实验17 铬锰铁钴镍之欧阳育创编.docx

1、实验17 铬锰铁钴镍之欧阳育创编实验17 铬、锰、铁、钴、镍时间：2021.02.04创作：欧阳育重点讲内容;:性质铬：天大P410P414 铁；P423427锰； P418421 钴；P423427镍；P423427一实验目的；1、掌握铬、锰、铁、钴、镍氢氧化物的酸碱性和氧化还原性。2、掌握铬、锰重要氧化钛之间的转化反应及其条件3、掌握铁、钴、镍配合物的生成和性质4、掌握锰、铬、铁、钴、镍硫化物的生成和溶解性5、学习Cr3+ Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+二实验原理;铬、锰、铁、钴、镍是周期系第？周期第VIBVIII族元素，它们都是能形成多种氧化值的化合物。铬的重要氧化值为

2、+3和+6；锰的重要氧化值为+2 +4 +6 +7; 铁、钴、镍的重要氧化值是+2 +3. Cr(OH)3是两性的氢氧化物。Mn（OH）2和Fe（OH）2都很容易被空气的O2氧化，Cr（OH）2也能被空气中的O2慢慢氧化。由于Co3+和Ni3+都具有强氧化性。Co（OH）3和Ni（OH）3与浓盐酸反应，分别生成Co（II）和Ni（II）的盐在碱性条件下，用强氧化剂氧化得到。例；2Ni2+ + 6OH-+ Br2 =2Ni（OH）3（s） + 2Br-Cr3+和Fe3+都易发生水解反应。Fe3+具有一定的氧化性，能与强还原剂反应生成Fe2+在酸性溶液中，Cr3+和MN2+的还原性都较弱，只有用强

3、氧化剂才能将它们分别氧化为CrO72-和MnO4-在酸性条件下，利用Mn2+和NaBiO3的反应可以鉴定Mn2+，例；2Mn2+ +5NaBiO3 +14H+ =2MnO4- + 5Na+ + 5Bi3+ + 7H2O (HNO3介质)在碱性溶液中，Cr（OH）4-可被H2O2氧化为CrO42-Cr3+ + 4OH- Cr(OH)4-2Cr(OH)4- + H2O2 + 2OH- 2CrO42- + 8H20 （碱性介质）R酸与CrO42-生成有色沉淀的金属离子均有干扰在酸性溶液中，CrO42-转变为Cr2O72-. Cr2O72-与H2O2反应生成深蓝色的CrO5.此可鉴定Cr3+在重铬酸盐

4、溶液中，分别加入Ag+、Pb2+、Ba2+等。能生成相应的铬酸盐沉淀则：CrO72- + 2Ba2+ H+ + H2O BaCrO4 + 2H+Cr2O92-和MnO4-都具有强氧化性。酸性溶液中CrO72-被还原为Cr3+.MnO4-在酸性、中性、强碱性溶液中的还原产物分别为Mn2+、MnO2沉淀和MnO42-。MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2OMnO4- + 2H2O +5e = MnO2 + 4OH-在碱性溶液中，MnO4-与MnO2反应也能生成MnO42- 2MnO4- + 2MnO2 + 4OH- = MnO4- + 2H2O在酸性甚至中性溶液中，MnO4-

5、歧化为MnO4-和MnO2 4MnO4- + 4H+ = 4MnO2 + 3O2 + 2H2O在酸洗溶液中，MnO2也是强氧化剂。MnS、FeS、CoS、NiS都能溶于稀酸，MnS还能溶于HAc溶液这些硫化物需要在弱碱性溶液中制得。生成 CoS和NiS沉淀，由于晶体结构改变而难溶于稀酸铬、锰、铁、钴、镍都能形成多种配合物。Co2+和Ni2+能与过量的氨水反应分别能生成Co(NH3)62+和Ni(NH3)62+一、锰铬铁钴镍氢氧化物的生成和性质步骤现象反应式结论与解释灰绿色蓝紫色亮绿色白色橙色CrCl3 + 3NaoH Cr(OH)3 + NaClCr3+ + 3OH- Cr(OH)3Cr(OH

6、)3 + 3HCl CrCl3+ 3H2OCr3+ 3H+Cr3+ 3H2OCr(OH)3+ 4(OH)- Cr(H2O)4- + Cr(H2O)63+MnSO4+2NaOH Mn(OH)2Mn2+ 2OH-Mn(OH)2Mn(OH)2 +O2(空气) Mn(OH)2 + 2H2O2Mn(OH)2+O2 2MnO(OH)2Mn(OH)2+ H2SO4 MnSO4Cr(OH)3难溶于水，具有两性参P411Cr(OH)3难溶于水，可溶于酸生成Cr(H2O)63+,可溶于碱生成Cr(H2O)4-1参P419碱性中生成Mn(OH)2,Mn(OH)2在空气中不稳定过速氧化生成Mn(OH)2在酸性溶液中比

