下學(xué)期實(shí)驗(yàn)報(bào)告示范.doc

實(shí)驗(yàn)二十四 第一過渡系元素（二）（鐵、鈷、鎳）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 試驗(yàn)并掌握二價(jià)鐵、鈷、鎳的還原性和三價(jià)鐵、鈷、鎳的氧化性。2 試驗(yàn)并掌握鐵、鈷、鎳配合物的生成及性質(zhì)。3 試驗(yàn)并總結(jié)鐵、鈷、鎳及其配合物氧化還原性的變化規(guī)律。二、主要實(shí)驗(yàn)儀器和藥品:1 鐵、鈷、鎳的常見化合物溶液；氨水、氫氧化鈉、稀硫酸等；2 離心沉降器；三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容步驟實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋及有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式一、鐵(II)、鈷(II)、鎳(II)化合物的還原性、 1 鐵(II)的還原性：（）酸性介質(zhì)：酸性的Cl2水中滴加(NH4)2Fe(SO4)2溶液綠色的Fe2+溶液很快轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色。加入KSCN，立即得到血紅色溶液Cl2將Fe2+氧化成Fe3+而呈黃色。加入KSCN，由于生成了Fe(SCN)n3-n 而呈血紅色。Fe3+ + nSCN- = Fe(SCN)n3-n (n = 16)（）堿性介質(zhì)：除去空氣的酸性Fe2+溶液中緩慢加入mL6mol L-1的NaOH。沉淀留一段時(shí)間觀察首先觀察到白色沉淀，放置，沉淀很快變成棕紅色，其中可以觀察到白灰綠黑色棕紅的顏色變化Fe2+生成了氫氧化物沉淀Fe(OH)2為白色。Fe(OH)2 的還原性很強(qiáng)，很容易被空氣氧化生成Fe(OH)3而呈紅棕色。期間可以觀察到一系列顏色變化。中間產(chǎn)物Fe(OH)2.2Fe(OH)3為黑色Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 (白色)4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3鈷(II)的還原性（）Co2+溶液中加入Cl2水實(shí)驗(yàn)未觀察到溶液顏色變化。Co2+與Cl2水不反應(yīng)。（）CoCl2溶液中加入NaOH。所得沉淀分成兩份。一份置于空氣中，一份加入Cl2水a(chǎn). 加入NaOH后首先觀察到藍(lán)色沉淀生成，NaOH過量，得到粉紅色沉淀。b. 沉淀放置在空氣中慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)楹稚?；c. 加入Cl2水，很快轉(zhuǎn)變?yōu)楹稚?。a. Co2+溶液中加入NaOH后，首先生成藍(lán)色堿式鹽Co(OH)Cl，NaOH過量生成Co(OH)2。CoCl2 + 2NaOH = Co(OH)2 + 2NaClb. Co(OH)2具有一定的還原性，在空氣中慢慢被氧化為褐色的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鎳(II)的還原性NiSO4溶液中加入NaOH，所得沉淀分成兩份。一份在空氣中放置，另一份加入Cl2水。a. Ni2+溶液中加入NaOH后，得到綠色沉淀。b. 沉淀放置在空氣中沒有變化；c. 加入Cl2水后，沉淀較慢變化為黑色，若加熱，轉(zhuǎn)變加快。a. Ni2+與NaOH反應(yīng)生成綠色沉淀：Ni2 + 2OH = Ni(OH)2b. Ni(OH)2不能被空氣所氧化。c. 更強(qiáng)的氧化劑Cl2水可以將Ni(OH)2氧化為Ni(OH)3而呈黑色：2Ni(OH)2 + Cl2 + 2NaOH = 2Ni(OH)3 + 2NaCl結(jié)論氫氧化物的還原能力：Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 。Fe2+的還原性大于Co2+和Ni2+，而氫氧化物的還原性比簡(jiǎn)單水合離子強(qiáng)。二、鐵(III)鈷(III)鎳(III)的化合物的氧化性（）前面留下的Fe(OH)3CoO(OH)和NiO(OH)中加入濃鹽酸。用濕潤(rùn)的KI-淀粉試紙檢驗(yàn)產(chǎn)生氣體。a. Fe(OH)3溶入濃鹽酸，KI-淀粉試紙無變化；b. Co(OH)3Ni(OH)3加入濃鹽酸后，KI-淀粉試紙變藍(lán)；a. Fe(OH)3與濃鹽酸只發(fā)生酸堿反應(yīng)；b. Co(OH)3和Ni(OH)3溶入濃鹽酸后，生成的Co3+和Ni3+在水溶液中由于強(qiáng)氧化性不能存在，與濃鹽酸反應(yīng)釋放Cl2氣使KI-淀粉試紙變藍(lán)。