1、无机化学实验指导书无机化学实验指导书华东交通大学化学实验中心2012年3月实验一硫代硫酸钠的制备和应用一、实验目的1了解亚硫酸铵法制备硫代硫酸钠的过程；2学习硫代硫酸钠的检验方法。二、实验原理制备硫代硫酸钠可由以下3步进行：Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO22Na2S + 3SO2 2Na2SO3 + 3S Na2SO3 + S Na2S2O3总反应：2Na2S + Na2CO3 + 4SO2 3Na2S2O3 + CO2本实验利用第三步反应制备硫代硫酸钠：Na2SO3 + S Na2S2O3三、仪器与试剂仪器：托盘天平、真空泵、圆底烧瓶（250ml）、水浴锅、300mm直形冷
2、凝管、抽虑瓶（250ml）、布氏漏斗、烧杯（250ml）、打孔器、锥形瓶（250ml）、分液漏斗、橡皮塞、蒸馏烧瓶（250ml）、洗气瓶、磁力搅拌器、烘箱。固体药品：硫粉、硫化钠（工业级）、亚硫酸钠（无水）、碳酸钠液体药品：乙醇（95）、浓硫酸、NaOH（6mol/L, 10%）、Pb（Ac）2（10）、HAc-NaAc缓冲溶液、I2标准溶液（0.1mol/L）、淀粉溶液（0.2%）、酚酞耗材：PH试纸、螺旋夹、橡皮管、滤纸四、实验容和步骤1、硫代硫酸钠的制备将100mL蒸馏水盖上表面皿加热煮沸片刻，成去离子水。5.04g Na2SO3于100mL烧杯中，加16mL去离子水，10d无水乙醇，1
3、.32g硫粉（加少许玻璃棉）。小火加热煮沸至大部分硫粉溶解（为防止硫挥发，可在烧杯上盖上盛满冷水的蒸发皿，定期换冷水），加1g活性炭脱色，趁热过滤，保留滤液。蒸发浓缩至析出晶体，冷却至室温，减压过滤。尽量抽干，用无水乙醇洗涤晶体，抽干，称重，计算产率。保留少量产品做鉴定用，其余回收。2、硫代硫酸钠的定性检验自拟方法和步骤用AgNO3检验产品中的S2O32-离子含量。五、思考题1称量、加热、浓缩、过滤、抽滤等基本操作应该如何正确进行？2为什么实验中硫磺的用量上过量的？计算理论产量时应以哪种反应物为准？3实验中应如何防止硫代硫酸钠溶液的过饱和现象？实验二 硫酸亚铁铵的制备及纯度分析一、实验目的1根
4、据有关原理及数据设计并制备复盐硫酸亚铁铵。2进一步掌握水浴加热、溶解、过滤、蒸发、结晶等基本操作。3了解检验产品中杂质含量的一种方法目视比色法。二、实验原理硫酸亚铁铵又称摩尔盐，是浅蓝绿色单斜晶体，它能溶于水，但难溶于乙醇。在空气中它不易被氧化，比硫酸亚铁稳定，所以在化学分析中可作为基准物质，用来直接配制标准溶液或标定未知溶液浓度。由硫酸铵、硫酸亚铁和硫酸亚铁铵在水中的溶解度数据（见下表）可知，在一定温度围，硫酸亚铁铵的溶解度比组成它的每一组分的溶解度都小。因此，很容易从浓的硫酸亚铁和硫酸铵混合溶液中制得结晶状的摩尔盐FeSO4(NH4)2SO46H2O。在制备过程中，为了使Fe2+不被氧化和
5、水解，溶液需保持足够的酸度。几种盐的溶解度数据（单位：g/100g H2O） t /盐的相对分子质量1020304073.075.478.081.037.048.060.073.336.545.053.0本实验是先将金属铁屑溶于稀硫酸制得硫酸亚铁溶液：Fe+H2SO4FeSO4+H2然后加入等物质的量的硫酸铵制得混合溶液，加热浓缩，冷至室温，便析出硫酸亚铁铵复盐。FeSO4+(NH4)2SO4+6H2OFeSO4(NH4)2SO46H2O目视比色法是确定杂质含量的一种常用方法，在确定杂质含量后便能定出产品的级别。将产品配成溶液，与各标准溶液进行比色，如果产品溶液的颜色比某一标准溶液的颜色浅，就
