过渡族元素（一）|上海而立环保科技有限公司-凯发k8全球公开

过渡族元素（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、锰重要氧化态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、铁、钴、镍硫化物的生成和溶解性。 

5. 学习cr3+，mn2+，fe2+，fe3+，co2+，ni2+的鉴定方法。 

实验原理 

铬、锰、铁、钴、镍是周期系第四周期第b~ⅵⅷ族元素，它们都能形成多种氧化值的化合物。铬的重要氧化值为+3和+6；锰的重要氧化值为+2，+4，+6和+7；铁、钴、镍的重要氧化值都是+2和+3。 

cr(oh)3是两性的氢氧化物。mn(oh)2和fe(oh)2都很容易被空气中的o2氧化，co(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，ni(oh)3与盐酸反应分别生成co()ⅱ和ni()ⅱ，并放出氯气。co(oh)3和ni(oh)3通常分别由co()ⅱ和ni()ⅱ的盐在碱性条件下用强氧化剂氧化得到，例如： 

                2ni2+ + 6oh- + br2 → 2ni(oh)3(s) + br-

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+。 

酸性溶液中，cr3+和mn2+的还原性都较弱，只有用强氧化剂才能将它们分别氧化为cr2o72-和mno4-。利用mn2+和nabio3的反应可以鉴定mn2+。 

在碱性溶液中，[cr(oh)4]-可被h2o2氧化为cro42-。在酸性溶液中cro42-转变为cr2o72-。cr2o72-与h2o2反应能生成深蓝色的cro5，由此可以鉴定cr3+。 

在重铬酸盐溶液中分别加入ag+，pb2+，ba2+等，能生成相应的铬酸盐沉淀。 

cr2o72-和mno4-都具有强氧化性。酸性溶液中cr2o72-被还原为cr3+。mno4-在酸性、中性、强碱溶液中的还原产物分别为mn2+，mno2沉淀和mno42-。强碱溶液中，mno4-与mno2反应也能生成mno42-。在酸性甚至近中性溶液中，mno42-歧化为mno4-和mno2。在酸性溶液中，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。生成的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+与过量的氨水反应分别生成[co(nh3)6]2+和[ni(nh3)6]2+。[co(nh3)6]2+不稳定容易被空气中的o2氧化为[co(nh3)6]3+。fe2+与[fe(cn)6]3-反应，或fe3+与[fe(cn)6]4-反应，都生成深蓝色沉淀，分别用于鉴定fe2+和fe3+。酸性溶液中fe3+与ncs- 反应也用于鉴定fe3+。co2+也能与ncs-反应，生成的[co(ncs)4]2-不稳定，在丙酮等有机溶剂中较稳定，此反应用于鉴定co2+。ni2+与丁二酮肟在弱碱性条件下反应生成鲜红色的内配盐，此反应常用于鉴定ni2+。 

仪器、药品及材料 

仪器：离心机 

药品： 

     酸：hcl(2.0mol·l-1，6.0mol·l-1，浓)， hno3(6.0mol·l-1，浓)，h2s(饱和)，h2so4(2.0mol·l-1，6.0mol·l-1，浓)，hac(2.0mol·l-1) 

     碱：nh3h2o(2mol·l-1，6mol·l-1)，naoh(2mol·l-1，6mol·l-1，40%) 

     盐：k3[fe(cn)6](0.1mol·l-1)，cr2(so4)3(0.1mol·l-1)，cocl2(0.1mol·l-1，0.5mol·l-1)， k4[fe(cn)6](0.1mol·l-1)，mnso4(0.1mol·l-1，0.5mol·l-1)，niso4(0.1mol·l-1，0.5mol·l-1)，na2so3(0.1mol·l-1)，k2cr2o7(0.1mol·l-1)，pb(no3)2(0.1mol·l-1)，agno3(0.1mol·l-1)， naf(1mol·l-1)，sncl2(0.1mol·l-1)，na2s(0.1mol·l-1)，fecl3(0.1mol·l-1)，crcl3(0.1mol·l-1)，k2cro4(0.1mol·l-1)，kmno4(0.01mol·l-1)，kncs(0.1mol·l-1)，feso4(0.1mol·l-1)， ki(0.02mol·l-1)，bacl2(0.1mol·l-1)  

