下学期实验报告示范.docVIP

实验二十四 第一过渡系元素（二）（铁、钴、镍）一、实验目的：1 试验并掌握二价铁、钴、镍的还原性和三价铁、钴、镍的氧化性。2 试验并掌握铁、钴、镍配合物的生成及性质。3 试验并总结铁、钴、镍及其配合物氧化还原性的变化规律。二、主要实验仪器和药品:1 铁、钴、镍的常见化合物溶液；氨水、氢氧化钠、稀硫酸等；2 离心沉降器；三、实验内容步骤实验操作实验现象解释及有关化学反应方程式一、铁(II)、钴(II)、镍(II)化合物的还原性、 1 铁(II)的还原性：（）酸性介质：酸性的Cl2水中滴加(NH4)2Fe(SO4)2溶液绿色的Fe2+溶液很快转变为黄色。加入KSCN，立即得到血红色溶液Cl2将Fe2+氧化成Fe3+而呈黄色。加入KSCN，由于生成了Fe(SCN)n3-n 而呈血红色。Fe3+ + nSCN- = Fe(SCN)n3-n (n = 16)（）碱性介质：除去空气的酸性Fe2+溶液中缓慢加入mL6mol L-1的NaOH。沉淀留一段时间观察首先观察到白色沉淀，放置，沉淀很快变成棕红色，其中可以观察到白灰绿黑色棕红的颜色变化Fe2+生成了氢氧化物沉淀Fe(OH)2为白色。Fe(OH)2 的还原性很强，很容易被空气氧化生成Fe(OH)3而呈红棕色。期间可以观察到一系列颜色变化。中间产物Fe(OH)2.2Fe(OH)3为黑色Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 (白色)4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3钴(II)的还原性（）Co2+溶液中加入Cl2水实验未观察到溶液颜色变化。Co2+与Cl2水不反应。（）CoCl2溶液中加入NaOH。所得沉淀分成两份。一份置于空气中，一份加入Cl2水a. 加入NaOH后首先观察到蓝色沉淀生成，NaOH过量，得到粉红色沉淀。b. 沉淀放置在空气中慢慢转变为褐色；c. 加入Cl2水，很快转变为褐色。a. Co2+溶液中加入NaOH后，首先生成蓝色碱式盐Co(OH)Cl，NaOH过量生成Co(OH)2。CoCl2 + 2NaOH = Co(OH)2 + 2NaClb. Co(OH)2具有一定的还原性，在空气中慢慢被氧化为褐色的Co(OH)2。c. 加入Cl2水很快被氧化：4Co(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Co(OH)3 (棕色或褐色) 2Co(OH)2 + Cl2 + 2NaOH = 2Co(OH)3 + 2NaCl镍(II)的还原性NiSO4溶液中加入NaOH，所得沉淀分成两份。一份在空气中放置，另一份加入Cl2水。a. Ni2+溶液中加入NaOH后，得到绿色沉淀。b. 沉淀放置在空气中没有变化；c. 加入Cl2水后，沉淀较慢变化为黑色，若加热，转变加快。a. Ni2+与NaOH反应生成绿色沉淀：Ni2 + 2OH = Ni(OH)2b. Ni(OH)2不能被空气所氧化。c. 更强的氧化剂Cl2水可以将Ni(OH)2氧化为Ni(OH)3而呈黑色：2Ni(OH)2 + Cl2 + 2NaOH = 2Ni(OH)3 + 2NaCl结论氢氧化物的还原能力：Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 。Fe2+的还原性大于Co2+和Ni2+，而氢氧化物的还原性比简单水合离子强。二、铁(III)钴(III)镍(III)的化合物的氧化性（）前面留下的Fe(OH)3CoO(OH)和NiO(OH)中加入浓盐酸。用湿润的KI-淀粉试纸检验产生气体。a. Fe(OH)3溶入浓盐酸，KI-淀粉试纸无变化；b. Co(OH)3Ni(OH)3加入浓盐酸后，KI-淀粉试纸变蓝；a. Fe(OH)3与浓盐酸只发生酸碱反应；b. Co(OH)3和Ni(OH)3溶入浓盐酸后，生成的Co3+和Ni3+在水溶液中由于强氧化性不能存在，与浓盐酸反应释放Cl2气使KI-淀粉试纸变蓝。Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O2CoO(OH) + 6HCl = 2CoCl2 + Cl2 + 4H2O2NiO(OH) + 6HCl = 2NiCl2 + Cl2 + 4H2O（2） FeCl3溶液中加入KI溶液，再加入CCl4，震荡试管FeCl3溶液中加入KI溶液后得到黄色溶液，加入CCl4震荡试管，CCl4层呈紫色。