计算出的产物组成如表52示。表52 KMnO4，EDTA浓度、体积及产物组成 123平均值理论值KMnO4/ml22.4022.4522.48EDTA/ml13.9014.1914.05试样中C2O42-的质量分数/%48.5548.6648.7348.6551.89试样中Cu2+的质量分数/%17.5417.9117.7317.7317.30通过以上计算可知络合物中C2O42-和 Cu2+的个

9、数之比为：C2O42-： Cu2+ = (48.65/88.02) : (17.73/63.54) = 1.98 2由此知合成的配合物不是草酸根桥连型配合物1。通过化学测定，发现试样中C2O42-的质量分数偏小，Cu2+的质量分数偏大，但与理论差别都不大，估计是所得络合物中有极小一小部分C2O42-和 Cu2+的个数之比为1:1,或者是所得的络合物中有一小部分结合水分子数少于两个造成的，但误差属于前者的可能性较大。总体说来，实验获得了较满意的结果。6 思考题1） 请设计由硫酸铜合成二草酸根合铜（）酸钾的其他方案。答：除本实验所用的方案之外，由硫酸铜合成二草酸根合铜（）酸钾的方案有多种，其中一种

10、是：在台秤(或分析天平)上各称取125克CuSO45H2O，36 8克K2C2O4H20，分别溶于25ml和100ml蒸馏水中，并同时加热至90,快速搅拌草酸钾溶液，再迅速将硫酸铜溶液倒入草酸钾溶液中，然后将此反应液放入冰水浴中冷却至lO，将所得沉淀过滤，并迅速用30ml的冷水加以洗涤后，放入烘箱中，在50条件下干燥数小时，即可获得干燥纯净的产品2。2）实验中为什么不采用氢氧化钾与草酸反应生成草酸氢钾？答：草酸不稳定，氢氧化钾碱性很强，将氢氧化钾加入到草酸溶液中，会引起草酸严重分解，致使KHC2O4量很少，从而使后期的反应中，所得的络合物产率低且不纯。故应采用碱性弱的碳酸钾与草酸反应来制取草酸

11、氢钾与草酸钾的混合液。3）C2O42-和Cu2+分别测定的原理是什么？除本实验的方法外，还可以采用什么分析方法？答：Cu2+的测定原理：PARCu ()为红色络合物，且水溶性强，在滴定条件下，不会形成沉淀。EDTA与Cu2+的络合能力强于PAR与Cu2+的络合能力，故在PARCu ()的红色络合物水溶液中加入强络合剂EDTA后，EDTA能从PARCu ()络合物上夺取Cu2+，形成蓝色络合物。然而，蓝色能衬托红色，使滴定终点很清晰3。当溶液中还有PARCu ()红色络合物存在时，红色与蓝色混合使溶液就显黄色，当EDTA将Cu2+完全络合后，红色络合物将不再存在，溶液就会瞬间变为黄绿色。C2O4

12、2-的测定原理：具有强氧化性的KMnO4能与C2O42-反应，且反应速度快。反应后紫红色KMnO4的颜色退去，在C2O42-的水溶液中逐滴加入KMnO4，当C2O42-被消耗完时，继续加入KMnO4，其颜色将不再退去，滴定终点非常明显。除本实验所采用的方法外，还有其他分析方法，如：用高锰酸钾法测定草酸根，接着用碘量法连续测定铜离子。先将络合物溶解，接着用高锰酸钾法测定草酸根，在滴定完草酸根的样品溶液中有微量的高锰酸钾存在，它会对铜离子的测定产生干扰，可加人少许过氧化氢消除其干扰.接着用氨水调到溶液呈浅蓝色，再加人0.5 ml过氧化氢(碘量法测Cu2+时，除Mn2+外，锰的其它价态对实验影响很大

13、，要控制其产生)，加热至溶液冒大气泡为止。冷却到室温后，加人碘化钾等药品，放在暗处反应5min.最后，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至终点.滴定过程中滴定速度不可过快4。此方法的原理是I-与Cu2+形成沉淀消耗掉一部分I-，再用硫代硫酸钠滴定溶液中的I-，即可通过差量法算出形成的沉淀量。4）以PAR为指示剂滴定终点前后的颜色是怎么变化的？答：颜色变化：红色 黄色 黄绿色5）试样分析过程中，pH过大或过小对分析有何影响？答：测定草酸根含量时，要在酸性条件下进行。因为高锰酸钾在酸性条件下氧化能力比较强，能快速地将草酸根离子氧化成二氧化碳，同时自身颜色退去。若溶液pH值高，甚至呈碱性，则草酸根被氧化速度将

14、会很慢，尤其时再快达到滴定终点时，草酸根浓度较低，氧化速度将会更慢，颜色将会迟迟不退去，而误以为达到滴定终点，从而使测得的草酸根含量偏低。而pH值偏低则影响不大。 PAR在pH=57才对Cu2+有更明显的滴定终点，若滴定条件下pH值过高或过低，都将使滴定终点不明显，这往往导致测得的结果偏低。参考文献1 章慧等.配位化学原理与应用M.北京：化学工业出版社，2008：3236.2 颜小敏. 二水合二草酸根络铜(II)酸钾的制取及其组成测定J.西南民族学院学报，2002，28（1）：8083.3 孙书静. 连续测定银电解液中的游离硝酸及铜银J. 甘肃化工，2004，2：4748.4 魏士刚，门瑞芝，程新民等. 二草酸合铜酸钾中草酸根和铜离子测定方法的探讨J. 广 西师范大学学报(自然科学版)，2003，21（4）：316317.专心-专注-专业