分析：二草酸根合铜(Ⅱ)酸钾的制备与组成分析.doc

实验四 二草酸根合铜（Ⅱ）酸钾的制备与组成分析 1 实验目的 a）进一步掌握溶解、沉淀、吸滤、蒸发、浓缩等基本操作。 b）制备二草酸根合铜（Ⅱ）酸钾晶体。 c）确定二草酸根合铜（Ⅱ）酸钾的组成。 2 实验原理 二草酸根合铜（Ⅱ）酸钾的制备方法很多，可以由硫酸铜与草酸钾直接混合来制备，也可以由氢氧化铜或氧化铜与草酸氢钾反应制备。本实验由氧化铜与草酸氢钾反应制备二草酸根合铜（Ⅱ）酸钾。CuSO4在碱性条件下生成Cu(OH)2沉淀，加热沉淀则转化为易过滤的CuO。一定量的H2C2O4溶于水后加入K2CO3得到KHC2O4和K2C2O4混合溶液，该混合溶液与CuO作用生成二草酸根合铜（Ⅱ）酸钾K2〔Cu（C2O4）2〕，经水浴蒸发、浓缩，冷却后得到蓝色K2〔Cu（C2O4）2〕·2H2O晶体。涉及的反应有 称取一定量试样在氨水中溶解、定容。取一份试样用H2SO4中和，并在硫酸溶液中用KMnO4滴定试样中的C2O42-。另取一份试样在HCl溶液中加入PAR指示剂，在pH=6.5~7.5的条件下，加热近沸，并趁热用EDTA滴定至绿色为终点，以测定晶体中的Cu2+。 通过消耗的KMnO4和EDTA的体积及其浓度计算C2O42-及Cu2+的含量。并确定C2O42-及Cu2+组分比（推算出产物的实验式）。 草酸根合铜酸钾化合物在水中的溶解度很小，但可加入适量的氨水，使Cu2+形成铜氨离子而溶解。溶解时pH约为10，溶剂亦可采用2mol·L-1 NH4Cl和1 mol·L-1 氨水等体积混合组成的缓冲溶液。 PAR指示剂属于吡啶基偶氮化合物，即4-(2-吡啶基偶氮 由于它在结构上比PAN多些亲水基团，使染料及其螯合物溶水性强。在pH=5~7对Cu2+ 指示剂本身在滴定条件下显黄色，而Cu2+与EDTA显蓝色，终点为黄绿色。 除Cu2+外，PAR在不同pH条件下能做下列元素的指示剂，铋、铝、锌、镉、铜、铒、钍、铊等，终点由红变黄。 3 实验用品 台秤，天平，烧杯，量筒，吸滤装置，容量瓶，蒸发皿，移液管，酸式滴定管，锥形瓶。 NaOH（2mol·L-1），HCl（2mol·L-1，6mol·L-1），H2SO4（3mol·L-1），氨水（1：1），H2O2（30%），KMnO4标准溶液，标准溶液，PAR指示剂，CuSO4·5H2O固体，H2C2O4·2H2O固体，K2CO3固体，金属铜（基准物）。 4.1 合成二草酸根合铜（Ⅱ）酸钾 4.1.1 制备氧化铜 称取2.0g CuSO4·5H2O于100mL烧杯中，加入40mL水溶解，在搅拌下加入10mL 2mol·L-1 NaOH溶液，小火加热至沉淀变黑（生成CuO），再煮沸约20min。2次。 4.1.2 制备草酸氢钾 称取3.0g H2C2O4·2H2O放入250mL烧杯中，加入40mL去离子水，微热溶解（温度不能超过85℃，以H2C2O4分解）。稍冷后分数次加入2.2g无水K2CO3，溶解后生成KHC2O4和K2C2O4混合溶液。 4.1.3 制备二草酸根合铜（Ⅱ）酸钾 将含KHC2O4和K2C2O4混合溶液水浴加热，再将CuO连同滤纸一起加入到该溶液中。水浴加热，充分反应至沉淀大部分溶解（约30min）。趁热吸滤（若透滤应重新吸滤），用少量沸水洗涤2次，将滤液转入蒸发皿中。水浴加热将滤液浓缩到约原体积的1/2。放置约10min后用水彻底冷却。待大量晶体析出后吸滤，晶体用滤纸吸干，称重。计算产率。 产品保存，用于组成分析。 4.2 产物的组成分析 4.2.1 试样溶液的制备 准确称取合成的晶体试样一份（0.95~1.05g，准确到0.0001g），置于100mL小烧杯中，加入5mL NH3·2H2O使其溶 4.2.2 C2O42含量的测定 取试样溶液25mL，置于250mL锥形瓶中，加入10mL 3mol·L-1的H2SO4溶液，水浴加热至75~85℃，在水浴中放置3~4min。mol·L-1的KMnO4溶液滴定至淡粉色，30s不褪色为终点，记下消耗KMnO4溶液的体积。平行滴定3次。 4.2.3 Cu2+含量的测定 另取试样溶液25mL，加入2 mol·L-1 HCl溶液1m4滴PAR指示剂，加入pH=7的缓冲溶液10m，加热至近沸。趁热用0.02 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至黄绿色，30s不褪色为终点，记下消耗EDTA溶液的体积。平行滴定3次。 5.1 产量和产率 表5—1 所得产品K2〔Cu(C2O4)2〕·2H2O的产量及产率 重量 产品质量/g 1.7 理论产量/g 2.5 产率 78% 按照实验步骤，制得了深蓝色晶体，颜色与CuSO4的蓝色有一定差别。实验所的产率不高，可能是因为在几次过滤操作中，C