实验 过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰)

▪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，
▪ 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？
▪ 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-。
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：
出
▪ 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
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
▪ 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？
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
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
▪ 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
▪ 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
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。
▪ 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、
▪ 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
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
▪ 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
▪ 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
▪
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。
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。
▪ 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。
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