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，震蕩試管FeCl3溶液中加入KI溶液后得到黃色溶液，加入CCl4震蕩試管，CCl4層呈紫色。Fe3能夠氧化I-生成I2，單質(zhì)I2溶入CCl4呈紫色。2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2結(jié)論水溶液中Fe3+的氧化力大于I2，而Co3+和Ni3+的氧化力大于Cl2。三、配合物的生成鐵的配合物（）亞鐵氰化鉀溶液中加入碘水，搖蕩試管后，加入硫酸亞鐵。加入硫酸亞鐵后生成藍(lán)色物質(zhì)。Fe(II)的CN配合物被I2氧化成Fe(III)配合物，加入Fe2后生成了鐵藍(lán)。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，搖蕩試管。溶液分成兩份，各加入KSCN溶液，向其中一只試管中加入H2O2只加入I2水溶液中加入KSCN觀察不到紅色出現(xiàn)。若加入H2O2立即得到紅色溶液。查電極電勢(shì)可知，F(xiàn)e2+不能被I2氧化Fe2+ + I2 = (不反應(yīng))強(qiáng)氧化劑可以將Fe2+氧化成Fe3+，后者與SCN-反應(yīng)生成血紅色配合物：Fe2+ + H2O2 = Fe3+ + H2OFe3+ + nSCN- = Fe(SCN)n3-n (n = 16)結(jié)論由于電極電勢(shì)I2不能將Fe2+氧化成為Fe3+，生成配合物改變了電極電勢(shì)，因此I2可以將Fe(II)的氰配合物氧化成Fe(II)配合物；H2O2能將Fe2+氧化成Fe3+。（）FeCl3 溶液中加入K4Fe(CN)6溶液生成鐵藍(lán)。鑒定Fe3+離子的反應(yīng)：4Fe3+ + 3Fe(CN)64- = Fe4Fe(CN)63（）FeCl3溶液中加入氨水，直至過量得到棕紅色沉淀；加入過量氨水，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 鈷的配合物（）CoCl2溶液中加入少量KSCN固體，觀察固體周圍溶液的顏色。再加入戊醇和乙醚，觀察有機(jī)相顏色。加入KSCN固體后，固體周圍出現(xiàn)藍(lán)紫色。加入有機(jī)相搖蕩后，有機(jī)相為淺藍(lán)色。Co2+與SCN-生成藍(lán)色配合物，此配合物在水溶液中不穩(wěn)定，在有機(jī)相中較為穩(wěn)定。Co2+ + 4SCN- (乙醚) = Co(SCN)42-（2）CoCl2溶液中加入濃氨水，使生成的沉淀剛好溶解。靜置。觀察現(xiàn)象。加入過量的氨水，沉淀溶解，生成黃色溶液。放置長(zhǎng)時(shí)間后，溶液變?yōu)槌壬?。Co2+與氨水反應(yīng)先生成堿式鹽沉淀，加入過量氨水，得到Co2+的配合物。由于配合物的生成，使得離子的電極電勢(shì)發(fā)生變化，空氣即可將Co(NH3)62+氧化成高價(jià)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 鎳的配合物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；第三份加水稀釋；第四份煮沸；NiSO4中加入氨水后，生成藍(lán)色配合物?？諝庵蟹胖?，無明顯變化。加入NaOH后，得到綠色沉淀；加入H2SO4后，藍(lán)色溶液轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色；加水稀釋，無明顯現(xiàn)象；煮沸：生成淺綠色渾濁。a. Ni2+與氨水反應(yīng)生成藍(lán)色配合物；b. 空氣不能將Ni(NH3)62+氧化成為Ni(NH3)63+，所以空氣中放置無變化；c. 加入NaOH后，由于生成了沉淀，配合物被解離得到藍(lán)色沉淀：Ni(NH3)62+ + 2OH- = Ni(OH)2 + 6NH3d. 加入H2SO4后，由于NH3生成為NH4+，配合物也被解離得到水合Ni2+離子：Ni(NH3)62+ (藍(lán)色) + 6H+ = Ni2+ + 6NH4+e. 將配合物的水溶液加熱，配離子水解得到沉淀：2Ni(NH3)6SO4 + 2H2O = Ni2(OH)2SO4 + 10NH3 (NH4)2SO4結(jié)論Co2+ 可以生成不穩(wěn)定的藍(lán)色的配合物Co(SCN)42- ，此配合物在有機(jī)相中穩(wěn)定性增加。Co2也可以生成黃色的氨配合物。由于生成配合物之后電極電勢(shì)發(fā)生變化，Co2+的氨配合物可以被空氣氧化成Co(NH4)63+(橙色)，而Ni2+的氨配合物不能被