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实验十、d区元素(铬,锰,铁,钴,镍)化合物的性质与应用


MnO易发生歧化反应: 3MnO42-+2H2O===2MnO4-+MnO2+4OHK2MnO4可被强氧化剂(如Cl2)氧化为 KMnO4 . MnO4-具强氧化性,它的还原产物与溶液的 酸碱性有关。在酸性,中性或碱性介质中, 分别被还原为Mn2+, MnO2和MnO42- .
实验十、
d区元素(铬,锰,铁,钴,镍) 化合物的性质与应用
一、 实验目的
1. 熟悉d区元素主要氢氧化物的酸碱性及氧化 还原性 2. 掌握d区元素主要化合物的氧化还原性。 3. 掌握Fe,Co,Ni配合物的生成何性质及其 在离子鉴定中的应用。 4. 掌握Cr,Mn,Fe,Co,Ni混合离子的分离 及鉴定方法。
3. Fe、Co、 Ni重要化合物的性质
Fe(OH)2(白色)和Co(OH)2(粉色)除具有碱性外,均具有还原 性,易被空气中O2所氧化。 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3 Co(OH)3(褐色)和Ni(OH)3(黑色)具强氧化性,可将盐酸中的 Cl-离子氧化成Cl2 . 2M(OH)3+6HCl(浓)===2MCl2+Cl2+6H2O (M为Ni, Co) 铁系元素是很好的配合物的形成体,能形成多种配合 物,常见的有氨的配合物,Fe2+, Co2+, Ni2+离子与NH3 能形成配离子,它们的稳定性依次递增。
2Ba2++Cr2O72-+H2O===2BaCrO4(柠橙黄色)+2H 4Ag++Cr2O72-+H2O===2Ag2CrO4(砖红色)+2H+ 2Pb2++Cr2O72-+H2O===2PbCrO4(铬黄色)+2H+ 这些难溶盐可以溶于强酸(为什么?) 在酸性条件下,Cr2O72-具有强氧化性,可氧化乙醇, 反应式如下: 2Cr2O72-(橙色)+3C2H5OH+16H+===4Cr3+(绿 色)+3CH3COOH+11H2O 根据颜色变化,可定性检查人呼出的气体和血液中是 否含有酒精,可判断是否酒后驾车或酒精中毒。
BaCrO4, Ag2CrO4, PbCrO4,的Ksp值 分别为1.17×10-10, 1.12×10-12, 1.8×1014,均为难溶盐。因CrO42-与Cr2O72-在 溶液中存在平衡关系,又Ba2+, Ag+, Pb2+ 重铬酸盐的溶解度比铬酸盐溶解度大,故 向Cr2O72-溶液中加入Ba2+, Ag+, Pb2+离 子时,根据平衡移动规则,可得到铬酸盐 沉淀:
二、 实验原理
Cr,Mn和铁系元素Fe,Co,Ni为第四周期的ⅥB,ⅦB,ⅧB族元素。 它们的重要化合物性质如下。 1. Cr重要化合物的性质。
Cr(OH)3(蓝绿色)是典型的两性氢氧化物,Cr(OH)3与NaOH反应所得的 绿色NaCrO2具有还原性,易被H2O2氧化生成黄色Na2CrO4 Cr(OH)3+NaOH===NaCrO2+2H2O 2NaCrO2+3H2O2+2NaOH===2Na2CrO4+4H2O 铬酸盐与重铬酸盐互相可以转化,溶液中存在下列平衡关系: 2CrO42-+4H2O2+2H+===2CrO(O2)2+5H2O 蓝色CrO(O2)2在有机试剂乙醚中较稳定。 利用上述一系列反应,可以鉴定Cr3+, CrO42-,和Cr2O72-离子。
2. Mn重要化合物的性质
Mn(OH)2(白色)是中强碱,具有还原性,易被空气 中O2所氧化: 4Mn(OH)2+O2===4MnO(OH)2(褐色)+2H2O MnO(OH)2不稳定分解产生MnO2和H2O-。 在酸性溶液中,二价Mn2+很稳定,与强氧化 剂(如NaBiO3, PbO2 ,S2O82-等)作用时,可生 成紫红色 MnO4- 离子: 2Mn2+ +5NaBiO3+14H+====2MnO4+5Bi3++5Na++7H2O 此反应用来鉴定Mn2+离子。
铁系元素还有一些配合物,不仅很稳定,而且具有特殊颜色,根 据这些特性,可用来鉴定铁系元素离子如三价Fe3+与黄血盐 K4[Fe(CN)6]溶液反应,生成深蓝色配合物沉淀: Fe3++K++[Fe(CN)6]4-===K[Fe(CN)6Fe] (蓝色) 二价Fe2+离子与赤血盐K3[Fe(CN)6]溶液反应,生成深蓝色配合物沉淀: Fe2++K++[Fe(CN)6]3-=== K[Fe(CN)6Fe] (蓝色) 二价Co2+与SCN-离子作用,生成蓝色配离子: Co2++4SCN-===[Co(SCN)4]2-(蓝色) 当溶液中混有少量Fe3+离子时,Fe3+与SCN-作用生成血红色配离子: Fe3++nSCN-===[Fe(SCN)n](3-n)(n=1~6) 少量Fe3+的存在,干扰Co2+离子的检出,可采用加掩蔽剂NH4F(或NaF) 的方法,F-离子可与Fe3+结合形成更稳定,且无色的配离子[FeF6]3-, 将Fe3+离子掩蔽起来,从而消除Fe3+的干扰。 [Fe(SCN)n]3-n+6F-===[FeF6]3-+(3-n)SCNNi2+在氨性或NaAc溶液中,与丁二酮肟反应生成鲜红色螯和物沉淀。 利用铁系元素所形成化合物的特征颜色来鉴定Fe3+, Fe2+, Co2+和Ni2+ 离子。
三、实验步骤
1.氢氧化物的酸碱性 2.化合物的氧化还原性 3.金属离子的水解性
下次实验
三氯化六氨合钴的制备
在无水状态下,FeCl2与液NH3形成[Fe(NH3)6]Cl2,此配合 物不稳定,遇水即分解: [Fe(NH3)6]Cl2+6H2O===Fe(OH)3+4NH3· H2O+2NH4Cl Co2+与过量氨水作用,生成[Co(NH3)6]2+ 配离子: Co2++6 NH3· H2O===[Co(NH3)6]2++ H2O [Co(NH3)6]2+ 配离子不稳定,放置空气中立即被氧化成 [Co(NH3)6]3+ 4[Co(NH3)6]2++O2+2H2O===4[Co(NH3)6]3++4OH二价Ni2+与过量氨水反应,生成浅蓝色[Ni(NH3)6]2+配离子。 Ni2++6 NH3· H2O===[Ni(NH3)6]2++6 H2O
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