实验八铁、钴、镍 1.实验目的 (1)实验铁、钴、镍氢氧化物的生成和性质 (2)实验+2价铁盐的还原性与+3价铁盐的氧化性 (3)实验铁、钴、镍配合物的生成与性质。 (4)实验Fe2与Fe的鉴定反应 2.实验内容 2.1铁、钴、镍氢氧化物的制备和性质 2.1.1+2价铁、钴、镍氢氧化物的制备和性质 (1)Fe(OH2的制备和性质:在试管中加入2mL水,加入1~2滴 I mol/LH2SO4酸 化。煮沸以赶尽溶于其中的空气,然后加入少量的硫酸亚铁铵晶体,并使其溶解。在另 试管中加入lmL6 mol/L NaOH溶液,煮沸,以赶尽空气,冷却后,用滴管吸取0.5mL 该NaOH溶液,插入硫酸亚铁铵溶液(直至试管底部)内,慢慢放入NaOH溶液(整个操作 要避免将空气带进溶液中),观察产物颜色和状态。然后摇匀,静置片刻,观察有何变 化。写出反应式。 实验现象:最初生成白色沉淀,放置很快转变成灰绿色,最后变成褐色沉淀。 反应方程式:Fe2++2OH→Fe(OH2↓(白色) 4Fe(OH2+O2+2HO→4Fe(OH)3↓(褐色) (2)Co(OH)的制备和性质:往少量0. Imol/L Cocl2溶液中滴加2mol/ L Naoh,观 察发生的现象。将试管不断振荡并微热,观察沉淀颜色的变化。将沉淀分为三份:两份 实验Co(OH2的酸碱性:一份静置一段时间,观察有何变化。解释现象,并写出反应式。 实验现象:最初生成蓝色沉淀,随着NaOH的加入,蓝色沉淀变成粉红色沉淀, 放置一段时间后转变成褐色沉淀;加HCl沉淀溶解,加NaOH不反应。 反应方程式:Co2+2OH→Co(OH)C1↓(蓝色)→Co(OH2↓(粉色) 4Co(OH2+O2+2H2O→4Co(OH)3↓(褐色) Co(OH)2+HCl→CoCl2+2H2O(沉淀溶解) Co(OH2+NaOH(6mo/L)→不反应 (3)NOH)2的制备和性质:往少量O.Imol/ L NISO4溶液中,滴加2 mol/L NaOH 观察现象,检验NiOH2的酸碱性,并观察NOH)2在空气中放置时颜色是否发生变化
实验八 铁、钴、镍 1. 实验目的 （1）实验铁、钴、镍氢氧化物的生成和性质。 （2）实验+2 价铁盐的还原性与+3 价铁盐的氧化性。 （3）实验铁、钴、镍配合物的生成与性质。 （4）实验 Fe2+与 Fe3+的鉴定反应。 2. 实验内容 2.1 铁、钴、镍氢氧化物的制备和性质 2.1.1 +2 价铁、钴、镍氢氧化物的制备和性质 （1）Fe(OH)2 的制备和性质：在试管中加入 2mL 水，加入 1～2 滴 l mol/L H2SO4 酸 化。煮沸以赶尽溶于其中的空气，然后加入少量的硫酸亚铁铵晶体，并使其溶解。在另 一试管中加入 1mL 6mol/L NaOH 溶液，煮沸，以赶尽空气，冷却后，用滴管吸取 0.5mL 该 NaOH 溶液，插入硫酸亚铁铵溶液(直至试管底部)内，慢慢放入 NaOH 溶液(整个操作 要避免将空气带进溶液中)，观察产物颜色和状态。然后摇匀，静置片刻，观察有何变 化。写出反应式。 实 验 现 象 ：最初生成白色沉淀，放置很快转变成灰绿色，最后变成褐色沉淀。 反应方程式：Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O → 4Fe(OH)3↓(褐色) （2）Co(OH)的制备和性质：往少量 0.1mol/L CoCl2 溶液中滴加 2mol/L NaOH，观 察发生的现象。将试管不断振荡并微热，观察沉淀颜色的变化。将沉淀分为三份：两份 实验 Co(OH)2 的酸碱性；一份静置一段时间，观察有何变化。解释现象，并写出反应式。 实 验 现 象 ：最初生成蓝色沉淀，随着 NaOH 的加入，蓝色沉淀变成粉红色沉淀， 放置一段时间后转变成褐色沉淀；加 HCl 沉淀溶解，加 NaOH 不反应。 反应方程式：Co 2+ + 2OH- → Co (OH)Cl↓(蓝色)→Co (OH)2↓（粉色）） 4Co (OH)2 + O2 + 2 H2O → 4Co (OH)3↓(褐色) Co (OH)2 + HCl → CoCl2 + 2H2O（沉淀溶解） Co (OH)2 + NaOH（6mol/L）→不反应 （3）Ni(OH)2 的制备和性质：往少量 0.1mol/L NiSO4溶液中，滴加 2mol/L NaOH。 观察现象，检验 Ni(OH)2 的酸碱性，并观察 Ni(OH)2 在空气中放置时颜色是否发生变化
