实验九元素及其化合物性质（二） 一、实验目的 1了解d仪 、ds区氢氧化物或氧化物的生成与性质 2.程K,C,0KMa0、CoC等化合物的重要性质 3.掌握d区、ds区重要配合物的性质及 些离子的鉴定方法。 4.了解Cu(I)与Cu(Ⅱ)、Hg(I)与Hg()重要化合物的性质及其相与转化条件。 5,加深对二废污染环境危考的认识，提高环保意识。 二、实验原理 1.氢氧化物 在Cr+、Mn+、Fe2+等盐溶液中，分别加入话址的Na(OH溶液，生成的氢氧化物或 氧化物均难溶于水。产物见表87 表8】d区、s区重要化合物的氨氧化物或氧化物 ·e 的产 Cr(OH):呈两性，既溶丁酸又溶于碱。 Cr(OH)+(OH一[r(OH),] 光染色 [Cr(OH)]具有还原性，可将HO还原 2[Cr(0H)4]-+3H2(2+20H△2Cr0+81H2(0 Mn(OH)2Fe(OH)2在空气中作常不稳定，易被氧化。 分别发生下列反应： 4Mn(H):+0+4Mn(O(0H)+2H0 4Mn()(()H)+()2+2H2)-*4Mn()()H)2 4Fe(OH)2+(O2+2H2(0→4Fe(OH)x￥ 下c(H):很快被空气氧化，在氧化过程中可以生成绿色到黑色的各种中间产物。 Co(H)2在空气中缓慢氧化，Ni(OH)2在空气中稳定。 4Co(0H)2+02 >4Co0(0H)+2H2(0 褐色 从在空气中的稳定性可以看出，它们的还原能力是：下(OH)2>Co(OH)2>Ni(OH)2. Fe(OHD:,Co(OH)2,Ni(OH)2均可以被溴水氧化.发生如下反应： M(OH)2+Br+(OH→MO(OH)↓+Br-+H0 (M=Fe、Co.Ni) CoO(OH)、NiO()H)(黑色)氧化性很强，可将HCI氧化，而Fe(OH),则不能。 MO(OH)+6H++2CI- +1,4+2M2-+4H2() (M=(o、Ni) 氧化性：Fe(OH)<(o(OH)<Ni()H) Zn()H)z呈两性。Cu(OH):两性偏碱，溶于浓度较大的碱。而(Cd(OH)2几乎不溶于 暖，呈碱性。 M(OH)2+20H--[M(OH)- (M-Zn.Cu) Zn(OH)2、Cu(OH):、CdOH)2均溶于氨水，形成配离子： M(OH):+4NH →[M(NH)]++2H [Za(NH4JP+,[Cd(NH)]2均无色，[Cu(NH)]+为深蓝色.Ca(OH、Ni(OID 溶于氨水，可发生下列反应： M(()H)2+6NH3-[M(NH3)G]2++2()H (M-Co、Ni) [Co(NH)]2-不稳定，易被空气氧化 4Co(NH)]++0+2H20→4[Co(NH]++4OH 1黄色
[Ni(NH:)e]2+为紫色，在空气中稳定。 Fc(OH)2、Fe(OH),不溶于氨水， 银和汞的氢氧化物极不稳定，易脱水，所以在银盐、汞盐、亚汞盐溶液中加入碱时，得 不到氢氧化物，而生成相应的氧化物。亚汞盐溶液中加入，Hg发生歧化。生皮 Hg)和Hg。 2.K:Cr2()r、KMn(等化合物的重要性质 K2Cz(h是橙红色的品体，在酸性溶液中有较强的氧化性，可被还原为C+,例如， Cr2(0号+6Fe2++14H1→2Cr++6Fe++7H20 Crz0-+3H22+8H →2Cr++30+7H:0 在铬酸盐或重铬酸盐溶液中，存在下列平衡： 2Cr(号+2Hr=(Cr(0片+H2(0 校色 因此在不同的介质中，C2()号与Cr(O可以相互转化。 