固体：k2s2o8，feso4·7h2o，mno2，nabio3，pbo2，kmno4，kncs 

其他：戊醇(或乙醇)，h2o2(3%)，溴水，碘水，丁二酮肟，丙酮，淀粉溶液 

材料：淀粉-ki试纸 

实验内容 

1. 铬、锰、铁、钴、镍氢氧化物的生成和性质 

（1）制备少量cr(oh)3，检验其酸碱性，观察现象。写出有关的反应方程式。 

（2）在3支试管中各加入几滴0.1mol·l-1 mnso4溶液和预先加热除氧的2mol·l-1 naoh溶液，观察现象。迅速检验两支试管中的mn(oh)2 酸碱性，振荡第三支试管，观察现象。写出有关的反应方程式。 

（3）取去离子水2ml，加入几滴2mol·l-1 h2so4溶液，煮沸除去氧，冷却后加入少量feso4·7h2o(s)使其溶解。在另一支试管中加入2mol·l-1 naoh溶液1ml，煮沸驱氧。冷却后用长滴管吸取naoh溶液，迅速插入feso4溶液底部挤出，观察现象。摇荡后分为3份，取两份检验酸碱性，另一份在空气中放置，观察现象。写出有关的反应方程式。 

（4）在3支试管中各加入几滴0.5mol·l-1 cocl2溶液，再逐滴加入2mol·l-1 naoh溶液，观察现象。离心分离，弃去清液，然后检验两支试管中沉淀的酸碱性，将第三支试管中的沉淀在空气中放置，观察现象。写出有关的反应方程式。 

（5）用0.5mol·l-1 niso4溶液代替cocl2溶液，重复实验(4)。 

通过实验(3) ~(5)比较fe(oh)2，co(oh)2，ni(oh)2 还原性的强弱。 

（6）制取少量fe(oh)3，观察其颜色和状态，检验其酸碱性。 

（7）取几滴0.5mol·l-1 cocl2溶液，加几滴溴水，然后加入2mol·l-1naoh溶液，振荡试管，观察现象。离心分离，弃去清液，在沉淀中滴加几滴浓hcl，并用淀粉ki试纸检验逸出的气体。写出有关的反应方程式。 

（8）用0.5mol·l-1 niso4溶液代替cocl2溶液，重复实验(7)。 

通过实验(6)~(8)比较fe()ⅲ，co()ⅲ，ni()ⅲ氧化性的强弱。 

2. cr()ⅲ的还原性和cr3+的鉴定 

取几滴0.1mol·l-1 crcl3溶液，逐滴加入6.0mol·l-1 naoh溶液至过量，然后滴加3% h2o2溶液，微热，观察现象。待试管冷却后，再补加几滴h2o2和0.5ml戊醇(或乙醚)，慢慢滴入6.0mol·l-1 hno3溶液，振荡试管，观察现象。写出有关的反应方程式。 

3. cro42-和cr2o72-的相互转化 

（1）取几滴0.1mol·l-1 k2cro4溶液，逐滴加入2.0mol·l-1 h2so4溶液，观察现象。再逐滴加入2.0mol·l-1 naoh溶液，观察有何变化。写出反应方程式。 

（2）在两支试管中各加入几滴0.1mol·l-1 k2cro4溶液和0.1mol·l-1 k2cr2o7溶液，然后分别滴加1mol·l-1 bacl2溶液，观察现象。*后再分别滴加2mol·l-1 hcl溶液，观察现象。写出有关的反应方程式。 