Fe3能够氧化I-生成I2，单质I2溶入CCl4呈紫色。2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2结论水溶液中Fe3+的氧化力大于I2，而Co3+和Ni3+的氧化力大于Cl2。三、配合物的生成铁的配合物（）亚铁氰化钾溶液中加入碘水，摇荡试管后，加入硫酸亚铁。加入硫酸亚铁后生成蓝色物质。Fe(II)的CN配合物被I2氧化成Fe(III)配合物，加入Fe2后生成了铁蓝。2Fe(CN)64- + I2 2Fe(CN)63- + 2I-2Fe(CN)63- + 3Fe2+ = Fe3Fe(CN)62（2）新配置的(NH4)2Fe(SO4)2溶液中加入碘水，摇荡试管。溶液分成两份，各加入KSCN溶液，向其中一只试管中加入H2O2只加入I2水溶液中加入KSCN观察不到红色出现。若加入H2O2立即得到红色溶液。查电极电势可知，Fe2+不能被I2氧化Fe2+ + I2 = (不反应)强氧化剂可以将Fe2+氧化成Fe3+，后者与SCN-反应生成血红色配合物：Fe2+ + H2O2 = Fe3+ + H2OFe3+ + nSCN- = Fe(SCN)n3-n (n = 16)结论由于电极电势I2不能将Fe2+氧化成为Fe3+，生成配合物改变了电极电势，因此I2可以将Fe(II)的氰配合物氧化成Fe(II)配合物；H2O2能将Fe2+氧化成Fe3+。（）FeCl3 溶液中加入K4Fe(CN)6溶液生成铁蓝。鉴定Fe3+离子的反应：4Fe3+ + 3Fe(CN)64- = Fe4Fe(CN)63（）FeCl3溶液中加入氨水，直至过量得到棕红色沉淀；加入过量氨水，沉淀不消失；Fe3+在氨水中不能得到配合物，只得到沉淀：Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)32 钴的配合物（）CoCl2溶液中加入少量KSCN固体，观察固体周围溶液的颜色。再加入戊醇和乙醚，观察有机相颜色。加入KSCN固体后，固体周围出现蓝紫色。加入有机相摇荡后，有机相为浅蓝色。Co2+与SCN-生成蓝色配合物，此配合物在水溶液中不稳定，在有机相中较为稳定。Co2+ + 4SCN- (乙醚) = Co(SCN)42-（2）CoCl2溶液中加入浓氨水，使生成的沉淀刚好溶解。静置。观察现象。加入过量的氨水，沉淀溶解，生成黄色溶液。放置长时间后，溶液变为橙色。Co2+与氨水反应先生成碱式盐沉淀，加入过量氨水，得到Co2+的配合物。由于配合物的生成，使得离子的电极电势发生变化，空气即可将Co(NH3)62+氧化成高价配合物；CoCl2 + NH3H2O = Co(OH)Cl + NH4Cl Co(OH)Cl + 7NH3 = H2O = Co(NH3)6(OH)2 + NH4Cl2Co(NH4)6(OH)2 + 1/2O2 + 2H2O = 2Co(NH3)6(OH)3 镍的配合物NiSO4溶液中加入6mol L-1的氨水，所得溶液放置。再分成四份，第一份中加入NaOH；第二份加入H2SO；第三份加水稀释；第四份煮沸；NiSO4中加入氨水后，生成蓝色配合物。空气中放置，无明显变化。加入NaOH后，得到绿色沉淀；加入H2SO4后，蓝色溶液转变为绿色；加水稀释，无明显现象；煮沸：生成浅绿色浑浊。a. Ni2+与氨水反应生成蓝色配合物；b. 空气不能将Ni(NH3)62+氧化成为Ni(NH3)63+，所以空气中放置无变化；c. 加入NaOH后，由于生成了沉淀，配合物被解离得到蓝色沉淀：Ni(NH3)62+ + 2OH- = Ni(OH)2 + 6NH3d. 加入H2SO4后，由于NH3生成为NH4+，配合物也被解离得到水合Ni2+离子：Ni(NH3)62+ (蓝色) + 6H+ = Ni2+ + 6NH4+e. 将配合物的水溶液加热，配离子水解得到沉淀：2Ni(NH3)6SO4 + 2H2O = Ni2(OH)2SO4 + 10NH3 (NH4)2SO4结论Co2+ 可以生成不稳定的蓝色的配合物Co(SCN)42- ，此配合物在有机相中稳定性增加。Co2也可以生成黄色的氨配合物。由于生成配合物之后电极电势发生变化，Co2+的氨配合物可以被空气氧化成Co(NH4)63+(橙色)，而Ni2+的氨配合物不能被