整理 铁钴镍的性质

1、 实验六 铁、钴、镍的性质一、实验目的1、 试验并掌握铁、钴、镍氢氧化物的生成和氧化还原性质；2、 试验并掌握铁、钴、镍配合物的生成及在离子鉴定中的作用。二、实验原理铁、钴、镍常见氧化值：2和3 另外 Fe还有+61、Fe2+、Co2+、Ni2+的还原性（1）酸性介质Cl2 + 2Fe2+（浅绿）2Fe3+（浅黄）+2Cl-（2）碱性介质铁（II）、钴（II）、镍（II）的盐溶液中加入碱，均能得到相应的氢氧化物。Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化，往往得不到白色的氢氧化亚铁，而是变成灰绿色，最后成为红棕色的氢氧化铁。Co（OH）2也能被空气中的氧气慢慢氧化。2、Fe3+、Co3+、Ni3+的氧

2、化性由于Co3+和Ni3+都具有强氧化性，Co(OH)3，NiO(OH)与浓盐酸反应分别生成Co(II)和Ni(II)，并放出氯气。CoO(OH)和NiO(OH）通常由Co（II）和Ni(II)的盐在碱性条件下用强氧化剂（Cl2、Br2）氧化得到。Fe3+易发生水解反应。Fe3+具有一定的氧化性，能与强还原剂反应生成Fe2+。3、配合物的生成和Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+的鉴定方法（1）氨配合物Fe2+和Fe3+难以形成稳定的氨配合物。在水溶液中加入氨时形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀。将过量的氨水加入Co2+或Ni2+离子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配离子Co(NH3)62

3、+或Ni(NH3)62+。不过Co(NH3)62+ 不稳定，易氧化成Co(NH3)63+。（2）氰配合物Fe3+，Co3+，Fe2+，Co2+，Ni2+都能与CN-形成配合物。使亚铁盐与KCN溶液作用得Fe(CN)2沉淀，KCN过量时沉淀溶解。 FeSO4+2KCNFe(CN)2+K2SO4 Fe(CN)2+4KCNK4Fe(CN)6从溶液中析出来的黄色晶体是K4Fe(CN)6·3H2O，叫六氰合铁(II)酸钾或亚铁氰化钾，俗称黄血盐。在黄血盐溶液中通入氯气(或用其它氧化剂)，把Fe（II）氧化成Fe（III），就得到六氰合铁(III)酸钾(或铁氰化钾) K3Fe(CN)6。 2 K

4、4Fe(CN)6+C122 K3Fe(CN)6+2KCl它的晶体为深红色，俗称赤血盐。赤血盐在碱性溶液中有氧化作用。Fe3+与Fe(CN)64-离子反应可以得到普鲁士蓝沉淀，而Fe(CN)63-离子与Fe2+离子反应得到滕氏蓝沉淀。实验证明两者是相同的物质，都是六氰合亚铁酸铁（III）。钴和镍也可以形成氰配合物，用氰化钾处理钴（II）盐溶液，有红色的氰化钴析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可析出紫色的六氰合钴(II)酸钾晶体。该配合物很不稳定，将溶液稍加热，就会发生下列反应： 2Co(CN)64-+H2O2Co(CN)63-+2OH-+H2所以Co(CN)64-是一个相当强的还原剂。 而Co(

5、CN)63-稳定的多。（3）离子鉴定 Fe3+的鉴定K+ + Fe3+ + Fe(CN)64- = KFeFe(CN)6 (蓝色沉淀)(普鲁士蓝)Fe3+ + n SCN- = Fe(NCS)n3-n(血红色) Co2+的鉴定Co2+ SCN Co(NCS)42-(戊醇中显蓝色) Ni2+的鉴定 鲜红色（4）CoCl2×6H2O粉红色,无水CoCl2蓝色，硅胶干燥剂中作指示剂。粉红CoCl26H2O325K紫红CoCl22H2O3l3K蓝紫CoCl2H2O393K蓝CoCl24、Fe的防腐铁钉发蓝 3Fe NaNO2 5NaOH3Na2FeO2 + NH3 + H2O 6 Na2Fe

