实验 过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰)
实验七---第一过渡系元素-(钛、钒、镉、锰)
实验七第一过渡系元素(一) (钛、钒、镉、锰)
实验摘要:
为了掌握钛、钒、镉、锰的主要氧化态的化合物的重要性质及各氧化态间的相互转化的条件，本实验用常用方法完成了钛、钒、镉、锰的氧化还原性质的探究及其缩合物的实验。结果表明钛、钒、镉、锰的化合物均具有一定的氧化还原性，有些离子在不同条件下可以相互转化。并且钒酸盐可以和酸缩合反应生成不同缩合度的多钒酸盐，随着pH值的下降，多钒根中含钒原子越多，缩合度越大，颜色越深。
关键词:
钛的化合物钒的化合物镉的化合物锰的化合物缩合平衡氧化还原性溶解性
实验用品:
试管台秤蒸发皿PH试纸玻璃棒
实验内容:
二.钒的化合物的重要性质
1. 取0.5偏钒酸铵固体放入蒸发皿中，在沙浴上加热，不断搅拌，记录反应过程中固体颜色的变化，把产物分成四份。
第一份固体中，加入1 mL浓H2SO4振荡，放置，观察现象。
第二份固体中，加入NaOH溶液加热。
第三份固体中，加入少量蒸馏水，煮沸、静置，待其冷却后，测定溶液的pH 。
三、铬的化合物的重要性质
2-3+
2-与CrO2-的相互转化）
2-转变为CrO2-
四、锰的化合物重要性质
1.氢氧化锰（Ⅱ）的生成和性质
取10mL0.2 mol·L-1MnSO
结果及讨论:
V2O5具有两性，既溶于酸又溶于碱。
向钒酸盐溶液中加酸，pH值逐渐下降，则生成不同缩合度的多钒酸盐，随着pH值的下降，多钒根中含钒原子越多，缩合度越大。缩合度增大，溶液的颜色逐渐加深，即由淡黄色变到深红，溶液转为酸性后，缩合度不再改变，而是获得质子的反应。
Cr2O72-和CrO42-离子之间在不同酸性环境中可以相互转化。
实验七 第一过渡系元素 (钛、钒、镉、锰)
实验七第一过渡系元素(一) (钛、钒、镉、锰)
实验摘要:
为了掌握钛、钒、镉、锰的主要氧化态的化合物的重要性质及各氧化态间的相互转化的条件,本实验用常用方法完成了钛、钒、镉、锰的氧化还原性质的探究及其缩合物的实验。结果表明钛、钒、镉、锰的化合物均具有一定的氧化还原性,有些离子在不同条件下可以相互转化。并且钒酸盐可以与酸缩合反应生成不同缩合度的多钒酸盐,随着pH值的下降,多钒根中含钒原子越多,缩合度越大,颜色越深。
关键词:
钛的化合物钒的化合物镉的化合物锰的化合物缩合平衡氧化还原性溶解性
实验用品:
试管台秤蒸发皿PH试纸玻璃棒
实验内容:
1、取0、5偏钒酸铵固体放入蒸发皿中,在沙浴上加热,不断搅拌,记录反应过程中固体颜色的变化,把产物分成四份。
第一份固体中,加入1 mL浓H2SO4振荡,放置,观察现象。
第二份固体中,加入NaOH溶液加热。
第三份固体中,加入少量蒸馏水,煮沸、静置,待其冷却后,测定溶液的pH 。
第四份固体中,加入浓盐酸,微沸,检验气体产物,加入少量蒸馏水,观察溶液颜色。
三、铬的化合物的重要性质
2-转化为Cr3+
与CrO的相互转化)
2-转变为CrO2-
1、氢氧化锰(Ⅱ)的生成与性质
结果及讨论:
V2O5具有两性,既溶于酸又溶于碱。
向钒酸盐溶液中加酸,pH值逐渐下降,则生成不同缩合度的多钒酸盐,随着pH值的下降,多钒根中含钒原子越多,缩合度越大。缩合度增大,溶液的颜色逐渐加深,即由淡黄色变到深红,溶液转为酸性后,缩合度不再改变,而就是获得质子的反应。
Cr2O72-与CrO42-离子之间在不同酸性环境中可以相互转化。
实验七 第一过渡系元素 (钛、钒、镉、锰)
实验七第一过渡系元素 (钛、钒、镉、锰)
实验目的：
1. 掌握钛、钒、镉、锰元素的基本性质。
2. 掌握钛、钒、镉、锰元素的化合价、化合物的制备、性质和反应特性。
3. 掌握钛、钒、镉、锰元素的常见分析检验方法和定量分析方法。
实验仪器：
1. 燃烧器。
2. 实验室电子天平。
3. 量筒、烧杯、玻璃棒等常用玻璃器皿。
实验试剂：
1. 氢氧化钠NaOH、盐酸HCl、硫酸H2SO4等。
2. 纯钛、钒、镉、锰等金属。
3. 钛酸异丁酯Ti(OiC3H7)4、碘化钒VCl4、氧化锰MnO2等。
4. 微溶液电解器材。
实验操作：
实验七-1 常见过渡金属元素的简介和基本化学性质
实验内容：
1. 阅读有关钛、钒、镉、锰等过渡金属的相关资料。
2. 充分了解钛、钒、镉、锰等过渡金属的基本化学性质。
实验报告：
1. 详细介绍钛、钒、镉、锰等过渡金属的基本性质。
2. 简述钛、钒、镉、锰的元素符号、原子序数、电子排布、化合价等。
3. 分析钛、钒、镉、锰的常见化合物的结构式。
实验七-2 钛的化学性质初探
实验内容：
1. 精密称取纯钛金属，并将其研磨成薄片。
2. 将钛薄片放入燃烧器中加热燃烧。
3. 测量并记录钛燃烧前后的质量和颜色变化。
实验报告：
1. 根据实验结果分析钛的化学性质与变化。
2. 说明燃烧后产生的物质的化学组成和可能的反应路径。
