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实验36 磺基水杨酸合铁（Ⅲ） 配合物的组成及稳定常数的测定 36.1 实验目的 （1）初步了解分光光度法测定溶液中配合物的组成和稳 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 1/12 定常数的原理和方法。 （2）学习有关实验数据的处理方法。 （3）练习使用分光光度计。 在线答疑：[email protected] [email protected] 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 36.2 实验原理 磺基水杨酸 与Fe3+形成的配合物的组成和 颜色因pH不同而异。当溶液的pH<4时，形成紫红色的配 合物；pH在4～10间生成红色的配合物；pH在10左右时， 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 2/12 生成黄色配合物。 本实验用等物质的量系列法测定pH=2时磺基水杨酸 与Fe3+形成的配合物的组成和稳定常数。 在线答疑：[email protected] [email protected] 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 量不变）的前提下，改变这两种溶液的相对量，配制一 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 系列溶液并测定每份溶液的吸光度。若以不同的物质的 3/12 等物质的量系列法就是保持每份溶液中金属离子的 浓度（cM）与配体的浓度（cR）之和不变（即总的物质的 量比 nM nM nR 与对应的吸光度A作图得物质的量比－吸光 度曲线，曲线上与吸光度极大值相对应的物质的量比就 是该有色配合物中金属离子与配体的组成之比。 在线答疑：[email protected] [email protected] 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 图36-1表示一个典型 A1 A 的低稳定性的配合物MR的 2 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 B E 物质的量比与吸光度曲线， 将两边直线部分延长相交 4/12 于B，B点位于50%处，即 金属离子与配体的物质的 量比为1:1。 0.5 F M:R=1:1 图36-1 物质的量比－吸光度曲线 在线答疑：[email protected] [email protected] cM/c 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 从图34-1可见，当完全以MR形式存在时，在B点MR的浓度 最大，对应的吸光度为A1，但由于配合物一部分离解，实验 测得的最大吸光度对应于E点的A2。 A1 A2 若配合物的解离度为α，则： a A1 1:1型配合物的稳定常数 K 可由下列平衡关系导出： M + 起始浓度 平衡浓度 0 αc K 5/12 R MR 0 αc c c(1-α) [ MR] 1 a 2 [ M ] [ R] ca 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 n( M ) 50% n( M ) n( R ) 式中c是溶液内MR的起始浓度，即当 时， 其值相当于溶液中金属离子或配位体的起始浓度的一半。 在线答疑：[email protected] [email protected] 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 36.3 实验步骤 1. 配制0.0100 mol·L-1 NH4Fe(SO4)2和0.0100 mol·L-1 磺基水杨酸溶液各100mL从NH4Fe(SO4)2和磺基水杨酸的储 备液中，取出所需体积的溶液，分别置于两只100mL容量 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 6/12 瓶中，配制成所需浓度的溶液，并使其pH均为2（在稀释 接近标线时，查其pH，若pH偏离2，可通过滴加1滴浓H2SO4 或6mol·L-1NaOH溶液于该容量瓶中即可）。 在线答疑：[email protected] [email protected] 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 2. 配制系列溶液 依下表所示溶液体积，依次在11只25mL烧杯中混合配制好 等物质的量系列溶液。 混合液编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 NH4Fe(SO4)2体积/mL 0 1.0 0 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 磺基水杨酸体积/mL 10.00 9.0 0 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0 体积比 V ( Fe3 ) V ( Fe3 ) V ( R) 混合液吸光度A 3.测定等物质的量系列溶液的吸光度 用722型分光光度计，在λ=500nm，b=1cm的比色皿条件下， 以蒸馏水为空白，测定一系列混合物溶液的吸光度A，并记录 于表中。 在线答疑：[email protected] [email protected] 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 7/12 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 36.4 注意事项 （1）本实验是测定pH=2时磺基水杨酸与Fe3+形成的配合 物的组成和稳定常数，应注意控制溶液的pH为2。 （2）NH4Fe(SO4)2溶液体积和磺基水杨酸溶液体积必须 准确量取，否则影响实验结果。 。 在线答疑：[email protected] [email protected] 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 8/12 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 36.5 问题讨论 （1）若入射光不是单色光，能否准确测出配合物的 组成与稳定常数？ （2）用等物质的量系列法测定配合物组成时，为什 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 9/12 么溶液中金属离子的物质的量与配位体的物质的量之比 正好与配合物组成相同时，配合物的浓度最大？ （3）本实验中，为何能用体积比（ V ( Fe3 ) V ( Fe3 ) V ( R) 替物质的量的比为横坐标作图？ 在线答疑：[email protected] [email protected] ）代 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 36.6 参考答案 （1）若入射光不是单色光，能否准确测出配合物的 组成与稳定常数？ 答：若入射光不是单色光，则不能准确测出配合物 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 10/12 的组成与稳定常数。这是因为非单色光作为入射光，会 导致朗伯—比耳定律的偏离。 在线答疑：[email protected] [email protected] 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 （2）用等物质的量系列法测定配合物组成时，为什 么溶液中金属离子的物质的量与配位体的物质的量之比 正好与配合物组成相同时，配合物的浓度最大？ 答：用等物质的量系列法测定配合物组成时，在实 验过程配制的系列溶液中，有一些溶液的金属离子是过 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 11/12 量的，而另一些溶液的配体是过量的，在这两部分溶液 中，配合物的浓度都不可能达到最大值，只有当溶液中 金属离子的物质的量与配位体的物质的量之比正好与配 合物组成相同时，配合物的浓度才能最大。此时，溶液 的吸光度也最大。 在线答疑：[email protected] [email protected] 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的 （3）本实验中，为何能用体积比（ V ( Fe3 ) V ( Fe3 ) V ( R) ）代替 物质的量的比为横坐标作图？ 答：本实验中，所用的NH4Fe(SO4)2溶液和磺基水杨 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 酸溶液的浓度相同，均为0.0100 mol·L-1，此时物质的量 12/12 3 的比与体积比相等，故可用体积比（ V ( Fe ) V ( Fe3 ) V ( R) 物质的量的比为横坐标作图。 在线答疑：[email protected] [email protected] ）代替 组 成 和 稳 定 常 数 的 测 定 磺 基 水 杨 酸 合 铁 配 合 物 的