實驗(無機(jī)物合成與分析)

大學(xué)化學(xué)實驗技術(shù)講座北京化工大學(xué)化學(xué)實驗中心A類：（應(yīng)化0801-0807，實驗0801-0802）56學(xué)時，2.5學(xué)分B類：（高材0801-0811，生材0801-0802）42學(xué)時，2學(xué)分C類：（化工0801-0809,材料0801-0704，生工0801-0804,制藥0801-0804,環(huán)工0801-0803）32學(xué)時，2學(xué)分

2008級大學(xué)化學(xué)實驗（二）

序號實驗內(nèi)容學(xué)時授課對象預(yù)習(xí)頁碼0實驗技術(shù)講座(二)2ABC1絡(luò)合滴定法測定水的硬度5ABCp289-2922原子吸收分光光度法測定水樣中Ca、Mg含量4ABCp136、p3083(1)硫酸亞鐵銨的制備5ABCp268-270(2)硫酸亞鐵銨中Fe2+含量的測定(KMnO4法)5AB開放p292-2954(1)工業(yè)硫酸銅的提純4ABCp162-164(2)硫酸銅中銅含量的測定(碘量法)5ABCp296-298(3)硫酸銅中Fe3+含量的測定(分光光度法)4ABCp127-130(4)硫酸銅的差熱分析3ACp261-2645三草酸合鐵(III)酸鉀的合成及組成測定8A開放B開放開放可自行設(shè)計6定pH滴定法測定甲酸乙酸混合酸中各組分含量3Ap299-3007開放式設(shè)計實驗8A開放開放開放自行設(shè)計8筆試測驗ABC注意：1、由于實驗儀器的限制，做實驗2和4（4）時學(xué)生需分兩組：上午：8：00——9：451——16號學(xué)生10：00——11：4517——32號學(xué)生下午：1：00——2：451——16號學(xué)生3：00——4：4517——32號學(xué)生2、實驗3（2）、5、7為開放實驗，提前一周網(wǎng)上預(yù)約（）時間，按預(yù)約時間準(zhǔn)時到實驗室做實驗。實驗室開放時間：12周——15周周一、二、三、四、五下午，周六全天。3、大學(xué)化學(xué)實驗（二）筆試時間另行通知。筆試占30%，但若筆試不及格，視為實驗總成績不及格。

無機(jī)物的制備、提純與分析無機(jī)物的制備(無機(jī)合成)利用化學(xué)反應(yīng)通過某些實驗方法，從一種或幾種物質(zhì)得到一種或幾種無機(jī)物質(zhì)的過程無機(jī)物的提純通過無機(jī)制備得到的物質(zhì)的純化過程無機(jī)物的分析對“粗品”和“純品”的成分分析，主要包括主成分分析、結(jié)構(gòu)分析、雜質(zhì)含量分析等無機(jī)物制備方法的設(shè)計依據(jù)根據(jù)物質(zhì)的通性和特殊性，可以設(shè)計多種制備方案，但所設(shè)計的方案是否可行？考慮熱力學(xué)——反應(yīng)能否進(jìn)行的可能性動力學(xué)——反應(yīng)速率的問題CuSO4·5H2O的制備在熱力學(xué)上這一反應(yīng)不可能發(fā)生，所以不可能通過改變溫度、壓力、濃度、選用催化劑等使之實現(xiàn)。Cu+H2SO4(稀)╳進(jìn)一步考慮制備工藝的先進(jìn)性由金屬銅合成氧化銅方法一：Cu(粉)+O2(空氣)CuO高溫焙燒

工藝簡單，但由于工業(yè)銅粉雜質(zhì)多，產(chǎn)品的純度不高。方法二：CuCu(NO3)2CuO+2NO2+1/2O2HNO3加熱由于產(chǎn)生NO2，污染嚴(yán)重，生產(chǎn)中少用。方法三：CuCu(NO3)2Cu(OH)2CuO+H2OHNO3NaOH加熱CuCu(NO3)2Cu2(OH)2CO3

2CuO+CO2+H2OHNO3Na2CO3700C焙燒

由于Cu(OH)2微顯兩性，當(dāng)NaOH過量時，產(chǎn)品中混入CuO22-，影響產(chǎn)品的純度，且Cu(OH)2呈膠性沉淀，難以過濾和洗滌，造成產(chǎn)率低，此法少用。方法四：此法污染少，產(chǎn)品純度高，試劑級CuO制備用此法?？傊?，設(shè)計無機(jī)物制備方法時，首先應(yīng)從熱力學(xué)觀點考慮其方法的可行性，但更重要的是應(yīng)該考慮工藝條件的要求，選擇一個產(chǎn)量高、質(zhì)量好、生產(chǎn)簡單、價格低廉、安全無毒、環(huán)境污染少的工藝路線。無機(jī)物制備的反應(yīng)分解反應(yīng)化合反應(yīng)CaCO3CaO+CO2