3. 指出实验中可能存在的误差和不确定性。
实验七-3 钒的化学性质初探
实验内容：
1. 取一定量的实验碘化钒，并加入氢氧化钠溶液。
2. 在常温下观察其产生的化学反应。
3. 迅速加入盐酸并观察其产生的反应。
实验二十三 第一过渡系元素(一)------Ti 、V、Cr、Mn
三、实验步骤
一．钛的化合物的重要性质
（1）二氧化钛的两性和过氧钛酸根的生成 （2）钛(III) 的生成和还原性： Zn；Cu2+ 二．钒的化合物的重要性质
（1）V2O5的生成和性质： NH4VO3 ；H+、 H2O、OH- 、Cl-
实验二十三 第一过渡系元素(一) ------Ti 、V、Cr、Mn
一、实验目的
➢实验并掌握Ti、V、Cr、Mn的一些重要 化合物的性质；实验并掌握Ti、V、Cr、 Mn的不同氧化态之间的转化；重点掌 握MnO2、MnO42-和MnO4-的重要性质 以及他们相互转化的条件。
ห้องสมุดไป่ตู้
二、实验仪器与试剂
pH试纸、沸石, H2SO4 (浓，1 mol·L-1)，H2O2 (3%)，NaOH (40%，6 mol·L-1, 2 mol·L-1, 0.1 mol·L1)，(NH4)2SO4 (1 mol·L-1)，TiCl4 ，CuCl2 (0.2 mol·L-1) ，HCl (浓，6 mol·L-1, 2 mol·L-1, 0.1 mol·L1) ，K2SO4·Cr2 (SO4 )3·24H2O (0.2 mol·L-1)， NH3·H2O (2 mol·L-1)，K2Cr2O7 (0.1 mol·L-1) ， FeSO4 (0.1 mol·L-1) ，Na2SO3 (0.1 mol·L-1)，AgNO3 (0.1 mol·L-1)，BaCl2 (0.1 mol·L-1)，Pb(NO3) 2 (0.1 mol·L-1) ，MnSO4 (0.1mol·L-1) ，NaClO（稀）， KMnO4 (0.1 mol·L-1)。
第一过渡元素实验报告
第一过渡元素实验报告
第一过渡元素实验报告
引言：
过渡元素是化学中一类重要的元素，它们的特性和性质对于我们理解化学反应和物质变化起着关键的作用。本实验旨在通过实际操作和观察，探究第一过渡元素的一些性质和反应。
实验材料与方法：
1. 实验材料：
- 铜片
- 锌片
- 镁片
- 铁片
- 镍片
- 铬片
- 锰片
- 钛片
- 锂片
- 钾片
- 盐酸
- 硫酸
- 纸巾
- 试管
- 火柴
2. 实验方法：
1) 将实验材料准备齐全，并按照实验步骤依次进行实验。
2) 将每种过渡元素片放入不同的试管中，注意标记。
3) 分别将盐酸和硫酸倒入不同的试管中，观察反应情况。
4) 使用火柴点燃每种过渡元素片，观察燃烧现象。
实验结果与讨论：
1. 盐酸和硫酸反应：
在盐酸中，铜片发生了气泡的产生，同时溶液颜色变为浅蓝色。而锌片、镁
片和铁片则产生了更多的气泡，且溶液颜色变为无色。这表明铜和锌、镁、铁
之间具有不同的反应性，铜的反应性较低。
在硫酸中，铜片同样发生了气泡的产生，但溶液颜色变为深蓝色。而锌片、
镁片和铁片则产生了更多的气泡，且溶液颜色变为无色。这表明铜和锌、镁、
铁之间在硫酸中的反应性也存在差异，但与盐酸反应性的差异不同。
2. 燃烧现象：
铜片在点燃后迅速燃烧，产生了明亮的火焰和黑色的氧化铜。锌片、镁片和
铁片也发生了燃烧，但火焰较铜片暗淡，且产生了不同颜色的氧化物。这表明
不同过渡元素在燃烧时产生的反应产物和火焰特性也存在差异。
结论：
通过本实验，我们观察到了第一过渡元素的一些性质和反应。在盐酸和硫酸中，铜与锌、镁、铁之间的反应性不同，且硫酸中的反应性差异与盐酸有所不同。
实验二十三第一过渡系元素(钛、钒、铬、锰)
掌握相关实验技能，如样 品的制备、性质测试和数 据分析等。
实验内容概述
制备钛、钒、铬、锰的单质或其 化合物。
通过实验数据分析和比较，总结 归纳这四种元素的性质特点和规 律。
观察和记录这些元素的物理性质， 如颜色、光泽、硬度、熔点、沸 点等。
进行化学反应实验，探究这些元 素的化学性质，如氧化还原反应、 配位反应等。
Part
02
第一过渡系元素概述
钛（Ti）
物理性质
钛是一种银白色的过渡金属，具 有低密度、高强度和良好的耐腐
蚀性。
化学性质
钛属于较活泼的金属，但在常温 下表面易形成致密的氧化物薄膜， 使其具有良好的耐腐蚀性。在高 温下，钛可以与氧、氮、碳等非
金属元素反应。
用途
钛及钛合金在航空、航天、化工、 医疗等领域有广泛应用，如制造 飞机发动机部件、人工关节等。
钒
钒主要用于钢铁工业，作为合金元素可以提高钢的强度和 韧性。此外，钒在化学工业中也有应用，如用作催化剂等 。
锰
锰在钢铁工业中用作脱硫剂和合金元素，可以提高钢的强 度和硬度。此外，锰还用于电池、陶瓷、玻璃等行业。
Part
06
实验总结与反思
本次实验成果回顾
01
实验目标达成
