最新铬锰及其化合物的相关性质的实验报告.docx
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最新铬锰及其化合物的相关性质的实验报告
铬,锰及其化合物的相关性质的实验报告
铬,锰及其化合物的相关性质
1.了解铬和锰的各种常见化合物的生成和性质。
2.掌握铬和锰各种氧化态之间的转化条件。
3.了解铬和锰化合物的氧化还原性及介质对氧化还原性产物的影响。
1.铬
在酸性条件下,用锌还原Cr3+或Cr2O72-,均可得到天蓝色的Cr2+
2Cr3+ +Zn=2Cr2+ +Zn2+
Cr2O72- +4Zn+14H+ =2Cr2+ +4Zn2+ +7H2O
灰绿色的Cr(OH)3呈两性:
Cr(OH)3 +3H+ =Cr3+ +3H2O
Cr(OH)3 +OH- =[Cr(OH)4]-(亮绿色)
向含有Cr3+的溶液中加入Na2S并不生成Cr2S3,因为Cr2S3在水中完全水解:
2Cr3+ +3S2- +6H2O=2Cr(OH)3 +3H2S
在碱性溶液中,[Cr(OH)4]-具有较强的还原性,可被H2O2氧化为CrO42-:
2[Cr(OH)4]- +3H2O2 +2OH- =2CrO42- +8H2O
但在酸性溶液中,Cr3+的还原性较弱,只有象K2S2O8或KMnO4等强氧化剂才能将Cr3+氧化为Cr2O72-:
2Cr3+ +3S2O82- +7H2O =Cr2O72- +6SO42- +14H+
在酸性溶液中,Cr2O72-是强氧化剂,例如:
K2Cr2O7+14HCl(浓)=2CrCl3 +3Cl2 +2KCl+7H2O
重铬酸盐的溶解度较铬酸盐的溶解度大,因此,向重铬酸盐溶液中加Ag+、Pb+、Ba2+等离子时,通常生成铬酸盐沉淀,例如:
Cr2O72- +4Ag+ +H2O=2Ag2CrO4(砖红色)+2H+
Cr2O72- +2Ba2+ +H2O=2BaCrO4(黄色)+2H+
在酸性溶液中,Cr2O72-与H2O2能生成深蓝色的加合物CrO5,但它不稳定,会很快分解为Cr3+和O2。
若被萃取到乙醚或戊醇中则稳定得多。
主要反应为:
Cr2O72- +4H2O2 +2H+ =2CrO(O2)2(深蓝)+5H2O
CrO(O2)2 +(C2H5)2O=CrO(O2)2 (C2H5)2O(深蓝)
4CrO(O2)2 +12H+ =4Cr3+ +7O2 +6H2O
此反应用来鉴定Cr(Ⅵ)或Cr(Ⅲ)。
2.锰
Mn(OH)2易被氧化
Mn2+ +2OH- =Mn(OH)2(s)(白色)
2Mn(OH)2 +O2 =2MnO(OH)2(s)(棕色)
在浓硫酸中,MnSO4与KMnO4反应可生成深红色的Mn3+(实际是硫酸根的配合物):
MnO4- +4Mn2+ +8H+ =5Mn3+ +4H2O
Mn3+可存在于浓硫酸中,若酸度降低,则Mn3+歧化为Mn2+和MnO2:
2Mn3+ +2H2O=Mn2+ +MnO2(s)+4H+
在中性或近中性的溶液中,MnO4-与Mn2+反应生成MnO2:
2MnO4- +3Mn2+ +2H2O=5MnO2(s)+4H+
在酸性介质中,MnO2是较强的氧化剂,本身被还原为Mn2+:
2MnO2 +2H2SO4(浓)2MnSO4 +O2 +2H2O
MnO2 +4HCl(浓)MnCl2 +Cl2 +2H2O
后一反应用于实验室中制取少量氯气。
在强碱性溶液中,MnO4-能发生下列反应,生成浅蓝色的不稳定的MnO3-,并放出氧气:
2MnO4- =2MnO3- +O2
MnO3-进一步歧化反应:
2MnO3- =MnO42- +MnO2
在强碱条件下,强氧化剂能把MnO2氧化成绿色的MnO42-
2MnO4- +MnO2 +4OH- =3MnO42- +2H2O
MnO42-只在强碱性(pH>13.5)溶液中才能稳定存在,在中性或酸性介质中,MnO42-发生歧化反应:
3MnO42- +4H+ =2MnO4- +MnO2 +2H2O
在有硝酸存在下,Mn2+可被NaBiO3或PbO2氧化成MnO4-,例如:
5NaBiO3 +2Mn2+ +14H+ =2MnO4- +5Bi3+ +5Na+ 7H2O
1.铬的化合物的性质
(1)Cr2+的生成
在1mLCrCl3(0.1mol·L-1)溶液中加入1mLHCl(6mol·L-1)溶液,再加少量锌粉,微热至有大量气体逸出,观察溶液的颜色由暗绿变为天蓝色。
用滴管将上部清液转移到另一支试管中,在其中加入数滴浓HNO3,观察溶液的颜色有何变化?