酸盐的 溶解度一般比重铬酸盐的小。在重铬酸盐溶液中加人a2+、Pb2+、Ag+等沉 淀剂时，将生成铬酸盐沉淀。 2Ba2+Cr2(0号+H2(0→2BaCr01t+2H+ 2Pw:+G号+H0一→2PbC0,+2H 色 4Ag*+Cr2(号+H20→2AgCr)↓+2H KM,是素红色晶体，是常用的氧化剂，在酸性溶液中氧化性更强。其还原产物因介 质不同而异。酸性条件下MnO:还原为Mn+,强碱性介质还原为Mn(O,在中性或近中 性溶液中还原为MnO:。例如，KMO,与NaS()方在不同介质中的反应为： 2Mn(0r+5S0g+6H+→2Mn2++5S(+3H20 2MnO+3S()g+H()→2Mn(h↓+3S(+20H 2Mn0i+S(片-+2()H-+2Mn(“+S￥-+H2() M2+水合离子为浅粉色，稀时无色。在酸性介质中能稳定存在。只有在强酸性介质中 才能被强氧化剂(NaBO,K:S,等)氧化 5NaBiO(s)+2Mn2++14H+ 2Mn()i+5Bi3++5Na++7H2( 紫红色 此反应会引起颜色显著变化，特效性好，故通常利用此反应鉴定M2+。 氯化钴由于含结晶水数日不同而呈现不同的颜色。它们相有，转变的温度及特征颜 色如下： coC2·6H20.325.3 K-CoCl2·2H,0136张oC2·H,09 CoCl 转红色 蓝色无水CaC2溶于水呈粉红色。做干燥剂用的硅胶常含有Co(C2,利用它吸水和脱水 时而发生的额色变化，来表示硅胶的吸湿 Hg(I)与Hg(Ⅱ)的相互转化 Cu+在溶液中极不稳定，易发生歧化反应
2Cu*一Cu2++(CuK=1.48×106 C(1)的化合物在酸性溶液中，即发生歧化反应。例如 Cuz()+2H+--Cu+Cu2++H2() 降低溶液中Cu+的浓度，可使Cu(Ⅱ)转变为Cu(I)。例如反应 2u2++41+2Cul+I2 1色 反应 Hg2+Hg一Hg3+ K=70 从平衡常数看，Hg(】)转化为Hg(1)较容易，但是降低溶液中Hg+的浓度，也可以使 Hg(1)转化为Hg(), 2HgCl2+Sn21+4CI-一→Hg-Cl2t+[SnC6]2 自色 HgaC2+Sn2·+4→2Hg+[SnC] 乳色 上述第-个反应是Hg(Ⅱ)转变为Hg(I)的反应。这两个反应是鉴定Hg+或S+的反应. 下面两个反应是Hg)转变为Hg)的反应。 Hg+20H--Hg()+Hg+Hz( Hg:l+21 一[HgL,]+Hg 4.Fe(Ⅲ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等的重要配合物 Fe+与KSCN在酸性溶液中发生下列反应： Fe+nSCN -[Fe(NCS),- (n=1~6) 血红色 此反应非常灭敏，常用于鉴定Fe+ Ca2+与KSCN反应生成蓝宝石色[Co(NCS]2-配离子。 Co++4SCN-[Co(NCS) [C(N(CS),]-在水溶液中不稳定，易解离。但易溶于丙酮、戊醇等有机溶剂中，使蓝色更 显若，利用这一反应可鉴定C02+. Fc2·、Fe2与KCN可形成配合物K,[Fc(CN)6](黄血盐)、K:[Fe(CN)](泰血盐). 在F2+盐溶液中加入赤血盐，或在Fc+盐溶液中加入黄血盐，均牛成蓝色沉淀 K++Fe2+Fc(CN)3-KFe Fe(CN)] K-+Fe++[Fe(CN)s] →KFe[Fe(CN)s]t 这两个反应常用来分别鉴定Fc2+和FeF。 在中性或酸性条件下，C2+与黄血盐反应生成红褐色沉淀，发生下列反应： 2Cu2 +[Fe(CN)-Cu2LFe(CN)6J 这是鉴定Cu+的反应 N在氨性溶液中与丁二肟反应生成鲜红色沉淀，利用这一反应可鉴定NP+ 0H…0 CH C-N 0H CH,-C- CN-C-CH +2H -C,(H, 入5H) (了弱)像
