性质实验 d区及ds区元素
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过渡元素及其化合物性质与检验 —d区与ds区元素及其化合物
一、实验目的
1. 试验d区元素及化合物主要性质，掌握 常见d区离子的检验方法。
2. 试验ds区元素及其化合物的主要性质。 3. 练习性质试验的基本操作。
二、实验原理
d区元素的价电子构型：(n-1)d1~9ns1~2。
由于(n-1)d电子参与成键，d区元素绝大多数 具有多种价态、水溶液中离子多数有颜色。 d区元素的离子极化能力较强，故其难溶盐 也较多，水溶液中的高价离子往往以含氧酸 根的形式存在。
加6M NaOH 溶解 [Cu(OH)4]2-
加热
变黑加2M H2SO4 溶解
(CuO)
③ Ag+ + OH- →AgOH →Ag2O Ag2O溶于 HNO3 Ag2O溶于氨水 →[Ag(NH3)2]+
④ Zn2++ OH- →Zn(OH)2
Zn(OH)2分别溶于硫酸和氢氧化钠溶液。 [Zn(OH)4]2-
(5) Mn(Ⅶ)的氧化性
2MnO4- + 6H+ +5SO32-→2Mn2+ +5SO42- +3H2O 2MnO4- + H2O +3SO32-→MnO2↓+3SO4- +2OH2MnO4- +2OH- +SO32-→2MnO42- +SO42- +H2O MnO4- 具有强氧化性，在不同介质中，其氧化 产物与还原能力不同
MnO4 –具有强的氧化性，它的还原产物与溶液的酸碱性 有关。MnO4–在酸性、中性、强碱性介质中的还原产物 依次是Mn2+、MnO2、MnO42–。
+2价态的Fe、Co、Ni均具有还原性，且还原性依 次减弱。
+3价态的Fe、Co、Ni氢氧化物均具有氧化性，且 氧化性依次增强，特别是在酸性介质中更为明显， 除Fe(OH)3外，Co(OH)3、Ni(OH)3与HCl作用，均 能产生Cl2。
Hg2Cl2 +Sn2+ →Hg
3.配合物的生成与离子鉴定 (1) Fe的配合物：
Fe2+ + K++ [Fe(CN)6]3- → KFe[Fe(CN)6] ↓
赤血盐
(滕氏蓝)
Fe3+ + K++ [Fe(CN)6]4- → KFe[Fe(CN)6] ↓
黄血盐
(普鲁士蓝)
Fe3+ + nSCN- → [Fe(SCN)n]3-n (n：1~6，n增加其血红色变深)
CoCl2
Co(OH)2↓粉红
NiCl2
Ni(OH)2↓绿
Mn(OH)2 白 O2
MnO(OH)2 棕
Fe(OH)2 白 O2、H2O Fe (OH)3 红棕
Cr(OH)3 + OH‐ CrO2‐ +H2O 绿色溶液
② Cu2+ + OH- →Cu(OH)2
将沉淀分成3份
加2M H2SO4 溶解
② 镍离子遇到丁二酮肟会产生红色沉淀，可用于
鉴定镍离子。
(4) Cu的配合物：
铜离子能与氨水形成铜氨络离子。
(5) Hg的配合物：
①汞离子与氨水反应生成HgO沉淀，不形成配合物。 ②氨离子与奈斯勒试剂可形成特殊的红色沉淀。
水溶液中的Cr(VI)有两种存在形式：
2 CrO42–(黄)+2H+
Cr2O72–(橙)+H2O
在酸性介质中，Cr2O72–与H2O2反应生成蓝色过氧化 铬CrO5, 可用于Cr(VI)或Cr(III)的鉴定。
在碱性介质中，白色Mn(OH)2易被空气氧化为棕色二氧化 锰水合物MnO(OH)2。酸性介质中Mn2+很稳定，只有很强 的氧化剂如PbO2、NaBiO3、S2O82–才能将其氧化为MnO4–。
