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

文档

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 + CO2 2Na2S + 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、实验内容和步骤

1、硫代硫酸钠的制备

① 将100mL蒸馏水盖上表面皿加热煮沸片刻，成去离子水。

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② 5.04g Na2SO3于100mL烧杯中，加16mL去离子水，10d无水乙醇，1.32g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。

③ 蒸发浓缩至析出晶体，冷却至室温，减压过滤。

④ 尽量抽干，用无水乙醇洗涤晶体，抽干，称重，计算产率。 ⑤ 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S2O3离子含量。

2-

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？

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实验二 硫酸亚铁铵的制备及纯度分析

一、实验目的

1．根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，在一定温度范围内，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)2SO4·6H2O。在

2+

制备过程中，为了使Fe不被氧化和水解，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 10 73.0 37.0 20 75.4 48.0 36.5 30 78.0 60.0 45.0 40 81.0 73.3 53.0 M(NH4)2SO4132.1 MFeSO47H2O277.9 M(NH4)2SO4FeSO46H2O392.1 本实验是先将金属铁屑溶于稀硫酸制得硫酸亚铁溶液：

Fe+H2SO4→→FeSO4+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+6H2O→→FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O

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，

3+

所以这种方法又称为限量分析。本实验仅做摩尔盐中Fe的限量分析。

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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）。

－1－1

试剂：2mol·LHCl 、 3mol·LH2SO4 、

－13+

0.0100mg·mL标准Fe溶液（称取0.08g分析纯硫酸高铁铵Fe(NH4)(SO4)2·12H2O

－1

溶于3mL 2mol·LHCl并全部转移到1000mL容量瓶中，用去离子水稀释到刻度，摇匀）。

-1

1mol·LKSCN

固体(NH4)2SO4 、 Na2CO3 、 铁屑 、 95%乙醇 、 pH试纸

四、实验内容和步骤

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 3mol·LH2SO4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？），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1~2，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，置于两张洁净的滤纸之间，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：

实际产量/g产率100%

理论产量/g4．产品检验

选用适当的实验方法证明产品中含有NH4、Fe和SO4。 3+

Fe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

+

2+

2－－1

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理？），加入2mL 2mol·LHCl和1mL 1mol·LKSCN溶液，摇匀后继续加去离子水稀

3+

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Fe含量及产品标准。

－1－1

在3支25mL比色管中分别加入2mL 2mol·LHCl和1mL 1mol·LKSCN溶液，

3+－1

再用移液管分别加入标准Fe溶液（0.0100mg·mL）5mL、10mL、20mL，加不含氧的

3+

去离子水稀释溶液到刻度并摇匀。上述三支比色管中溶液Fe含量所对应的硫酸亚铁

3+3+

铵试剂规格分别为：含Fe0.05mg的符合一级品标准，含Fe0.10mg的符合二级品标

3+

准，含Fe0.20mg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pH≤1，以使铁屑与硫酸溶液的反应能不断进行。

3+2+

2．在检验产品中Fe含量时，为防止Fe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。

－1－1

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，应该以哪一种物质的用量为准？

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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φCo/Co=1.84Ｖ，所以在一般情况下，Co(Ⅱ)在水溶液中是稳定的，不易被氧化为Co(Ⅲ)，相反，Co(III)很不稳定，容易氧化水放出氧气（φ

θ

θ

3+

2+

Co/Co=1.84Ｖ>φO2/H2O=1.229V）。但在有配合剂氨水存在时，由于形成相应的配

2+

θ

3+

2+

3+2+θ

合物[Co(NH3)6]，电极电势φCo(NH3)6/ Co(NH3)6=0.1Ｖ，因此CO(Ⅱ)很容易被氧化为Co(III)，得到较稳定的Co（Ⅲ）配合物。

实验中采用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(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)，来制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)配合物，反应式为：

活性碳

2[Co(H2O)6]Cl2 + 10NH3 + 2NH4Cl + H2O2 ===== 2[Co(NH3)6]Cl3 + 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(Ⅲ)：橙黄色单斜晶体。

钴(Ⅱ)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)5Cl]Cl2晶体、砖红色的三氯化五氨一水合钴[Co(NH3)5H2O]Cl3晶体、橙黄色的三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3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)6]Cl3在水中的溶解度为0.26molL，K不稳＝2.2×10，在过量强碱存在且煮沸的条件下易分解：

