实验17 铬锰铁钴镍.docx
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实验17铬锰铁钴镍
实验17铬、锰、铁、钴、镍
重点讲容;:
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复原性。
2、掌握铬、锰重要氧化钛之间的转化反响与其条件
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与浓盐酸反响,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+都易发生水解反响。
Fe3+具有一定的氧化性,能与强复原剂反响生成Fe2+
在酸性溶液中,Cr3+和MN2+的复原性都较弱,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的反响可以鉴定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反响生成深蓝色的CrO5.此可鉴定Cr3+
在重铬酸盐溶液中,分别参加Ag+、Pb2+、Ba2+等。
能生成相应的铬酸盐沉淀如此:
CrO72-+2Ba2+H++H2O→BaCrO4+2H+
Cr2O92-和MnO4-都具有强氧化性。
酸性溶液中CrO72-被复原为Cr3+.
MnO4-在酸性、中性、强碱性溶液中的复原产物分别为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反响也能生成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+能与过量的氨水反响分别能生成[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
反响式
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复原性依次增强,
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)的复原性和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]-有较强的复原性,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
反响式
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+的复原性
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
反响式
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+与反响式[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拟稳定的
[Ni(NH3)6]2+
蓝色
蓝色
土黄
红棕色
蓝或绿
蓝
鲜红色
K4[Fe()6]+FeCl3→K[Fe()6Fe]↓
K++Fe3++[Fe()6]4-→[KFe()6Fe]↓(普鲁士蓝)
K++Fe2++[Fe()3]3-→[KFe()6Fe]
CoCl+NH4Cl+NH3·H2O→[Co(NH)6]2+
→[Co(NH3)6]3+
CoCl2+KS+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
反响式
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复原性依次增强,
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)的复原性和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]-有较强的复原性,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
反响式
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+的复原性
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
反响式
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+与反响式[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拟稳定的
[Ni(NH3)6]2+
蓝色
蓝色
土黄
红棕色
蓝或绿
蓝
鲜红色
K4[Fe()6]+FeCl3→K[Fe()6Fe]↓
K++Fe3++[Fe()6]4-→[KFe()6Fe]↓(普鲁士蓝)
K++Fe2++[Fe()3]3-→[KFe()6Fe]
CoCl+NH4Cl+NH3·H2O→[Co(NH)6]2+
→[Co(NH3)6]3+
CoCl2+KS+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展别离鉴定
1.含Cr3+和Mn2+的混合液
混合液3-4滴+6MNaOH+3%H2O离子别离
↓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KS
加Na
加NH4S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复原性
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,可被复原为Cr3+;而Cr2+有较强的复原性,可被氧化为Cr3+;
2.在Co〔OH〕3中参加浓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有复原性,可将Co3+复原为Co2+,CoCl2为蓝色;加水稀释后,反响生成CoCl·6H2O〔粉红色〕。
3.在K2Cr2O7溶液中,分别参加Pb〔NO3〕2和AgNO3溶液会发生什么反响?
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反响的主要产物是什么?
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反响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,滴参加NH3·H2O溶合会有何现象?
答:
由蓝色变为粉红色
8.怎样别离溶液中的Fe3+和Ni2+
答:
在含有Fe3+和Ni2+的溶液中,参加氨水。
这是由于;
Fe3+强烈水解,所以在其水溶液中参加氨时,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拟稳定的蓝色[Ni(NH3)6]2+。
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