钛、钒、铬、锰
1. 实验目的
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。
练习沙浴加热操作。
2. 实验用品
仪器：试管、台秤、沙浴皿、蒸发皿
固体药品：二氧化钛、锌粒、偏钒酸铵、二氧化锰、亚硫酸钠、高锰酸钾液体药品：H2SO4（浓，1mol·L－1），H2O2（3%）、NaOH（40%，6mol·L-1，2mol·L-1，0.1mol·L-1），TiCl4、CuCl2（0.2mol·L-1）、HCl（浓，6mol·L-1，2mol·L-1，0.1mol·L-1）、NH4VO3（饱和）、K2SO4·Cr2（SO4）3·24H2O（0.2mol·L-1）、NH3·H2O（2mol·L-1）、K2Cr2O7（0.1mol·L-1）、FeSO4（0.5mol·L-1）、K2CrO4（0.1mol·L-1）、AgNO3（0.1mol·L-1）、BaCl2（0.1mol·L-1）、Pb(NO3)2（0.1mol·L-1）、MnSO4(0.2mol·L-1，0.5mol·L-1)、NH4Cl(2mol·L-1)、NaClO（稀）、H2S（饱和）、Na2S（0.1mol·L-1、0.5mol·L-1），KMnO4(0.1mol·L-1)、Na2SO3(0.1mol·L-1)。
材料：pH试纸、沸石
3. 实验内容
（1）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
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，摇动试管加热至近沸（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。
另取少量二氧经钛固体，注入2mL 40%NaOH溶液，加热。
静置后，取上层清液，小心滴入浓H2SO4至溶液呈酸性，滴入几滴3%H2O2，检验二氧化钛是否溶解。
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的比例配成硫酸氧钛溶液）中，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0.2mol·L-1CuCl2溶液，观察现象。
由上述现象说明钛（Ⅲ）的还原性。
（2）钒的化合物的重要性质
1）取0.5g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，然后把产物分为四份。
在第一份固体中，加入1mL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6mol·L-1NaOH溶液加热。
有何变化？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。
写出有关的反应方程式，总结五氧化二钒的特性。
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20mL 6mol·L-1HCl 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。
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0.5mL 2mol·L-1HCl溶液和2滴3% H2O2溶液，观察并记录产物的颜色和状态。
4）钒酸盐的综合反应
a. 取四支试管，分别加入10mL pH分别为14，3，2和1（用0.1mol·L-1NaOH 溶液和0.1mol·L-1盐酸配制）的水溶液，再向每支试管中加入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。
b. 将pH为1的试管放入热水浴中，向试管内缓慢滴加0.1mol·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。
c. 将pH为14的试管放入热水浴中，向试管内缓慢滴加0.1mol·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。
（3）铬的化合物的重要性质
1）铬（Ⅵ）的氧化性
Cr2O72-转变为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）。
2）铬（Ⅵ）的缩合平衡
Cr2O72-与CrO42-的相互转化。
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6mol·L-1NaOH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。
4）铬（Ⅲ）的还原性
CrO2-转变为CrO42-。
在实验3得到的CrO42-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。
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。
（4）锰的化合物的重要性质
1）氢氧化锰（Ⅱ）的生成和性质
取10mL 0.2mol·L-1MnSO4溶液分成四份：
第一份：滴加0.2mol·L-1NaOH溶液，观察沉淀的颜色。
振荡试管，有何变化？
第二份：滴加0.2mol·L-1NaOH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0.2mol·L-1NaOH溶液，迅速加入2mol·L-1盐酸溶液，有何现象发生？
第四份：滴加0.2mol·L-1NaOH溶液，迅速加入2mol·L-1NH4Cl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？
a. 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。
b. 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。
2）二氧化锰的生成和氧化性
a. 往盛有少量0.1mol·L-1KMnO4溶液中，逐滴加入0.5mol·L-1MnSO4溶液，观察沉淀的颜色。
往沉淀中加入1mol·L-1H2SO4溶液和0.1mol·L-1Na2SO3溶液，沉淀是否溶解？写出有关反应方程式。
b. 在盛有少量（米粒大小）二氧化锰固体的试管中加入2mL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。
3）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（1mol·L-1H2SO4）、近中性（蒸馏水）、碱性（6mol·L-1NaOH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。
4. 实验注意事项
（1）在二氧化钛的性质和过氧钛酸根的生成实验中，在浓H2SO4和40%NaOH加入二氧化钛以及加热时，应特别小心，防止浓酸、浓碱溅出灼伤皮肤。
（2）实验中应留心观察不同价态的钛和钒的物种的颜色。