.-1

-34

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煮沸 2[Co(NH3)6]Cl3 + 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

液体药品：浓氨水、浓、盐酸（6mol/L）、H2O2(30%) 、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、实验内容和步骤

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。

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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)6]Cl3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pＨ值的调节、沉淀的洗涤、结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)↓ + 4H2SO4

6FeSO4 + 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

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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、实验内容和步骤

称取5.0 g (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，放于100 mL的烧瓶中，加水 10 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90-120 min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SO4 ，用自来水做空白测试，用氯化钡查验是否有SO4

2-2-2-

确定无SO4 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？

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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（Ⅲ)酸钾K3[Fe(C2O4)3]·3H2O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 K3[Fe(C2O4)3] →3 K2C2O4 + 2K2C2O4+2CO2

(黄色)

三草酸合铁（Ⅲ)酸钾是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有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（Ⅲ)酸钾，也可以铁为原料制得三草酸合铁（Ⅲ)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)2·6H2O+H2C2O4→FeC2O4·2H2O(s,黄色)+（NH4）2SO4+H2SO4+4H20

6FeC2O4·2H2O+3H2O2+6K2C2O4→4K3[Fe(C2O4)3]·3H2O+2Fe(OH)3(s)

加入适量草酸可使Fe(OH)3转化为三草酸合铁（Ⅲ)酸钾：

2 Fe(OH)3+3 H2C2O4+3 K2C2O4→2 K3[Fe(C2O4)3]·3H2O

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 mol•L)，H2C2O4（61mol•L），H2O2（3%），(NH4)Fe(SO4)2·6H2O (s)，K2C2O4(饱和)，KSCN（0.1 mol•L），CaCl2(0.5 mol•L)，FeCl3(0.1 mol•L)，Na3[Co(NO2)6] ,

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-1

-1

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-1

KMnO4标准溶液(0.02 mol•L，自行标定)，乙醇(95%)，丙酮

四、实验内容和步骤

1、三草酸合铁（Ⅲ)酸钾的制备

（1）制取FeC2O4·2H2O 称取6.0g (NH4)Fe(SO4)2·6H2O放入250mL烧杯中，加入1.5mL 2 mol•L H2SO4和20mL去离子水，加热使其溶解。另称取3.0gH2C2O4·2H2O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FeC2O4·2H2O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K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 在上述洗涤过的沉淀中，加入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内避光保存。 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 Na3[Co(NO2)6]溶液，放置片刻，观察现象。

（2）Fe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FeCl3溶液。各加入2滴0.1 mol•L KSCN，观察现象。在装有产物溶液的试管中加入3滴2 mol•L H2SO4，再观察溶液颜色有何变化，解释实验现象。

（3）C2O4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 mol•L 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 K的鉴定 Fe的鉴定 C2O4的鉴定

2-3++-1

2--1

-1

3++-1

Na3[Co(NO2)6] 0.1 mol•L KSCN 0.5 mol•L CaCl2 -1-1文档

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铁（Ⅲ)酸钾中含有较多的杂质离子，对三草酸合铁（Ⅲ)酸钾离子类型的测定将有何影响?

4．氧化FeC2O4·2H2O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(K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O)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，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8－9，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

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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 === 2Na[Al(OH) 4] + 3H2 [Al(OH)4 ]+ H === Al(OH)3 + H2O 2Al(OH)3 + 3H2SO4 === Al2(SO4)3 + 6H2O

Al2(SO4)3 + K2SO4 + 24H2O === K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O

明矾单晶的培养：当有K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O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) ，K2SO4(C.P)。 液体试剂： H2SO4(3mol·L，1:1)，BaCl2（0.1 mol·L）。

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四、实验内容和步骤

1．Al(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，应在通风橱内进行），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3mol·LH2SO4，使溶液的pH为8－9，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。 2．Al2(SO4)3的制备

将制得的Al(OH)3转入烧杯中，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

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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，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Al、K、SO4离子，并写出方程式。

3+

＋

2－

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

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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)2·CuCO3暗绿色晶体，Cu2+ + 4NH3=[Cu(NH3)4]2+

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、实验内容和步骤

1、反应物溶液配制

配制0.5mol·L-1的CuSO4溶液和0.5mol·L-1的Na2CO3溶液各100mL。 2、制备反应条件的探求

⑴ CuSO4和Na2CO3溶液的合适配比

置于四支试管内均加入2.0mL0.5mol·L-1的CuSO4溶液，再分别取0.5mol·L-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。