6、可确定杂质含量低于该标准溶液中的含量，即低于某一规定的限度，所以这种方法又称为限量分析。本实验仅做摩尔盐中Fe3+的限量分析。三、仪器与试剂仪器：台式天平，锥形瓶（150mL），烧杯，量筒（10、50mL），漏斗，漏斗架，蒸发皿，布氏漏斗，吸滤瓶，酒精灯，表面皿，水浴（可用大烧杯代替），比色管（25mL）。试剂：2molL1HCl 、 3molL1H2SO4 、0.0100mgmL1标准Fe3+溶液（称取0.0864g分析纯硫酸高铁铵Fe(NH4)(SO4)212H2O溶于3mL 2molL1HCl并全部转移到1000mL容量瓶中，用去离子水稀释到刻度，摇匀）。1molL-1KS固体(NH4)
7、2SO4 、 Na2CO3 、 铁屑 、 95%乙醇 、 pH试纸四、实验容和步骤1铁屑的净化（除去油污）用台式天平称取2.0g铁屑，放入小烧杯中，加入15mL质量分数10%Na2CO3溶液。缓缓加热约10min后，倾倒去Na2CO3碱性溶液，用自来水冲洗后，再用去离子水把铁屑冲洗洁净（如果用纯净的铁屑，可省去这一步）。2硫酸亚铁的制备往盛有2.0g洁净铁屑的小烧杯中加入15mL 3molL1H2SO4溶液，盖上表面皿，放在低温电炉加热（在通风橱中进行）。在加热过程中应不时加入少量去离子水，以补充被蒸发的水分，防止FeSO4结晶出来；同时要控制溶液的pH值不大于1（为什么？如何测量和控制？），
8、使铁屑与稀硫酸反应至不再冒出气泡为止。趁热用普通漏斗过滤，滤液承接于洁净的蒸发皿中。将留在小烧杯中及滤纸上的残渣取出，用滤纸片吸干后称量。根据已作用的铁屑质量，算出溶液中FeSO4的理论产量。3硫酸亚铁铵的制备根据FeSO4的理论产量，计算并称取所需固体(NH4)2SO4的用量。在室温下将称出的(NH4)2SO4加入上面所制得的FeSO4溶液中在水浴上加热搅拌，使硫酸铵全部溶解，调节pH值为12，继续蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶时为止。自水浴锅上取下蒸发皿，放置，冷却后即有硫酸亚铁铵晶体析出。待冷至室温后用布氏漏斗减压过滤，用少量乙醇洗去晶体表面所附着的水分。将晶体取出，置于两洁净的滤纸
9、之间，并轻压以吸干母液；称量。计算理论产量和产率。产率计算公式如下：4产品检验选用适当的实验方法证明产品中含有NH4+、Fe2+和SO42。Fe3+的分析（选做）：称取1.0g产品置于25mL比色管中，加入15mL不含氧的去离子水溶解（怎么处理？），加入2mL 2molL1HCl和1mL 1molL1KS溶液，摇匀后继续加去离子水稀释至刻度，充分摇匀。将所呈现的红色与下列标准溶液进行目视比色，确定Fe3+含量及产品标准。在3支25mL比色管中分别加入2mL 2molL1HCl和1mL 1molL1KS溶液，再用移液管分别加入标准Fe3+溶液（0.0100mgmL1）5mL、10mL、20mL，