成功合成并表征了第一过渡系元素钛、钒、铬、锰的化合物，并对其性
数据分析深度不够
实验七---第一过渡系元素-(钛、钒、镉、锰)
实验七第一过渡系元素(一) (钛、钒、镉、锰)
实验摘要:
为了掌握钛、钒、镉、锰的主要氧化态的化合物的重要性质及各氧化态间的相互转化的条件，本实验用常用方法完成了钛、钒、镉、锰的氧化还原性质的探究及其缩合物的实验。结果表明钛、钒、镉、锰的化合物均具有一定的氧化还原性，有些离子在不同条件下可以相互转化。并且钒酸盐可以和酸缩合反应生成不同缩合度的多钒酸盐，随着pH值的下降，多钒根中含钒原子越多，缩合度越大，颜色越深。
关键词:
钛的化合物钒的化合物镉的化合物锰的化合物缩合平衡氧化还原性溶解性
实验用品:
试管台秤蒸发皿PH试纸玻璃棒
实验内容:
二.钒的化合物的重要性质
1. 取0.5偏钒酸铵固体放入蒸发皿中，在沙浴上加热，不断搅拌，记录反应过程中固体颜色的变化，把产物分成四份。
第一份固体中，加入1 mL浓H2SO4振荡，放置，观察现象。
第二份固体中，加入NaOH溶液加热。
第三份固体中，加入少量蒸馏水，煮沸、静置，待其冷却后，测定溶液的pH 。
三、铬的化合物的重要性质
2-3+
2-与CrO2-的相互转化）
2-转变为CrO2-
四、锰的化合物重要性质
1.氢氧化锰（Ⅱ）的生成和性质
取10mL0.2 mol·L-1MnSO
结果及讨论:
V2O5具有两性，既溶于酸又溶于碱。
向钒酸盐溶液中加酸，pH值逐渐下降，则生成不同缩合度的多钒酸盐，随着pH值的下降，多钒根中含钒原子越多，缩合度越大。缩合度增大，溶液的颜色逐渐加深，即由淡黄色变到深红，溶液转为酸性后，缩合度不再改变，而是获得质子的反应。
Cr2O72-和CrO42-离子之间在不同酸性环境中可以相互转化。
钛钒铬锰实验报告
钛钒铬锰实验报告
引言
钛、钒、铬和锰是重要的过渡金属元素，具有重要的工业应用和研究价值。本实验旨在通过合成和表征钛钒铬锰化合物，探究其物性和应用潜力。通过实验研究，可以了解到钛钒铬锰化合物的结构、性质以及其在能源存储和催化领域的应用。
实验材料与方法
材料
•钛粉、钒粉、铬粉、锰粉
•硝酸、硫酸、氢氧化钠
•乙酸铵、乙二胺四乙酸
•甲醇、丙酮
方法
1.合成TiO2-V2O5-Cr2O3-MnO2复合氧化物
–将适量的钛粉、钒粉、铬粉和锰粉按一定比例混合。
–将混合粉末加入硝酸中，放置反应釜中进行反应，控制反应时间为3小时。
–将反应产物洗涤并干燥，得到TiO2-V2O5-Cr2O3-MnO2复合氧化物。
2.表征复合氧化物的结构和性质
–使用X射线衍射仪（XRD）分析复合氧化物的晶体结构。
–利用扫描电子显微镜（SEM）观察复合氧化物的形貌和微观结构。
–运用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）研究复合氧化物的化学键和功能团。
3.能源存储性能测试
–制备TiO2-V2O5-Cr2O3-MnO2复合氧化物电极。
–使用循环伏安法（CV）测试电极在锂离子电池中的充放电性能。
–测试电极的循环稳定性和比容量。
4.催化性能测试
–制备TiO2-V2O5-Cr2O3-MnO2复合氧化物催化剂。
–在一定温度下，利用甲醇气相催化反应评估催化剂的活性。
结果与讨论
TiO2-V2O5-Cr2O3-MnO2复合氧化物的合成
通过控制反应的时间和温度，成功合成了TiO2-V2O5-Cr2O3-MnO2复合氧化物。采
用XRD对产物进行分析，得到其晶体结构的信息，进一步确认了合成的化合物。
实验 过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰)
▪ 现象：红橙色Cr2O72-溶液，分别生
成黄色PbCrO4、黄色BaCrO4、砖红 色Ag2CrO4沉淀；
▪
黄色CrO42-溶液，分别生成
黄色PbCrO4、黄色BaCrO4、砖红色
Ag2CrO4沉淀。
▪ [思考题]
▪ 试总结Cr2O72-和CrO42-相互转化的
条件及它们形成盐的溶解性大小。
▪ 在第三份固体中，加入少量蒸馏水，
煮沸、静置，待其冷却后，用pH试 纸测定溶液的pH 。在第四份固体 中，加入浓盐酸，观察有何变化。 微沸，检验气体产物，加入少量蒸 馏水，观察溶液颜色。
▪ 反应方程式如下： ▪ 2NH4VO3=V2O5+2NH3+H2O
▪ (1)加浓硫酸,溶解,
▪ V2O5+2H+=2VO2++H2O ▪ (2) 加 NaOH,V2O5+6NaOH=2Na3VO4( 淡 黄
▪ 5.重铬酸盐和铬酸盐的溶解性
▪ 分别在Cr2O72-和CrO42-溶液中，各
加入少量的Pb(NO3)2 、 BaCl2和 AgNO3, 观察产物的颜色和状态， 比较并解释实验结果，写出反应方
程式。
▪ 反应方程式如下：