实验现象:生成淡绿沉淀,放置无变化;加HCl沉淀溶解,加NaOH不反应。 反应方程式:Ni2+2H→Ni(OH)2↓(淡绿) Ni(OH)2+HCl→NiCl2+H2O(沉淀溶解) Ni(OH2+NaOH(6moL)→不反应 根据以上实验结果可知,+2价铁、钴、镍的氢氧化物的酸碱性和还原性: 酸碱性:Fe(OH2Co(OH2Ni(OH2呈碱性 还原性:按Fe(OH2、Co(OH2、Ni(OH2依次减弱。 2.1.2+3价铁、钴、镍氢氧化物的制备和性质: (1)Fe(OH)3的制备和性质:在0.lmol/ LFecl3溶液中,滴加2 mol/NAoh,观察 沉淀的颜色和状态,离心分离,保留沉淀。往沉淀上加入浓盐酸,观察有何变化?用淀 粉碘化钾试纸,检验放出的气体。写出反应式 实验现象:生成褐色沉淀,加HCl沉淀溶解,无气体放出。 反应方程式:Fe3+3H→Fe(OH)3↓(褐色) Fe(OH3+3HCl→FeCl3+3HO(沉淀溶解) (2)Co(OH)3的制备:往0.1moⅥCoCl2溶液中,加入几滴溴水和2 mol/L Naoh溶 液,观察沉淀的颜色,离心分离,保留沉淀。往沉淀上加入浓盐酸,观察有何变化?用 淀粉碘化钾试纸,检验放出的气体。写出反应式 实验现象:生成褐色沉淀,加HCl沉淀溶解,放出的气体使淀粉碘化钾试纸变 蓝 反应方程式:Co2++2OH→Co(OH2↓(灰色) 2Co(OH2+Br2+4OH→2Co(OH)3↓(褐色)+2Br+ 2H,O Co(OH)2+2HCl→CoCl2+H2O+Cl2(沉淀溶解) 2I+Cl2→2CI+I2 (3)NiOH)3的制备:往O.1 mol/L NiSo4溶液中,加入几滴溴水和2 mol/ Naoh 溶液,观察沉淀的颜色,离心分离,保留沉淀。往沉淀上加入浓盐酸,观察有何变化?用 淀粉碘化钾试纸,检验放出的气体。写出反应式。 实验现象:生成黑褐色沉淀,加HCl沉淀溶解,放岀的气体使淀粉碘化钾试纸 变蓝
实 验 现 象 ：生成淡绿沉淀，放置无变化；加 HCl 沉淀溶解，加 NaOH 不反应。 反应方程式：Ni 2+ + 2OH- → Ni (OH)2↓(淡绿) Ni(OH)2 + HCl → NiCl2 + H2O（沉淀溶解） Ni (OH)2 + NaOH（6mol/L）→ 不反应 根据以上实验结果可知，+2 价铁、钴、镍的氢氧化物的酸碱性和还原性： 酸碱性： Fe(OH)2 Co (OH)2 Ni (OH)2 呈碱性 还原性： 按 Fe(OH)2 、Co (OH)2、Ni (OH)2 依次减弱。 2.1.2 +3 价铁、钴、镍氢氧化物的制备和性质： （1）Fe(OH)3 的制备和性质：在 0.1mol/LFeCl3 溶液中，滴加 2mol/LNaOH，观察 沉淀的颜色和状态，离心分离，保留沉淀。往沉淀上加入浓盐酸，观察有何变化? 用淀 粉碘化钾试纸，检验放出的气体。写出反应式。 实 验 现 象 ：生成褐色沉淀，加 HCl 沉淀溶解，无气体放出。 反应方程式：Fe3+ + 3OH- → Fe (OH)3↓(褐色) Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O（沉淀溶解） （2）Co(OH)3 的制备：往 0.1mol/LCoCl2 溶液中，加入几滴溴水和 2mol/L NaOH 溶 液，观察沉淀的颜色，离心分离，保留沉淀。往沉淀上加入浓盐酸，观察有何变化? 