实验十配位化合物的形成和性质 一、实验目的 加深了解几种不同类型配离子的形式及其形成过程的特征。认识筒单离子与配离子 的区别 2,从配离子解离平衡及其移动，认识K和K的意义，加深理解配离子解离平衡与酸 碱平衡、沉溶平衡、氧化还原平衡之间的关系。 3.初步了解整合物的形成和特性，应用螯合物鉴定几种离子的方法。 4.初步了解配合物的异构现象，拓宽知识领城 二、实验原理 1.配合物和配离子的形成 由一个简单的正离子作为形成体与儿个中性分子或它种负离了作为配位体形成的复杂离 子，叫做配离子。带正电荷的配离子叫正配离子，带负电荷的配离子叫负配离子，含配离子 的化合物就是配合物 当然，有些配离了的形成有着特殊反应，例如： ΓH(0:1 CH2OH +H*+3H,0 LHOXCH:H.(OH J 二《内醇)睡（绍）尼离了 含配离子的配合物与简单离子组成的复盐的性质是有区别的。例如NH,F(S(),)2是复 盐，在水溶液中是以NH时、Fe、S(O形式存在，而配合物(NH,)[Fe(Cz(O)a](绿色 或亮绿色)则以NH时与配离子[Fe(C2(O,)3]-形式存在。在化学性质方面就有许多差异. Fe3与[Fe(C(),)x]3-性质不同，可以通过某些反应加以说明。 配合物的形成或参加化学反应时，常常呈现以下特征：颜色变化、酸碱性变化，沉淀生 成或溶解，氧化性或还原性的改变。通过本次实验加以证实。 2.雨配离子的解离平衡及其移动 例如，四氨合铜（Ⅱ）配离子的多重分步解离平衡的总平衡为： [Cu(NH3)+Cu++4NH 水合离F CLCINHN
K,表示配离子离解成简单水合离子趋势大小，表明有关配离子的不稳定程度，叫做配离子 的不稳定常数。配合是解离的逆过程，K?与K应该互为倒数。K表示配离子稳定程度 叫配离子的稳定芳数。K值越大，则配离子的化学性质越稳定。 解离与配合是一个动态平衡。一定条件下可以发生平衡移动。在相互关联的配离子之 问、沉淀物与配离子之间、酸碱与配离子之间、氧化剂或还原剂与配离子之间，在一定条件下 彼此可以相互转化。例如，血红色的[Fe(CNS)]"不如[FcF6]稳定，在[Fe(CNS),]-· 的溶液中加人F·则反应向着生成稳定性更大的配离子[FF]方向移动： tFe公S.+6F=Jr+ncS Ki([FeFs3) K-Ki(LFe(CNS).>>1 于是.有色配离子[Fe(CNS)]-的血红色被掩蔽起来，转化为无色的[FcF]-, 3.螯合物的形成 整合物是具有中心离子与多齿配位体形成的环状结构的配合物。如整合剂乙二胺(e) 与乙二胺四乙酸根(EDTA-)等多齿配体，与许多金属离子形成稳定的整合物。它们其有 特征颜色，难溶于水而易溶于有机溶剂中，常常有着特殊的化学性质。如多齿配体：二乙酰 二肟，在弱碱条件下与N+形成鲜红的二（丁二肟）银()，是难溶于水的整合物这一反 应可用于鉴定N+的特征反应： IC-C-NOH +N2 (CH. ,+2NH H.C (-NOH )H-) ·(】”防)牌 整合物还广泛存在于生物体内。如植物绿叶中的叶续素b是Mg+的整合物，提炼之 后，是尤毒的着色剂。动物血液中的血红蛋白是F2+的整合物、血蓝蛋白是Cu+的螯合 物。是软体动物血液中的氧气载体。 4.金属配合物中存在者异构现象 ①几何异构体：如[CC(NH,)]+的顺式结构为紫色，而反式结构为绿色： HN NIL. NH: IN、 NH NH ：领氨合铬（） 反：氯四氨合铬（围） 续色 又如[Co(N()h)2en]+顺式结构为金黄色而反式结构为暗黄色。再如，顺-[Pt(NH)zC2]为 抗癌药物、而反-[P1(NH,)2C1]对癌细胞无杀伤作用。 ②旋光异构体：配离子之间可以发生电子传递反应，如： [Co(EDTA)]+[Fe(CN)] .「Co(EDTA)T-+「Fe(CN)a]I 粉虹色 浅综色 紫岁兰色 浅黄色 反应产物[Co(EDTA)门-为紫罗兰色，与酒石酸铵钠一样具有旋光异构现象（类似人体左右 手一样的异构现象)。具有右旋()与左旋()异构体，它们分别单独存在时，其水溶液分