PtCl2+2NH3[Pt(NH3)2Cl2]2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2

FeSO4+(NH4)2SO4+6H2OFeSO4

·(NH4)2SO4

·6H2O氧化還原反應(yīng)3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O取代反應(yīng)[PtCl4]2–+2NH3[Pt(NH3)2Cl2]+2Cl–復(fù)分解反應(yīng)NH4HCO3+NaClNaHCO3

+NH4Cl無機(jī)物制備的方法高溫合成馬福爐：坩鍋爐管式爐通常用在控制氣氛下(如在氫氣流或氮氣流中)加熱物質(zhì)不需控制氣氛，只需加熱坩鍋里的物料的情況如：電解法制備KMnO4陽極:MnO42--e-=MnO4-(60℃)陰極:2H2O+2e-=2OH-+H2電解合成利用通電發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)行制備的方法用于制備氧化性或還原性較強(qiáng)的物質(zhì)如Na和K等活潑金屬、過硫酸鹽、高錳酸鹽、氟、鐵和釩的低價化合物等光化學(xué)合成有時化學(xué)反應(yīng)只有在反應(yīng)物受到光照射時才能進(jìn)行。光子使反應(yīng)物活化，反應(yīng)物吸收光子后，成鍵或非鍵軌道上的電子被激發(fā)到反鍵軌道上，導(dǎo)致鍵的削弱甚至斷裂，使反應(yīng)活化本法可用于合成羰基化合物、硼化物等靜電放電合成利用氣體在外界強(qiáng)電場影響下產(chǎn)生等離子體的方法制備熱力學(xué)上不穩(wěn)定的物質(zhì)，放電合成可在放電管中進(jìn)行O3的制備BCl3與O2的反應(yīng)：3BOCl=(BOCl)3BCl3BCl+Cl2h

BCl+O2=BClO2BClO2+BCl=2BOCl[Co(NH3)5NO2]2+[Co(NH3)5ONO]2+

日光燈紫外燈2[Fe(CO)5](冰醋酸溶液)[Fe2(CO)9]+CO日光燈紫外燈化學(xué)傳輸合成利用化學(xué)反應(yīng)將難揮發(fā)物質(zhì)從某一個溫度區(qū)域傳輸?shù)搅硪粋€溫度區(qū)域的方法常用的傳輸劑有氫、氧、氯、碘、一氧化碳、氯化氫等化學(xué)傳輸反應(yīng)在反應(yīng)爐中兩個不同的溫區(qū)進(jìn)行，先將所需要的物質(zhì)(固體)與適當(dāng)?shù)臍怏w介質(zhì)在源區(qū)溫度(T2)反應(yīng)，形成一種氣態(tài)化合物，然后借助載氣把這種氣態(tài)化合物傳輸?shù)讲煌瑴囟?T1)的沉積區(qū)發(fā)生逆向反應(yīng)，使得所需物質(zhì)重新沉積出來，如:ZnS(s)+I2(g)ZnI2(g)+?S2(g)T2T1非水溶劑合成適用于制備反應(yīng)物或產(chǎn)物與水起反應(yīng)的物質(zhì)如鉀的氨溶液與氧作用制備超氧化鉀KO2常用的非水溶劑有:液氨、冰醋酸、硫酸、氟化氫沉淀合成將欲制備的化合物以沉淀形式從其他化合物中分離出來Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3

+3(NH4)2SO4NH4HCO3+NaClNaHCO3

+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2

+H2O

無機(jī)物的提純方法重結(jié)晶結(jié)晶是指易溶物質(zhì)在溶液中含量超過該物質(zhì)的溶解度時，晶體從溶液中析出的過程，留下的溶液為母液，可溶性雜質(zhì)殘留在母液中經(jīng)過多次結(jié)晶稱為重結(jié)晶，重結(jié)晶可達(dá)到提純物質(zhì)的目的。溶于溶劑、制備飽和溶液趁熱過濾

殘渣（不溶性雜質(zhì)）濾液冷卻、結(jié)晶過濾、洗滌母液(可溶性雜質(zhì)和部分被提純物)晶體(產(chǎn)品)不純固體物質(zhì)結(jié)晶時溶液的pH值范圍取決于待結(jié)晶物質(zhì)的性質(zhì)結(jié)晶控制溶液的酸度濃縮蒸發(fā)的程度制備CuSO4·5H2O晶體：pH1~2若在弱酸性條件下，易生成Cu2(OH)2SO4

制備K3Fe(C2O4)3晶體：pH3~4若pH值偏高，會生成Fe(OH)3沉淀，pH值過低，使配合物不穩(wěn)定。

結(jié)晶時溶液蒸發(fā)濃縮的程度取決于待結(jié)晶物質(zhì)的溶解度(1)在室溫時溶解度較大，則結(jié)晶時一般將溶液蒸發(fā)濃縮至稀糊狀；如：MgSO4·7H2O(2)在室溫時溶解度較小，但隨溫度升高溶解度明顯增加，則結(jié)晶時一般將溶液蒸發(fā)濃縮至表面出現(xiàn)晶膜；如：CuSO4·5H2O(3)在室溫時溶解度較小，但隨溫度升高溶解度更明顯增加，則結(jié)晶時必須將溶液蒸