10、加不含氧的去离子水稀释溶液到刻度并摇匀。上述三支比色管中溶液Fe3+含量所对应的硫酸亚铁铵试剂规格分别为：含Fe3+0.05mg的符合一级品标准，含Fe3+0.10mg的符合二级品标准，含Fe3+0.20mg的符合三级品标准。实验注意事项：1在制备FeSO4时，应用试纸测试溶液pH，保持pH1，以使铁屑与硫酸溶液的反应能不断进行。2在检验产品中Fe3+含量时，为防止Fe2+被溶解在水中的氧气氧化，可将蒸馏水加热至沸腾，以赶出水中溶入的氧气。五、思考题1为什么制备硫酸亚铁铵晶体时，溶液必须是酸性？2硫酸亚铁铵晶体从母液中析出并经抽气过滤后，为什么还要用酒精洗涤？3计算硫酸亚铁铵的理论产量时，应该
11、以哪一种物质的用量为准？实验三 氯化六氨合钴(III)配合物的制备一、实验目的1掌握三氯化六氨合钴（III）制备方法；2了解钴（II）、钴（III）化合物的性质。二、实验原理在水溶液中，电极反应Co3+/Co2+=1.84，所以在一般情况下，Co()在水溶液中是稳定的，不易被氧化为Co()，相反，Co(III)很不稳定，容易氧化水放出氧气（Co3+/Co2+=1.84O2/H2O=1.229V）。但在有配合剂氨水存在时，由于形成相应的配合物Co(NH3)62+，电极电势Co(NH3)63+/ Co(NH3)62+=0.1，因此CO()很容易被氧化为Co(III)，得到较稳定的Co（）配合物。实
12、验中采用H2O2作氧化剂，在大量氨和氯化铵存在下，选择活性炭作为催化剂将Co()氧化为Co()，来制备三氯化六氨合钴()配合物，反应式为： 活性碳2Co(H2O)6Cl2 + 10NH3 + 2NH4Cl + H2O2 = 2Co(NH3)6Cl3 + 14H2O 粉红 橙黄将产物溶解在酸性溶液中以除去其中混有的催化剂，抽滤除去活性炭，然后在较浓盐酸存在下使产物结晶析出。三氯化六氨合钴()：橙黄色单斜晶体。钴()与氯化铵和氨水作用，经氧化后一般可生成三种产物：紫红色的二氯化一氯五氨合钴Co(NH3)5ClCl2晶体、砖红色的三氯化五氨一水合钴Co(NH3)5H2OCl3晶体、橙黄色的三氯化六氨
13、合钴Co(NH3)6Cl3晶体，控制不同的条件可得不同的产物，本实验温度控制不好，很可能有紫红色或砖红色产物出现。）293K时，Co(NH3)6Cl3在水中的溶解度为0.26mol.L-1，K不稳2.210-34，在过量强碱存在且煮沸的条件下易分解：煮沸2Co(NH3)6Cl3 + 6NaOH = 2Co(OH)3 + 12NH3+ 6NaCl三、仪器与试剂仪器：台秤、烧杯、锥形瓶、量筒、研钵、漏斗、铁架台、酒精灯、试管（15ml）、滴管、药勺、试管夹、漏斗架、石棉网、普通温度计、电导率仪等固体药品：氯化铵、氯化钴、硫氰化钾液体药品：浓氨水、浓硝酸、盐酸（6mol/L）、H2O2(30%) 、
14、AgNO3(2mol/L)、 SnCl2(0.5mol/L, 新配）、奈氏试剂、乙醚、戊醇等材料：PH试纸、滤纸四、实验容和步骤 实验流程图：按上述流程制得产品，滤纸吸干、称量、计算产率。五、注意事项要严格控制每一步的反应温度，因为温度不同，会生成不同的产物。六、思考题1. 制备过程中，在水浴上加热20分钟的目的是什么？能否加热至沸腾？2. 制备过程中为什么要加入7ml浓盐酸？3. 要使Co(NH3)6Cl3合成产率高，你认为哪些步骤是比较关键的？为什么？实验四 无机颜料（铁黄）的制备一、实验目的1了解用亚铁盐制备氧化铁黄的原理和方法。2熟练掌握恒温水浴加热方法、溶液p值的调节、沉淀的洗涤、结