6、O2 + NaNO2 5H2O= 3Na2Fe2O4 + NH3 + 7 NaOHNa2FeO2 + Na2Fe2O4 2H2O= Fe2O3 + 4NaOH三、仪器与试剂试管 量筒 烧杯 试管夹 电炉 酒精灯 石棉网 离心机 点滴板 表面皿 坩埚 镊子 滴管HCl（2mol/L 6mol/L 浓）,HNO3（6mol/L），H2SO4（3mol/L 6mol/L），HAc（6mol/L），NaOH（2mol/L 6mol/L），NH3·H2O（2mol/L 6mol/L），NH4Cl（1mol/L），NH4Fe(SO4)2（0,1mol/L），Na2S（0,1mol/L），KSCN

7、（0,1mol/L），K3Fe(CN)6（0,1mol/L），K4Fe(CN)6（0,1mol/L），KNO2（饱和），FeCl3（0,1mol/L），CoCl2（0,1mol/L 1mol/L s），NiSO4（0,1mol/L），H2O2，二乙酰二肟混合液（1L溶液中含有600gNaOH+60gNaNO2），氯水，溴水，NH4F（s），Zn粒，乙醚，戊醇，酚酞，淀粉-KI试纸，砂纸，铁钉，回形针，毛笔，细铁丝。四、实验步骤1、二价铁、钴、镍氢氧化物的生成和还原性（1） Fe2的还原性 酸性介质 在盛有1ml氯水的试管中加3滴6mol/L H2SO4溶液后滴加NH4Fe(SO4)2溶液，观察

8、现象（若现象不明显，设法检验Fe3+），写出反应方程式。 Cl2 + 2Fe2+（浅绿）2Fe3+（浅黄）+2Cl-碱性介质 取4支试管，在一试管中加6.0ml蒸馏水和1ml 3mol/L H2SO4煮沸后加入少量的NH4Fe(SO4)2晶体是之溶解，然后将溶解液均分为3等份（A、B、C.）。在另一支试管中加4.0ml 6mol/L NaOH溶液，煮沸。冷却后立即长滴管吸取NaOH溶液并伸入A试管溶液底部，慢慢放出溶液（注意避免摇动带入空气），观察开始生产近乎白色的Fe(OH)2沉淀，防止一段时间后观察溶液颜色的变化，反应液留作下面实验用。按上述同样方法产生Fe(OH)2沉淀后迅速在B、C试管

9、中加入2mol/L HCl和2mol/LNaOH溶液，立即观察现象，写出反应方程式。Fe2+ 2OH- Fe(OH)2（白色沉淀） Fe(OH)2 O2 2H2O 4Fe(OH)3(棕红色) 反应迅速（2）Co2、Ni2的还原性 向盛有少量0,1mol/L CoCl2溶液中滴2mol/LNaOH溶液至生成粉红色沉淀。将沉淀分成3份：一份加6mol/L HCl，另一份加H2O2溶液，剩余一份放至实验结束，观察沉淀有何变化？解释现象并写出反应方程式。 Co2+ 2OH- Co(OH)2 (粉红色沉淀)Co(OH)2 2H+ Co2+ 2H2O2Co(OH)2 H2O2 2CoO(OH)(棕色沉淀)

10、 2H2OCo(OH)3在HNO3中溶解不显著，在酸性溶液中用 H2O2还原可提高溶解性，反应如下： 2Co(OH)3 + H2O2 +4H+ 2Co2+ + 6H2O + O2 4Co(OH)2 O2 4CoO(OH) + 2H2O（棕褐色沉淀） 缓慢需加热 向盛有少量0.1mol/L NiSO4溶液中滴加2mol/LNaOH溶液至沉淀，将沉淀分3份：一份加6mol/L HCl，另一份加H2O2溶液，剩余一份放至实验结束，观察沉淀有何变化？此时再向放置的溶液中滴加溴水，有有何现象？写出反应方程式。Ni2 2OH Ni(OH)2 (绿色沉淀)Ni(OH)2 2H+ Ni2+ 2H2O2Ni(O

11、H)2 H2O2 2NiO(OH) (黑色沉淀)2H2O 2Ni2+ 6OH- Br2 2Ni（OH）3(黑色沉淀) 2Br-2、三价铁、钴、镍氢氧化物的生成和氧化性（1） 在一试管中混合少量0.1mol/L FeCl3和2mol/LNaOH至生成沉淀，观察产物的颜色和状态。离心分离，向沉淀中加入少量浓HCl，搅拌并观察沉淀是否溶解？设法检验产物。Fe3+ 3OH- Fe(OH)3 (棕色沉淀)Fe(OH)3 3HCl FeCl3 3H2O（2） 在两支试管中分别加入少量CoCl2和NiSO4溶液，然后分别加数滴溴水，有无变化？之后滴入6mol/LNaOH溶液，观察沉淀的生成及颜色，分别离心后

