無機物合成與分析第一頁，共三十五頁，2022年，8月28日A類：（應化，實驗）56學時，2.5學分B類：（高材，生材）42學時，2學分C類：（化工,材料，生工,制藥,環工）32學時，2學分

2010級大學化學實驗（二）

第二頁，共三十五頁，2022年，8月28日序號實驗內容學時授課對象實驗責任人

0實驗技術講座(二)2ABC徐慶紅

1絡合滴定法測定水的硬度5ABC韓春英

2原子吸收分光光度法測定水樣中Ca、Mg含量4ABC左蕾

3(1)硫酸亞鐵銨的制備5ABC楚進鋒

(2)硫酸亞鐵銨中Fe2+含量的測定(KMnO4法)5ABC韓春英

4(1)工業硫酸銅的提純4ABC靳蘭

(2)硫酸銅中銅含量的測定(碘量法)5ABC于書平

(3)硫酸銅中Fe3+含量的測定(分光光度法)4ABC蘇萍

(4)硫酸銅的差熱分析3AC蘇建茹

5三草酸合鐵(III)酸鉀的合成及組成測定8A開放B開放開放楚進鋒

6定pH滴定法測定甲酸乙酸混合酸中各組分含量3A靳蘭

7開放式設計實驗8A開放開放開放徐慶紅、楚進鋒

8筆試測驗ABC徐慶紅

第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日注意：1、由于實驗儀器的限制，做實驗2和4（4）時學生需分兩組：上午：8：00——9：451——16號學生10：00——11：4517——32號學生下午：1：00——2：451——16號學生3：00——4：4517——32號學生2、實驗5、7為開放實驗。實驗5對A、B類學生必做、對C類學生該試驗選做；實驗7對A類學生必做，不要求B類及C類學生選做。3、大學化學實驗（二）筆試時間另行通知。筆試占30%，但若筆試不及格，視為實驗總成績不及格。

第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日無機物的制備、提純與分析

無機物的制備(無機合成)利用化學反應通過某些實驗方法，從一種或幾種物質得到一種或幾種無機物質的過程。

無機物的提純通過無機制備得到的物質的純化過程。

無機物的分析對“粗品”和“純品”的成分分析，主要包括主成分分析、結構分析、雜質含量分析等。第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日無機物制備方法的設計依據

根據物質的通性和特殊性，可以設計多種制備方案，但所設計的方案是否可行？考慮熱力學——反應能否進行的可能性動力學——反應速率的問題CuSO4·5H2O的制備在熱力學上這一反應不可能發生，所以不可能通過改變溫度、壓力、濃度、選用催化劑等使之實現。Cu+H2SO4(稀)╳第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日進一步考慮制備工藝的先進性由金屬銅合成氧化銅方法一：Cu(粉)+O2(空氣)CuO高溫焙燒工藝簡單，但由于工業銅粉雜質多，產品的純度不高。方法二：CuCu(NO3)2CuO+2NO2+1/2O2HNO3加熱由于產生NO2，污染嚴重，生產中少用。第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日方法三：CuCu(NO3)2Cu(OH)2CuO+H2OHNO3NaOH加熱CuCu(NO3)2Cu2(OH)2CO3

2CuO+CO2+H2OHNO3Na2CO3700C焙燒由于Cu(OH)2微顯兩性，當NaOH過量時，產品中混入CuO22-，影響產品的純度，且Cu(OH)2呈膠性沉淀，難以過濾和洗滌，造成產率低，此法少用。方法四：此法污染少，產品純度高，試劑級CuO制備用此法。第八頁，共三十五頁，2022年，8月28日總之，設計無機物制備方法時，首先應從熱力學觀點考慮其方法的可行性，但更重要的是應該考慮工藝條件的要求，選擇一個產量高、質量好、生產簡單、價格低廉、安全無毒、環境污染少的工藝路線。第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日無機物制備的反應分解反應化合反應CaCO3

CaO+CO2

PtCl2+2NH3

[PtCl2(NH3)2]2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2

FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O

FeSO4

·(NH4)2SO4

·6H2O

第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日氧化還原反應3MnO2+6KOH+KClO3

3K2MnO4+KCl+3H2O取代反應[PtCl4]2–+2NH3

[PtCl2(NH3)2]+2Cl–復分解反應NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日無機物制備的方法高溫合成馬福爐：坩鍋爐管式爐通常用在控制氣氛下(如在氫氣流或氮氣流中)加熱物質。不需控制氣氛，只需加熱坩鍋里的物料的情況第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日如：電解法制備KMnO4陽極:MnO42--e=MnO4-(60℃)陰極:2H2O+2e=2OH-+H2電解合成利用通電發生氧化還原反應進行制備的方法。用于制備氧化性或還原性較強的物質。如Na和K等活潑金屬、過硫酸鹽、高錳酸鹽、氟、鐵和釩的低價化合物等。第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日光化學合成有時化學反應只有在反應物受到光照射時才能進行。光子使反應物活化，反應物吸收光子后，成鍵或非鍵軌道上的電子被激發到反鍵軌道上，導致鍵的削弱甚至斷裂，使反應活化。本法可用于合成羰基化合物、硼化物等靜電放電合成利用氣體在外界強電場影響下產生等離子體的方法制備熱力學上不穩定的物質，放電合成可在放電管中進行。O3的制備第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日BCl3與O2的反應：3BOCl=(BOCl)3BCl3BCl+Cl2hBCl+O2=BClO2BClO2+BCl=2BOCl[Co(NO2)(NH3)5]2+[Co(ONO)(NH3)5]2+

