实验四 铬锰化合物性质实验.doc

实验四 铬锰化合物性质实验一、实验目的 1.了解铬、锰各种重要价态化合物的生成和性质。2.了解铬、锰各种价态之间的转化。3.了解铬、锰化合物的氧化还原性以及介质对氧化还原反应的影响。二、实验提要铬和锰分别为周期系B族元素。它们都具有可变的氧化数。铬的化合物中氧化数为+3，+6的最常见，而+2的不稳定；锰的化合物中氧化数为+2，+4，+7的最常见，而+3，+5的化合物不稳定。铬和锰的各种氧化数的化合物有不同的颜色。（一）铬Cr3+ 的氢氧化物具有两性，溶液中的酸碱平衡可表示如下： Cr3+ + 3OH- Cr(OH)3 HCrO2 + H2O H2O + H+ + CrO2-Cr3+ 的盐容易水解，pH值小于4时，溶液中才有Cr(H2O)62- 离子存在。根据0(Cr2O72-/Cr3+) 1.33V, 0(CrO42-/CrO2-) -0.23V。可知Cr2O72- 在酸性溶液中为强氧化剂，易被还原成Cr3+ ，而在碱性溶液中CrO2- 为一较强的还原剂，易被氧化为CrO42- ， 例如： Cr(OH)3 + OH- CrO2- + H2O2CrO2- + 3H2O2 + 2OH- 2CrO42- + 4H2O铬酸盐和重铬酸盐在水溶液中存在这下列平衡：2CrO4- + 2H+ Cr2O72- + H2O上述平衡在酸性介质中向右移动，而在碱性介质中向左移动。酸性溶液中，Cr2O72- 与H2O2 反应时，产生蓝色的过氧化铬CrO(O)2： Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+ 2CrO(O)2 + 5H2O蓝色CrO(O)2在有机试剂乙醚中较稳定。这一反应常用来鉴定Cr3+、CrO42- 和Cr2O72-。（二）锰Mn()在碱性溶液中易被空气氧化生成棕色MnO2 的水合物MnO(OH)2，但在酸性溶液中相当稳定，必须用强氧化剂如：PbO2、NaBiO3 才能氧化为MnO4-。 2MnSO4+5NaBiO3(s)+16HNO32HMnO4(紫红)+NaNO3+5Bi(NO3)3+2Na2SO4 +7H2O在中性或弱碱性溶液中MnO4- 和Mn2+ 反应生成棕色MnO2 沉淀。 2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O 5MnO2+ 4H+三、实验所需试剂：0.1mol/L CrCl3，2 mol/L NaOH，6mol/L NaOH，6mol/L HCl ，H2O2(3%)，0.1mol/L K2Cr2O7，3mol/L H2SO4，0.1mol/L Na2SO3，浓HCl，KI-淀粉试纸，1 mol/L H2SO4，乙醚， 6mol/L HNO3，0.1mol/LMnSO4，0.01mol/LKMnO4，40% NaOH，MnO2(s)，NaBiO3(s)四、实验内容（一）铬（6支试管）1.Cr(OH)3的制备和性质(1)2支试管中各加入2滴0.1mol/L CrCl3 溶液，然后分别滴加2 mol/LNaOH 溶液，观察现象，写出反应式。(2)一支试管中加入继续滴加6mol/LNaOH溶液；另一支试管中则加入3%H2O2溶液，观察现象，写出反应式。结论：Cr(OH)3 呈 性。2.Cr的各种价态之间的转化(1)Cr() Cr()的转化2滴0.1mol/L CrCl3 溶液，加入过量的 6mol/L NaOH溶液，再加入H2O2(3%)溶液，加热，观察溶液颜色变化，写出反应式。(2)Cr() Cr()的转化 2滴0.1mol/L K2Cr2O7溶液，加入2滴3mol/L H2SO4溶液，0.1mol/L Na2SO3溶液，观察现象，写出反应式。 (3)Cr2O72- CrO42- 的转化 2滴0.1mol/L K2Cr2O7 溶液，滴加少许2 mol/LNaOH溶液，观察现象；再滴入1 mol/LH2SO4溶液，观察现象，写出反应式。（二）锰（6支试管）1.Mn(OH)2的制备和性质3支试管中各加入5滴0.1mol/LMnSO4溶液，然后分别加入3滴2mol/L NaOH溶液，观察现象。a试管迅速滴加6mol/LHCl溶液；b试管迅速滴加6mol/LNaOH溶液；c试管在空气中振荡。观察现象，写出反应式。结论：Mn(OH)2 呈 性。2.Mn的各种价态之间的转化(1)MnO4- MnO2的转化2滴0.01mol/L KMnO4溶液，滴加0.1mol/LMnSO4溶液，观察现象，写出反应式。 2滴0.01mol/LKMnO4溶液，滴加0.1mol/L Na2SO3溶液，观察现象，写出反应式。(2)MnO4- MnO42- 的转化2滴0.01mol/LKMnO4溶液，加入1滴6 mol/LNaOH溶液，再滴加0.1mol/L Na2SO3溶液，振荡试管，观察现象，写出反应式。五、实验指导1.在Cr3+ 的鉴定实验中，加入HNO3既要中和过量的碱，又要使CrO42- 转化为Cr2O72-，所以HNO3用量要严格控制，必须稍过量。2. 在Cr2O72- Cr3+ 转化反应中，取K2Cr2O7量要少，如用浓HCl为还原剂，还需要加热。 3.Mn(OH)2易被空气氧化而呈棕色，因此在制备Mn(OH)2时，应先将MnSO4和NaOH溶液分别煮沸12分钟，把溶液中的氧赶尽，然后将两溶液混合，这样才能制得白色的Mn(OH)2沉淀。， 4.K2MnO4岐化反应： 3K2MnO4 + 2H2SO4 2KMnO4 + MnO2+ 2K2SO4 + 2H2O 有时溶液虽然呈紫红色，但棕色MnO2沉淀不明显，此时应将溶液微热，使MnO2凝聚后在进行观察。此实验所用的K2MnO4应通过下列反应自已制得： 2KMnO4 + MnO2 + 4NaOH(40%) K2MnO4 + 2Na2MnO4 + 2H2O而不能利用下列反应进行实验： 2KMnO4 + Na2SO3 + 2NaOH K2SO4 + 2Na2MnO4 + H2O因为在上述反应中，可能存在过量的Na2SO3，当加H2SO4 酸化时，K2MnO4 被Na2SO3 还