钴(III)配合物的制备

实验目的

1. 掌握二氯化一氯五氨合钴（）的制备方法； 

2. 掌握利用同离子效应改变化合物溶解度的原理；

基本原理

配位化合物，简称配合物，是指含有配位键的化合物。配合物通常包括内界和外界两部分，如配合物 [Co(NH3)5Cl]Cl2 ，方括号以内为配合物的内界，它是由中心离子（Co3+ 离子）和配位体（NH3 分子、Cl- 离子）以配位键结合的整体，又称配离子。配体中与中心离子形成配位键的原子称为配位原子，配位原子的数目称为配位数。如 [Co(NH3)5Cl]Cl2 中，五个NH3 分子中的N原子、Cl原子都是配位原子，配位数是6。方括号以外的部分为配合物的外界。外界与内界以离子键结合。配合物能以晶体形式稳定存在，溶于水后，配离子，如[Co(NH3)5Cl] 2+，作为一个整体存在于溶液中。配合物这种性质与复盐不同，如AlK(SO4)2·24H2O虽能以晶体形式稳定存在，在溶解于水后，各种离子都是存在于溶液中。

配位数是配合物的重要特征之一。已知中心离子的配位数有2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12，其中较常见的是2、4、6。

仪器、药品和其他材料

仪器：水浴、水浴锅。

烧杯（150 mL）、量筒（5、25×2、50 mL）、锥形瓶（250 mL、250 mL）、布氏漏斗、循环水泵、称量瓶、表面皿、滴管、玻璃棒。

药品：HCl（浓、6 molּL-1、0.5 molּL-1标准溶液）、H2O2（30%）、NH3·H2O（浓）、NH4Cl（固）、CoCl2·6H2O（固）、乙醇（无水）。

材料：冰、冰水、滤纸。

实验步骤

配合物制备

在250 mL锥形瓶中，溶解2.5 g NH4Cl于10mL水中，加入5克研细的CoCl2·6H2O粉末，待固体溶解后加入15 mL浓氨水。

产物置于通风橱中。在冷水浴并充分摇动下，用滴管逐滴加入约4 mL H2O2（30%）。不断摇动溶液，直至气泡终止放出。溶液中有深红色的 [Co(NH3)5H2O]Cl3 生成。然后慢慢地加入15 mL浓盐酸。在此过程中，即有红紫色沉淀生成。将混合产物置于水浴（60―70℃）中加热约20 min，并时时摇动。用冰水将瓶内产物冷却至室温，便有大量的红紫色的 [Co(NH3)5Cl]Cl2 析出（必要时可添加H2O2）。用布氏漏斗吸滤，用总量为25 mL的冰水分多次洗涤，再用冷却过的1 : 1盐酸洗几次，最后用乙醇再洗一次。将产品置于烘箱中，在110℃下干燥1小时。

数据记录和处理

产率计算：M(CoCl2·6H2O)=237.93；M([Co(NH3)5Cl]Cl2)=250.44；

产率φ=1.65/5*250.44/237.93=31.35%。

思考题

1、CoCl2溶解时为何不先加NH3(aq.)？

答1：CoCl2在NH3溶液中将生成Co(OH)2沉淀，导致后续配位反应速度的缓慢（Co(OH)2+6NH3=[Co(NH3)6]2++2OH-），若先将CoCl2溶解后再加入，则可以直接生成[Co(NH3)6]2+（CoCl2+6NH3=[Co(NH3)6]Cl2），由于该反应未涉及沉淀溶解，故反应速度较快。

2、Co(III)配合物制备时，加热后段为何将溶液浓缩？

答2： [Co(NH3)6]Cl2氧化生成的[Co(NH3)5Cl]Cl2为离子化合物，在水溶液中溶解度较大，为了提高配合物的回收率，需要在固体析出前对溶液进行浓缩，以减少溶解损失。

3、Co(III)配合物制备时，加热温度高低的利弊分析。

答2：在反应2[Co(NH3)6]Cl2+2NH4Cl+H2O2=2[Co(NH3)6]Cl3+2NH4OH，加入的H2O2除与Co(II)反应之外，尚有部分H2O2因直接分解而损失，导致Co(II)氧化率的降低，提高温度有利氧化反应速度加快，但也会导致更多H2O2分解。由于H2O2的分解速度随H2O2浓度及温度提高而加快，因此在氧化前期除需要缓慢加入H2O2，以免H2O2无效分解外，尚需采用冷水浴降低体系温度，但在大部分H2O2浓度较低时，氧化反应速度也将降低，此时可通过提高温度加快氧化反应速度，同时加快Cl-取代NH3使以下反应发生，[Co(NH3)6]Cl3+2HCl=

[Co(NH3)5Cl]Cl2+NH4Cl并通过蒸发除去部分水以提高Co的氧化率及配合物的回收率。