⑵ 反应温度的探求

在三支试管中，各加入2.0mL0.5mol·L-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0.5mol·L-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 0.5mol·L-1的CuSO4溶液，根据上面实验确定的反应物合适比例及适宜温度制取碱式碳酸铜。待沉淀完全后，用蒸馏水洗涤沉淀数次，直到沉淀中不含SO42-为止，吸干。

六、思考题

1．除反应物的配比和反应的温度对本实验的结果有影响外，反应物的种类、反应时间等因素是否对产物的质量也会有影响？

2．自行设计一个实验，来测定产物中铜及碳酸根的含量，从而分析所制得的碱式

文档

碳酸铜的质量。

实验八 常见阳离子的分离与鉴定

一、实验目的

复习和巩固有关金属化合物性质的知识。了解常见阳离子混合液的分离和个别鉴定的方法。

二、实验前应思考的问题

1 设计的方案是否合理？

2 如何进行沉淀的转移操作？

三、仪器与试剂

仪器：试管、烧杯(250mL)、离心机、离心试管； 固体药品：亚钠。 液体药品：HCl (2mol·L-1、浓)、H2SO4(3mol·L-1)、HNO3(6mol·L-1)、HAc(2mol·L-1、6mol·L-1)、NaOH(2mol·L-1、6mol·L-1)、NH3·H2O(6mol·L-1)、KOH(2mol·L-1)、NaCl(1mol·L-1)、KCl(1mol·L-1)、MgCl2(0.5mol·L-1)、CaCl2(0.5mol·L-1)、BaCl2(0.5mol·L-1)、A1Cl3(0.5mol·L-1)、SnCl2(0.5mol·L-1)、Pb(NO)2(0.5mol·L-1)、SbCl3(0.1mol·L-1)、HgCl2(0.2mol·L-1)、Bi(NO)3(0.1mol·L-1)、CuCl2(0.5mol·L-1)、AgNO3(0.1mol·L-1)、ZnSO4(0.2mol·L-1)、Cd(NO3)2(0.2mol·L-1)、A1(NO3)3(0.5mol·L-1)、NaNO3(0.5mol·L-1)、Na2S(0.5mol·L-1)、KSb(OH)6(饱和)、NaHC4H4O6(饱和)、(NH4)2C2O4(饱和)、NaAc(2mol·L-1)、K2CrO4(1mol·L-1)、Na2CO3(饱和)、NH4Ac(2mol·L-1)、K4[Fe(CN)6](0.5mol·L-1)、镁试剂、0.1％铝试剂、罗丹明B、苯、2.5％硫脲、

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(NH4)2[Hg(SCN)4]

材料：玻璃棒、PH试纸、镍丝。

四、实验原理

一般根据离子对试剂的不同反应进行离子的分离、鉴定。这些反应常伴随发生的现象，如沉淀的生成或溶解，气体的产生．特殊颜色的出现等等。

离子的分离和鉴定只有在一定条件下才能进行。这主要指反应物的浓度、溶液的酸碱性、反应温度、干扰物是否存在等等。为达到顶期目的，就要严格控制反应条件。常用于进行阳离子分离、鉴定的试剂主要有：HCl、H2SO4、NaOH、NH3·H2O、(NH4)2CO3、H2S及一些与阳离子有特殊反应的试剂。

1 s区离子的鉴定

+

(1)Na的鉴定。

在试管中加入5滴1mol·L-1Na+溶液，滴加5滴饱和六羟基锑酸钾溶液，观察是否有白色结晶状沉淀产生。如无沉淀生成，可用玻璃棒摩擦试管内壁，放置片刻，再观察。

+

(2)K的鉴定。

在试管中加入5滴lmol·L-1KCl溶液，滴加5滴饱和酒石酸氢钠溶液．观察是否有白色结晶状沉淀产生。如无沉淀生成，可用玻璃棒摩擦试管内壁，放置片刻，再观察。

2+

(3)Mg的鉴定

在试管中加入2滴0.5mol·L-1 MgCl2溶液，滴加6mol·L-1 NaOH溶液，直到生成絮

2+

状的Mg(OH)2沉淀为止；再加入1滴镁试剂，搅拌、如有蓝色沉淀生成，表示有Mg离子存在。

2+

(4)Ca的鉴定

在试管中加入5滴0.5mol·L-1 CaCl2溶液．再加5滴草酸铵溶液，有白色沉淀产生。离 心分弃去清液。若白色沉淀不溶于6mol·L-1HAc溶液而溶于2mol·L-1HCl溶液，表