▪ Cr2O72-+H2O=2CrO42-+2H+ ▪ 对于Cr2O72-溶液， ▪ Cr2O72-+2Pb2++H2O=2PbCrO4↓+2H+ ▪ Cr2O72-+2Ba2++H2O=2BaCrO4↓+2H+ ▪ Cr2O72-+4Ag++H2O=2Ag2CrO4↓+2H+ ▪ 对于CrO42-溶液，生成PbCrO4、
第一过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰)
第一过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰)
第一过渡系元素是指周期表中第3至第12族的元素，它们在化学性质上有相似之处。其中，钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）和锰（Mn）是第一过渡系元素中的前四个元素，它们具有一些共通的特性，同时也存在一些区别。本文将从以下几个方面来介绍这四个元素：
元素性质、物理性质、化学性质以及地质应用。
一、元素性质
1.钛（Ti）
钛是一种质轻、高强度、高耐腐蚀性、抗疲劳性能好的金属。它具有优异的机械性能，被广泛应用于航空、航天、化工、海洋开发等领域。同时，钛也是一种生物医用材料，被
用于制作人体骨骼支架、人造关节、人工心脏瓣膜等。
2.钒（V）
钒是一种银白色金属，比铁硬但稍加工艺处理后可以获得良好的延展性和强度。它还
有广泛的应用，用于制造钢、化学试剂和合金等。不仅如此，钒还是一种强化剂，在钢铁
生产过程中起到重要的作用。
3.铬（Cr）
铬是一种具有高度耐腐蚀性的银白色金属，它主要应用于不锈钢、电子元器件、航空
航天、制药等领域。除此之外，铬还是一种环保型材料，可以用于净水和净化技术。
4.锰（Mn）
锰是金属元素中的一种，它是一种银灰色的金属，具有良好的延展性和韧性。锰还是
钢铁生产中的一种重要元素，可以增强钢的硬度和韧性。
二、物理性质
钛是一种具有低密度和高强度的金属，密度为4.54克/厘米立方。它具有较高的熔点（1668℃）和沸点（3287℃），同时也具有较高的热导率和电导率。
三、化学性质
钛是一种化性非常稳定的金属，在常温下不会被大多数酸和碱腐蚀。它可以与氧、氮、氢反应，产生相应的氧化物、氮化物和氢化物。此外，钛还可以和卤素反应，如氯、溴和
实验七 第一过渡系元素 (钛、钒、镉、锰)
实验七第一过渡系元素 (钛、钒、镉、锰)
第一过渡系元素是指周期表中第3到第12族元素，它们拥有类似的电子结构和化学性质，具有宽广的应用前景。其中，钛、钒、镉、锰是较为常见的第一过渡系元素，本篇文
章将介绍这些元素的基本性质、应用领域以及相关实验。
一、钛(Ti)
钛是一种银白色、质地轻巧的金属，熔点高达1670℃，具有较高的强度和耐腐蚀性。由于其优良的物理和化学性质，钛被广泛应用于航空、航天、能源、汽车、医药等领域。
目前，钛制品已成为高端制造业的主要材料之一。
钛的化学性质活泼，易于形成氧化物。在实验中，常用Na2TiO3或K2TiO3作为钛标准溶液，通过络合滴定法测定样品中的钛含量。此外，钛还可以与硫酰化剂反应，生成具有
深色化合物，可以用于反应的定量分析。
二、钒(V)
钒是一种银灰色金属，化学性质活泼。钒元素存在于许多矿物中，主要产地为俄罗斯、中国和南非等地。钒是重要的合金元素，可以提高钢的韧性和耐磨性。此外，钒也可以用
于生产电池和电导管等。
钒的分析方法比较复杂。在实验中，可以通过还原-氧化反应测定样品中钒的含量。
首先，将样品转化为VO2+，然后将VO2+还原为V2+，最后再进行氧化反应。
三、镉(Cd)
镉是一种银灰色金属，属于类锌金属。长期以来，镉被广泛用于电池、电子器件、涂料、塑料等领域。然而，由于其高毒性和紫外线敏感性，镉已被列入高毒性元素之列。
在实验中，可以用电化学或原子吸收光谱法测定样品中的镉含量。电化学分析时，将
样品置于电极中，然后进行电位扫描，以测定镉的还原电位。原子吸收光谱法则是将样品
无机化学实验报告 第一过渡元素 一 Ti V Cr Mn
酸、碱性介质
才会被氧化。 在碱由于生成难溶Mn(OH)2，易被空气中的氧氧化。
(2) MnS 的生成与性质 Mn2+→H2S Mn2+→Na2S
H2S：无明显现象 Na2S：肉红色↓
Mn2+＋S2－＝MnS Ksp＝1.4×10－15 饱和H2S溶液中为弱酸，S2－浓度较低，很难使之沉 淀，而Na2S呈碱性，S2－浓度能保证使之沉淀。H2S ＝2H+＋S2－
实验十 第一过渡元素（一）（Ti、V、Cr、Mn）
【学习目标】
认知目标：掌握钛、钒、铬、锰主要氧化态化合物的重要性质及各氧化态之间的转化条件。 技能目标：掌握沙浴加热的操作。 思想目标：培养学生仔细认真、尊重实验事实的良好习惯。
【教学安排】
一 课时安排：3 课时 二 实验要点：1、钒化合物的重要性质
步骤及操作
现象
1、Mn(OH)2生成与性质
Mn2+→OH－ Mn2+→OH－(过量) Mn2+→OH－→HCl
白↓
