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（）酸鉀的制備與組成分析1 實驗?zāi)康腶）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（）酸鉀晶體。c）確定二草酸根合銅（）酸鉀的組成。2 實驗原理 二草酸根合銅（）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(yīng)制備。本實驗由氧化銅與草酸氫鉀反應(yīng)制備二草酸根合銅（）酸鉀。CuSO4在堿性條件下生成Cu(OH)2沉淀，加熱沉淀則轉(zhuǎn)化為易過濾的CuO。一定量的H2C2O4溶于水后加入K2CO3得到KHC2O4和K2C2O4混合溶液，該混合溶液與CuO作用生成二草酸根合銅（）酸鉀K2Cu（C2O4）2，經(jīng)水浴

2、蒸發(fā)、濃縮，冷卻后得到藍色K2Cu（C2O4）2·2H2O晶體。涉及的反應(yīng)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KMnO4滴定試樣中的C2O42-。另取一份試樣在HCl溶液中加入PAR指示劑，在pH=6.57.5的條件下，加熱近沸，并趁熱用EDTA滴定至綠色為終點，以測定晶體中的Cu2+。通過消耗的KMnO4和EDTA的體積及其濃度計算C2O42-及Cu2+的含量。并確定C2O42-及Cu2+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Cu2+形成銅氨離子而溶解。溶解時pH約為10，溶劑亦可采

3、用2mol·L-1 NH4Cl和1 mol·L-1 氨水等體積混合組成的緩沖溶液。PAR指示劑屬于吡啶基偶氮化合物，即4-(2-吡啶基偶氮)間苯二酚。結(jié)構(gòu)式為： 由于它在結(jié)構(gòu)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Cu2+的滴定有更明顯的終點。指示劑本身在滴定條件下顯黃色，而Cu2+與EDTA顯藍色，終點為黃綠色。除Cu2+外，PAR在不同pH條件下能做下列元素的指示劑，鉍、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），HC

4、l（2mol·L-1，6mol·L-1），H2SO4（3mol·L-1），氨水（1：1），H2O2（30%），KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，PAR指示劑，CuSO4·5H2O固體，H2C2O4·2H2O固體，K2CO3固體，金屬銅（基準(zhǔn)物）。4 實驗步驟4.1 合成二草酸根合銅（）酸鉀4.1.1 制備氧化銅稱取2.0g CuSO4·5H2O于100mL燒杯中，加入40mL水溶解，在攪拌下加入10mL 2mol·L-1 NaOH溶液，小火加熱至沉淀變黑（生成CuO），再煮沸約20min。稍冷后以雙層濾紙吸濾，用少量去離

5、子水洗滌沉淀2次。4.1.2 制備草酸氫鉀稱取3.0g H2C2O4·2H2O放入250mL燒杯中，加入40mL去離子水，微熱溶解（溫度不能超過85，以避免H2C2O4分解）。稍冷后分數(shù)次加入2.2g無水K2CO3，溶解后生成KHC2O4和K2C2O4混合溶液。4.1.3 制備二草酸根合銅（）酸鉀將含KHC2O4和K2C2O4混合溶液水浴加熱，再將CuO連同濾紙一起加入到該溶液中。水浴加熱，充分反應(yīng)至沉淀大部分溶解（約30min）。趁熱吸濾（若透濾應(yīng)重新吸濾），用少量沸水洗滌2次，將濾液轉(zhuǎn)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

6、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。4.2 產(chǎn)物的組成分析4.2.1 試樣溶液的制備準(zhǔn)確稱取合成的晶體試樣一份（0.951.05g，準(zhǔn)確到0.0001g），置于100mL小燒杯中，加入5mL NH3·2H2O使其溶解，再加入10mL水，試樣完全溶解后，轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，加水至刻度。4.2.2 C2O42含量的測定取試樣溶液25mL，置于250mL錐形瓶中，加入10mL 3mol·L-1的H2SO4溶液，水浴加熱至7585，在水浴中放置34min。趁熱用0.01 mol·L-1的KMnO4溶液滴定至淡粉色，30s不褪色為終點，記下