用 淀粉碘化钾试纸，检验放出的气体。写出反应式。 实 验 现 象 ：生成褐色沉淀，加 HCl 沉淀溶解，放出的气体使淀粉碘化钾试纸变 蓝。 反应方程式：Co2+ + 2OH- → Co(OH)2↓(灰色) 2Co (OH)2 + Br2 + 4 OH- → 2Co (OH)3↓(褐色) + 2Br- + 2H2O Co(OH)2 + 2HCl → CoCl2 + H2O + Cl2（沉淀溶解） 2I- + Cl2 → 2Cl- + I2 （3）Ni(OH)3 的制备：往 0.1mol/L NiSO4 溶液中，加入几滴溴水和 2mol/L NaOH 溶液，观察沉淀的颜色，离心分离，保留沉淀。往沉淀上加入浓盐酸，观察有何变化? 用 淀粉碘化钾试纸，检验放出的气体。写出反应式。 实 验 现 象 ：生成黑褐色沉淀，加 HCl 沉淀溶解，放出的气体使淀粉碘化钾试纸 变蓝
反应方程式:Ni2+2OH→Ni(OH)2↓(淡绿) 2Ni(OH+Br2+4OH→NOH)34(黑褐色)+2Br+ 2H.O Ni(OH) NiCl2 H2O Cl2 根据以上实验结果可知,+3价铁、钴、镍氢氧化物的氧化性按Fe(OH)3、Co(OH)3 Ni(OH3依次增强 22铁盐的性质 (1)往试管中加入少许0. I mol/ feso4溶液,用H2SO4酸化后,再加入0.0 I mol/L KMnO4溶液,观察并解释现象,写出反应式。 实验现象:KMnO4溶液的紫色褪去 反应方程式:MnO4+5Fe2++8H→5Fe3+Mn2++4H2O (2)往O.lmol/LKI溶液中加λO. Imol/L FeCl3溶液和CCl4,观察并解释现象,写 出反应式 实验现象:CCl4层呈现紫红色。 反应方程式:2Fe3+2I→2Fe2+I2 23配合物的生成和性质 (1)分别取铁盐、亚铁盐溶液少许,各加入碱溶液,观察现象,并与下述实验比较, 写出反应式 亚铁盐 实验现象:最初生成白色沉淀,放置很快转变成灰绿色,最后变成褐色沉淀。 反应方程式:Fe2++2H→Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓(褐色) 铁盐: 实验现象:生成褐色沉淀,加HCl沉淀溶解,无气体放出 反应方程式:Fe+3OH→Fe(OH)3↓(褐色) (2)分别实验01moLK4FeCN)](亚铁氰化钾)溶液和001 mol/L K3Fe(CNh](铁 氰钾)溶液同稀氢氧化钠溶液的作用 实验现象:不反应。 (3)分别实验亚铁氰化钾溶液和三氯化铁溶液的作用及铁氰化钾溶液同硫酸亚铁
反应方程式：Ni 2+ + 2OH- → Ni (OH)2↓(淡绿) 2 Ni (OH)2 + Br2 + 4 OH- → Ni(OH)3↓(黑褐色) + 2Br- + 2H2O Ni(OH)3 + 3HCl → NiCl2 + H2O + Cl2 2I- + Cl2 → 2Cl- + I2 根据以上实验结果可知， +3 价铁、钴、镍氢氧化物的氧化性按 Fe(OH)3 、Co (OH)3、 Ni (OH)3 依次增强。 2.2 铁盐的性质 （1）往试管中加入少许 0.1mol/L FeSO4溶液，用 H2S04酸化后，再加入 0.01mol/L KMnO4 溶液，观察并解释现象，写出反应式。 实验现象：KMnO4 溶液的紫色褪去。 反应方程式： MnO4 - + 5Fe2+ + 8H +→ 5Fe 3+ + Mn2+ + 4H2O （2）往 0.1mol/ LKI 溶液中加入 0.1mol/L FeCl3 溶液和 CCl4，观察并解释现象，写 出反应式。 实验现象：CCl4 层呈现紫红色。 反应方程式： 2Fe3+ + 2I -→ 2Fe 2+ + I2 2.3 配合物的生成和性质 ． （1）分别取铁盐、亚铁盐溶液少许，各加入碱溶液，观察现象，并与下述实验比较， 写出反应式。 亚铁盐： 实 验 现 象 ：最初生成白色沉淀，放置很快转变成灰绿色，最后变成褐色沉淀。 