白↓不溶 白↓溶解
Mn2+→OH－→NH4Cl
白↓溶解
(1) Mn2+的氧化
酸中：无明显现象
Mn2+→NaClO
碱中：棕色↓
解释及方程式 Mn2++OH－＝Mn(OH)2↓
Mn2++ NH4Cl＝MnCl2+ NH3↑＋H2O Mn2+在酸性介质中不会被氧化。只有遇到强氧化剂
钛钒铬锰
实验2 钛钒铬锰
一、实验目的
1. 试验并掌握钛、钒、铬、锰的某些重要化合物的性质
2. 试验并掌握钛、钒、铬、锰的不同氧化态之间的转化
二、实验原理
（一）钛
在室温下，钛（IV）的化合物水解或与碱反应，可生成正钛酸（H4TiO4）即α-钛酸。它溶于冷的稀无机酸，且能与强碱反应。在煮沸下，钛（IV）盐水解，可生成偏钛酸（H3TiO3）即β-钛酸，它不溶于稀酸，与不与碱作用。在酸性介质中，用锌还原钛（IV）盐，可得紫色的Ti3+离子，Ti3+是强的还原剂。其反应方程式为如下：
2TiO2+＋Zn＋4H+==2Ti3+（紫色）＋Zn2+＋2H2O
（二）钒
加热偏钒酸铵，可制得五氧化二钒。它的反应方程式如下：
2NH4VO3==V2O5(砖红)＋2NH3＋H2O
五氧化二钒是偏酸性的两性氧化物。仪容与碱溶液生成钒酸盐，也能溶液强酸中生成VO2+离子。V2O5与浓盐酸反应，VOCl2（VO2+）和氯气。向钒酸盐的溶液中加入酸，使PH 值逐渐下降时，生成不同缩合程度的多钒酸盐。其反应方程式如下：
2VO43-＋2H+2[VO3(OH)]2-V2O74-＋H2O (PH≥13)
3V2O74-＋6H+2V3O93-＋3H2O (PH≥8.4)
10V3O93-＋12H+3V10O286-＋6H2O (8>PH>3)
随着缩合度的增大，溶液由淡黄色变成深红色。溶液变成酸性后，缩合度不再改变，而是获得质子。反应方程式如下：
[V10O28]6-＋H+[HV10O28]5- +H+[H2V10O28]4-
在pH＝2时，折出红棕色的五氧化二钒水合物沉淀。
实验七 第一过渡系元素 (钛钒镉锰)
实验七第一过渡系元素(一) (钛、钒、镉、锰)
实验摘要:
为了掌握钛、钒、镉、锰得主要氧化态得化合物得重要性质及各氧化态间得相互转化得条件,本实验用常用方法完成了钛、钒、镉、锰得氧化还原性质得探究及其缩合物得实验。结果表明钛、钒、镉、锰得化合物均具有一定得氧化还原性,有些离子在不同条件下可以相互转化、并且钒酸盐可以与酸缩合反应生成不同缩合度得多钒酸盐,随着pH值得下降,多钒根中含钒原子越多,缩合度越大,颜色越深、
关键词:
钛得化合物钒得化合物镉得化合物锰得化合物缩合平衡氧化还原性溶解性
实验用品:
试管台秤蒸发皿PH试纸玻璃棒
实验内容:
1、取0.5偏钒酸铵固体放入蒸发皿中,在沙浴上加热,不断搅拌,记录反应过程中固体颜色得变化,把产物分成四份。
第一份固体中,加入1mL浓Ｈ2ＳO4振荡,放置,观察现象。
第二份固体中,加入NaOH溶液加热。
第三份固体中,加入少量蒸馏水,煮沸、静置,待其冷却后,测定溶液得pH 。
三、铬得化合物得重要性质
１。铬(Ⅵ)得氧化性(Cr2—转化为Cr3＋
3.氢氧化铬(Ⅲ)得两性
４、铬(Ⅲ)得还原性(CrO转变为CrO
１.氢氧化锰(Ⅱ)得生成与性质
取10mL０。2 ｍoｌ·L－1MnSO４溶液分成四份:
结果及讨论:
Ｖ2O5具有两性,既溶于酸又溶于碱。
向钒酸盐溶液中加酸,ｐH值逐渐下降,则生成不同缩合度得多钒酸盐,随着pH值得下降,多钒根中含钒原子越多,缩合度越大。缩合度增大,溶液得颜色逐渐加深,即由淡黄色变到深红,溶液转为酸性后,缩合度不再改变,而就是获得质子得反应。
Ｃr２O72—与CrO42-离子之间在不同酸性环境中可以相互转化。
第一过度系元素（钛、钒、镉、锰）
实验二十三：第一过渡系元素（钛、钒、铬、锰）
〔实验目的〕
1.掌握钛、钒、铬、锰主要氧化态的化合物的重要性质及各氧化态之间相互转化的条件；
2.练习沙浴加热操作。
〔实验原理〕
一、钛的重要化合物
1．二氧化钛（TiO2）
（1） 物理性质：
自然界存在的金红石TiO2具有晶体状结构，属四方晶系，它因含有铁、铌、钽、钒等而呈红色或黄色。金红石的硬度高，化学性能稳定；用化学方法制备而得的二氧化钛是白色粉末，可在工业上用作白色涂料，最重要是可用于制备钛的化合物。
（2） 化学性质：
TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2
TiO2 + H2SO4 = TiOSO4+ H2O（用于制备β型钛酸）
α- TiO2·H2O + 2NaOH = Na2TiO3·nH2O（偏钛酸钠）
（碱作用于酸性的新制备的钛盐溶液，则得到型α型钛酸，其反应活性大于β型钛酸，能溶于酸和碱。）（3） 制备：
① TiCl4 + O2 = TiO2 + 2Cl2
② FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4（硫酸氧钛）+ FeSO4 + 2H2O
