实验八 配位化合物实验八 配位化合物

配位化合物的基本概念关知识配位化合物的基本概念关知识 定义 组成 稳定常数 平衡移动原理

一、配位化合物的定义实验：1.CuSO4 + NaOH == Cu(OH)2↓ CuSO4 + BaCl2 == BaSO4↓

深蓝溶液

NaOH Na2S 加热 BaCI2

无沉淀 CuS↓ 无 HN3↑ BaSO4↓

2.CuSO4 NH3H2O Cu2(OH)2SO4 NH3H2O 深蓝色溶液

3. 结论

Cu2+ 和 NH3 结合生成了一种非常稳定，难以电离的复杂离子 -[Cu(NH3)4]2+ ( 配离子 )，对应的化合物是 [Cu(NH3)4]SO4( 配位化合物，简称配合物 )。

在溶液中，内外界之间是完全解离的。如在水溶液中： [Cu(NH3)4]SO4 == [Cu(NH3)4]2+ + SO4 2-

配合物的定义：由中心离子或原子（形成体）与一定数目的分子或离子（配位体）以配位键结合而成的复杂离子 --配合单元（配离子） ,含配合单元的化合物叫配合物。

KCl·MgCl2·6H2O ; KAl(SO4)2·12H2O（晶体和水溶液中均无复杂离子） 复盐：由两种或两种以上同种晶型的简单盐类所组成的化合物。 LiCl·CuCl2·3H2O—配合物 （晶体中存在复杂离子： CuCl3

-) 配合物与复盐的区别 ⑴ 晶体或溶液中有无复杂离子 ⑵ 复杂离子中有无配位键

二、二、配位化合物的组成配位化合物的组成

[Cu( NH3 )4 ] SO4

中心离子

配位原子

配位体

配体数

内界（配阳离子）

配位键 离子键

外界

三、配位化合物的稳定常数三、配位化合物的稳定常数

])([

]][u[1

108.4]][u[

])([

])([4

243

43

2

124

32

243

2433

2

NHCu

NHC

KK

K

NHC

NHCuK

NHCuNHCu

f

d

f

f

越大，配离子越稳定。f --formation

d-- dissociation

四、四、平衡移动原理平衡移动原理 改变中心离子或配位体的浓度会是平衡发生移动。

如加入沉淀剂、其它配位体、改变溶液的浓度、溶液的酸度等条件，配位平衡将发生移动。

一、教学目的一、教学目的 学生通过实验 1 、比较配离子和简单离子的区别，了解配合物的组成，加深对配位化合物特征的理解；

2 、了解酸碱平衡、沉淀平衡与配位平衡的相互影响，比较配离子的稳定性；

3 、初步掌握利用常见的配位反应分离鉴定混合离子的思路。

1 、 配合物与简单离子的性质差别 ; 2 、 配离子的稳定性 ; 3 、初步了解情况分离鉴定金属离子的方案设计。

二、教学重点

三、教学难点1 、酸碱平衡、沉淀平衡与配位平衡的相互影响；2、比较配离子的稳定性。

四、实验内容四、实验内容1 、配离子与简单离子的性质比较 （ 1 ） CuSO4 与少量氨水反应，生成 Cu2(OH)2SO4 ↓ ，当氨水量足够大时，才生成 [Cu(NH3)4]2+ ，反应式： 2Cu2+ （蓝色） +SO4

2- +2NH3•H2O == Cu2(OH)2SO4↓( 浅蓝 )+2NH4

+ Cu2(OH)2SO4 +8NH3 =2[Cu(NH3)4]2+ +SO4

2- + 2OH-

深蓝所得溶液保留， 2 （ 1 ）实验须用。

（ 2) AgCl 溶解于氨水 需要选择合适的反应物和反应物浓度 0.5 ml 0.1 mol/L AgNO3逐滴加入 0.1 mol/L Na

Cl 至沉淀完全，再逐滴加入 6 mol/L 氨水，直至完全溶解。

AgCl = Ag+ + Cl- (1) Ag+ + 2 NH3 = [Ag(NH3)2] + (2) (1)+(2) 得： AgCl + 2 NH3 = [Ag(NH3)2] + + Cl-

