铬锰及其化合物的相关性质的实验报告.docx

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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。