反应方程式：Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O → 4Fe(OH)3↓(褐色) 铁盐： 实 验 现 象 ：生成褐色沉淀，加 HCl 沉淀溶解，无气体放出。 反应方程式：Fe3+ + 3OH- → Fe (OH)3↓(褐色) （2） 分别实验 0.1mol/L K4[Fe(CN)6](亚铁氰化钾)溶液和 0.01mol/L K3[Fe(CN)6](铁 氰钾)溶液同稀氢氧化钠溶液的作用。 实 验 现 象 ：不反应。 (3) 分别实验亚铁氰化钾溶液和三氯化铁溶液的作用及铁氰化钾溶液同硫酸亚铁
溶液的作用 实验现象:均生成蓝色沉淀。前者是鉴定Fe3的反应,后者是鉴定Fe2的反应。 反应方程式:xK4Fe(CN]+ X Fecl3→[KFe( CN6Fe↓(普鲁士蓝)+3xKCl KFe(CN)]+ X FeCl2→[KFe( CN6Fe]x↓(腾氏蓝)+3xKCl 实验三氯化铁溶液中加入硫氰化钾溶液,观察现象,写出反应式, 实验现象:血红色溶液。这也是鉴定Fe的一种常用的方法。 反应方程式:Fe+xSCN→[ Fe(scN)x (4)钴的配合物: a.在少量氯化钴()溶液中加入0.5mL正戊醇,再滴加饱和的KSCN溶液,振荡, 观察水相和有机相的颜色变化。 实验现象:戊醇层呈兰色。可用来鉴定Co2离子 反应方程式:Co2++4SCN→Co(NCS b.往试管中加入少量CoCl2溶液,用6 mol/L HAc酸化后,再加入少许氯化钾固体 和少量NaNO2溶液,微热之,观察实验现象 实验现象:黄色晶体出现。可用来查出Co2,也可用来查出Kt。 反应方程式:CoCl2+HAc+NaNO2→KCo(NO36]↓(黄色) c.在0.5 mol/L Cocl2溶液中,加入几滴1moNH4Cl溶液和过量的氨水,观察二 氯化六氨合钴Co(NH3)6Cl2溶液的颜色。静置片刻观察颜色的改变。 实验现象:生成土黄色溶液,放置后变成紅褐色。 反应方程式:Co2++6NH3=[Co(NH)k]2 4[Co(NH36]-+ O2 2H20=4[Co(NH3)6]+ 40H (5)镍的配合物: a.往少量硫酸镍溶液中逐滴加入浓氨水至生成的沉淀刚好溶解为止。观察反应产 物的颜色。然后把溶液分成四份。往两份溶液中分别加入2mol/ L Naoh溶液和 lmol/LH2SO4溶液,观察有何变化。把另一份溶液加水稀释,是否有沉淀生成?最后一份 溶液煮沸,观察有何变化 实验现象:先生成淡绿色沉淀,后生成蓝色溶液。往蓝色溶液中加入2mol/ L NaOh 溶液,生成淡绿色沉淀;往蓝色溶液中加λ Imol/LH2SO溶液,生成淡绿色溶液;蓝色 溶液加水稀释,岀现淡绿色沉淀;蓝色溶液煮沸,岀现淡绿色沉淀。 反应方程式:
溶液的作用。 实 验 现 象 ：均生成蓝色沉淀。前者是鉴定 Fe3+的反应，后者是鉴定 Fe2+的反应。 反应方程式：xK4[Fe(CN)6] + x FeCl3 →[KFe(CN)6Fe]x↓（普鲁士蓝）+ 3xKCl xK3[Fe(CN)6] + x FeCl2 →[KFe(CN)6Fe]x↓（腾氏蓝）+ 3xKCl 实验三氯化铁溶液中加入硫氰化钾溶液，观察现象，写出反应式。 实 验 现 象 ：血红色溶液。这也是鉴定 Fe3+的一种常用的方法。 反应方程式：Fe3++x SCN- →[Fe(SCN)X] 3-X （4）钴的配合物： a．在少量氯化钴(Ⅱ)溶液中加入 0.5mL 正戊醇，再滴加饱和的 KSCN 溶液，振荡， 观察水相和有机相的颜色变化。 实 验 现 象 ：戊醇层呈兰色。可用来鉴定 Co2+离子。 反应方程式：Co2+ + 4SCN- → [Co(NCS)4] 2- b．往试管中加入少量 CoCl2 溶液，用 6mol/L HAc 酸化后，再加入少许氯化钾固体 和少量 NaNO2溶液，微热之，观察实验现象。 