硫酸四氨合铜（II）的制备及组分分析
2010-05-18 09:54阅读：
一、实验目的
1．了解硫酸四氨合铜（Ⅱ）的制备步骤并掌握其组成的测定方法；
2．掌握蒸馏法测定氨的技术。
二、实验原理
1.
硫酸四氨合铜（II）的制备：硫酸四氨合铜（[Cu（NH3）4]SO4）常用作杀虫剂、媒染剂在碱性镀铜中也常用作电镀液的主要成分，在工业上用途广泛。硫酸四氨合铜属中度稳定的绛蓝色晶体,常温下在空气中易与水和二氧化碳反应,生成铜的碱式盐,使晶体变成绿色的粉末。其制备的主要原理是：
CuSO4+4NH3+H2O=（[Cu（NH3）4]SO4）·H2O
由于硫酸四氨合铜在加热时易失氨，所以其晶体的制备不宜选用蒸发浓缩等常规的方法。
析出晶体主要有两种方法：一种是向硫酸铜溶液中通入过量氨气，并加入一定量硫酸钠晶体，使硫酸四氨合铜晶体析出。另一种方法，是根据硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度的性质。向硫酸铜溶液中加入浓氨水之后，再加入浓乙醇溶液使晶体析出。
相比而言，第一种方法直接使用氨气，操作较为困难，且对环境污染比较严重，有损大家的健康，因此我们采用第二种方法。
2．组分分析
① NH3 含量的测定：
Cu(NH3)4SO4+NaOH=CuO↓+4NH3↑+Na2SO4+H2O
NH3+HCl(过量)＝NH4Cl
HCl（剩余量）+NaOH=NaCl + H2O
②SO42-含量的测定：SO42- + Ba2+ ＝Ba SO4↓
③Cu2+含量的测定:分光光度法
三、实验步骤
（一）硫酸四铵合铜的制备
取10g CuSO4.5H2O溶于14mL水中，加入20mL浓氨水,
沿烧杯壁慢慢滴加35mL95%的乙醇，然后盖上表面皿。静置析出晶体后，减压过滤，晶体用1:2的乙醇与浓氨水的混合液洗涤，再用乙醇与乙醚的混合液淋洗，然后将其在60
℃左右烘干，称重，保存待用。
（二）硫酸四铵合铜的组成测定
1. NH3的测定
图
测定氨的装置
称取0.25-0.30g (称准至0.0002g)
样品，放入250mL锥形瓶中，加80mL水溶解，再加入10
mL10%的NaOH溶液。在另一锥形瓶中，准确加入30-35mL标准HCl
溶液(0.5mol•L-1)，放入冰浴中冷却。按图 1装配好仪器，从漏斗中加入3-5 mL10%
NaOH溶液于小试管中，漏斗下端插入液面下2-3cm。加热样品，先用大火加热，当溶液接近沸腾时改用小火，保持微沸状态，蒸馏1h左右。即可将氨全部蒸出。蒸馏完毕后，取出插入HCl
溶液中的导管，用蒸馏水冲洗导管内外，洗涤液收集在氨吸收瓶中，从冰浴中取出吸收瓶，加2滴0.1%
的甲基红溶液，用标准NaOH溶液(0.5mol•L-1)滴定剩余的溶液。
2. SO42-的测定
称取试样约0.65g（含硫量约90mg）,置于400ml烧杯中，加25ml蒸馏水使其溶解，稀释至200ml。
①沉淀的制备
在上述溶液中加稀HCl（6mol/L）2ml，盖上表面皿，置于电炉石棉网上，加热至近沸。取BaCl2（0.1mol/L）溶液30-35ml于小烧杯中，加热至近沸，然后用滴管将热BaCl2溶液逐滴加入样品溶液中，同时不断搅拌溶液。当BaCl2溶液即将加完时，静置，于BaSO4上清液中加入1－2滴BaCl2溶液，观察是否有白色浑浊出现，用以检验沉淀是否已完全。盖上表面皿，置于电炉（或水浴）上，在搅拌下继续加热，陈化约半小时，然后冷却至室温。
②沉淀的过滤和洗涤
将上清液用倾注法倒入漏斗中的滤纸上，用一洁净烧杯收集滤液（检查有无沉淀穿滤现象。若有，应重新换滤纸）。用少量热蒸馏水洗涤沉淀3－4次（每次加入热水10－15ml），然后将沉淀小心地转移至滤纸上。用洗瓶吹洗烧杯内壁，洗涤液并入漏斗中，并用撕下的滤纸角擦拭玻璃棒和烧杯内壁，将滤纸角放入漏斗中，再用少量蒸馏水洗涤滤纸上的沉淀（约10次），至滤液不显Cl-离子反应为止（用AgNO3（0.1mol/L）溶液检查）。