7、同周期稳定，用强氧化剂Mn2+被氧化白色红棕色测定溶解粉红色褐色测定溶解Fe2+ + 2OH- Fe(OH)24Fe(OH)2+ O2(空气)+2H2O 4Fe(OH)3Fe(OH)2+ 2H+ Fe2+ 2H2OCo2+ + 2OH- Co(OH)2Co(OH)2+O22CoO(OH) Co(OH)2 +2H+Co2+ H2O参P424Fe(OH)2很不稳定，易被氧化，生得白色Fe(OH)2后即被空气氧化成Fe(OH)3,在酸性介质中，较稳定参P424比Fe(OH)2稳定，但在空气中缓慢被氧化生成CoO(OH) 苹果绿色红棕色沉淀溶解褐色蓝色Ni2+ + 2OH-Ni(0H)2Fe3+ 3O

8、H-FeO（OH） + H2OFeO(OH) +3H+Fe3+ 2H2OFeO(OH) +HCl FeCl3 + 3H2OFeO(OH)+3O Fe(OH)63+Co(OH)2 + Br2 + 2OH- CoO(OH) + 2Br- + 2H2O2CoO(OH) + 6HCl 2CoCl2 + Cl2 + 4H2O2I- + Cl2 I2 + 2Cl-Ni(OH)2稳定，不会被空气氧化，Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2还原性依次增强，参P424易溶于酸溶于热且高浓度碱CoO(OH)可氧化盐酸，放出氯气二、Cr(III)的还原性和Cr3+的鉴定Cr3+ +3OH-Cr(OH)3 +

9、 OH-Cr(OH)4-Cr(OH)4-+ 3H2O + 2OH-2Cr42- + 8H2O2CrO42- + Cr2O72-Cr2O72- +4H2O22CrO5此可鉴定Cr3+在碱性中氧化值为+3价的Cr(OH)4-有较强的还原性，而被中强氧化剂氧化为：CrO42-在强氧化剂中，氧化为：CrO5(稳定)在乙醚或戊醇中稳定（在CrO5中含有过氧基CrO(O2)会会不断缓解成Cr3+,并放出氧。）黄绿色黄色兰色橙红色步骤现象反应式结论或解释三、CrO42-和CrO72-的相互转化铬酸盐、重铬酸盐在溶液中存在平衡移动重铬酸盐大都易溶于水黄橙红无变化浅黄色柠檬色2CrO42- +CrO72- +

10、H2OCrO72- + 2Ba2+ +H2O 2BaCrO4 + 2H+Cro42- + 2Ba2+ H2O + 2H+ BaCrO4 + 2H+ CrO72-+ Ba2+ H2O +H+BaCrO4+ 2H+铬酸盐多难溶于水四、CrO72-、MnO4-、Fe3+的氧化性与Fe2+的还原性在酸性介质中具有强氧化性介质不同其产物也不同在强碱性溶液中，生成MnO42-在酸性甚至近中性溶液中MnO4-转化为MnO4-和MnO2黄色沉淀析出无变化黑色沉淀CrO72- + 3H2S + 8H+2Cr3+3S + 7H2O2MnO2-+ 5FeSO4MnSO4+ 5Fe3+ + 3H2O2Fe3+ + S

11、n2+ Fe2+ + SO42-2MnO4- + MnSO4 5MnO2+ SO42-2MnO4- + 2MnO2MnO42-+ 2H2O4MnO4-+ 4H+ 4MnO2+3O2 + 2H2O步骤现象反应式结论或解释五、锰铬铁钴镍硫化物的性质MnS、Fe 、CoS 、NiS均溶于？MnS还能溶于HAc溶液不溶”不溶”不溶”灰绿色肉色白色沉淀溶解溶于稀酸Cr(SO4)3 + NaS Cr(OH)3 + H2SMnSO4 + H2S MnS + NH3H2O Mn(OH)2Mn(OH)2 + 2H+ Mn2+ + H2OFe3+ + H2S FeSFe2+ + H2S FeSCo2+ + H2S

12、 CoSNi + H2S NiS六、铁钴镍的配合物Fe2+溶液中加赤血盐溶液Fe3+溶液加黄血盐溶液均可生成兰色沉Co2+与反应式Co(NCS)42-Co(NCS)42-在水浴中不稳定，可生成粉红色Co(H2O)62+Ni2+在过量氨水中可生成比较稳定的Ni(NH3)62+蓝色蓝色土黄红棕色蓝或绿蓝鲜红色K4Fe(CN)6 + FeCl3 KFe(CN)6Fe K+ + Fe3+ + Fe(CN)64-KFe(CN)6Fe (普鲁士蓝)K+ + Fe2+ + Fe(CN)33-KFe(CN)6FeCoCl + NH4Cl + NH3H2O Co(NH)62+Co(NH3)63+CoCl2 +

