实验十四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.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Na2CrO4Cr(OH)3+NaOH===NaCrO2+2H2O2NaCrO2+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.BaCrO4,Ag2CrO4,PbCrO4,的Ksp值分别为1.17×10-10,1.12×10-12,1.8×10-14,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：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.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)+2H2OMnO(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.MnO42-(绿色)能稳定存在于强碱溶液中,而在中性或微碱性溶液易发生歧化反应：3MnO42-+2H2O===2MnO4-+MnO2+4OH-K2MnO4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-.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)34Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3Co(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.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[Fe(NH3)6]Cl2+6H2O===Fe(OH)3+4NH3·H2O+2NH4ClCo2+与过量氨水作用,生成[Co(NH3)6]2+配离子：Co2++6NH3·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++6NH3·H2O===[Ni(NH3)6]2++6H2O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,生成艳蓝色配离子：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)SCN-Ni2+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、试剂与器材试剂MnO2,FeSO4·7H2O,NaF或NH4F,NaBiO3,合金钢样;H2SO4(1,3,浓),HNO3(2,6,浓),H3PO4(浓),HCl(浓);NaOH(2,6,40%),NH3·H2O(2,6);0.1的盐溶液：Na2SO3,KSCN,KI,KMnO4,K2Cr2O7,K4[Fe(CN)6],K3[Fe(CN)6],CrCl3,MnSO4,FeCl3,CoCl2,NiSO4;0.5的盐溶液：CoCl2,NiSO4;NH4Cl(1),H2O2(3%),乙醚,丙酮,丁二酮肟,Cl2水,乙醇,淀粉,Fe3+,Cr3+,Mn2+混合液,Fe3+,Co2+,Ni2+混合液.(Cr3+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+）混合液.器材滤纸条,点滴板,离心机四、实验方法1、低价氢氧化物的酸碱性及还原性用0.1MnSO4,0.5CoCl2溶液,少量FeSO4·7H2O固体及2NaOH溶液,试验Mn（Ⅱ）,Fe（Ⅱ）及Co（Ⅱ）氢氧化物的酸碱性及在空气中的稳定性,观察沉淀的颜色,写出有关的反应方程式.2、高价氢氧化物的氧化性用0.1CoCl2,NiSO4溶液,6NaOH溶液和Br2水溶液制备Co(OH)3和Ni(OH)3,观察沉淀的颜色,然后向所制取的Co(OH)3和Ni(OH)3中分别滴加浓盐酸,且检查是否有氯气产生?写出有关反应方程式.3、低价盐