Fe、Co、Ni能形成多种配合物，常见配体有： NH3、CN– 、SCN– 、F–等，Fe无论二价或三价均 难以形成氨配合物。由于配合物生成，其氧化还 原性也发生较大的变化。
此外，Fe、Co、Ni的一些配合物稳定且有特征颜 色，可用于离子鉴定。
ds区元素的价电子构型：(n-1)dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0ns1~2。
其离子有较强的氧化性，较强的极化能力，易形 成配合物。
⑤ Hg2++OH-→HgO↓ (红色或黄色沉淀)
HgO溶于HNO3 HgO不溶于NaOH
2.氧化还原性：
(1)Cr(Ⅲ)的还原性： 2CrO2- (绿)+ 2OH- + 3H2O2 → 2CrO42-(黄)+ 4H2O Cr2O72- + 2H+ + 4H2O2 → 2CrO5 + 5H2O 其中CrO(O2)2只在乙醚或戊醇中稳定存在显蓝色： [CrO(O2)2(C2H5)2O]乙醚合物
② Co2+ ＋ KSCN
[Co(SCN)4]2-(蓝)
在乙醚或戊醇中稳定存在，在水中易分解
(3) Ni的配合物：
① Ni2++2NH3·H2O == Ni(OH)2↓(绿)+2 NH4+ Ni(OH)2+6 NH3·H2O == [Ni(NH3)6]2+(蓝)+2OH-+6H2O [Ni(NH3)6]2+在空气中静置稳定
本实验主要试验Cr、Mn、Fe、Co、Ni的重 要化合物的性质。
氢氧化 Cr(OH)3 Mn(OH)2 Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3 物
颜色 酸碱性
灰绿 两性
白 碱性
白
极弱 两性
粉红
极弱 两性
绿 碱性
红褐 弱两性
褐色 碱性
黑 碱性
D区五种代表性金属的氢氧化物颜色及酸碱性
ds区元素的多数化合物难溶或微溶于水，其中许 多可作为该区元素离子的鉴定。
同一族、从上至下，氧化物与氢氧化物的碱性上 升。
三、仪器和试剂
见补充讲义
四、实验步骤
1.氢氧化物生成与性质：
① CrCl3
Cr(OH)3↓灰白→溶解
MnSO4
(NH4)2Fe(SO4)2
过量 NaOH
FeCl3
Mn(OH)2↓白→→棕 Fe(OH)2↓白→→红棕 Fe(OH)3↓红棕
Fe2+ 氨水 白↓→灰绿↓→红棕↓
Fe3+
红棕↓
过量 氨水
不溶
(2) Co的配合物：
① Co2+＋ 2NH3·H2O == Co(OH)2↓(粉红)＋2NH4+ Co(OH)2＋6NH3·H2O == [Co(NH3)6]2+(黄)＋2OH-＋2H2O 4 [Co(NH3)6]2+(黄)＋O2＋2H2O == 4 [Co(NH3)6]3+(橙黄) ＋4OH-
(2,3) Cr(Ⅵ)的转化平衡和氧化性
2CrO42- (黄)+ 2H+
Cr2O72- (橙红) + H2O
Cr2O72-(橙红) +8H+ + 3SO32- == 2Cr3+(蓝紫) +3SO42- +4H2O
(4) Mn(Ⅱ)的还原性
2Mn2+(肉色)
+
5NaBiO3
+14H+
△
==
2MnO4-(紫红色) +5Bi3+ +5Na+ +7H2O
(6) 在自制的Co(OH)2、Ni(OH)2中滴加滴溴水，分 别得到Co(OH)3、Ni(OH)3沉淀，再在两沉淀中分别 滴加几滴浓盐酸，用润湿的淀粉碘化钾试纸检验产 生氯气。
(7) 在CuSO4溶液中滴入KI溶液，立即反应生成CuI 沉淀和I2，记录现象。 I2的存在会影响CuI颜色的观 察，滴加少量Na2S2O3溶液除去I2，观察CuI沉淀的 颜色。 (8) Hg2++Sn2++Cl-→Hg2Cl2 +Sn4+