2+

明有Ca离子存在。

2+

(5)Ba的鉴定。

在试管中加入2滴0.5mol·L-1BaCl2溶液．再加2mol·L-1HAc溶液和2滴NaAc溶液各2

2+

滴，然后滴加2滴1mol·L-1K2CrO4溶液，有黄色沉淀生成，表明有Ba离子存在。

2．p区部分离于的鉴定

3+

(1)Al的鉴定

取2滴0.5mol·L-1AlCl3溶液于试管中，加2滴水、2滴2mol·L-1HAc和2滴0.1％铝试剂，搅拌后，置于水浴上加热片刻，再加入2滴6mol·L-1氨水，有红色絮状沉淀生成，

3+

表示有Al离子存在。

2+

(2)Sn的鉴定

取3滴0.5mol·L-1SnCl2溶液于试管中，逐滴加入0.2mol·L-1HgCl2溶液生的沉淀由

2+

白色变为灰色，又变为黑色，表示有Sn离子存在。

2+

(3) Pb

取3滴0.5mol·L-1Pb(NO3)2溶液于离心试管中．加2滴1mol·L-1K2CrO4溶液，如有黄

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色沉淀生成，在沉淀上滴加数滴2mol·L-1NaOH溶液，沉淀溶解，表示Pb离子存在。

3+

(4)Sb的鉴定 取5滴0.1mol·L-1SbCl3溶液于离心试管中，加3滴浓盐酸及数粒亚钠，将Sb(Ⅲ)

3+

氧化为Sb(V)，当无气体放出时，加数滴苯及2滴罗丹明B溶液．苯层显紫色，表示有Sb离子存在。

3+

(5)Bi的鉴定。

取l滴0.1mol·L-1Bi(NO)3溶液于试管中，加1滴2.5％的硫脲，生成鲜黄色溶液，

3+

表示有Bi离子存在。

3ds区部分离于的鉴定

2+

(1)Cu的鉴定。 取1滴0.5mol·L-1CuCl2溶液于试管中，加1滴6mol·L-1HAc酸化，再加1滴0.5mol·L-1

2+

亚铁溶液，生成红棕色沉淀，表示有Cu离子存在。

+

(2)Ag的鉴定，

取2滴0.1mol·L-1AgNO3溶液于试管中，加2滴2mol·L-1HCl，产生白色沉淀。在沉淀中加入6mol·L-1氨水至沉淀完全溶解，再用6mol·L-1HNO3酸化，有白色沉淀生成，

+

表示有Ag离子存在。

2+

(3)Zn的鉴定。

取2滴0.2mol·L-1ZnSO4溶液于试管中，加2滴2mol·L-1HAc溶液酸化，再加入等体

2+

积的硫氰酸汞铵溶液，用玻璃棒摩擦试管壁，有白色沉淀生成，表示有Zn离子存在。

2+

(4)Cd的鉴定

取2滴0.2mol·L-1Cd(NO3)2溶液于试管中，加2滴0.5mol·L-1Na2S，生成亮黄色沉

2+

淀，表示有Cd离子存在。

2+

(5)Hg的鉴定

取2滴0.2mol·L-1HgCl2溶液于试管中，逐滴加入0.5mol·L-1SnCl2溶液，边加边振

2+

荡，沉淀为灰色，表示有Hg离子存在。

2+

五、实验内容和步骤

1. 设计方案分离和鉴定Ag、Ba、A、Cd、Na离子

2+2+2++

2. 设计方案分离和鉴定Pb、Ba、Zn、K离子？

+

2+

l3+

2+

+

六、思考题

1. 由碳酸盐制取铬酸盐沉淀时，为什么用醋酸溶液去溶解沉淀？

2+

2. 用Fe4[Fe(CN)6]检出Cu离子时，为什么要用醋酸酸化溶液? 3. 沉淀HgS时，为什么用H2SO4酸化而不用HCl酸化? 4. 选用—种试剂区别下列离子：

2+2+2+2+Cu、Zn、Hg、Cd

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实验九 常见阴离子的定性分析

一、实验目的

学习和掌握常见非金属阴离子的分离与鉴定方法。熟悉离子检出的基本操作。培养综合应用基础知识的能力。

二、实验前应思考的问题

(1)加稀H2SO4或稀HCl溶液于固体试样中，如观察到有气泡产生，则该固体试样中可能存在哪些阴离子?