别使偏振光平面右旋与左旋一定角度。当它们问时存在于水溶液中，则失去了旋光活性，不 显示旋光现象 右L山-FTA结（口）形离子 东旋FTA然（Ⅲ）找离了门 ③水合异构体：如在稀的水溶液中[Cr(H(O)6]C是紫色的，在稀的HC!溶液中 [CrC2(H2(),]C是绿色的，在较浓的HCI溶液中是暗绿色的。水合异构在配合物溶于水 的过程中处于不同的介质中，常常会遇到。 ④其他的异构，还有配位异构，如([Co(NH3)6][Cr(C2(O)]}与([Cr(NH)6] [Co(C2O,)]:键合异构如[(NH)CoN(2]2与[(NH)Co(ONO]C1等. 三、仪器与试剂 仪器：离心试管：电动离心机 试剂：浓度单位均为mol/1.用数学表示在化学式后面括号中 H2S(0.1.2);HI(0.1、2、6):H,Bh(固)：NaOH(0.1、2、6):NH·H20 (2、6):AgN(0.1);CrCl(0.1);(CuS4(0.1):MgS)1(0.1):CoCi2(0.1):BmCl2 (0.1:KCNS(.1):Ks[Fe(CN6](0.1):FeCl(0.1、1):NH,F1):NH,Fc(s4)2 (0.1);KI0.1):KBr(0.1):NaC(0.1):Naz5()(0.1、饱和)；NiS4(0.1):EDTA钠 盐(0.1、饱和)：Na:C(3(0.1);NH,CI(0.1);K2(C2()(他和)：NazS(0.1)；SmC1(0.1)。 固体：NaCKCO:HC2O,NHF,HB。 其他：内三醇：乙醇：苯：1%一乙酰二肟. 指示剂：pH试纸；0.05%铬黑T。 四、实验步骤 1.配合物的形成 (1)含正配离子的配合物收1支洁净试管，加人0.10mol/L.Cu():溶液1ml,逐滴 加入2mol/L.NH·H20,直到最初生成的沉淀Cu2(OH)2S),溶解为止，然后加人2mL 乙醇，振荡试管，观察现象，写出有关反应式。放置，用作下而实验[见本实验步骤3 (1)配离子的解离]. (2)含负配离子的配合物取1支洁净试管，加人0.50mL.的1mol/LFeC溶液，再 加入1ml.2mol/LNH·H2O,再加人饱和KzC2(溶液2mL及足量H2C2(O4固体，加 2mL乙醇，振荡试管，观察现象，放置。产物K:[Fe(C2(),)3]用作下面实验。 (3)在一支洁净试管中加少许HB)(固)，加2mL去离于水，试验溶液pH值：加入 1mL.丙三醇后试验溶液的pH值。解释其变化原因。 2.积合物与复盐及简单盐的风别 取3支洁净试管，分别加入0.10mol/L的FeC与NH,Fc(S),)2以及由实验1中(2) 制得的K[Fe(Cz(O:)3]各0.5ml,均加入2滴0.10mol/L.的KCNS溶液。观察色变情况 如州KI和萃取剂苯代替KCNS溶液，能否区别F+与[Fe(C2(),)]-两种离子？可以重 复上述操作，验证分析之
3.配离子的解离平衡及其移动 (1)配离子的解离 在实验步骤1中制得的[Cu(NH)1JS)1的试管中加人3mLHO 分成3支试管，分别加人0.10mol/L的NarS溶液2滴.0.10mol/L.的NaOH溶液2滴， 2mol/1.的H2S0,5滴，观察每支试管中的现象，加以解释，取1支试管中加入0.10mol/1.的 下eCl,与KCNS各4滴，加入2ml.H2O,再滴加2mol/L.NaOH溶液2滴观察现象。取另1支 试管加入0.10mol/L.K.[Fe(CN)a4滴，加入2ml.H20,再滴入2mol/LNa()II溶液2滴 对比两支试管中的现象，加以解释。 (2)配离子之间的相互转化（发生色变）取1支洁净试管，加人2滴F(1溶液，加 水稀释到几乎无色，加2滴0.1Omol/L KCNS溶液，再加0.10mol/L的NH,F溶液数滴 观察现象，解释之。取1支洁净试管加入0.10mo/L,CoCl溶液1ml,加入1ml浓HC1及 少量周体NaC1,观察色变，解释之 (3)配位平衡和氧化还原平衡之间的关系取2支洁净试管，分别加人0.10mo1/1 FC溶液数滴.其中1支试管中再加入少址固体NH,F,然后，在每支试管中滴加 0.10mol/L的K1溶液数滴并加5滴苯，振荡试管，观察每支试管中苯层色变。写出有关反 应式。配离子之间也可以发生电子传递反应。取1支洁净试管，加入0.10mol/L.CoC溶液 5滴，再滴加l0滴0.10mol/L的EDTA纳盐溶液，最后滴人5滴O.10mol/L,的K[Fe (CN)]溶液，观察溶液色变（反应式见本实验原理部分）。 (4)配位平衡与沉淀溶解平衡之间的关系 注意：本实验过程中要求沉淀生成计尽量少，以刚刚生成沉淀为宜，若离心试管巾溶液 太多时，可离心沉降沉淀，吸出并弃去上层清液。 取1支洁净离心试管，加人5滴0.10mol/1.的AgN(溶液，依次进行下面实验系 列操作： ①滴加0.10mol/1.NaC)溶液，使其生成沉淀 ②滴加2mol/LNH3·H2(O到沉淀刚刚溶解： ③滴加0.10mol/L NaCI溶液数滴至沉淀生成： ④滴加6mol/L.NH,·H,O至沉淀刚刚溶解 ⑤滴加0.10mol/LKBr溶液至沉淀刚刚生成： ⑥滴加1mol/LNa2SO溶液至沉淀刚刚溶解 ⑦滴加2滴0.10mol/1.的K1溶液至沉淀刚刚生成 ⑧滴加饱和Na2S2O2溶液至沉淀刚刚溶解： ⑨滴加2滴0.10mol/L.的NaS溶液至沉淀生成。 通过上述系列实验归纳Ag反应序列，认识配离子与难溶电解质之间的相互转化条件。 4.配离子的水合异构 观察0.10mol/L.的CrCl,溶液的颜色，取2支洁净试管分别加人0.10mol/L.Cr(l溶液 各1mL,在1支试管中加入2~4mL.Hz0, 观察色变，在另一支试管中逐滴加入浓H1或 加热，观察每加1滴HC1之后的色变，直到溶液变成暗绿色为止。 5.螯合物的形成和N+,Mg2+的鉴定 在1支洁净试管中加入2滴0.10mol/L.NiSO,溶液，再加入2滴2mol/L,NH1·H20. 然后加1滴1%的二乙酰二肟.观察现象，写出有关反应式 在1支洁净试管中加人0.10mol/L的MgS,溶液5滴.加入1ml.NH:·Hz)NH,C 缓冲溶液(pH≈10)，加入0.05%的铬黑T溶液3滴，观察色变，再滴加5滴0.10mol/1
的EDTA钠盐溶液，观察色变（注）。 ) 注：铬黑T属于偶氯染料，是二元弱酸；Na()S (用H2In表示)学名1-(1 ON 羟基-2茶偶刻)-6硝基2茶酚，简称EBT。在pH一10的缓冲溶液中，以铬黑T为金病指示剂，用FDTA 滴定，可以测定水中钙、镁含量。电于稳定性[Ca(EDTA)]>[Mg(I)TA)门>Mgln>(aln,这样. 如条黑T光与Mg2配位时华成Mgln为酒红色，当加入EDTA时则EI)TA'与Mg2·配位能力较大，夺 取MgI中的Mg2,使铬照T游离出来，溶液由酒红色变为天蓝色（浪T本的颜色），如应用于容量 分析，可以确定滴定终点，当然也可以使用此法鉴定Mg2+。 五、思考题 1,举例说明配离子与简单离子（水合离子）在性质方面的区别。 2.举例总结配合物形成过程中，反应过程中可能呈现的特征现象。 3.根据实验，总结影响配离子解离与配位平衡的因素。 4.能否用Na()H标准溶液来滴定H3B(),溶液？如何才能实现此酸碱滴定？ 5.衣服上玷污了铁锈或血迹，怎样才能除去？应用本实验知识加以说明