实验17铬锰铁钴镍之欧阳学创编.docx

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实验17铬锰铁钴镍之欧阳学创编

实验17铬、锰、铁、钴、镍

时间：

2021.03.03

创作：

欧阳学

重点讲内容;:

性质

铬：

《天大》P410—P414铁；P423—427

锰；P418—421钴；P423—427

镍；P423—427

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VIB—VIII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+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]-

2[Cr（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++4H2O

MnO4-+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-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）6]2+和[Ni（NH3）6]2+

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↓+NaCl

Cr3++3OH-→Cr（OH）3↓

Cr（OH）3+3HCl→CrCl3+3H2O

Cr3++3H+→Cr3++3H2O

Cr（OH）3+4（OH）-→[Cr（H2O）4]-+[Cr（H2O）6]3+

MnSO4+2NaOH→Mn（OH）2↓

Mn2++2OH-→Mn（OH）2↓

Mn（OH）2+O2（空气）→Mn（OH）2+2H2O

2Mn（OH）2+O2→2MnO（OH）2

Mn（OH）2+H2SO4→MnSO4

Cr（OH）3难溶于水，具有两性

参P411

Cr（OH）3难溶于水，可溶于酸生成[Cr（H2O）6]3+,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

测定溶解

粉红色

褐色

测定溶解

Fe2++2OH-→Fe（OH）2↓

4Fe（OH）2+O2（空气）+2H2O→4Fe（OH）3↓

Fe（OH）2↓+2H+→Fe2++2H2O

Co2++2OH-→Co（OH）2↓

Co（OH）2↓+O2→2CoO（OH）↓

Co（OH）2↓+2H+→Co2++H2O

参P424

Fe（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）2↓

Fe3++3OH--→FeO（OH）↓+H2O

FeO（OH）↓+3H+→Fe3++2H2O

FeO（OH）↓+HCl→FeCl3+3H2O

FeO（OH）↓+3O→[Fe（OH）6]3+

Co（OH）2+Br2+2OH--→CoO（OH）↓+2Br--+2H2O

2CoO（OH）↓+6HCl→2CoCl2+Cl2↑+4H2O

2I-+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+OH-→[Cr（OH）4]-

[Cr（OH）4]-+3H2O+2OH-→2Cr42-+8H2O

2CrO42-+→Cr2O72-

Cr2O72-+4H2O2→2CrO5↓

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-+H2O

CrO72-+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+7H2O

2MnO2-+5FeSO4→MnSO4+5Fe3++3H2O

2Fe3++Sn2+→Fe2++SO42-

2MnO4-+MnSO4→5MnO2↓+SO42-

2MnO4-+2MnO2→MnO42-+2H2O

4MnO4-+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+H2S↑

MnSO4+H2S→MnS+NH3·H2O→Mn（OH）2

Mn（OH）2+2H+→Mn2++H2O

Fe3++H2S→FeS

Fe2++H2S→FeS

Co2++H2S→CoS

Ni+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）4]2-

[Co（NCS）4]2-在水浴中不稳定，

可生成粉红色[Co（H2O）6]2+

Ni2+在过量氨水中可生成比较稳定的

[Ni（NH3）6]2+

蓝色

蓝色

土黄

红棕色

蓝或绿

蓝

鲜红色

K4[Fe（CN）6]+FeCl3→K[Fe（CN）6Fe]↓

K++Fe3++[Fe（CN）6]4-→[KFe（CN）6Fe]↓（普鲁士蓝）

K++Fe2++[Fe（CN）3]3-→[KFe（CN）6Fe]