(2)有一阴离子未知液，用稀HNO3调节至酸性后．加入AgNO3溶液，发现并无沉淀产生，你能确定哪几种阴离子水存在？

(3) 在酸性溶液中能使12-淀粉溶液褪色的阴离子有哪些? (4) 鉴定NO3-时，怎样除去NO 2-，Br-，I-的干扰?

2-3232-2-(5) 鉴定SO4时，怎样除去SO-、S2O、CO3的干扰？

三、仪器与试剂

仪器：试管、离心试管、点滴板、离心机。

固体药品：硫酸亚铁、碳酸镉、锌粉(或镁粉)。 液体药品：H2SO4(2mol·L-1，浓)，HCl(6 mol·L-1)，HNO36(2 mol·L-1，6 mol·L-1，浓)，HAc(2 mol·L-1，6 mol·L-1)，NH3·H2O(2 mol·L-1)，Ba(OH)2(饱和)，KMnO4(0.01 mol·L-1)，KI(0.1 mol·L-1)，K4[Fe(CN)6](0.1 mol·L-1)，NaNO2(0.1 mol·L-1)，Na[Fe(CN)5NO](1％，新配)，(NH4)2CO3(12％)，(NH4)2MoO4(0.1 mol·L-1)，BaCl2(1 mol·L-1)，AgNO3(0.1 mol·L-1)，Zn(粉)，PbCO3(s)，FeSO4·7H2O(s)，尿素，Cl2水(饱和)，I2水(饱和)，CCl4，淀粉溶液

材料：pH试纸，Pb(Ac)2试纸，碘化钾—淀粉试纸

四、实验原理

在周期表中，形成阴离子的元素虽然不多，但是同一元素常常不只形成一种阴离了。阴离子多数是由两种或两种以上元素构成的酸根或配离子，同—种元素的中心原子能形成多种阴离子，例如：由S可以形成S2-、SO32-、SO42-、S2O32-、S2O72-、S2O82-和S4O62-等常见的阴离子；由P可以构成PO43-、HPO42-、H2PO4-、P2O74-、HPO32-和H2PO2-等阴离子。

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在非金属阴离子中，有的与酸作用生成挥发性的物质，有的与试剂作用生成沉淀，也有的呈现氧化还原性质。利用这些特点，根据溶液中离子共存情况，应先通过初步试验或进行分组试验以排除不可能存在的离子，然后鉴定可能存在的离子。 初步性质检验一般包括试液的酸碱性试验，与酸反应产生气休的试验，各种阴离子的沉淀性质、氧化还原性质。预先做初步检验，可以排除某些离子存在的可能性，从而简化分析步骤。初步检验包括以下内容；

1．试液的破碱性试验

2-2-若试液里强酸性，则易被酸分解的离子如：CO3、NO2-、S2O3等阴离子不存在。

2．是否产生气体的试验

2-若在试液中加入稀H2SO4或稀HCl溶液，有气体产生，表示可能存在CO32-、SO32-、 S2O3、2-S、NO2-等离子。根据生成气体的颜色和气味以及生成气体具有某些特征反应，确证其含有的阴离子，如NO2-被酸分解后生成的红棕色NO2气体，能将湿润的碘化钾-淀粉试纸变蓝；S2-被酸分解后产生的H2S气体可使醋酸铅试纸变黑，据此可判断NO2-和S2-离子分别存在于各自溶液中。

3．氧化性阴离于的试验

在酸化的试液中，加入KI溶液和CCl4，振荡后CCl4层呈紫色，则有氧化性离子存在，如NO2-。

4．还原性阴离子的试验

2-2-2-在酸化的试液中，加入KMnO4溶液，若紫色褪去，则表示存在S、SO3、S2O3、Br-、I-、NO2-等离子。

5．难溶盐阴离子的试验 (1) 钡组阴离子

2-2-2-2-3-在中性或弱碱性试液中，用BaCl2能沉淀SO4、SO3S2O3CO3PO4等阴离子。 (2) 银组阴离子

2-2-用AgNO3能沉淀Cl-、Br-、S、I-、S2O3等阴离子，然后用稀HNO3酸化，沉淀不溶解。

2++

可以根据Ba和Ag相应盐类的溶解性，区分易溶盐和难溶盐。加入一种阳离子(例如Ag+)可以试验整组阴离子是否存在，这种试剂就是相应的组试剂。

经过初步试验后，可以对试液中可能存在的阴离子作出判断，见表。然后根据阴离子的特征反应进行鉴定。

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6．常见阴离子的鉴定

(1) CO32-的鉴定

取5滴含CO3离子的试液于离心试管中，用pH试纸测定溶液的pH，再加5滴6 -1

mol·LHCl溶液，立即将事先沾有一滴新配制的石灰水或Ba(OH)2溶液的玻璃棒置于试管口上，仔细观察，如玻璃棒上溶液立刻变为白色浑浊液，结合溶液的pH值，可以判