TiOSO4 + 2H2O = TiO2·H2O （β型钛酸）+ H2SO4
TiO2·H2O = TiO2 + H2O
2．四氯化钛（TiCl4）
⑴ 物理性质：
四氯化钛是以共价键占优势的化合物，它的熔点为250K，沸点为409K，因此在常温下四氯化钛是无色液体，有刺激性气味，且易吸潮。
⑵ 化学性质：
①水解：TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl
如果HCl的量不足，则会生成[TiO2Cl4]4-或[ TiOCl5]3-；如果HCl过量，则生成 [ TiCl6]2-
2020高中化学竞赛实验讲义设计-无机实验-第一过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰).docx
第一过渡系元素（一）（钛、钒、铬、锰）
一、钛的化合物的重要性质
1、二氧化钛的性质和过氧钛酸根的生成
（1）、纯TiO2为白色粉末，不溶于水或稀酸，但能溶于热的浓硫酸中：
TiO2（粉末米粒大小）2叫呷:SQ摇动试管并加热近沸？
加几滴沸石
冷却静置加3%的H2O2显桔黄色
TiO2H2SQ（浓）=TiOSO4H2O硫酸氧钛或硫酸钛酰
TiO2 H2O2 [TiO（H2O2）2 ]桔黄色
TiO2 + H2SO4（浓，热）=TiOSO 4 + H2O （溶液中可以析出TiOSO4?H2O的结晶）
【学生做的现象始终是不溶解，白色浑浊液体？看后面的解释！】
在中等酸度的钛（IV）盐溶液中加入H2O2,可生成较稳定的桔黄色[TiO（H 2O2）]2+：
TiO2+ + H2O2 = [TiO（H 2O2）]2+
利用此反应可进行Ti的定性检验和比色分析。
（2）、TiO2与40%的强碱NaOH共熔生成偏钛酸盐【TiO2具有两性，但以碱性为主】
TiO2+2NaOH=NaTiO 3+H2O （共熔，生产无色的偏钛酸钠！）
取上层清液，加浓H2SO4和H2O2来检验二氧化钛是否溶解！
NaTiO3+ H2SO4= TiOSO4 再加H2O2又生成桔黄色。
TiO 2也能溶于熔融下碱中：TiO2 2NaOH （熔融）Na z TiO s H 2O 但在40%的NaOH溶液中加热不溶
【补充解释】TiO2溶于浓硫酸所得的溶液虽然是酸性的，但加热煮沸发生水解，得到不溶于酸、碱的水合二氧化钛沉淀，
一般称为偏钛酸，即B型钛酸。分子式也常写成H2TQ3。
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▪ pH=1时，[H2V10O28]4-+14H+=10VO2++8H2O
▪ （2）将pH为1的试管放入热水浴中，
向试管内缓慢滴加0.1 mol·L-1NaOH 溶液并振荡试管。观察颜色变化， 记录该颜色下溶液的pH。
▪ 反应方程式如下：
▪ [H2V10O28]4-+14H+=10VO2++8H2O ▪ 加NaOH平衡向左移动
▪ 反应方程式如下：
▪ VO3-+H2O2=[VO2（O2）2]3++H2O ▪ [VO2（O2）2]3++6H+→[V（O2）]3+ ▪ 现象：生成红棕色[V（O2）]3+。 ▪ 总结：NH4VO3在强酸性介质中，加
入H2O2，生成过氧钒[V（O2）]3+阳 离子，该离子为红棕色。
▪ 4.钒酸盐的缩合反应
▪ 总结：
▪ 向钒酸盐溶液中加酸，pH值逐渐下降，
则生成不同缩合度的多钒酸盐，随着 pH值的下降，多钒根中含钒原子越多， 缩合度越大。缩合度增大，溶液的颜 色逐渐加深，即由淡黄色变到深红， 溶液转为酸性后，缩合度不再改变， 而是获得质子的反应。
▪ 2VO43-+2H+=2HVO42-=V2O74-+H2O
▪ 在第三份固体中，加入少量蒸馏水，
煮沸、静置，待其冷却后，用pH试 纸测定溶液的pH 。在第四份固体 中，加入浓盐酸，观察有何变化。 微沸，检验气体产物，加入少量蒸 馏水，观察溶液颜色。
▪ 反应方程式如下： ▪ 2NH4VO3=V2O5+2NH3+H2O
▪ (1)加浓硫酸,溶解,
▪ V2O5+2H+=2VO2++H2O ▪ (2) 加 NaOH,V2O5+6NaOH=2Na3VO4( 淡 黄
▪ 现象：加H+，黄色溶液变为橙红色，
加碱，橙红色溶液变为黄色。
▪ 总结：Cr2O72-和CrO42-离子之间在不同
酸性环境中可以相互转化。
▪ [思考题]
▪ （1）取少量Cr2O72-溶液，加入你
所选择的试剂使其转变为CrO42-。
▪ （2）在上述CrO42-溶液中，加入你
所选择的试剂使其转变为Cr2O72-。
▪ 反应方程式如下：
▪ a、Mn 2++2OH-=Mn(OH)2↓
▪
Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2↓
▪ b、Mn(OH)2不溶于过量的NaOH .