写出反应方程式。
(2)氢氧化铬的生成和酸碱性
用CrCl3(0.1mol·L-1)溶液和NaOH(2mol·L-1)溶液生成Cr(OH)3,检验它的酸碱性。
(3)Cr(Ⅲ)的还原性
a.在CrCl3(0.1mol·L-1)溶液中加入过量的NaOH(2mol·L-1)溶液使呈亮绿色,再加入H2O2(3%)溶液,微热,观察溶液颜色的变化,写出反应方程式。
b.在Cr2(SO4)3(0.1mol·L-1)溶液中加少量的K2S2O8(s),酸化,加热,观察溶液颜色的变化,写出反应方程式。
(4)Cr3+在Na2S溶液中的完全水解
在Cr2(SO4)3(0.1mol·L-1)溶液中加Na2S(0.1mol·L-1)溶液有何现象(可微热)?
怎样证明有H2S逸出?
写出反应方程式。
(5)CrO42-和Cr2O72-的相互转化
a.在K2CrO4(0.1mol·L-1)溶液中逐滴加入H2SO4(2mol·L-1)溶液,然后逐滴加入NaOH(2mol·L-1),观察溶液颜色的变化。
b.在两支试管中分别加入几滴K2CrO4(0.1mol·L-1)溶液和几滴K2Cr2O7(0.1mol·L-1)溶液,然后分别滴入Pb(NO3)2(0.1mol·L-1)溶液,比较两试管中生成沉淀的颜色。
解释现象,写出反应方程式。
c.用AgNO3(0.1mol·L-1)溶液代替Pb(NO3)2溶液,重复1(5)b实验。
(6)Cr(Ⅵ)的氧化性
a.在K2Cr2O7(0.1mol·L-1)溶液中滴加H2S溶液(饱和),有何现象?
写出反应方程式。
b.取少量K2Cr2O7(s),加入10滴浓HCl,加热,检查逸出的气体并观察溶液颜色的变化。
写出反应方程式。
(7)Cr3+的鉴定
取5滴含有Cr3+的溶液,加入过量的NaOH(6mol·L-1)溶液,使溶液呈亮绿色,然后滴加H2O2(3%)溶液,微热至溶液呈黄色,待试管冷却后,再补加几滴H2O2和0.5mL戊醇(或乙醚),慢慢滴入HNO3(6mol·L-1)溶液,摇荡试管,戊醇层中出现深蓝色,表示有Cr3+存在。
写出各步反应方程式。
2.锰的化合物的性质
(1)Mn(OH)2的生成和性质
在3支试管中各加入0.5mL的MnSO4(0.1mol·L-1)溶液,再分别加入NaOH(2mol·L-1)溶液至有白色沉淀生成;在两支试管中迅速检查Mn(OH)2的酸碱性;另一支试管在空气中振荡,观察沉淀颜色的变化。
解释现象,写出反应方程式。
(2)MnS的生成和性质
在MnSO4(0.1mol·L-1)溶液中滴加H2S溶液(饱和),有无沉淀生成?
再向试管中加NH3·H2O(2mol·L-1)溶液,摇荡试管,有无沉淀生成?
(3)Mn3+的生成和性质
取5滴MnSO4(0.5mol·L-1)溶液加两滴浓H2SO4,用冷水冷却试管,然后加3~5滴KMnO4(0.01mol·L-1)溶液,有何现象?
将所得的溶液用Na2CO3(1mol·L-1)中和,使pH值升高,则Mn3+歧化为Mn2+和MnO2。
(4)MnO2的生成和性质
a.将KMnO4(0.01mol·L-1)溶液和MnSO4(0.5mol·L-1)溶液混合后,是否有MnO2沉淀生成?
b.用MnO2和浓HCl制备氯气,(见实验六中四.2
(1)b)
(5)MnO3-的生成和性质
取1mLNaOH(40%)溶液于试管中,加2-3滴KMnO4(0.01mol·L-1)溶液,摇荡试管,观察溶液颜色变化,再滴加H2SO4(1mol·L-1)溶液,又有何现象发生?
(6)MnO42-的生成何性质
在2mLKMnO4(0.01mol·L-1)溶液中加入1mLNaOH(40%)溶液,再加少量的MnO2固体,加热,搅拌,沉降片刻,观察上层清液的颜色。
取清液于另一支试管中,用稀H2SO4酸化后有何现象?
为什么?
(7)溶液的酸碱性对MnO4-还原产物的影响
在三支试管中分别加入5滴KMnO4(0.01mol?
L-1)溶液,再分别加入5滴H2SO4(2mol·L-1)溶液、NaOH(6mol·L-1)溶液和H2O,然后各加入几滴Na2SO3(0.1mol·L-1)溶液。
观察各试管中发生的变化,写出有关反应的方程式。
(8)Mn2+的鉴定
取两滴MnSO4(0.1mol·L-1)溶液和数滴HNO3(6mol·L-1)溶液,加少量的NaBiO3(s),摇荡试管,静置沉降,上层清液呈紫红色,表示有Mn2+存在。
(9)Mn2+和Cr3+的分离与鉴定
某溶液中含有Mn2+和Cr3+,试分离和鉴定之,并写出分离步骤和有关反应方程式。
*废液和固体废弃物倒入指定容器中。