实 验 现 象 ：黄色晶体出现。可用来查出 Co2+，也可用来查出 K+ 。 反应方程式：CoCl2 + HAc + NaNO2 → K3[Co(NO3)6]↓(黄色) c．在 0.5mol/L CoCl2 溶液中，加入几滴 1mol/L NH4Cl 溶液和过量的氨水，观察二 氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl2 溶液的颜色。静置片刻观察颜色的改变。 实 验 现 象 ：生成土黄色溶液，放置后变成紅褐色。 反应方程式：Co2+ + 6NH3 = [Co(NH3)6] 2+ 4[Co(NH3)6] 2+ + O2 + 2H2O = 4[Co(NH3)6] 3+ + 4OH- （5）镍的配合物： a．往少量硫酸镍溶液中逐滴加入浓氨水至生成的沉淀刚好溶解为止。观察反应产 物的颜色。然后把溶液分成四份。往两份溶液中分别加入 2mol/L NaOH 溶液和 1mol/LH2SO4 溶液，观察有何变化。把另一份溶液加水稀释，是否有沉淀生成?最后一份 溶液煮沸，观察有何变化。 实验现象：先生成淡绿色沉淀，后生成蓝色溶液。往蓝色溶液中加入2mol/L NaOH 溶液，生成淡绿色沉淀；往蓝色溶液中加入 1mol/LH2SO4溶液，生成淡绿色溶液；蓝色 溶液加水稀释，出现淡绿色沉淀；蓝色溶液煮沸，出现淡绿色沉淀。 反应方程式：
2NISO4 2NH3 2H20- Ni2(OH)2SO4 +(NH4)2SO4 Ni(OH)2SO4 +(NH4)2SO4+ 10NH3 H20-[Ni(NH3)6]SO4+12.H2O [Ni(NH3)61++6H- Ni2+6NH 4 Ni(NH3)6-+ 20H -Ni(OH)2+ 6NH3 2[Ni(NH 3361+ 2H20 SO4--Ni 2(OH)2S04++ 10NH3 +2NH4 b.在试管中加入几滴NiSO4溶液和两滴3 mol/LNH4Ac溶液,混匀后,再加入两滴 丁二酮肟(双名二乙酰二肟)舶的酒精溶液,观察实验现象。此反应用于鉴定N+的存在。 实验现象:生成鲜红色沉淀。 反应方程式:N2+丁二酮肟→Ni(DMG)2↓ 3.思考题 (1)如何制备+2价和+3价铁、钴、镍的氢氧化物?本实验中实验它们的哪些性质? (2)怎样实验+2价铁盐的还原性和+3价铁盐的氧化性? (3)在碱性介质中氯水能把二价钴氧化成三价钴,而在酸性介质中,三价钴又能把 氯离子氧化成氯气,二者有无矛盾?为什么? (4)如何鉴定Fe2、Fe3、Co2+、Ni2?
2NiSO4 + 2NH3 + 2H2O → Ni2(OH)2SO4 + (NH4)2SO4 Ni2(OH)2SO4 + (NH4)2SO4 + 10NH3⋅H2O → 2[Ni (NH3)6]SO4 + 12⋅H2O [Ni (NH3)6] 2+ + 6H+ → Ni2+ + 6NH 4 + Ni (NH3)6] 2+ + 2OH- → Ni(OH)2 + 6NH3 2[Ni (NH 3)6] 2+ + 2H2O + SO4 2-→ Ni 2(OH) 2SO 4↓+ 10NH3 + 2NH4 + b．在试管中加入几滴 NiSO4溶液和两滴 3mol/LNH4Ac 溶液，混匀后，再加入两滴 丁二酮肟(双名二乙酰二肟)的酒精溶液，观察实验现象。此反应用于鉴定 Ni2+的存在。 实 验 现 象 ：生成鲜红色沉淀。 反应方程式：Ni2++丁二酮肟 →Ni (DMG)2↓ 3. 思考题 （1）如何制备+2 价和+3 价铁、钴、镍的氢氧化物?本实验中实验它们的哪些性质? （2）怎样实验+2 价铁盐的还原性和+3 价铁盐的氧化性? （3）在碱性介质中氯水能把二价钴氧化成三价钴，而在酸性介质中，三价钴又能把 氯离子氧化成氯气，二者有无矛盾?为什么? （4）如何鉴定 Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+?
