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锇钔锝化学 | 莫尔盐、硫酸四氨合铜——Chem带你领略络合的魅力


【来源:化学化工学院团委 | 发布日期:2022-04-16 】 【选择字号:

解除封控后的第一周不知道大家都过得怎么样呢?作为锇钔化学人,一周里最让大家印象深刻的一定便是那“宁静后的暴风雨”。伴随着网课时代的余音,“倾注而下”的各种化学实验!所谓印象深刻可从二方面论述之:其一为线上已久重逢贺兰堂,必有感触万千;其二为古今欲成大事必饿其筋骨,劳其体肤。

问君能有几多愁,恰似一堆实验要补做。对于离开实验台一个月的我们,除了体力方面需要调整操作方面的问题也接踵而来。比如chem酱一次实验课打碎三个玻璃仪器的“壮举”。这时我们不妨重视基础,回顾曾经做过的实验,温习那些需要注意的基本操作,说不定能得到别样的收获。今天,就让chem酱就带你回顾基础实验中,那些经典络合物的制备,一起回忆实验中的种种细节,一起回味实验中的美好瞬间。实验中的酸甜苦辣,尽在“锇钔实验人”。

新绿一抹——莫尔盐的制备

【产品介绍&原理简介】

硫酸亚铁铵,俗名为莫尔盐、摩尔盐,简称FAS,化学式为Fe(NH4)2·(SO4)2·6H2O,在定量分析中常用作标定重铬酸钾、高锰酸钾等溶液的标准物质。摩尔盐是一类重要的工业原料,在化学试剂、医药、冶金、电镀等行业均有应用。

实验室制备硫酸亚铁铵,主要是将过量的铁溶于稀硫酸中,从而得到硫酸亚铁,再将等物质量的硫酸亚铁与硫酸铵在溶液中混合。

大多数的复盐都比同离子的简单盐溶解度要小很多,硫酸亚铁铵也不例外,故在进行加热浓缩、冷却结晶等操作后,很容易析出得到溶解度较小的硫酸亚铁铵晶体,最后进行抽滤洗涤就可得到产品。

【操作指北】

Step1.将用碱液(如10%碳酸钠)净化后的铁粉或铁屑和稀硫酸加入圆底烧瓶中,组装好回流装置,在冷凝管上口连接一橡皮管,在另一端连接三角漏斗,用酸性高锰酸钾吸收尾气,组装完毕后开始水浴反应