4. cr2o72-，mno4-，fe3+的氧化性与fe2+的还原性 

（1）取0.1mol·l-1 k2cr2o7溶液2滴，滴加饱和h2s溶液，观察现象。写出反应方程式。 

（2）取0.01mol·l-1 kmno4溶液2滴，用2mol·l-1 h2so4溶液酸化，再滴加0.1mol·l-1 feso4溶液，观察现象。写出反应方程式。 

（3）取几滴0.1mol·l-1 fecl3溶液，滴加0.1mol·l-1 sncl2溶液，观察现象。写出反应方程式。 

（4）将0.01mol·l-1 kmno4溶液与0.5mol·l-1 mnso4 溶液混合，观察现象，写出反应方程式。 

（5）取0.01mol·l-1 kmno4溶液2ml，加入40% naoh溶液1ml，再加少量mno2(s)，加热，沉降片刻，观察上层清液的颜色。取清液于另一支试管中，用2mol·l-1 h2so4溶液酸化，观察现象。写出有关的反应方程式。 

 ⒌铬、锰、铁、钴、镍硫化物的性质 

（1）取几滴0.1mol·l-1 cr2(so4)3溶液，滴加0.1mol·l-1 na2s溶液，观察现象。检验逸出的气体(可微热)。写出反应方程式。 

（2）取几滴0.1mol·l-1 mnso4溶液，滴加饱和h2s溶液，观察有无沉淀生成。再用长滴管吸取2mol·l-1 nh3·h2o溶液，插入溶液底部挤出，观察现象。离心分离，在沉淀中滴加2mol·l-1 hac溶液，观察现象。写出有关的反应方程式。 

（3）在3支试管中分别加入几滴0.1mol·l-1 feso4溶液，0.1mol·l-1 cocl2溶液和0.1mol·l-1 niso4溶液，滴加饱和h2s溶液，观察有无沉淀生成。再加入2mol·l-1 nh3·h2o溶液，观察现象。离心分离，在沉淀中滴加2mol·l-1 hcl溶液，观察沉淀是否溶解。写出有关的反应方程式。 

（4）取几滴0.1mol·l-1 fecl3溶液，滴加饱和h2s溶液，观察现象。写出反应方程式。 

 ⒍铁、钴、镍的配合物 

（1）取0.1mol·l-1 k4[fe(cn)6]溶液2滴，然后滴加0.1mol·l-1 fecl3溶液，取2滴0.1mol·l-1 k3[fe(cn)6]溶液，滴加0.1mol·l-1 feso4溶液。观察现象，写出有关的反应方程式。 

（2）取几滴0.1mol·l-1 cocl2溶液，加几滴0.1mol·l-1 nh4cl溶液，然后逐滴加6.0mol·l-1 nh3·h2o溶液，观察现象。摇荡后在空气中放置，观察溶液颜色的变化。写出有关的反应方程式。 

（3）在点滴板上加1滴0.1mol·l-1 cocl2溶液，加入1滴饱和kncs溶液，再加入2滴丙酮，摇荡后观察现象。写出反应方程式。 

（4）在点滴板上加1滴0.1mol·l-1 niso4溶液，加1滴2.0mol·l-1 nh3·h2o溶液，观察现象。再加2滴丁二酮肟溶液，观察现象。写出有关的反应方程式。 

 ⒎混合离子的分离与鉴定 

试设计方法，对下列两组离子进行分离和鉴定，图示步骤，写出现象和有关的反应方程式。 

（1）含cr3+和mn2+的混合溶液。 

（2）可能含pb2+，fe3+和co2+的混合溶液。 

思考题 

    1. co(oh)3中加入浓hcl，有时会生成蓝色溶液，加水稀释后变为粉红色，试解释之。 

2. 酸性溶液中k2cr2o7分别与feso4和na2so3 反应的主要产物是什么？ 

3. 酸性溶液、中性溶液、强碱性溶液中kmno4与na2so3反应的主要产物是什么？  

4. 在cocl2溶液中逐滴加入nh3·h2o溶液会有何现象？