③沉淀的干燥和灼烧
取下滤纸，将沉淀包好，置于已恒重的坩埚中，先用小火烘干炭化，再用大火灼烧至滤纸灰化。然后将坩埚转入马弗炉中，在800－850℃灼烧约30min。取出坩埚，待红热退去，置于干燥器中，冷却30min后称量。再重复灼烧20min，冷却，取出，称量，直至恒重。根据BaSO4重量计算试样中硫酸的百分含量。
3. Cu2+的测定
①绘制工作曲线
取标准CuSO4溶液(0.2mol•L-1)
5.00ml、4.00ml、2.50ml、1.00ml配制50mL浓度分别为0.0200，0.01600，0.01000，0.00400mol•L-1
的 CuSO4溶液。
取上面配制的四种浓度的 CuSO4 溶液各10.00 mL，分别加入10.00 mL氨水溶液(2
mol•L-1),混合后用1cm 比色皿在波长λ为610 nm
的条件下，用720型分光光度计测定溶液吸收度，以吸收度 A～Cu2+ 浓度作图。
②Cu2+的含量测定
称取0.65～0.70g(标准至0.0002g)样品，用10mL水溶解后，滴加H2SO4(6mol·L-1)至溶液从深蓝色变至蓝色(表示配合物已解离)，定量转移到250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。取出10.00mL，加入10.00mL氨水(1mol•L-1)，混合均匀后，在与测定工作曲线相同的条件下测定吸光度。根据测定得的吸光度，从工作曲线上找出相应的Cu2+浓度，并计算Cu2+
含量：
四、数据记录与处理
1．试样质量
2．计算NH3含量式中： C1V1 ：标准HCl
溶液的浓度和体积;
C2V2 ：标准NaOH
溶液的浓度和体积
mS ：样品质量:
17.04 ：NH3 的摩尔质量
3．计算SO42－含量
式中：mS ：样品质量:
4．计算Cu2+含量
式中：C：工作曲线上查出的Cu2+ 浓度；mS：样品质量；
63.54：Cu 摩尔质量。
5．计算H2O的含量：H2O%＝1-
NH3%－SO42-％－Cu2+%
6．确定试样的实验式。
五、注意事项
1.组分含量的理论值：Cu2+% 25.85，NH3%
27.73，SO42-% 39.08，H2O% 7.33。
2.实验前，应预习和本实验有关的基本操作相关内容。
3.溶液加热近沸，但不应煮沸，防止溶液溅失。
4.BaSO4沉淀的灼烧温度应控制在800－850℃，否则，BaSO4将与碳作用而被还原。
5.检查滤液中的Cl-时，用小表面皿收集10－15滴滤液，加2滴AgNO3溶液，观察是否出现浑浊，若有浑浊则需继续洗涤。
六、思考题
1.试拟出测定硫酸四氨合铜中SO42-含量的实验步骤.详见实验步骤
2.硫酸四氨合铜中NH3、SO42-、Cu2+还可以用哪些方法测定？
答：（1）用硫酸滴定铜氨配合物测得NH3含量。反应式为：
Cu(NH3)42+ +（n-2）H+
+ 2 H2O =Cu(OH)2 + nNH4+
Cu(OH)2 + 2
H+ =
Cu2+ +2 H2O
在实验中，通过pH滴定测得滴定曲线，可得到以上二步反应完全时所用的酸的体积，从而计算NH3的个数或NH3的含量。
（2）将铜氨配合物溶于过量的盐酸中，再用氢氧化钠滴定此溶液。通过pH滴定也能测得NH3的含量。
（3）用氨气敏电极，直接电位法测定NH3含量。
（4）用配合滴定，以铬黑T作指示剂，用EDTA滴定，测得Cu2+含量。
（5）用磺量法测Cu2+含量，在酸性溶液中（pH=3～4），Cu(NH3)42+被破坏，Cu2+与I—作用，产生I2，再用Na2S2O3溶液滴定I2，即可得Cu2+含量。