tips:要加热到气体不再析出为止哦

Step2.拆除反应装置,趁热将圆底烧瓶中的溶液倒入已事先准备好的过滤装置中,在蒸发皿中得到硫酸亚铁溶液

tips:最好使用花滤纸+无颈漏斗的装配

Step3.向获得的硫酸亚铁溶液中加入等摩尔比硫酸铵固体,微热加以溶解,调节pH值近似为1,随后在水浴上蒸发溶剂,当有厚晶膜出现后开始冷却,得到硫酸亚铁铵固体

tips:可以通过观察固体颜色判断产物纯度

Step4.溶液冷却充分后,减压抽滤,抽滤过程中用少量无水乙醇洗涤产物,尽量吸干,得到目标晶体

tips:洗涤的时候记得打开活塞通大气

【要点分析】

1、在搭建第一步的尾气吸收时,要注意连接橡皮管另一侧的漏斗口应与吸收液(酸性高锰酸钾溶液)的液面有一定的空隙,使其连通大气,防止尾气吸收过程中产生倒吸现象。

2、硫酸亚铁铵的制备过程中,要将溶液pH值调节至强酸性,同时还要尽量避免不必要的搅拌,以防溶液中的亚铁离子被氧化,降低产物的纯度和产率。

3、最后在使用无水乙醇洗涤时,要注意洗涤过程中不要开启抽滤装置,否则洗涤液很快被吸出,达不到洗涤效果。

4、在乙醇洗涤产物的过程中,因为乙醇对于杂质和产物来说都是不良溶剂,可能能看到洗涤下去的溶液中有额外的晶体生成,内含大量杂质,此时不可将滤液中的晶体同产物合并。

蔚蓝似海——制备硫酸四氨合铜

【产品介绍&原理简介】

硫酸四氨合铜是深蓝色正交晶体, 溶于水,不溶于乙醇、乙醚、丙酮、三氯甲烷、四氯化碳等有机溶剂。

在实际生产生活中,硫酸四氨合铜的用途也非常广泛,它常被用于制作杀虫剂、媒染剂、广谱杀菌剂,还是植物生长激素的一种,此外,硫酸四氨合铜也被广泛应用于电镀行业。

                  

实验室中我们采用硫酸铜晶体作为原料制备四氨合铜的硫酸盐。(ps:这里也可以采用铜等其他原料,选取硫酸铜晶体作为起始原料最为简便)

将硫酸铜晶体溶解于氨水中,开始时会形成氢氧化铜的碱式沉淀,再加入过量的氨水,平衡移动,氢氧化铜才会转化为氨过量环境中更占优势的配离子溶液,此时按照一定配比加入乙醇溶液,使硫酸四氨合铜的溶解度降低,最终析出所需产物。

【操作指北】

Step1.取少量硫酸铜固体于烧杯中,缓慢加入浓氨水,最开始能看到有蓝色沉淀生成,不久之后沉淀完全消失,剩余均匀的蓝色溶液,此时即可停止浓氨水的加入。

                 

Step2.3倍于原有溶液的乙醇(体积比),加入至溶液中,适当进行搅拌,随即有大量固体析出,这些析出物便是硫酸四氨合铜的晶体(各配合物的组成可能有细微的区别,可通过后续实验测定产物中不同离子的配比情况)

tips:四氨合铜在乙醇中溶解度小故析出

Step3.减压过滤,尽量将液体全部滤出,获得产品,产品用乙醇溶液少量洗涤,注意点类似于莫尔盐的制备中的此步操作

tips:将装置连接紧密,抽滤才会效率更高

Step4.在制备得到干燥的产物后,还可以依据各种分析化学方法对产物各离子的组成比进行分析:硫酸根在实验室中多用重量分析方法,利用硫酸钡沉淀的质量分析产物中硫酸根的含量;氨则可在甲基红、次甲基蓝混合指示剂中,用HCl标准液滴定,溶液由绿色变为红紫色就是终点;铜离子则可用EDTA进行滴定分析,指示剂可选二甲酚橙、紫脲酸铵等

【要点分析】

1、在加入氨水时会产生部分沉淀,此时要继续加入氨水形成配离子溶液,但氨水不可以过多,否则将为后续实验中的配合物析出带来困难,并无端耗费实验试剂。

2、在硫酸根离子含量的检测工作中,需要保证所称量的硫酸钡是无水的,此时需要使用差量法,将对空坩埚和载有检测物的坩埚多次烘干并恒重,以获取前后质量差,得到准确的硫酸钡重量,此步要有足够的耐心,否则将对配比的最终结果和组间平行度产生较大的干扰。

3、铜离子的含量检测实验中,滴定所选取的pH值与选用的指示剂密切相关,要注意选取合适的工作缓冲液,此外因为本实验的滴定原理为络合滴定,反应速度较慢,同时颜色较不明显,应采用预实验的操作以获取合适的标定液取量,同时在滴定过程中要注意慢滴快摇,确保反应和显色的充分性。

合成和分析实验虽然累人,但当我们经历实验中“艰难险阻”后,看到眼前制得的产品和一张张漂亮的数据,疲惫感便往往一扫而空。这份独有的成就感

是属于我们化学人的浪漫。

                 

面对接下来每周34个实验的饱和轰炸,相信锇钔也一定能凭借着化学人的顽强与拼劲坚持上进,克服难关。革命尚未成功,同志仍需努力,大家冲鸭!