15、晶的干燥和减压过滤等基本操作。二、实验原理氧化阶段的氧化剂为氯酸钾，另外空气中的氧也到场氧化反应。氧化时必须升温，温度节制在80-85 ，溶液的pH 为4-4.5 。氧化过程的反应方程式：4FeSO4 +O2 +6H2O 4FeO(OH) + 4H2SO46FeSO4 + KClO3 + 9H2O 6FeO(OH) + 6H2SO4 + KCl氧化历程中，沉淀的颜色由灰绿墨绿红棕淡黄三、实验仪器与试剂恒温水浴槽，台秤，抽虑漏斗；硫酸亚铁铵，氯酸钾，氢氧化钠，氯化钡；pH 试纸 ，玻璃棒，量筒四、实验容和步骤称取5.0 g (NH4)2Fe(SO4)26H2O，放于100 mL的烧瓶中，加水 1
16、0 mL，在水浴中加热至20-25，搅拌（有部分晶体不溶）并观察反应过程中颜色的变化取0.2 g KClO3倒入上述的溶液中，搅拌后查验pH值将恒温水浴的温度升到80-85时开始进行氧化反应，加热90-120min不断的滴加2 mol/L NaOH（约需要6 mL左右），调节pH 为4-4.5，当pH 为4-4.5 时停止加碱，要每加入一滴碱液都要查验pH，因可溶性盐难于洗净，故对反应生成的淡黄色的颜料要用60左右的水倾泻法洗涤颜料，检验溶液中有无SO42-，用自来水做空白测试，用氯化钡查验是否有SO42-确定无SO42-后，减压抽虑的黄色颜料晶体，弃去母液，将黄色的颜料晶体转至蒸发皿中，加热
17、烘焙，称其重量，并计算产率五、思考题加热反应过程中应控制的关键条件是什么？为什么？实验五 三草酸合铁（III）酸钾的制备一、实验目的 1了解配合物制备的一般方法。2培养综合应用基础知识的能力。3、了解表征配合物结构的方法。二、实验原理三草酸合铁（)酸钾K3Fe(C2O4)33H2O为翠绿色单斜晶体，溶于水溶解度：4.7g/100g(0),117.7g/100g(100)，难溶于乙醇。110下失去结晶水，230分解。该配合物对光敏感，遇光照射发生分解：2 K3Fe(C2O4)3 3 K2C2O4 + 2K2C2O4+2CO2(黄色)三草酸合铁（)酸钾是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有
18、机反应的良好催化剂，在工业上具有一定的应用价值。其合成工艺路线有多种。例如，可用三氯化铁或硫酸铁与草酸钾直接合成三草酸合铁（)酸钾，也可以铁为原料制得三草酸合铁（)酸钾。本实验以实验二十四制得的硫酸亚铁铵为原料，采用后一种方法制得本产品。其反应方程式如下：(NH4)Fe(SO4)26H2O+H2C2O4FeC2O42H2O(s,黄色)+（NH4）2SO4+H2SO4+4H206FeC2O42H2O+3H2O2+6K2C2O44K3Fe(C2O4)33H2O+2Fe(OH)3(s)加入适量草酸可使Fe(OH)3转化为三草酸合铁（)酸钾：2 Fe(OH)3+3 H2C2O4+3 K2C2O42 K
19、3Fe(C2O4)33H2O加入乙醇，放置即可析出产物的结晶。三、仪器与试剂仪器：托盘天平，电子分析天平，烧杯（100mL,250mL），量筒（10mL ,100mL），玻璃棒，长颈漏斗，布氏漏斗，吸滤瓶，真空泵，表面皿，称量瓶，干燥器，烘箱，锥形瓶（250 mL），酸式滴定管（50mL）药品：H2SO4(2 molL-1)，H2C2O4（61molL-1），H2O2（3%），(NH4)Fe(SO4)26H2O (s)，K2C2O4(饱和)，KS（0.1 molL-1），CaCl2(0.5 molL-1)，FeCl3(0.1 molL-1)，Na3Co(NO2)6 , KMnO4标准溶液(0.