7、消耗KMnO4溶液的體積。平行滴定3次。4.2.3 Cu2+含量的測定另取試樣溶液25mL，加入2 mol·L-1 HCl溶液1mL，加入4滴PAR指示劑，加入pH=7的緩沖溶液10ml，加熱至近沸。趁熱用0.02 mol·L-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至黃綠色，30s不褪色為終點，記下消耗EDTA溶液的體積。平行滴定3次。5 結(jié)果與討論5.1 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51示。表51 所得產(chǎn)品K2Cu(C2O4)2·2H2O的產(chǎn)量及產(chǎn)率重量產(chǎn)品質(zhì)量/g1.7理論產(chǎn)量/g2.5產(chǎn)率78% 按照實驗步驟，制得了深藍色晶體，顏色與CuSO4的藍色有

8、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，Cu2+有一定損失造成的。5.2 計算合成產(chǎn)物的組成計算試樣中C2O42-的質(zhì)量分數(shù)： 計算試樣中Cu2+的質(zhì)量分數(shù)： 進一步計算Cu2+和C2O42-物質(zhì)的量之比，確定合成產(chǎn)物的組成。 實驗中稱取的產(chǎn)物樣品質(zhì)量為0.9944g，所用KMnO4的濃度為0.009795mol/L，EDTA濃度為0.01975 mol/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52示。表52 KMnO4，EDTA濃度、體積及產(chǎn)物組成 123平均值理論值KMnO4/ml22.4022.4522.48EDTA/ml13.9014.1914.05試樣中C2

9、O42-的質(zhì)量分數(shù)/%48.5548.6648.7348.6551.89試樣中Cu2+的質(zhì)量分數(shù)/%17.5417.9117.7317.7317.30通過以上計算可知絡(luò)合物中C2O42-和 Cu2+的個數(shù)之比為：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橋連型配合物1。通過化學(xué)測定，發(fā)現(xiàn)試樣中C2O42-的質(zhì)量分數(shù)偏小，Cu2+的質(zhì)量分數(shù)偏大，但與理論差別都不大，估計是所得絡(luò)合物中有極小一小部分C2O42-和 Cu2+的個數(shù)之比為1:1,或者是所得的絡(luò)合物中有一小部分結(jié)合水分子數(shù)少于兩個造成的，但誤差屬

10、于前者的可能性較大?？傮w說來，實驗獲得了較滿意的結(jié)果。6 思考題1） 請設(shè)計由硫酸銅合成二草酸根合銅（）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（）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125克CuSO4·5H2O，36 8克K2C2O4·H20，分別溶于25ml和100ml蒸餾水中，并同時加熱至90,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(yīng)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50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

11、氫氧化鉀與草酸反應(yīng)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(yán)重分解，致使KHC2O4量很少，從而使后期的反應(yīng)中，所得的絡(luò)合物產(chǎn)率低且不純。故應(yīng)采用堿性弱的碳酸鉀與草酸反應(yīng)來制取草酸氫鉀與草酸鉀的混合液。3）C2O42-和Cu2+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：Cu2+的測定原理：PARCu ()為紅色絡(luò)合物，且水溶性強，在滴定條件下，不會形成沉淀。EDTA與Cu2+的絡(luò)合能力強于PAR與Cu2+的絡(luò)合能力，故在PARCu ()的紅色絡(luò)合物水溶液中加入強絡(luò)合劑EDTA后，EDTA能從PARCu ()絡(luò)合物上奪取Cu

12、2+，形成藍色絡(luò)合物。然而，藍色能襯托紅色，使滴定終點很清晰3。當(dāng)溶液中還有PARCu ()紅色絡(luò)合物存在時，紅色與藍色混合使溶液就顯黃色，當(dāng)EDTA將Cu2+完全絡(luò)合后，紅色絡(luò)合物將不再存在，溶液就會瞬間變?yōu)辄S綠色。C2O42-的測定原理：具有強氧化性的KMnO4能與C2O42-反應(yīng)，且反應(yīng)速度快。反應(yīng)后紫紅色KMnO4的顏色退去，在C2O42-的水溶液中逐滴加入KMnO4，當(dāng)C2O42-被消耗完時，繼續(xù)加入KMnO4，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：用高錳酸鉀法測定草酸根，接著用碘量法連續(xù)測定銅離子。先將絡(luò)合物溶解，接著用高錳酸鉀法測定草酸

13、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0.5 ml過氧化氫(碘量法測Cu2+時，除Mn2+外，錳的其它價態(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(yīng)5min.最后，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點.滴定過程中滴定速度不可過快4。此方法的原理是I-與Cu2+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PAR為指示劑滴定終點前后的顏色是怎么變化的？答：顏色變化：紅色 黃色 黃綠色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。因為高錳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在pH=57才對Cu2+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(dǎo)致測得的結(jié)果偏低。參考