▪ c、Mn(OH)2+HCl=MnCl2+2H2O
▪ 现象：a、生成白色的Mn(OH)2沉淀，在空
气中氧化为棕色MnO(OH)2
▪
b、生成白色的Mn(OH)2沉淀。
色)+3H2O
▪ (3)pH﹤7
▪ (4)V2O5+6HCl=2VoCl2+Cl2↑+3H2O
▪ 总结：
▪ NH4VO3受热分解，生成V2O5，
由橙红色固体→深红色→橙黄色→
橙色；（1）V2O5溶于酸(2) V2O5溶 于碱（3）V2O5溶于两性偏酸（4） 具有活氧化性，还原为VoCl2，兰 色，放出Cl2。
白色粉末
▪ TiO2++H2O2=[TiO(H2O2)]2+
▪ 总结：
▪ 得到TiOSO4产物，该物质与H2O2
反应，生成[TiO(H2O2)]2+桔黄色溶 液，该反应用于钛的定性检验。
▪另 取 少 量 二 氧 化 钛 固 体 ， 注 入
2mL40%NaOH溶液，加热。静置后， 取上层清液，小心滴入浓硫酸至溶液 呈酸性，滴入几滴3%H2O2，检验二氧 化钛是否溶解。
BaCrO4、Ag2CrO4。
▪ 现象：红橙色Cr2O72-溶液，分别生
成黄色PbCrO4、黄色BaCrO4、砖红 色Ag2CrO4沉淀；
▪
黄色CrO42-溶液，分别生成
黄色PbCrO4、黄色BaCrO4、砖红色
Ag2CrO4沉淀。
▪ [思考题]
▪ 试总结Cr2O72-和CrO42-相互转化的
条件及它们形成盐的溶解性大小。
溶于碱。
▪ 将所得沉淀物分成两份，分别试验
与酸、碱的反应，观察溶液的颜色， 写出反应方程式。
▪ 4. 铬（Ⅲ）的还原性
▪ CrO2-转变为CrO42-。 ▪ 在实验3得到的CrO2-溶液中，加入
少量所选择的氧化剂，水浴加热， 观察溶液颜色的变化，写出反应方 程式。
▪ 反应方程式如下： ▪ 2CrO2-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+4H2O
▪ 第三份：滴加0.2 mol·L-1NaOH溶液
NaOH溶液，迅速加入2 mol·L-1盐 酸溶液，有何现象发生？
▪ 第四份：滴加0.2 mol·L-1NaOH溶液
NaOH溶液，迅速加入2 mol·L1NH4Cl溶液，沉淀是否溶解？
▪ 写出上述有关反应方程式。此实验
说明Mn(OH)2具有哪些性质？
▪ 三价钛具有还原性，产生为白色的
CuCl沉淀。
二、钒的化合物的重要性质
▪ 1.取0.5偏钒酸铵固体放入蒸发皿
中，在沙浴上加热，并不断搅拌， 观察并记录反应过程中固体颜色的 变化，然后把产物分成四份。
▪ 在第一份固体中，假如1 mL浓H2SO4振
荡，放置。观察溶液颜色，固体是否 溶解？在第二份固体中，加入6 mol·L1NaOH溶液加热。有何变化？
四、锰的化合物重要性质
▪ 1.氢氧化锰（Ⅱ）的生成和性质 ▪ 取10mL0.2 mol·L-1MnSO4溶液分成
四份：
▪ 第一份：滴加0.2 mol·L-1NaOH溶液
NaOH溶液，观察沉淀的颜色。振荡 试管，有何变化？
▪ 第二份：滴加0.2 mol·L-1NaOH溶液
NaOH溶液，产生沉淀后加入过量的 NaOH溶液，沉淀是否溶解？
▪ 总结：V5+或V4+具有氧化性，V5+离
子被还原，依次为 V5+→V4+→V3+→V2+ ， 其 颜 色 变 化 为 黄→兰→绿→紫。
▪ 3.过氧钒阳离子的生成
▪ 在盛有0.5mL饱和偏钒酸铵溶液的
试管中，加入0.5mL2 mol·L-1HCl溶 液和2滴3%H2O2溶液，观察并记录 产物的颜色和状态。
pH≧13
▪ 3V2O74-+6H+=2V3O93-+3H2O
pH≧8.4
▪ 10V3O93-+12H+=3[V10O28]6-+6H2O
8﹥pH﹥3
▪ 此后不再缩合，加酸 ▪ [V10O28]6-+H+=[HV10O28]5▪ [HV10O28]5-+H+=[H2V10O28]4-
▪ pH=2时，有V2O5水合物的红棕色沉淀析
▪ 1.二氧化钛的性质和过氧钛酸根的
生成
▪ 在试管中加入米粒大小的二氧化钛
粉末，然后加入2mL浓H2SO4，再 加入几粒沸石，摇动试管至近沸 （注意防止浓硫酸溅出），观察试 管的变化。冷却静置后，取0.5mL 溶液，滴入1滴3%的H2O2，观察现 象。
▪ 反应方程式如下：
▪ TiO2+2H2SO4(浓)=Ti(SO4)2+2H2O ▪ Ti(SO4)2易水解，实际得到TiOSO4
加入两个锌粒，观察颜色的变化，
把溶液放置几分钟后，滴入几滴
0.2 mol·L-1CuCl2溶液，观察现象。 由上述现象说明钛（Ⅲ）的还原性。
▪ 反应方程式如下：
▪ TiOSO4+Zn=Ti2(SO4)3+ZnSO4 ▪ Ti3++Cu2++2Cl-
+2H2O=2CuCl↓+2TiO2++4H+
▪ 总结：
▪
c、白色Mn(OH)2溶解为无色溶液。
▪ （1）Mn2+氧化 试验硫酸锰和次
氯酸钠溶液在酸、碱性介质中的反 应。比较Mn2+在何介质中易氧化。
▪反应方程式如下：
▪TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O ▪Na2TiO3+2H2SO4(浓)=
TiOSO4+Na2SO4+2H2O
