实验24第一过渡系元素（铬、锰、铁、钴、镍）

实验24 第一过渡系元素(铬、锰、铁、钴、镍)

一、实验目的

掌握铬、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。掌握铁、钴、镍的氢氧化物及配合物的生成和性质。掌握铁盐的性质。学习Fe2+、、Fe3+和Ni2+的鉴定方法。

二、实验前应思考的问题

1．转化反应须在何种介质(酸性或碱性)中进行?为什么?

2．从电势值和还原剂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?

3．转化反应须在何种介质中进行？为什么?

4．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?

三、实验用品

仪器：试管、台秤、沙浴皿、蒸发皿、试管、离心试管、烧杯、玻璃棒、滴管、点滴板、酒精灯

固体药品：二氧化锰、亚硫酸钠、高锰酸钾、FeSO4·7H2O、KCl、NH4Cl

液体药品：H2SO4(浓，1 mol·L-1)，H2O2(3％)、NaOH(40％，6 mol·L-1，2 mol·L-1，0.1 mol·L-1)，CuCl2(0.2 mol·L-1)、HCl(浓，6 mol·L-1，2 mol·L-1，0.1 mol·L-1)、H2SO4(2 mol·L-1)、HAc(2 mol·L-1)、NH3·H2O(浓)、K2SO4·Cr2(SO4)3·24H2O(0.2 mol·L-1)、NH3·H2O(2 mol·L-1)、K2Cr2O7(0.1 mol·L-1)、FeSO4(0.5 mol·L-1)、K2CrO4(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(0.2 mol·L-1，0.5 mol·L-1)、NH4C1(2 mol·L-1 )、NaClO(稀)、H2S(饱和)、Na2S(0.1 mol·L-1、0.5 mol·L-1)，KMnO4(0.1 mol·L-1)、Na2SO3(0.1 mol·L-1)、K4[Fe(CN)6] （0.1 mol·L-1）、K3[Fe(CN)6] （0.1 mol·L-1）、CoCl2（0.1 mol·L-1）、NiSO4（0.1 mol·L-1）、FeCl3（0.1 mol·L-1）、KI（0.1 mol·L-1）、Na2CO3（0.1 mol·L-1）、KMnO4（0.1 mol·L-1）MnSO4（0.1 mol·L-1）、CrCl3（0.1 mol·L-1）、NH4F（1 mol·L-1）、NH4Cl(1 mol·L-1)、KSCN(0.1 mol·L-1、25%)、Pb(Ac)2（0.5 mol·L-1）、KNO2（饱和）溴水、淀粉溶液、二乙酰二肟（1%）、H2O2（3%）、滤纸、淀粉KI试纸、邻菲罗啉、戊醇

材料：pH试纸、沸石

四、实验内容

1 铬的化合物的重要性质

⑴铬(Ⅵ)的氧化性

Cr2O72-转变为Cr3+。

在约5 mL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⑶用)。

⑵铬(Ⅵ)的缩合平衡

Cr2O72-与CrO42-的相互转化。

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-。

Cr2O72-与CrO42-在何种介质中可相互转化?

⑶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⑴所保留的Cr3+溶液中，逐滴加入6 mol·L-1 NaOH溶液，观察沉淀物的颜色，写出反应方程式。

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。

⑷铬(Ⅲ)的还原性

CrO2-转变为CrO42-。

在实验⑶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。

⑸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。

2锰的化合物的重要性质

⑴氢氧化锰(Ⅱ)的生成和性质取10 mL 0.2 mol·L-1 MnSO4溶液分成四份：

第一份：滴加0.2 mol·L-1 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-1 NaOH溶液，产生沉淀后加入过量的NaOH溶液，沉淀是否溶解?

第三份：滴加0.2 mol·L-1 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-1 NaOH溶液，迅速加入2 mol·L-1 NH4C1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?

①Mn2+的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。

②硫化锰的生成和性质往硫酸锰溶液中滴加饱和硫化氢溶液，有无沉淀产生?若用硫化钠溶液代替硫化氢溶液，又有何结果?请用事实说明硫化锰的性质和生成沉淀的条件。

⑵二氧化锰的生成和氧化性

①往盛有少量0.1 mol·L-1 KMnO4溶液中，逐滴加入0.5 mol·L-1 MnSO4溶液，观察沉淀的颜色。往沉淀中加入1 mol·L-1 H2SO4溶液和0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液，沉淀是否溶解?写出有关反应方程式。

②在盛有少量(米粒大小)二氧化锰固体的试管中加入2 mL浓硫酸，加热，观察反应前后颜色。有何气体产生?写出反应方程式。

⑶高锰酸钾的性质

分别试验高锰酸钾溶液与亚硫酸钠溶液在酸性(1 mol·L-1 H2SO4)、近中性(蒸馏水)、碱性(6 mol·L-1 NaOH溶液)介质中的反应，比较它们的产物因介质不同有何不同?写出反应式。

3 铁（Ⅱ）、钴（Ⅱ）、镍（Ⅱ）的化合物的还原性

⑴铁（Ⅱ）的还原性

①酸性介质往盛有0.5mL氯水的试管中加入3滴 6 mol·L-1H2SO4溶液，然后滴加(NH4)2Fe(SO4)溶液，观察现象，写出反应式（如现象不明显，可滴加1滴KSCN溶液，出现红色，证明有Fe3+生成）。

②碱性介质在一试管中放入2mL蒸馏水和3滴6mol·L-1H2SO4溶液煮沸，以赶尽溶于其中的空气，然后加入少量硫酸亚铁铵晶体。在另一试管加入3mL 6mol·L-1NaOH溶液煮沸，冷却后，用一长滴管吸取NaOH溶液，插入(NH4)2Fe(SO4)2溶液（直至试管底部），慢慢挤出滴管中的NaOH溶液。观察产物的颜色和状态。振荡后放置一段时间，观察又何变化，写出反应方程式。产物留作下面实验用。

⑵钴（Ⅱ）的还原性

①往盛有CoCl2溶液的试管中滴加氯水，观察有何变化。

②往盛有1mL CoCl2溶液的试管中滴入稀NaOH溶液，观察沉淀的生成。所得沉淀分成两份，一份置于空气中，一份加入新配制的氯水，观察有何变化，第二份留作下面实验用。

⑶镍（Ⅱ）的还原性

用NiSO4溶液按⑵①、②实验方法操作，观察现象，第二份沉淀留作下面实验用。

3 铁（Ⅲ）、钴（Ⅲ）、镍（Ⅲ）的化合物的还原性

⑴在前面实验中保留下来的氢氧化铁（Ⅲ）、氢氧化钴（Ⅲ）、氢氧化镍（Ⅲ）沉淀中均加入浓盐酸，振荡后各有何变化，并用碘化钾淀粉试纸检验所放出的气体。

⑵在上述制得的FeCl3溶液中加入碘化钾溶液，再加入CCl4，振荡后观察现象，写出反应方程式。

4配合物的生成

⑴铁的配合物

①往盛有1mL亚铁氰化钾（六氰合铁（Ⅱ）酸钾）溶液的试管中加入约0.5mL的碘水，摇动试管后，滴入数滴硫酸亚铁铵溶液，有何现象发生？此为Fe2+的鉴定反应。

②向盛有1mL新配制的(NH4)2Fe(SO4)2溶液的试管中加入碘水，摇动试管后，将溶液