一、实验目的
1. 试验d区元素及化合物主要性质，掌握 常见d区离子的检验方法。
2. 试验ds区元素及其化合物的主要性质。 3. 练习性质试验的基本操作。
二、实验原理
d区元素的价电子构型：(n-1)d1~9ns1~2。
由于(n-1)d电子参与成键，d区元素绝大多数 具有多种价态、水溶液中离子多数有颜色。 d区元素的离子极化能力较强，故其难溶盐 也较多，水溶液中的高价离子往往以含氧酸 根的形式存在。
加6M NaOH 溶解 [Cu(OH)4]2-
加热
变黑加2M H2SO4 溶解
(CuO)
③ Ag+ + OH- →AgOH →Ag2O Ag2O溶于 HNO3 Ag2O溶于氨水 →[Ag(NH3)2]+
④ Zn2++ OH- →Zn(OH)2
Zn(OH)2分别溶于硫酸和氢氧化钠溶液。 [Zn(OH)4]2-
(5) Mn(Ⅶ)的氧化性
2MnO4- + 6H+ +5SO32-→2Mn2+ +5SO42- +3H2O 2MnO4- + H2O +3SO32-→MnO2↓+3SO4- +2OH2MnO4- +2OH- +SO32-→2MnO42- +SO42- +H2O MnO4- 具有强氧化性，在不同介质中，其氧化 产物与还原能力不同
MnO4 –具有强的氧化性，它的还原产物与溶液的酸碱性 有关。MnO4–在酸性、中性、强碱性介质中的还原产物 依次是Mn2+、MnO2、MnO42–。
+2价态的Fe、Co、Ni均具有还原性，且还原性依 次减弱。
+3价态的Fe、Co、Ni氢氧化物均具有氧化性，且 氧化性依次增强，特别是在酸性介质中更为明显， 除Fe(OH)3外，Co(OH)3、Ni(OH)3与HCl作用，均 能产生Cl2。
Hg2Cl2 +Sn2+ →Hg
3.配合物的生成与离子鉴定 (1) Fe的配合物：
Fe2+ + K++ [Fe(CN)6]3- → KFe[Fe(CN)6] ↓
赤血盐
(滕氏蓝)
Fe3+ + K++ [Fe(CN)6]4- → KFe[Fe(CN)6] ↓
黄血盐
(普鲁士蓝)
Fe3+ + nSCN- → [Fe(SCN)n]3-n (n：1~6，n增加其血红色变深)
CoCl2
Co(OH)2↓粉红
NiCl2
Ni(OH)2↓绿
Mn(OH)2 白 O2
MnO(OH)2 棕
Fe(OH)2 白 O2、H2O Fe (OH)3 红棕
Cr(OH)3 + OH‐ CrO2‐ +H2O 绿色溶液
② Cu2+ + OH- →Cu(OH)2
将沉淀分成3份
加2M H2SO4 溶解
② 镍离子遇到丁二酮肟会产生红色沉淀，可用于
鉴定镍离子。
(4) Cu的配合物：
铜离子能与氨水形成铜氨络离子。
(5) Hg的配合物：
①汞离子与氨水反应生成HgO沉淀，不形成配合物。 ②氨离子与奈斯勒试剂可形成特殊的红色沉淀。
水溶液中的Cr(VI)有两种存在形式：
2 CrO42–(黄)+2H+
Cr2O72–(橙)+H2O
在酸性介质中，Cr2O72–与H2O2反应生成蓝色过氧化 铬CrO5, 可用于Cr(VI)或Cr(III)的鉴定。
在碱性介质中，白色Mn(OH)2易被空气氧化为棕色二氧化 锰水合物MnO(OH)2。酸性介质中Mn2+很稳定，只有很强 的氧化剂如PbO2、NaBiO3、S2O82–才能将其氧化为MnO4–。
Fe、Co、Ni能形成多种配合物，常见配体有： NH3、CN– 、SCN– 、F–等，Fe无论二价或三价均 难以形成氨配合物。由于配合物生成，其氧化还 原性也发生较大的变化。
