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实验二十四第一过渡系元素
(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?
① Mn2+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。
4 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。
5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，将溶液分成两份，各滴入数滴硫氰酸钾溶液，然后向其中一支试管中注入约0.5mL3%H2O2溶液，观察现象。此为Fe3+的鉴定反应。
③往FeCl3溶液中加入K4[Fe(CN)6]溶液，观察现象，写出反应方程式。这也是鉴定Fe3+的一种常用方法。
④往盛有0.5mL 0.2 mol·L-1FeCl3的试管中，滴入浓氨水直至过量，观察沉淀是否溶解。
⑵ 钴的配合物
① 往盛有1 mL CoCl2溶液的试管里加入硫氰酸钾固体，观察固体周围的颜色。再加入0.5mL戊醇和0.5mL乙醚，振荡后，观察水相和有机相的颜色。这个反应可用来鉴定Co2+。
② 往0.5mLCoCl2溶液中滴加浓氨水，至生成的沉淀刚好溶解为止，静置一段时间后，观察溶液的颜色有何变化。
⑶ 镍的配合物
往盛有2mL 0.1 mol·L-1NiSO4溶液中加入过量6 mol·L-1氨水，观察现象。静置片刻，再观察现象，写出离子反应方程式。把溶液分成四份：一份加入2mol·L-1NaOH溶液，一份加入1 mol·L-1H2SO4溶液，一份加水稀释，一份煮沸，观察有何变化。
五、实验习题
1、定性检验锰离子时，一般采用那些氧化剂（请举三例）？
2、怎样实现Cr3+→CrO42-、CrO42-→Cr3+的转变？
3、如何制备Fe(OH)2沉淀？
4、在Fe2+、Co2+、Ni2+溶液中加入适量的氨水以及过量的氨水，各有何现象发生？