Kθsp=1.77×10-10 ； Kθf=1.12×107

K =Kθf · Kθ

sp=2×10-3

(3) Hg2+ 与 Sn2+, Hg2+ 与 I-

Hg2+ 可氧化 Sn2+, 2 Hg2+ + Sn2+ + 2Cl- = Sn4+ + Hg2Cl2 ↓( 白 )

Hg2Cl2 + Sn2+ = 2Hg↓( 黑 ) + Sn4+ + 2Cl-

此反应可用来检验 Hg2+ 和 Sn2+

Eθ(Hg2Cl2 / Hg) = 0.268V > Eθ （ Sn4+/ Sn2+ ） = 0.151V

Hg2+ 不能够氧化 I-，两者的反应生成 HgI2 桔红色沉淀， I- 过量时，生成无 色 [HgI4]2- 配离子。

Hg2+ + 2 I- = HgI2 ↓ ( 桔红 )

HgI2 + 2I- = [HgI4]2-

因为 Eθ([HgI4]2- / Hg ) < Eθ( Sn4+/ Sn2+) ，所以 [HgI4]2- 不足以氧化 Sn2+。

(4) FeCl3 NaOH K3[Fe(CN)6]

Fe3+ + OH- = Fe(OH)3 ↓ ( 棕色 ), Kspθ=2.64×10 － 39

只要离子积Q > Kspθ 平衡向右移动，生成沉淀 ;

Fe3+ + 6 CN- = [Fe(CN)6]3-, Kf = 1 × 1042。

[Fe(CN)6]3- + 3OH- = Fe(OH)3 ↓ + 6 CN-

k = 1/(Kθsp Kθ

f) = 3.8× 10 - 4, 反应正向进行生成沉淀的可能性很小。

结论：配合物的颜色、溶解度和氧化还原性与简单离子有较大差别。

2. 2. 配合物的组成配合物的组成 (1) 证明 Cu2+ 在内界选 2.0mol/L NaOH ，证明 SO4

2-在外界选 0. 1mol/L BaCl2

不选 Na2S 的理由：可生成 CuS 沉淀。ksp CuS=1.27×10-36 ； Kf

θ=2.09×1013

(2) 5 滴 0.1 mol/L FeCl3 + 5 滴 0.1 mol/ L 磺基水杨酸（ H2Sal ）混合溶液为弱酸性，生成配合物为红色 ( [Fe(Sal)2(H2O)2]-) ， HClO4减小溶液的 pH 值，溶液变为紫红色 ([Fe(Sal)(H2O)4]+) 。

(3) 1cm3 1mol·dm3 CoCl2 加热The following equilibrium is observed:

       

The Co(H2O)6

2+ complex is pink, and the[ Co(H2O)2Cl4]2- complex is blue.

pink blue

氯化钴氯化钴 CoClCoCl22·6H·6H22OO

在受热脱水过程中，伴随着颜色的变化： 利用这一特性指示出干燥剂硅胶的吸水程度。

硅胶 变色硅胶是将无色硅胶用CoCl2溶液浸泡后，再烧干而获得的蓝色胶状半透明颗粒。硅胶有吸水性，当蓝色硅胶吸水后，由于CoCl2与水结合，逐渐变成粉红色，表示硅胶吸水已达饱和，必须烘干至蓝色出现方可使用。