20、02 molL-1，自行标定)，乙醇(95%)，丙酮四、实验容和步骤1、三草酸合铁（)酸钾的制备（1）制取FeC2O42H2O 称取6.0g (NH4)Fe(SO4)26H2O放入250mL烧杯中，加入1.5mL2 molL-1 H2SO4和20mL去离子水，加热使其溶解。另称取3.0gH2C2O42H2O放到100mL烧杯中，加30mL去离子水微热，溶解后取出22mL倒入上述250mL烧杯中，加热搅拌至沸，并维持微沸5min。静置，得到黄色FeC2O42H2O沉淀。用倾斜法倒出清夜，用热去离子水洗涤沉淀3次，以除去可溶性杂质。（2）制备K3Fe(C2O4)33H2O 在上述洗涤过的沉淀中，加
21、入15mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40,滴加25mL3%的H2O2溶液，不断搅拌溶液并维持温度在 40左右。滴加完后，加热溶液至沸以除去过量的H2O2。取适量上述（1）中配制的H2C2O4溶液趁热加入使沉淀溶解至呈现翠绿色为止。冷却后，加入15mL95%的乙醇水溶液，在暗处放置，结晶。减压过滤，抽干后用少量乙醇洗涤产品，继续抽干，称量，计算产率，并将晶体放在干燥器避光保存。2、产物的定性分析（1）K+的鉴定 在试管中加入少量产物，用去离子水溶解，再加入1mL Na3Co(NO2)6溶液，放置片刻，观察现象。（2）Fe3+的鉴定 在试管中加入少量产物，用去离子水溶解，另取一支试管加入少量
22、的FeCl3溶液。各加入2滴0.1 molL-1 KS，观察现象。在装有产物溶液的试管中加入3滴2 molL-1 H2SO4，再观察溶液颜色有何变化，解释实验现象。（3）C2O42-的鉴定 在试管中加入少量产物，用去离子水溶解，另取一支试管加入少量的K2C2O4溶液。各加入2滴0.5 molL-1 CaCl2溶液，观察实验现象有何不同。数据记录与处理产物定性分析 试剂现象Na3Co(NO2)60.1 molL-1 KS0.5 molL-1 CaCl2K+的鉴定Fe3+的鉴定C2O42-的鉴定五、思考题1如何提高产率？能否用蒸干溶液的办法来提高产率？2用乙醇洗涤的作用是什么？3如果制得的三草酸合
23、铁（)酸钾中含有较多的杂质离子，对三草酸合铁（)酸钾离子类型的测定将有何影响?4氧化FeC2O42H2O时，氧化温度控制在40，不能太高。为什么？实验六 硫酸铝钾大晶体的制备一、实验目的1了解从铝制备硫酸铝钾的原理及过程；2进一步认识Al及Al(OH)3的两性；3学习从溶液中培养晶体的原理和方法。二、实验原理硫酸铝同碱金属的硫酸盐（K2SO4）作用生成硫酸铝钾复盐。硫酸铝钾(K2SO4Al2(SO4)324H2O)俗称明矾，它是一种无色晶体，易溶于水，并水解生成Al(OH)3胶状沉淀。它具有较强的吸附性能，是工业上重要的铝盐，可作为净水剂、造纸充填剂等多种用途。本实验利用金属铝溶于氢氧化钠溶液
24、，生成可溶性的四羟基铝酸钠，金属铝中其它的杂质则不溶，过滤除去杂质。随后用H2SO4调节此溶液的pH值为89，即有Al(OH)3沉淀产生，分离后，在沉淀中加入H2SO4，使Al(OH)3转化为Al2(SO4)3，然后制成Al2(SO4)3晶体，将Al2(SO4)3晶体和K2SO4晶体分别制成饱和溶液，混合后就有明矾生成。有关反应如下：2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH) 4 + 3H2Al(OH)4 + H+ = Al(OH)3 + H2O2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2OAl2(SO4)3 + K2SO4 + 24H2O = K2
25、SO4Al2(SO4)324H2O明矾单晶的培养：当有K2SO4Al2(SO4)324H2O晶体析出后，过滤得到晶体后，选出规整的作为晶种，放在滤液中，盖上表面皿，让溶液自然蒸发，结晶就会逐渐长大，成为大的单晶，单晶具有八面体晶形。为使晶种长成大的单晶，重要的是溶液温度不要变化太大，使溶液的水分缓慢蒸发。另外为长成大结晶，也可将生成的晶体系上尼龙绳，悬在溶液中。这样晶体在各方面生长速度不受影响，生成的晶体更规则。三、仪器与试剂仪器与材料：烧杯，电子台秤，布氏漏斗，蒸发皿，酒精灯，三脚架，石棉网，火柴，玻璃漏斗，量筒，滤纸，pH试纸，尼龙线。固体试剂： Al屑(C.P)， NaOH(C.P) ，