12、加入少量浓HCl，检验反应产物（如何检验？）写出对应的反应方程式。2Co2+ 6OH- Br2 2Co（OH）3 2Br 2Co（OH）3 6HCl 2CoCl2 6H2O Cl2（遇淀粉KI试纸变蓝色）2Ni2+ 6OH- Br2 2Ni(OH)3 2Br- 2Ni(OH)3 6HCl 2NiCl2 6H2O Cl2 根据上述实验结果，列表比较二价和三价Fe、Co、Ni氢氧化物的颜色、氧化还原稳定性及生成条件。3、配合物的生成与性质及离子鉴定（1）Fe3+、Co2+、Ni2+与氨水反应 向少量0,1mol/L FeCl3溶液中加入适量6mol/L NH3·H2O，有何现象？之后再加

13、入过量氨水，有无变化？Fe3难以形成稳定的氨配合物。在水溶液中加入氨时形成Fe(OH)3沉淀。将过量的氨水加入Co2+或Ni2离子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配离子Co(NH3)62+或Ni(NH3)62+。不过Co(NH3)62+ 不稳定、易被空中的氧气氧化成Co(NH3)63+。 取少量浓NH3·H2O于试管中，加入1ml 0,1mol/L CoCl2溶液，迅速摇匀后观察溶液颜色的变化，为什么液面颜色变化较快？Co2+6 NH3·H2O =Co(NH3)62+6H2O4Co(NH3)62+ O2 2H2O 4Co(NH3)63 4OH 在1ml 0,1mol/L Co

14、Cl2溶液中，加入几滴1mol/L NH4Cl和过量的6mol/L NH3·H2O，观察溶液颜色的变化，静置片刻，再观察溶液的颜色。Co2+2NH3·H2O= Co(OH)2+2NH4+2H2O加氯化铵的目的是使Co(OH)2沉淀在浓氨水中完全溶解。 取2.0ml 0,1mol/L NiSO4滴加浓NH3·H2O，观察溶液的颜色，再加入过量的浓NH3·H2O，观察产物的颜色。然后将溶液分成4份，分别加1ml 3mol/L H2SO4、2mol/LNaOH 、H2O稀释、加热煮沸，观察它们有何变化，综合实验结果，说明镍氨配合物的稳定性。写出上述反应的反应方

15、程式。Ni2+6 NH3·H2O =Ni(NH3)62+6H2ONi(NH3)62+稳定性较高。（2）Fe2+、Fe3+、Co2+与K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6的反应在6支试管中分别加NH4Fe(SO4)2、FeCl3、CoCl2溶液，再分别加0.1mol/LK4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6溶液，观察现象并将结果填入表4.8-1中表4.8-1 Fe2、Fe3+、Co2与K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6的反应试剂NH4Fe(SO4)2FeCl3CoCl2K4Fe(CN)6KFeFe(CN)6(蓝色沉淀)(普鲁士蓝)Co2Fe(CN)6 (绿色沉淀)K3Fe(CN)

16、6KFeFe(CN)6 (蓝色沉淀)( 滕氏蓝)Co3Fe(CN)62 (淡棕色沉淀)Fe2+、Fe3+、Co2+与K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6的反应K+ + Fe3 + Fe(CN)64- = KFeFe(CN)6 (蓝色沉淀)(普鲁士蓝)K+ + Fe2+ + Fe(CN)63- = KFeFe(CN)6 (蓝色沉淀)( 滕氏蓝)Co2+ + Fe(CN)64- = Co2Fe(CN)6 (绿色沉淀)Co2+ + Fe(CN)63- = Co3Fe(CN)62 (淡棕色沉淀)（3）Fe3+、Co2+、Ni2+的鉴定反应 分别实验0.1mol/L FeCl3溶液与0,1mol/L

17、K4Fe(CN)6溶液和0.1mol/L KSCN溶液的作用，观察溶液颜色的变化，在后一溶液中加入少量NH4F固体，有何现象？解释所观察到得现象。这是鉴定Fe3+的灵敏反应。K+ Fe3+ + Fe(CN)64- = KFeFe(CN)6 (蓝色沉淀)(普鲁士蓝)Fe3+ + n SCN- = Fe(NCS)n3-n有血红色Fe(NCS)n3-n 6F FeF63- + nSCN- (血红色变无色) 在2.0ml0.1mol/L CoCl2溶液中加入少量KSCN固体，仔细观察固体周围的颜色，再滴入1ml戊醇和1ml乙醚，摇荡后观察水相和有机相的颜色。该反应可用于鉴定Co2+。Co2+ SCN-

