無機化學實驗——一氯五氨合鈷的配合物活化能的測定.doc

實驗十三氯化一氯五氨合鈷（）水合反應活化能的測定一、實驗目的1.學習CoCl（NH3）5Cl2的合成方法。2.測定CoCl（NH3）5Cl2水合反應速率系數(shù)和活化能。二、實驗原理在水溶液中Co（H2O）63+e-Co（H2O）62+電極反應的標準電極電勢較大，E=（Co3+/Co2+）=1.84V。由此可見水溶液中Co（H2O）62+的還原性很差，不宜將其氧化為Co（H2O）63+。在有配合劑存在時，由于形成相應的配合物可使電極電勢降低，從而易將氧Co2+化為Co3+，得到較穩(wěn)定的鈷（）配合物。在含有氨水和氯化銨的氯化鈷溶液中加入H2O2，可以得到Co（NH3）5H2OCl2：2CoCl2+8NH3H2O+2NH4Cl+H2O22Co（NH3）5H2OCl3+8H2O再加入濃HCl可生成紫紅色晶體CoCl（NH3）5Cl2：Co（NH3）5H2OCl3CoCl（NH3）5Cl2+H2O在水溶液中發(fā)生水合作用，即取代配合物中的配體Cl-，生成：CoCl（NH3）52+H2OCo（NH3）5H2O3+Cl-按照SN1機理取代反應中決定的步驟是CoCl鍵的斷裂，其結(jié)果是H2O很快進入配合物中配體Cl的位置。按照SN2取代反應的機理，反應中H2O的首先進入配合物而形成短暫的七配位化合物中間體，再由中間體很快失去Cl而形成產(chǎn)物。SN1反應是一級反應，其速率方程式為：v=k1c（CoCl（NH3）52+）(1)SN2反應是二級反應，其速率方程式為：v=c（CoCl（NH3）52+）c(H2O)(2)由于在水溶液中進行，溶劑水大大過量，反應消耗水也很少，所以實際上反應過程中c(H2O)基本不變，式(2)可以表示為v=k2c（CoCl（NH3）52+）(3)其中k2=k2c(H2O)。由此可見，不論SN1反應還是SN2反應，都可以按一級反應處理，即速率方程為HClH+)(CoCl(NHdt)(CoCl(NHd253253ckcv積分得：-lnc（CoCl（NH3）52+）=kt+B若以-lnc（CoCl（NH3）52+）對時間t作圖，得到一直線，其斜率為反應速率常數(shù)k。根據(jù)朗伯-比耳定律，A=kcl，若用分光光度法測定給定時間t時的配合物的吸光度A，并以-lnA對t作圖，也可以得到一條直線，由其斜率可以求得k。由于反應產(chǎn)物Co（NH3）5H2OCl3在測定波長下也有吸收，所以測得的吸光度A實際上是反應物CoCl（NH3）5Cl2和生成物Co（NH3）5H2OCl3的吸光度之和。生成物在550nm的摩爾吸收系數(shù)k為21.0cm-1mol-1，由此可求得無限長時間生成物的吸廣度A，而瞬間配合物的吸光度可以近似用（A-A）來表示。以-ln（A-A）對t作圖，得到一直線，由直線的斜率可以求得反應的速率常數(shù)k。如果測得不同溫度時的水合速率常數(shù)k，可以求得反應的活化能Ea。三、儀器、藥品及材料：儀器723分光光度計、秒表，恒溫水浴，燒杯2個（50ml），容量瓶（50mL）1，移液管（5mL）2個，微型過濾器，烘箱。藥品：氯化銨、氯化鈷、硫氰化鉀，濃氨水、硝酸（0.3和6mol/L）、鹽酸（6mol/L、濃）、H2O2（30%）、無水乙醇、丙酮和冰。四、實驗內(nèi)容1、CoCl（NH3）5Cl2配合物的制備在錐形瓶中將1.0g氯化銨溶于6mL濃氨水中，待完全溶解后持錐形瓶頸不斷振蕩，使溶液均勻。分數(shù)次加入1.0g氯化鈷粉末，邊加邊搖動，最后可得到黃紅色的Co（NH3）6Cl2沉淀。在不斷攪拌下滴加過氧化氫（30%）2-3mL，生成深紅色的溶液Co（NH3）5H2OCl3溶液，再慢慢加入6mL濃鹽酸，生成紫紅色的CoCl（NH3）5Cl3晶體。將此混合物在水浴加熱15min后，冷卻到室溫，用微型過濾器過濾。用3mL121221lg303.2kkTTTTREa的冷水洗滌沉淀，然后用3mL冰冷的6mol/L鹽酸洗滌，再用少量的乙醇洗滌一次，最后用丙酮洗滌一次，產(chǎn)物在105左右烘干并稱量。2、組成的初步推斷（1）用小燒杯0.25g所制的產(chǎn)物于小燒杯中，加入25mL蒸餾水，溶解后用pH試紙檢驗其酸堿性。（2）用試管取5mL上述實驗（1）中所得溶液，慢慢滴加2mol/L硝酸銀溶液并攪動，直至加一滴硝酸銀液后上部清液沒有沉淀生成。然后過濾，往濾液中加1mL濃硝酸并攪動，再往溶液中滴加硝酸銀溶液，看有無沉淀，若有，比較一下與前面沉淀的量的多少。（3）用試管取2-3mL（1）中所得的溶液，加幾滴氯化亞錫（0.5mol/L）溶液（為什么？），振蕩后加入一粒（綠豆粒大?。┑牧蚯杌浌腆w，振蕩后再加入1mL戊醇、1mL乙醚。振蕩后觀察上層溶液中的顏色（為什么？）。（4）用試管取2mL1中所得的混合液，再加入少量蒸餾水，得清亮溶液后，加2滴奈氏試劑并觀察變化。（5）將（1）中剩下的溶液加熱，看溶液變化，直至完全變成棕黑色后停止加熱，冷卻后用pH試紙檢驗溶液的酸堿性，然后過濾（必要時用雙層濾紙）。取所得清亮液，再分別作一次3、4實驗。觀察現(xiàn)象與原來的有什么不同。通過這些實驗你能推斷出此配合物的組成嗎？能寫出其化學式嗎？2、CoCl（NH3）5Cl2水合速率系數(shù)和活化能的測定稱取0.150g的，放入10mL小燒杯中，加少量的水，置于水浴中加熱使其溶解，再轉(zhuǎn)移入50mL的容量瓶中。然后加入1。25mL6mol/L的HNO3，用水稀釋至刻度。溶液中配合物濃度為1.210-1mol/L，HNO3的濃度為0.3mol/L。將溶液分成兩份，分別加入60和80的恒溫水浴中，每隔5min測定一次吸光度。當吸光度變化緩慢時，每隔1