g与KI作用，生成橘红色Hgl沉淀，Hgl溶于过量的KI溶液，生成无色[HgL配 离子 1Hg2++21→Hgl2, Hgl+2I→[Hge H与KI反应生成草绿色Hg,沉淀，Hgh在过量的K1溶液中发生歧化反应 Hg++2I→1g21:↓ Hg212+21-[11gl]2-+Hg, 三、试剂 H:SO.(2mol/L):HNO,(6mol/L):HCI 6mol/L):NaOH (6mol/L.2mol/ L):NH·HO(6mol/1). 以下盐溶液或配合物浓度均为0.1mol/L KCr2O:KMnO KI:K2CrO:Ks [Fe(CN)]KSCN:K [Fe(CN)]CrCl: MnSO:(NH)Fe(SO)2.6H2O.FeCl:CoCl:NiSO CuSO:AgNO:ZnSO: CdC1,:Hg（NO):,Hg(NO)1:NSO:Na=SO:SnC1;NaS:葡衙糖(10%)： H:O: 丁二肟(1%) 固体试剂：NaBi( 其他：淀粉K1试纸：乙邂：丙 四、实验步骤 1.氢氧化物或氧化物的生成与性质 在C,+Mn2+Fe+下c+、Co2+、N2十、Cu+、Ag1、Zn2+、Cd2+,Hg2+ Hg+的盐溶液中分别加入适量的稀NáOH溶液，观察沉淀的颜色并试验氢氧化物的以下 性质 注意：Fc(OHD:因为极易被空气氧化 制备时需要除氧，可按下列方法制取 在1支试管中加人1mL去离子水和2滴稀H: 沸后赶尽空气。待其冷却后， 加入少量(NH):Fe(SO,2·6HO晶体.在另1支试管中加入1mL.6mol/ NaOH 煮满 赶尽氧气，冷却后，用一滴管吸取NOH溶液，插人硫酸亚铁铵溶液底部，慢慢放出，观 察现象 (1)Mn()H),Fe(()1):、Co(OH),、Ni(()H)z在空室气中的稳定性。 (2)Cr(OH)a、Za(OD、Cu(OH):的两性 3)Fe(OH) NOOH)的氧化 在日制取的Co(OH)n,Ni()H)2悬 浊液中，分别加人澳水，观察沉淀颜色的变化，然后分别加入浓H1,用淀粉K1试纸检验 是否有氯气生成，在F(OH):沉淀中加入浓HC1,检验有否氯气生成 (4)在[Cr(OH),]一溶液中加入HOz溶液，加热观察溶液色的变化 (5)在[Cu(OH),]2-溶液中加人少量葡萄糖溶液，加热。视察沉淀的颜色。 、Cu2+、Cd+、N+、Co+盐溶液中分别加人少量氨水，观察沉淀的颜 色。然后再分别加人过量的氨才 ,观察沉淀溶解、溶液的颜色 (7)将Cu(OH):悬浊液加热，观察沉淀颜色的变化 2.K2 Cr:O、KMnO:等重要化合物性质 (1)分别以Fe2+、HOh为还原剂，试验KCrO,的氧化性 (2)在K:CO,溶液中加人Na(OH溶液，再加人稀HC溶液，观察溶液颜色的变化