18、 Co(NCS)42-(有机相显蓝色) 向一试管中加入1滴0.1 mol/L CoCl2溶液,用1mL6mol/LHAc酸化后加入6滴饱和NaNO2溶液，微热并观察现象。Co2+ 3K+ 7NO2- 2H+ K3Co(NO2)6 （黄色晶体） NO H2O 微热，HAc介质 在点滴板凹隙中加1滴 0.1mol/LNiSO4溶液，1滴2mol/LNH3·H2O,再加1滴1%镍试剂，观察现象。红色4、CoCl2水合物的颜色(1) 取一粒红色的CoCl2于坩埚中加热，有何现象？然后在空气中放置12h，观察其颜色有何变化？加热变蓝 放置后又变为红色(2)加数滴1mol/LCoCl2溶液于表面

19、皿中，用毛笔蘸取溶液在纸上写字，之后用镊子夹住纸，隔着石棉网用小火烘烤，观察字迹有何变化？再向字迹上滴水，字迹的颜色又有何变化？解释上述实验现象。 CoC12·6H2O 325K CoC12·2H2O 363K CoC12·H2O 393K CoC12 (粉红) （紫红） （紫蓝） （蓝色）5、铁、钴、镍的硫化物(1) 分别在含有Fe2+、Fe3+、Co3+、Ni3+试液的4支试管中，各加入数滴0.1mol·L-1Na2S水溶液，微热之。分别试验各硫化物沉淀在稀HCl和稀HNO3中的溶解情况，必要时可加热。将结果填入表4.8-2中。 表4.8-2 Fe2

20、+、Fe3+、Co3+、Ni3+和0.1mol·L-1Na2S反应试液0.1mol·L-1Na2S稀HCl稀HNO3Fe2+FeS （黑色沉淀）溶解(臭鸡蛋气味气体)溶解(臭鸡蛋气味气体)Fe3+FeS （黑色沉淀）溶解(有乳白色S及臭鸡蛋气味气体)溶解(有乳白色S臭鸡蛋气味和红棕色气体)Co3+CoS （黑色沉淀）不溶溶解(臭鸡蛋气味气体)Ni3+NiS （黑色沉淀）不溶溶解(臭鸡蛋气味气体)2FeCl3 H2S 2FeCl2 S 2HCl如果加过量的Na2S，则现象和解释：Fe2+ S2- FeS （黑色沉淀）Ni2+ S2- NiS （黑色沉淀）Co2+ S2- Co

21、S （黑色沉淀） MS 2HCl MCl2 H2S （MFe，Co，Ni）（事实上，因为晶形问题，CoS、NiS都不溶解）FeS不溶于氨水而NiS和CoS溶于氨水形成配合物MS HNO3 发生氧化还原反应7、铁的腐蚀和防腐(不做)铁的腐蚀镀锌铁(俗称白铁)和镀锡铁(俗称马口铁),当它们的表面镀层有破损时,铁被腐蚀速度为白铁低于马口铁.三种金属的活动性为Zn>Fe>Sn.一旦镀层破损形成ZnFe原电池,Zn为负极被腐蚀,铁为正极得到保护,因此白铁更耐用. 而FeSn原电池,Fe为负极,加速了铁的腐蚀.（1） 铁的防腐3Fe NaNO2 5NaOH3Na2FeO2 + NH3 + H2

22、O 6 Na2FeO2 + NaNO2 5H2O= 3Na2Fe2O4 + NH3 + 7 NaOHNa2FeO2 + Na2Fe2O4 2H2O= Fe2O3 + 4NaOH五、注意事项1、制备Fe(OH)2时，要细心操作，注意不能引入空气。2、欲使 Co(OH)2 Ni(OH)2沉淀在浓氨水中完全溶解，最好加入少量的固体NH4Cl。3、Zn粒和Sn粒均需用砂纸擦净表面的氧化物，使用完后必须回收。六、思考题1、 已知溶液中含有Cr3+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+，用流程图将它们分离并鉴别出来。2、 在碱性介质中氯水能将Ni(OH)2氧化为NiO(OH)，而在酸性介质中NiO(OH)又能将Cl-氧化为Cl2，两者是否矛盾，为什么？要求查不同介质中的标准电极电势值回答。3、 有时氯水或