此外，Fe、Co、Ni的一些配合物稳定且有特征颜 色，可用于离子鉴定。
ds区元素的价电子构型：(n-1)dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0ns1~2。
其离子有较强的氧化性，较强的极化能力，易形 成配合物。
⑤ Hg2++OH-→HgO↓ (红色或黄色沉淀)
HgO溶于HNO3 HgO不溶于NaOH
2.氧化还原性：
(1)Cr(Ⅲ)的还原性： 2CrO2- (绿)+ 2OH- + 3H2O2 → 2CrO42-(黄)+ 4H2O Cr2O72- + 2H+ + 4H2O2 → 2CrO5 + 5H2O 其中CrO(O2)2只在乙醚或戊醇中稳定存在显蓝色： [CrO(O2)2(C2H5)2O]乙醚合物
② Co2+ ＋ KSCN
[Co(SCN)4]2-(蓝)
在乙醚或戊醇中稳定存在，在水中易分解
(3) Ni的配合物：
① Ni2++2NH3·H2O == Ni(OH)2↓(绿)+2 NH4+ Ni(OH)2+6 NH3·H2O == [Ni(NH3)6]2+(蓝)+2OH-+6H2O [Ni(NH3)6]2+在空气中静置稳定
本实验主要试验Cr、Mn、Fe、Co、Ni的重 要化合物的性质。
氢氧化 Cr(OH)3 Mn(OH)2 Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3 物
颜色 酸碱性
灰绿 两性
白 碱性
白
极弱 两性
粉红
极弱 两性
绿 碱性
红褐 弱两性
褐色 碱性
黑 碱性
D区五种代表性金属的氢氧化物颜色及酸碱性
ds区元素的多数化合物难溶或微溶于水，其中许 多可作为该区元素离子的鉴定。
同一族、从上至下，氧化物与氢氧化物的碱性上 升。
三、仪器和试剂
见补充讲义
四、实验步骤
1.氢氧化物生成与性质：
① CrCl3
Cr(OH)3↓灰白→溶解
MnSO4
(NH4)2Fe(SO4)2
过量 NaOH
FeCl3
Mn(OH)2↓白→→棕 Fe(OH)2↓白→→红棕 Fe(OH)3↓红棕
Fe2+ 氨水 白↓→灰绿↓→红棕↓
Fe3+
红棕↓
过量 氨水
不溶
(2) Co的配合物：
① Co2+＋ 2NH3·H2O == Co(OH)2↓(粉红)＋2NH4+ Co(OH)2＋6NH3·H2O == [Co(NH3)6]2+(黄)＋2OH-＋2H2O 4 [Co(NH3)6]2+(黄)＋O2＋2H2O == 4 [Co(NH3)6]3+(橙黄) ＋4OH-
(2,3) Cr(Ⅵ)的转化平衡和氧化性
2CrO42- (黄)+ 2H+
Cr2O72- (橙红) + H2O
Cr2O72-(橙红) +8H+ + 3SO32- == 2Cr3+(蓝紫) +3SO42- +4H2O
(4) Mn(Ⅱ)的还原性
2Mn2+(肉色)
+
5NaBiO3
+14H+
△
==
2MnO4-(紫红色) +5Bi3+ +5Na+ +7H2O
(6) 在自制的Co(OH)2、Ni(OH)2中滴加滴溴水，分 别得到Co(OH)3、Ni(OH)3沉淀，再在两沉淀中分别 滴加几滴浓盐酸，用润湿的淀粉碘化钾试纸检验产 生氯气。
(7) 在CuSO4溶液中滴入KI溶液，立即反应生成CuI 沉淀和I2，记录现象。 I2的存在会影响CuI颜色的观 察，滴加少量Na2S2O3溶液除去I2，观察CuI沉淀的 颜色。 (8) Hg2++Sn2++Cl-→Hg2Cl2 +Sn4+