(3)在试管中加人几滴0.1mol/LK2Cr20,溶液，加人去离子水稀释至1ml.左右，再 滴加AgN(O:溶液，观察沉淀的颜色。 在几滴K2Cr(,溶液中，滴人AgN(O,溶液。比较两次沉淀的颜色。 (4)KMn(:的氧化性以NaSO3为还原剂，试验介质对KMn)还原产物的影响 在KMn(O,溶液中，滴加MnS():溶液，观察沉淀的颜色。 (5)CoC2水合离子的颜色用玻璃棒蓝取CC2溶液在白纸上写学，晾干后放在火焰 上小心烘烤，观察字迹颜色的变化。 (6)Cu(Ⅱ)与Cu(I)的相互转变在CuS(),溶液中滴加KI溶液，观器溶液的颜色， 再加入少量的Na2S2(O:溶液，观察沉淀的颜色。 3.重要配合物及离子鉴定 (1)Cr(M)的鉴定取3滴K2C?(h用HN()3酸化后，加入数滴乙醚和3%H2(O2,有 何现象。 (2)Mn2+的鉴定在几滴MnS(),溶液中，加入数滴HN(O溶液，再加入少基NaBi()。 固体，摇动试管，静置，观察上层清液的颜色。 (3)Fe2+的鉴定在Fe2+溶液中加人K3[Fe(CN)6]溶液，观察沉淀的颜色。 (4)Fc+的鉴定在F+的溶液中，分别加人KSCN和K[Fe(CN)6溶液，观察 有何现象。 (5)Co2-的鉴定在CoC1,溶液中加入丙酮，再加人KSCN溶液，播动试管，观察溶 液颜色的变化。 (6)N+的鉴淀在少量NS),溶液中，滴加NH·H()溶液，使生成的沉淀刚好溶 解为业，再加入2滴丁二肟，观察鲜红色沉淀的产生。 (7)Cu+的鉴定在少量CuS,溶液中，滴加K,[Fe(CN6]溶液，观察有何现象 (8)Hg(Ⅱ)的配合物及鉴定在Hg(N()2溶液中加人少址的KI溶液，观察沉淀的 颜色。再继续加入K1溶液，至沉淀溶解为止。观察溶液的颜色。 ①Hg2+的鉴定：将一滴Hg(N())2溶液稀释至ml,然后逐滴加入SnCl溶液，观 察白色沉淀的产生。继续加人SCl,溶液，观察沉淀颜色的变化。 ②Hg+与KI的反应：在一滴Hg(N()2的溶液中，逐滴加人KI溶液，观察沉淀的 颜色。继续加人KI溶液，观察沉淀颜色的变化。 4.选做实验（均利用本实验提供的药品） (1)通过实验比较KMO、K2Cr2O、Hz(O2氧化能力的相对大小。 (2)设计合理方案，试验下列物质之间的转变。 C2O→Cr+→Cr(OH)3-→[Cr(OH)4]-→Cr(O→AgzCrO→AgCI→[Ag(NHs)2]+→ Ag:S-+S (3)用KCN溶液鉴定Co2+,Fe3+混合液中的Co2+(不必分离)。 (4)分离并检出Fe+,C3+,N+混合液中各离子 五、思考题 1,Cr(Ⅲ)，Cr(M)在酸性和碱性介质中各以何种形式存在？Cr(日)中何者还原性较 强？Cr(M)中何者氧化能力强？ 2.KMO,在不同介质中还原产物各是什么？ 3.验证KzCr2(Oh的氧化性时，能否用HC1酸化？为什么？ 4.本实验中如何证明Fe(OH)2,Co(OH)2,Ni(OH)2还原性依次减弱？又是如何验
证Fe(O(OH),Co(O(OH),Ni()(OH)氧化性逐渐增强？用标准电极电势解释上述规律。 5.制取Fe(OH)2所用的去离子水和Na(OH溶液都需煮沸，为什么？ 6.烘干硅胶时用什么温度好？ 7.Fc(C1,水溶液与什么物质作用时，会星现下列现象： ①棕红色沉淀：②血红色溶液：③无色溶液；④深蓝色沉淀。 8.总结Cu2-、Ag+、Znm2 、Cd,Hg+、Co2+、Nr等离子与氨水作用的情况。 9.总结Cu2+,Fer、Ag+、Hg2+、Hg+等离子与KI反应的情况. 10.总结Cr1、Mn2+、Fe2+、Fe+、Co2+、N+、Cu21、Ag、Zn2+、Cd+. Hg2+、Hg等离子与NaOH作用的情悦