26、K2SO4(C.P)。液体试剂： H2SO4(3molL1，1:1)，BaCl2（0.1 molL1）。四、实验容和步骤1Al(OH)3的生成称取2.3克NaOH固体，置于200mL烧杯中，加入30mL蒸馏水溶解。称取1克铝屑，分批放入溶液中（反应剧烈，防止溅出，应在通风橱进行），至不再有气泡产生，说明反应完毕，然后再加入蒸馏水，使体积约为40mL，抽滤。将滤液转入200mL烧杯中，加热至沸，在不断搅拌下，滴加3molL1H2SO4，使溶液的pH为89，继续搅拌煮沸数分钟，然后抽滤，并用沸水洗涤沉淀，直至洗涤液的pH值降至7左右，抽干。2Al2(SO4)3的制备将制得的Al(OH)3转入烧杯中
27、，在不断搅拌下，加入1:1 H2SO4，并水浴加热。当溶液变清后，停止加入硫酸，得Al2(SO4)3溶液。浓缩溶液为原体积的二分之一，取下，用水冷却至室温，待结晶完全后，抽滤，将晶体用滤纸吸干，称重。3明矾的制备及大晶体的培养将称重的硫酸铝晶体置于小烧杯中，配成室温下的饱和溶液。另称取K2SO4固体，也配成同体积饱和溶液，然后将等体积的两饱和溶液相混合，搅拌均匀。放置后，就会有明矾晶体析出。过滤，选出规整的作为晶种，放在滤液中，盖上表面皿，让溶液自然蒸发，结晶就会逐渐长大，成为大的单晶，单晶具有八面体晶形。为使晶种生成大的单晶，重要的是溶液温度不要变化太大，使溶液的水分缓慢蒸发。为生成大结晶，
28、也可将生成的晶体系上尼龙绳，悬在溶液中。这样晶体在各方面生长速度不受影响。4性质实验：取少量明矾晶体，验证溶液中存在Al3+、K、SO42离子，并写出方程式。五、思考题1为什么用碱溶解Al?2将硫酸钾和硫酸铝两种饱和溶液混合能够制得明矾晶体，用溶解度来说明其理由。实验七 碱式碳酸铜的制备（设计实验）一、实验目的通过碱式碳酸铜制备条件的控求和生成物颜色、状态的分析，研究反应物的合理配料比并确定制备反应合适的温度条件，以培养独立设计实验的能力。二、实验前应思考的问题1、哪些铜盐适合于制取碱式碳酸铜？写出硫酸铜溶液和碳酸钠溶液反应的化学方程式。2、估计反应的条件，如反应温度、反应物浓度及反应物配料比
29、对反应产物是否有影响。三、实验提示碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3为天然孔雀石的主要成分，呈暗绿色或淡蓝色，加热至200即分解，在水中的溶解度很小，新制备的试样在沸水中很易分解。2 CuSO4+2 Na2CO3+H2O Cu2(OH)2CO3+2Na2SO4+CO2 抽滤，得Cu(OH)2CuCO3暗绿色晶体，Cu2+ + 4NH3=Cu(NH3)42+ 四、仪器与试剂自行列出所需仪器、药品、材料之清单，经指导老师的同意，即可进行实验。五、实验容和步骤1、反应物溶液配制配制0.5molL-1的CuSO4溶液和0.5molL-1的Na2CO3溶液各100mL。2、制备反应条件的探求 CuSO4和
30、Na2CO3溶液的合适配比置于四支试管均加入2.0mL0.5molL-1的CuSO4溶液，再分别取0.5molL-1的Na2CO3溶液1.6mL、2.0mL、2.4mL及2.8 mL依次加入另外四支编号的试管中。将八支试管放在75的恒温水浴中。几分钟后，依次将CuSO4溶液分别倒入Na2CO3溶液中，振荡试管，比较各试管中沉淀生成的速度、沉淀的数量及颜色，从中得到两种反应物溶液以何种比例相混合为最佳。反应温度的探求在三支试管中，各加入2.0mL0.5molL-1的CuSO4溶液，另取三支试管，各加入由上述实验得到的合适用量的0.5molL-1的Na2CO3溶液。从这两列试管中各取一支，将它们分别置于室温、50、100的恒温水浴中，数分钟后将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中，振荡并观察现象，由实验结果确定制备反应的合适温度。3、碱式碳酸铜制备取60mL 0.5molL-1的CuSO4溶液，根