CoCl+NH4Cl+NH3·H2O→[Co（NH）6]2+

→[Co（NH3）6]3+

CoCl2+KSCN+丙酮→[Co（SNC）4]2-

NiSO4+NH3·H2O→[Ni（NH3）6]2+

[Ni（NH3）6]2++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↓+NaCl

Cr3++3OH-→Cr（OH）3↓

Cr（OH）3+3HCl→CrCl3+3H2O

Cr3++3H+→Cr3++3H2O

Cr（OH）3+4（OH）-→[Cr（H2O）4]-+[Cr（H2O）6]3+

MnSO4+2NaOH→Mn（OH）2↓

Mn2++2OH-→Mn（OH）2↓

Mn（OH）2+O2→Mn（OH）2+2H2O

2Mn（OH）2+O2→2MnO（OH）2

Mn（OH）2+H2SO4→MnSO4

Cr（OH）3难溶于水，具有两性

参P411

Cr（OH）3难溶于水，可溶于酸生成[Cr（H2O）6]3+,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）2↓

4Fe（OH）2+O2（空气）+2H2O→4Fe（OH）3↓

Fe（OH）2↓+2H+→Fe2+2H2O

Co2++2OH-→Co（OH）2↓

Co（OH）2↓+O2→2CoO（OH）↓

Co（OH）2↓+2H+→Co2++H2O

参P424

Fe（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）2↓

Fe3++3OH--→FeO（OH）↓+H2O

FeO（OH）↓+3H+→Fe3++2H2O

FeO（OH）↓+HCl→FeCl3+3H2O

FeO（OH）↓+3OH-→[Fe（OH）6]3+

Co（OH）2+Br2+2OH--→CoO（OH）↓+2Br--+2H2O

2CoO（OH）↓+6HCl→2CoCl2+Cl2↑+4H2O

2I-+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↓+OH-→[Cr（OH）4]-

[Cr（OH）4]-+3H2O+2OH-→2Cr42-+8H2O

2CrO42-+→Cr2O72-

Cr2O72-+4H2O2→2CrO5↓

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-+H2O

CrO72-+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

黄沉淀析出

无变化

CrO72-+3H2S+8H+→2Cr3++3S+7H2O

2MnO2-+5FeSO4→MnSO4+5Fe3++3H2O

2Fe3++Sn→Fe2++SO42-

2MnO4-+MnSO4→5MnO2↓+SO42-

2MnO4-+2MnO→MnO42-+2H2O

4MnO4-+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+H2S↑

MnSO4+H2S→MnS+NH3·H2O→Mn（OH）2

Mn（OH）2+2H+→Mn2++H2O

Fe3++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）4]2-

[Co（NCS）4]2-在水浴中不稳定，

可生成粉红色[Co（H2O）6]2+

Ni2+在过量氨水中可生成比较稳定的

[Ni（NH3）6]2+

蓝色

蓝色

土黄

红棕色

蓝或绿

蓝

鲜红色

K4[Fe（CN）6]+FeCl3→K[Fe（CN）6Fe]↓

K++Fe3++[Fe（CN）6]4-→[KFe（CN）6Fe]↓（普鲁士蓝）

K++Fe2++[Fe（CN）3]3-→[KFe（CN）6Fe]

CoCl+NH4Cl+NH3·H2O→[Co（NH）6]2+

→[Co（NH3）6]3+

CoCl2+KSCN+丙酮→[Co（SNC）4]2-

NiSO4+NH3·H2O→[Ni（NH3）6]2+

[Ni（NH3）6]2++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

CrO2-4Mn（OH）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）4]2-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）6]3+，也易溶于碱形成亮绿色的[Cr（OH）4]-（或[Cr（OH）6]3-）。

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CoCl·6H2O（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→2AgCrO4↓+2H+

（砖红）

4．酸性溶液中，K2Cr2O7分别与FeSO4和Na2SO3反应的主要产物是什么？

答：

Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O

Cr2O72-+3SO2-3++8H+→2Cr3++3SO2-3+4H2O

5．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NH3·H2O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）3↓

Ni2+在过量的氨水中可生成比较稳定的蓝色[Ni（NH3）6]2+。

时间：

2021.03.03

创作：

欧阳学