13、KSCN + 丙酮Co(SNC)42-NiSO4 + NH3H2O Ni(NH3)62+Ni(NH3)62+ + 丁二酮肟（用来鉴定Ni+）二铬锰铁钴镍氢氧化物的生成和性质步骤现象反应式结论与解释灰绿色蓝紫色亮绿色白色橙色CrCl3 + 3NaoH Cr(OH)3 + NaClCr3+ + 3OH- Cr(OH)3Cr(OH)3 + 3HCl CrCl3 + 3H2OCr3+ 3H+Cr3+ 3H2OCr(OH)3 + 4(OH)- Cr(H2O)4- + Cr(H2O)63+MnSO4 + 2NaOH Mn(OH)2Mn2+ 2OH-Mn(OH)2Mn(OH)2 + O2 Mn(OH)2 +

14、 2H2O2Mn(OH)2+ O2 2MnO(OH)2Mn(OH)2 + H2SO4 MnSO4Cr(OH)3难溶于水，具有两性参P411Cr(OH)3难溶于水，可溶于酸生成Cr(H2O)63+,可溶于碱生成Cr(H2O)4-1参P419碱性中生成Mn(OH)2,Mn(OH)2在空气中不稳定过速氧化生成Mn(OH)2在酸性溶液中比同周期稳定，用强氧化剂Mn2+被氧化白色红棕色沉淀溶解粉红色褐色沉淀溶解Fe2+ + 2OH- Fe(OH)24Fe(OH)2 + O2(空气) + 2H2O 4Fe(OH)3Fe(OH)2 +2H+Fe2+ 2H2OCo2+ + 2OH- Co(OH)2Co(OH)

15、2+O22CoO(OH) Co(OH)2 + 2H+Co2+ H2O参P424Fe(OH)2很不稳定，易被氧化，生得白色Fe(OH)2后即被空气氧化成Fe(OH)3,在酸性介质中，较稳定比Fe(OH)2稳定，但在空气中缓慢被氧化生成CoO(OH) 苹果绿色红棕色测定溶解褐色蓝色Ni2+2OH-Ni(0H)2Fe3+ 3OH-FeO（OH） + H2OFeO(OH) +3H+ Fe3+ + 2H2OFeO(OH) +HCl FeCl3 + 3H2OFeO(OH)+3OH- Fe(OH)63+Co(OH)2 + Br2 + 2OH- CoO(OH)+ 2Br- + 2H2O2CoO(OH) + 6

16、HCl 2CoCl2+ Cl2+ 4H2O2I- + Cl2 I2 + 2ClNi(OH)2稳定，不会被空气氧化，Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2还原性依次增强，参P424易溶于酸溶于热且高浓度碱CoO(OH)可氧化盐酸，放出氯气二、Cr(III)的还原性和Cr3+的鉴定Cr3+ + 3OH- Cr(OH)3 + OH-Cr(OH)4-Cr(OH)4- +3H2O+ 2OH-2Cr42- + 8H2O2CrO42- + Cr2O72-Cr2O72-+4H2O22CrO5此可鉴定Cr3+在碱性中氧化值为+3价的Cr(OH)4-有较强的还原性，而被中强氧化剂氧化为：CrO42-在强氧

17、化剂中，氧化为：CrO5(稳定)在乙醚或戊醇中稳定（在CrO5中含有过氧基CrO(O2)会会不断缓解成Cr3+,并放出氧。）黄绿色黄色兰色橙红色步骤现象反应式结论或解释三、CrO42-和CrO72-的相互转化铬酸盐、重铬酸盐在溶液中存在平衡移动重铬酸盐大都易溶于水黄橙红无变化浅黄色（柠檬色）2CrO42- + CrO72- + H2OCrO72- + 2Ba2+ +H2O 2BaCrO4 + 2H+Cro42- + 2Ba2+ + H2O + 2H+BaCrO4+ 2H+CrO72-+ Ba2+ + H2O +H+BaCrO4+ 2H+铬酸盐多难溶于水四、CrO72-、MnO4-、Fe3+的氧

18、化性与Fe2+的还原性在酸性介质中具有强氧化性介质不同其产物也不同在强碱性溶液中，生成MnO42-在酸性甚至近中性溶液中MnO4-转化为MnO4-和MnO2黄沉淀析出无变化CrO72- + 3H2S + 8H+2Cr3+ + 3S + 7H2O2MnO2- + 5FeSO4MnSO4 +5Fe3+ 3H2O2Fe3+SnFe2+ SO42-2MnO4- + MnSO4 5MnO2 + SO42-2MnO4-+ 2MnOMnO42- + 2H2O4MnO4-+4H+4MnO2 + 3O2 + 2H2O步骤现象反应式结论或解释五、锰铬铁钴镍硫化物的性质MnS、Fe 、CoS 、NiS均溶于？MnS