填空题 变色硅胶能变色是因为含有 , 吸水后颜色由 变 。

变色硅胶能变色是因为含有 CoCl2,吸水后颜色由 蓝色 变 粉红色 。

(1) 在一支试管 (离心试管 )中，做如下实验 Ag+ Cl - AgCl [Ag(NH3)2] +

AgCl + 2 NH3 = [Ag(NH3)2] + + Cl-

Kf θ

( [Ag(NH3)2] + ) = 1.12 × 107 ,

Kspθ (AgCl) = 1.77×10-10,

K = Kspθ· Kf

θ = 2 × 10-3,

能进行，但反应不完全，应加大氨水的浓度。

3. 离子的解离及稳定性比较

[Ag(NH3)2] + 加入 Br -

[Ag(NH3)2] + + Br- =AgBr↓+ 2NH3,

Kfθ ( [Ag(NH3)2] + ) = 1.12 × 107 ,

Kspθ (AgBr) =5.35×10-13,

K = 1/(Ksp·Kf) = 1.7 × 105, 反应倾向大。

AgBr 加入 S2O32-

AgBr + 2 S2O32- = [Ag(S2O3)2] 3- + Br -, K= 15,

能进行，但反应不完全，应加大 S2O32-浓度。

[Ag(S2O3)2] 3- 加入 I-

[Ag(S2O3)2] 3- + I- = AgI ↓ + 2S2O32-, K = 400,

反应倾向大。

(2) Fe3+ 与 SCN-可生成血红色 [Fe(NCS)n]3-n, 加入 F- 变为无色 [FeF6]3-

4.4. 利用配位反应分离鉴定金属离子利用配位反应分离鉴定金属离子 ( 1 ) 设计 Ni2+、 Co2+、 Zn2+的鉴定反应（ 2 ）设计 Ag+、 Cu2+、 Al3+ 分离鉴定

Ni2+、Co2+、Zn2+

6mol/L NaOH,过量过滤

溶液

[Zn(OH)4]-Ni(OH)2、 Co(OH)2

沉淀

＋过量氨水(6mol/L) +0.1mol/L NH4Cl，+丁二酮肟 （1％）

＋二苯硫腙

粉红色沉淀示有Zn2+

溶液沉淀

红色沉淀示有Ni2+

[Co(NH3)6]2+

＋6mol/L HCl+ 0.1mol/LKSCN

蓝色溶液示有Co2+

(1) 参考方法一

＋二苯硫腙

Ni2+ 、 Co2+ 、 Zn2+

6mol/L NaOH, 过量离心分离

溶液

[Zn(OH)4]-Ni(OH)2 、 Co(OH)2

沉淀

＋ 6mol/L HCl 溶解

+ 丁二酮肟 （ 1 ％）粉红色沉淀示有 Zn2+

溶液沉淀

红色沉淀示有 Ni2+

Co2+

＋ 6mol/L HCl+ 0.1mol/LKSCN

蓝色溶液示有 Co2+

参考方法二

(2) 参考方法一

Ag+、Cu2+、Al3+

2mol/L HCl,过滤

溶液

AgCl白色沉淀示有Ag +

沉淀

Cu2+, Al3+

过量氨水（6mol/L）+0.1mol/L NH4Cl

[Cu(NH3)4]2+

深蓝色溶液

溶液 沉淀

Al(OH)3

红色絮状沉淀示有Al3 +

+ 0.1mol/L K4[Fe(CN)6]

红棕色沉淀示有Cu2+

0.1 mol/L HCl溶解pH≈6+铝试剂

Ag+、Cu2+、Al3+

溶液沉淀

[Cu(NH3)4]2+,[ Ag(NH3)2]+

[Cu(NH3)4]2+

深蓝色溶液

溶液 沉淀

AgBr黄色沉淀示有Ag +

+ 0.1mol/L K4[Fe(CN)6]

红棕色沉淀示有Cu2+

过量氨水（6mol/L）+0.1mol/L NH4Cl，过滤

Al(OH)3

0.1 mol/L HCl溶解pH≈6+铝试剂

红色絮状沉淀示有Al3 +

6mol/L KBr, 过滤

(2) 参考方法二

六、实验习题 1．实验中有哪些因素能使配位平衡发生移动？ 浓度、温度、沉淀剂和其它配位剂的加入等。 2． SO4

2- 、 Cl-都是无色的，为什么 CuSO4 、 CuCl2 的浓溶液的颜色略有差别

CuSO4 浓溶液中 Cu2 ＋以 [Cu(H2O)4]2 ＋存在，显蓝色，而 CuCl2 浓溶液中 Cu2+主要以 [Cu(Cl)4]2- 存在，显绿色。

3．要使本实验 3(1) 中生成的 AgI 再溶解可用什么配位剂？用 Kf和 Ksp数据说明之。

AgNO3NaCI

AgCINH3H2O

Ag(NH3)2CIKBr

AgBr

Na2S2O3 Na3[Ag(S2O3)2]KI

K[Ag(CN)2]

AgI KCN

Na2S Ag2S

可用 KCN ， Kf ( [Ag(CN)2] - ) = 2.48 × 1020

AgI + 2 CN- = [Ag(CN)2] - + I-, K = Ksp

θ· Kfθ

= 8.51 × 10-17 × 2.48 × 1020 = 2.1×104

反应倾向大。