▪TiO2++H2O2=[TiO(H2O2)]2+
▪ 2.钛（Ⅲ）化合物的生成和还原性
▪ 在盛有0.5mL硫酸氧钛的溶液（用
液体四氯化钛和1mol·L-1(NH4)2SO4 按1﹕1的比例配成硫酸钛溶液）中，
▪ 反应方程式如下：
▪ Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O ▪ Cr2O72-+2SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-
+4H2O
▪ 现象： ▪ 溶液颜色由橙红色变为绿色。 ▪ 总结： ▪ Cr2O72-在酸性介质中，具有氧化性。
▪ [思考题] ▪ 1. 转化反应须在何种介质（酸性
▪ （1）取四支试管，分别加入
10mLpH分别为14，3，2和1（用0.1 mol·L-1NaOH溶液和0.1 mol·L-1盐 酸配制）的水溶液，再向每支试管 加入0.1g偏钒酸铵固体（约一角勺 尖）。振荡试管使之溶解，观察现 象并加以解释。
▪ 现象： ▪ 依pH值的降低，溶液颜色由黄变红，
不断加深。
▪ Cr2O72-与CrO42-在何种介质中可相
互转化？
▪ 3.氢氧化铬（Ⅲ）的两性
▪ Cr3+转变为Cr(OH)3沉淀，并试验
Cr(OH)3的两性。
▪ 在实验1所保留的Cr3+溶液中，逐
滴加入6 mol·L-1NaOH溶液，观察沉 淀物的颜色，写出反应方程式。
▪ 反应方程式如下:
▪ Cr3++3OH-=Cr(OH)3
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▪ 5.重铬酸盐和铬酸盐的溶解性
▪ 分别在Cr2O72-和CrO42-溶液中，各
加入少量的Pb(NO3)2 、 BaCl2和 AgNO3, 观察产物的颜色和状态， 比较并解释实验结果，写出反应方
程式。
▪ 反应方程式如下：
▪ Cr2O72-+H2O=2CrO42-+2H+ ▪ 对于Cr2O72-溶液， ▪ Cr2O72-+2Pb2++H2O=2PbCrO4↓+2H+ ▪ Cr2O72-+2Ba2++H2O=2BaCrO4↓+2H+ ▪ Cr2O72-+4Ag++H2O=2Ag2CrO4↓+2H+ ▪ 对于CrO42-溶液，生成PbCrO4、
实验二十四 第一过渡系元素 (一)(钛、钒、铬、锰)
▪ [实验目的] ▪ 1、掌握钛、钒、铬、锰主要氧
化态的化合物的重要性质及各 氧化态之间相互转化的条件。2、 练习沙浴加热操作。
▪ [实验用品]见教材P179。 ▪ [基本操作] ▪ 沙浴加热，参见第三章三。
[实验内容]
一、钛的化合物的重要性质
▪ 加H+
Cr(OH)3+3H+=Cr3++3H2O
▪ 加OH- Cr(OH)3+OH-=CrO2-+H2O+H+
▪ 现象：Cr(OH)3为灰兰色，加H+灰兰色
Cr(OH)3沉淀溶解生成绿色Cr3+离子
▪
加OH- ，
Cr(OH)3沉淀溶解生成绿色CrO-2离子。
▪ 总结：Cr(OH)3具有两性，即溶于酸又
▪ 2 .低价钒的化合物的生成 ▪ 在盛有1mL氯化氧钒溶液（在1g偏
钒酸铵固体中，加入20mL6 mol·L-1 HCl溶液和10mL蒸馏水）的试管中， 加入2粒锌粒，放置片刻，观察并 记录反应过程中溶液颜色的变化， 并加以解释。
▪ 反应方程式如下： ▪ VO2++Zn+2H+=V2++Zn2++H2O
▪ 现象：溶液由黄色（NO2+）变为
红棕色（[H2V10O28]4-），溶液的 pH值为2。
▪ （3）将pH为14的试管放入热水浴
中，向试管内缓慢滴加0.1 mol·L-1 盐酸，并振荡试管。观察颜色变化， 记录该颜色下溶液的pH。
▪ 反应方程式如下：
▪ 2VO4-+2H+=V2O74-+H2O ▪ 3 V2O74-+6H+=2V3O93-+3H2O ▪ 现象：pH值降低，溶液颜色由黄
或碱性）中进行？为什么？
▪ 2.从电势值和还原性被氧化后产物
的颜色考虑，选择哪些还原剂为宜？ 如果选择亚硝酸钠溶液可以吗？
▪ 2.铬（Ⅵ）的缩合平衡 ▪ Cr2O72-与 CrO42-的相互转化。 ▪ 反应方程式如下：
▪ 2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O ▪ 加H+，平衡向右移 ▪ 加OH-，平衡向左移
色（VO4-），生成红棕色（缩合物
▪ [思考题] ▪ 将上面实验（2）、（3）和（1）
中的现象加以对比，总结出钒酸盐 缩合反应的一般规律。
三、铬的化合物的重要性质
▪ 1.铬（Ⅵ）的氧化性
▪ Cr2O72-转化为Cr3+， ▪ 在约5mL重铬酸钾溶液中，加入少
量所选择的还原剂，观察溶液颜色 的变化，（如果现象不明显,该怎 么办?）写出反应方程式(保留溶液 供下面实验3用)。
▪ 现象： ▪ 绿色溶液变为黄色 ▪ 总结： ▪ CrO2-中的Cr(Ⅲ)具有还原性，
被氧化为Cr(VI) CrO42-该转化常在 碱性介质中进行。
▪ [思考题] ▪ 1.转化反应须在何种介质中进行？
为什么？
▪ 2.从电势值和氧化剂被还原后产物
的颜色考虑，应选择哪些氧化剂？ 3%H2O2溶液可用否？