19、还能溶于HAc溶液不溶”不溶”不溶”灰绿色肉色白色沉淀溶解溶于稀酸Cr(SO4)3 + NaS Cr(OH)3 + H2SMnSO4 + H2S MnS + NH3H2O Mn(OH)2Mn(OH)2 + 2H+ Mn2+ + H2OFe3+ H2S FeS（黑）Fe2+ H2S FeS（黑）Co2+ H2S CoS（紫）Ni2+ H2S NiS（黑）六、铁钴镍的配合物Fe2+溶液中加赤血盐溶液Fe3+溶液加黄血盐溶液均可生成兰色沉淀Co2+与反应式Co(NCS)42-Co(NCS)42-在水浴中不稳定，可生成粉红色Co(H2O)62+Ni2+在过量氨水中可生成比较稳定的Ni(NH3)62+蓝

20、色蓝色土黄红棕色蓝或绿蓝鲜红色K4Fe(CN)6 + FeCl3 KFe(CN)6Fe K+ Fe3+ + Fe(CN)64-KFe(CN)6Fe (普鲁士蓝)K+ Fe2+ + Fe(CN)33-KFe(CN)6FeCoCl+NH4Cl + NH3H2O Co(NH)62+Co(NH3)63+CoCl2 + KSCN + 丙酮Co(SNC)42-NiSO4 + NH3H2O Ni(NH3)62+Ni(NH3)62+ + 丁二酮肟（用来鉴定Ni+）七试设计两组混合离子进行分离鉴定1含Cr3+和Mn2+的混合液混合液3-4滴+6MNaOH+3%H2O 离子分离微热溶液沉淀 CrO2-4 Mn（O

21、H）2+HNO2 酸化加HAC；Pb（NO3）2或PbAc 加NaBiO3黄色（示有Cr3+）紫红色（示有Mn2+）可能含有 Pb2+ Fe3+和Co的混合液加KSCN加Na加NH4SCN 加HAc ；K2CrO4血红色黄色或绿色黄色Fe（NCS）2+ Co（NCS）42- PbCrO4示有 Fe3+示有 Co2+示有 Pb2+思考题1试总结铬、锰、铁、钴、镍氢氧化物的酸碱性和氧化还原性答：氢氧化铬难溶于水，具有两性，易溶于酸形成蓝紫色的Cr（H2O）63+，也易溶于碱形成亮绿色的Cr（OH）4-（或Cr（OH）63-）。由铬的电极电势图可知；在酸性溶液中，氧休数为+6的铬（Cr2O2-7）有

22、较强的氧化性，可被还原为Cr3+；而Cr2+有较强的还原性，可被氧化为Cr3+；2在Co（OH）3中加入浓HCl，有时会生成蓝色的溶液，加水稀释后变为粉红色，试解释之答：Co（OH）3是两性的氢氧化物，生成蓝色溶液是由于浓HCl有还原性，可将Co3+还原为Co2+，CoCl2为蓝色；加水稀释后，反应生成CoCl6H2O（粉红色）。3在K2Cr2O7溶液中，分别加入Pb（NO3）2和AgNO3溶液会发生什么反应？答： Cr2O72- + 2Pb2+ + H2O 2PbCrO4 + 2H+ （铬黄）Cr2O72- + 4Ag+ + H2O 2Ag CrO4 + 2H+ （砖红）4酸性溶液中，K2C

23、r2O7分别与FeSO4和 Na2SO3反应的主要产物是什么？答： Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7 H2OCr2O72- + 3SO2-3 + + 8H+ 2Cr3+ + 3SO2-3 + 4H2O5在酸性溶液中；中性溶液中和强碱性溶液中，KMnO4与Na2SO3反应的主要产物分别是什么？答：2MnO4- + 5SO2-3 + 6H+ 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O （无色）2MnO4-+ 2SO2-3 + H2O 2MnO2+ 3SO42-+ 2OH- （棕色）2MnO4-+ SO2-3 + 2OH- MnO42-+ SO42-+ H2O （绿色）6试总结铬、锰、铁、钴、镍硫化物的性质答：铬的硫化物不溶；锰的硫化物不溶于碱而溶于酸；铁、钴、镍的硫化物只溶于酸7在CoCl2溶液中，滴加入NH3H2O溶合会有何现象？答：由蓝色变为粉红色8怎样分离溶液中的Fe3+和Ni2+答：在含有Fe3+和Ni2+的溶液中，加入氨水。这是由于；Fe3+强烈水解，所以在其水溶液中加入氨时，不会形成氨合物，而生成Fe(OH)3Ni2+在过量的氨水中可生成比较稳定的蓝色Ni(NH3)62+。时间：2021.02.04创作：欧阳育