2-断有CO3 离子存在。

－

(2)NO3的鉴定

－

取2滴含NO3离子的试液于点滴板上，在溶液的放一粒FeSO4晶体，然后在晶体

－

上加一滴浓硫酸。如晶体周围有棕色出现，表示有NO3离子存在。

－

(3)NO2的鉴定。

－-1

取2满含NO2离子的试液于点滴板上，加一滴2 mol·LHAc溶液酸化，再加一滴对

－

氨基苯磺酸和一滴α-萘胺。如有玫瑰色出现，表示有NO2离子存在。

2-(4)SO4的鉴定

3--1-1

取3滴含PO4离子的试液于试管中，加2滴6mol·LHCl溶液和一滴0.1 mol·LBaCl2

2-溶液，如有白色沉淀出现，表示有SO4离子存在。

2-(5)SO3的鉴定

2--1

取3滴含SO3离子的试液于试管中，加2滴1mol·LH2SO4溶液，迅速加入一滴

-12-0.01mol·LKMnO4溶液，如紫色褪去，表示有SO3离子存在。 2-(6)S2O3的鉴定

2-

文档

取3滴含S2O3离子的试液于试管中，加5滴0.1mol·LAgNO3溶液，振荡，如有白色

2-沉淀迅速变棕变黑，表示含S2O3离子存在。

3-(7) PO4的鉴定

3--1H

取3滴含PO4离子的试液于试管中，加5滴6mol·LNO3溶液，再加8滴(NH4)2MoO4

3-溶液，温热，如有黄色沉淀出现，表示有PO4离子存在。

2-(8)S的鉴定。

2--1

取1滴含S离子的试液于离心试管中，加1滴2mol·LNaOH溶液，再加1滴

2-Na[Fe(CN)5NO]溶液，如溶液变成紫色，表示有S离子存在。

－

(9)Cl的鉴定。

－-1

取3滴含Cl离子的试液于离心试管中，加l滴6mol·LHNO3溶液酸化，再滴加

-1－

0.1mol·LAgNO3溶液。如有白色沉淀初步说明试液中可能含Cl 存在。将离心试管在

-1

水浴上微热，离心分离，弃去清液，在沉淀上加入3~5滴6mol·L的氨水，用细玻璃棒

-1－

搅拌，如沉淀溶解，再加5滴6mol·L的HNO3 酸化后重新生成白色沉淀表示有Cl离子存在。

－

(10)Br的鉴定。

取5滴含Br-离子的试液于离心试管中，加3滴1mol·L-1H2SO4溶液和2滴CCl4，然后

－

逐滴加入5滴氨水并振荡试管，如CCl4层出现黄色或橙红色表示有Br离子存在。

－

(11)I的鉴定。

－

取5滴含I离子的试液于离心试管中，加2滴1mol·L-1H2SO4溶液和3滴CCl4，然后逐

－

滴加入氨水并振荡试管，如CCl4层出现紫色然后褪至无色，表示有I离子存在。

2--1

五、实验内容和步骤

1. 向教师领取混合阴离子未知液，设计方案，分析未知液中所含的阴离子。 2. 给出鉴定结果，写出鉴定步骤及相关的反应方程式。

六、思考题

1．某阴离子未知液经初步试验结果如下： ①试液呈酸性时无气体产生；

②酸性溶液中加入BaCl2溶液无沉淀； ③加入稀和AgNO3溶液产生黄色沉淀；

④酸性溶液中加入KMnO4，紫色褪去，加I2-淀粉溶液，蓝色不褪去； ⑤与KI无反应。

由以上初步实验结果，推测哪些阴离子可能存在。说明理由并提出进一步验证的步骤。

－－－

2．用图表形式表示Cl、Br、I混合离子的分离过程和鉴定方法。