日光燈紫外燈2[Fe(CO)5](冰醋酸溶液)[Fe2(CO)9]+CO日光燈紫外燈第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日非水溶劑合成適用于制備反應物或產物與水起反應的物質。如鉀的氨溶液與氧作用制備超氧化鉀KO2。常用的非水溶劑:液氨、冰醋酸、硫酸、液態氟化氫沉淀合成將欲制備的化合物以沉淀形式從其他化合物中分離出來Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3

+3(NH4)2SO4NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O第十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日無機物的提純方法重結晶結晶是指易溶物質在溶液中含量超過該物質的溶解度時，晶體從溶液中析出的過程，留下的溶液為母液，可溶性雜質殘留在母液中。經過多次結晶稱為重結晶，重結晶可達到提純物質的目的。第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日溶于溶劑、制備熱飽和溶液趁熱過濾

殘渣（不溶性雜質）濾液冷卻、結晶過濾、洗滌母液(可溶性雜質和部分被提純物)晶體(產品)不純固體物質第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日結晶時溶液的pH值范圍取決于待結晶物質的性質結晶控制溶液的酸度濃縮蒸發的程度制備CuSO4·5H2O晶體：pH1~2若在弱酸性條件下，易生成Cu2(OH)2SO4

制備K3Fe(C2O4)3晶體：pH3~4若pH值偏高，會生成Fe(OH)3沉淀，pH值過低，使配合物不穩定。第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日結晶時溶液蒸發濃縮的程度取決于待結晶物質的溶解度(1)在室溫時溶解度較大，則結晶時一般將溶液蒸發濃縮至稀糊狀；如：MgSO4·7H2O。(2)在室溫時溶解度較小，但隨溫度升高溶解度明顯增加，則結晶時一般將溶液蒸發濃縮至表面出現晶膜；如：CuSO4·5H2O。(3)在室溫時溶解度較小，但隨溫度升高溶解度更明顯增加，則結晶時必須將溶液蒸發濃縮至一定體積，讓溶液達到飽和后慢慢結晶；如：K3Fe(C2O4)3·3H2O。第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日蒸餾利用液體混合物中各組分揮發性的不同，將它們分離的一種提純液體物質的方法。液體的揮發性與其沸點有關當加熱液體混合物，其蒸氣中容易揮發的物質含量較多，而在剩余的液體中則難揮發組分的含量較高。將蒸氣冷凝后，則易揮發組分富集在冷凝液中。這樣，便將液體混合物中各組分部分地或全部分離。第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日常壓蒸餾5第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日適用于：受熱后不發生分解或其沸點不太高的物質。加熱方法：取決于被蒸餾物質的性質及沸點。水浴加熱：b.p.<90℃油浴、砂浴或鹽浴加熱：

b.p.>90℃電爐或火焰燈加熱：被蒸餾物不易爆炸或燃燒第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日減壓蒸餾適用于易分解或沸點很高的物質。第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日分餾適用于互溶而且沸點相差很小的兩種以上的液體所組成的混合液的分離。第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日化學遷移反應原理：將被提純物質A放入安瓿中，在安瓿中放有一定濃度的氣體載體(鹵素、氧氣、水蒸氣等)，氣體載體在加熱時，與被純化物質起反應形成揮發性物質，而且這一物質依靠擴散作用轉移至具有不同溫度的安瓿的另一端，在這一端發生被擴散物質的分解作用。在高溫下呈揮發性化合物轉移物質的反應。例如提純鎳：Ni(s)十4CO(g)=[Ni(CO)4](g)十Q粗鎳與CO反應形成Ni(CO)4氣體物質，在較高溫度下又分解出純鎳。第二十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日升華冷凝升華的物質，便可得到純物質。固體物質受熱不經過液體階段，直接變成氣體的現象常壓升華真空升華：主要用于難升華的物質如：金屬純制操作：將欲純化的固體物質和冷凝器密封在石英管或陶瓷管中(也可置于坩堝內，再放至管中），受熱后，升華的物質便沉積在冷凝器表面。分類：第二十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日沉淀分離法當物質中所含有的雜質離子易水解沉淀時，則可通過調節溶液pH值，促使雜質沉淀，經分離后達到提純的目的。CuSO4·5H2O中含有雜質鐵

將溶液的pH值控制在3.0~4.0，此時Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+不會沉淀出來，將沉淀與溶液分離，達到提純硫酸銅的目的。第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日沉淀與溶液的分離方法傾瀉法：適用于結晶顆粒較大，易于沉降的固液分離將燒杯傾斜放置，待燒杯中的沉淀沉降至燒杯底部后，取一玻棒橫