若从Cr3+出发制得CrO42^溶液，在其中加入Pb2+溶液，则可制得*PbCrO4沉淀
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发布时间：2022-04-26 01:14
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时间：2023-10-03 07:06
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*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。
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*)+2H+
4Ag++Cr2O72-+H2O===2Ag2CrO4 (砖红色)+2H+
2Pb2++Cr2O72-+H2O===2PbCrO4 (铬*)+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)+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。
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)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。
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
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0.1 MnSO4, 0.5 CoCl2溶液，少量FeSO4·7H2O固体及2 NaOH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0.1 CoCl2 , NiSO4溶液，6 NaOH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、 低价盐的还原性
（1）碱性介质中Cr(Ⅲ)的还原性 取少量0.1 CrCl3溶液，滴加2 NaOH溶液，观察沉淀颜色，继续滴加NaOH至沉淀溶解，再加入适量3%H2O2溶液，加热，观察溶液颜色的变化，写出有关反应方程式。
（2）Mn（Ⅱ）在酸性介质中的还原性 取少量0.1 MnSO4溶液，少量NaBiO3固体。滴加6 HNO3， 观察溶液颜色的变化，写出反应方程式。
4、 高价盐的氧化性
（1） Cr（Ⅳ）的氧化性
a. 取数滴0.1 K2Cr2O7溶液，滴加3 H2SO4溶液，再加入少量0.1 Na2SO3溶液，观察溶液颜色变化，写出反应方程式。
b. 取1mL0.1 K2Cr2O7溶液，用1mL H2SO4酸化，再滴加少量乙醇，微热，观察溶液由橙色变为何色，写出反应方程式。
（2）Mn（）的氧化性 取3支试管，各加入少量KMnO4溶液，然后分别加入3 H2SO4，H2O和6 NaOH
溶液，再在各试管中滴加0.1 NaSO3溶液，观察紫红色溶液分别变为何色。写出有关反应方程式。
（做此实验时，滴加介质及还原剂的先后次序是否影响产物颜色的不同，为什么？）
（3）Fe3+ 的氧化性 取数滴0.1 FeCl3于试管中，加0.1 KI数滴，观察现象并写出反应方程式。
5、 锰酸盐的生成及不稳定性
取10滴0.01 KMnO4溶液，加入1mL40%NaOH，再加入少量MnO2固体，微热，搅拌，静置片刻，离心沉降，取出上层绿色清液（即K2MnO4溶液）。
（1） 取少量绿色清液，滴加3 H2SO4，观察溶液颜色变化何沉淀的颜色，写出反应方程式。
（2） 取数滴绿色清液，加入氨水，加热，观察溶液颜色的变化，写出反应方程式。
6、 钴和镍的氨配合物
（1） 取数滴0.5 CoCl2溶液，滴加少量1 NH4Cl和过量6 NH3·H2O.观察溶液颜色，且注意溶液颜色的变化，写出有关反应方程式。
（2） 取数滴0.5 NiSO4 溶液，滴加少量1 NH4Cl和过量6 NH3·H2O.观察溶液颜色，写出有关反应方程式。
7、 Cr3+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+ 混合液的分离和鉴定
写出鉴定各离子所选用的试剂及浓度，完成上述流程图。
（1） 写出各步分离于鉴定的反应方程式。
（2） 鉴定结果
五、 延伸实验
1、 计分离方案，并检出以下离子（以流程示意图表示之）。
（1） Al3+,Cr2+,Mn2+ ;
（2） Fe3+,Co2+, Ni2+.
2、 合金钢中一般含有Fe，Cr或Ni，Mn等金属元素。设计分离方案，定性鉴定合金钢中含有何种元素（以流程示意图表示之）。
六、 思考题
1、 复习思考
（1） 分离Mn2+,Fe3+,Ni2+与Cr3+时，加入过量的NaOH和H2O2溶液，是利用了氢氧化铬的哪些性质？写出反应方程式，反应完全后，过量的H2O2为何要完全分离？
（2） 溶解Fe(OH)3, Co(OH)3 ,Ni(OH)2, MnO(OH)2等沉淀时，除加H2SO4外，为什么要再一次加入KNO2固体？
2、 进一步思考
（1） 鉴定Mn2+离子时，下列情况对鉴定反应产生什么影响？
a. 沉淀若未用去离子水洗涤，存有较多Cr3+离子；
b. 介质用盐酸，而不用*；
c. 溶液中Mn2+离子浓度太高；
d. 多余的H2O2没去全部分解。
（2） 鉴定Co2+离子时，除加KSCN饱和溶液外，为何还要加入NaF（s）和丙酮？什么情况下可以不加NaF？
（3） 鉴定Ni2+离子时，为何用NH3·H2O调节pH值在5～10范围？强酸或强碱溶液对检验Ni2+有何影响？
（4） FeCl3的水溶液呈*，当它与什么物质作用时，可以呈现下列现象：
a.血红色； b.红棕色沉淀；
c.先呈血红色溶液，后变为无色溶液； d.深蓝色沉淀
写出有关反应方程式。
希望帮助得到你。。。
