實驗十四　過渡元素

【實驗目的】

1.掌握鉻、錳主要氧化態的化合物的重要性質。

2.掌握鉻、錳的不同氧化態之間轉化的條件。

3.掌握二價鐵、鈷的還原性和三價鐵、鈷的氧化性。試驗并掌握鐵、鈷配合物的生成及性質。

【儀器與試劑】

1.儀器　試管、離心試管、水浴、碘化鉀-淀粉試紙。

2.試劑?。∟H4）2Fe（SO4）2（s）、KSCN（s）、MnO2（s）、HCl（濃，2mol·L-1）、H2SO4（濃，6mol·L-1，1mol·L-1）、NaOH（6mol·L-1，0.2mol·L-1）、氨水（濃，6mol·L-1）、Pb（NO3）2（0.1mol·L-1）、BaCl2（0.1mol·L-1）、AgNO3（0.1mol·L-1）、K2Cr2O7（0.1mol·L-1）、Na2SO3（0.1mol·L-1）、（NH4）2Fe（SO4）2（0.1mol·L-1）、CoCl2（0.1mol·L-1）、KMnO4（0.1mol·L-1）、NH4Cl（2mol·L-1）、MnSO4（0.2mol·L-1）、NaNO2（0.5mol·L-1）、NaClO（稀）、KSCN（0.5mol·L-1）、KI（0.5mol·L-1）、FeCl3（0.2mol·L-1）、K4［Fe（CN）6］（0.5mol·L-1）、氯水、碘水、H2O2（3%）、戊醇、乙醚、CCl4。

【實驗步驟】

1.鉻的化合物的重要性質

（1）鉻（Ⅵ）的氧化性：轉變為Cr3+。

在約1mL K2Cr2O7溶液中，加入少量Na2SO3溶液，觀察溶液顏色的變化（如果現象不明顯，應該采取什么措施？），寫出反應方程式（保留溶液供下面實驗用）。

（2）鉻（Ⅵ）的縮合平衡：與的相互轉化。

在一支試管中加入2mL 溶液，加入幾滴6mol·L-1的NaOH溶液，使其轉變為；在此溶液中，加入幾滴6mol·L-1的H2SO4溶液，使其再轉變為。

（3）氫氧化鉻（Ⅲ）的兩性：Cr3+轉變為Cr（OH）3沉淀，并試驗Cr（OH）3的兩性。

將步驟（1）所保留的Cr3+溶液分成兩份，分別滴加6mol·L-1NaOH溶液，記錄沉淀的顏色，并寫出反應方程式。

將兩份沉淀分別與酸、堿溶液反應，觀察溶解后溶液的顏色（保留溶液供下面實驗用），分別寫出Cr（OH）3與酸或堿反應的方程式。

（4）鉻（Ⅲ）的還原性：轉變為

在步驟（3）得到的溶液中，加入約1mL 3%的H2O2溶液，水浴加熱，觀察溶液顏色的變化，寫出反應方程式。

（5）重鉻酸鹽和鉻酸鹽的溶解性　在三份2mL 和三份2mL 溶液中，分別滴加幾滴Pb（NO3）2、BaCl2和AgNO3溶液，觀察產物的顏色和狀態，比較并解釋實驗結果，寫出反應方程式。

2.錳的化合物的重要性質

（1）Mn2+的還原性　在1mL 0.5mol·L-1MnSO4溶液中滴加稀氫氧化鈉溶液，觀察沉淀的顏色、狀態，振蕩試管，觀察沉淀顏色的變化。寫出反應方程式。

（2）二氧化錳的生成和氧化性　往盛有少量0.1mol·L-1KMnO4溶液中逐滴加入0.5mol·L-1MnSO4溶液，觀察沉淀的顏色。往沉淀中加入3滴1mol·L-1H2SO4溶液和5滴0.1mol·L-1 Na2SO3溶液，沉淀是否溶解？ 寫出反應方程式。

（3）高錳酸鉀的性質　在三份2mL KMnO4溶液各加入2mL Na2SO3溶液，分別加入2滴1mol·L-1H2SO4、2滴6mol·L-1NaOH溶液、近中性蒸餾水，讓其在不同酸、堿性介質中進行反應，比較因介質不同產物有何不同？寫出反應式。

3.鐵（Ⅱ）、鈷（Ⅱ）的化合物的還原性

（1）鐵（Ⅱ）的還原性

①酸性介質　往盛有0.5mL氯水的試管中加入3滴6mol·L-1H2SO4溶液，然后滴加（NH4）2Fe（SO4）2溶液，觀察現象，寫出反應式（如現象不明顯，可滴加1滴KSCN溶液，出現紅色，證明有Fe3+生成）。

②堿性介質　在一試管中放入2mL蒸餾水和3滴6mol·L-1H2SO4溶液煮沸，以趕盡溶液中的空氣，然后加入少許硫酸亞鐵銨晶體振蕩溶解。在另一試管中加入3mL 6mol·L-1 NaOH溶液煮沸，冷卻后，用一長滴管吸取NaOH溶液，插入（NH4）2Fe（SO4）2溶液的試管底部，慢慢擠出滴管中的NaOH溶液，觀察產物顏色和狀態。然后振蕩、放置一段時間，觀察又有何變化，寫出反應方程式。產物留作下面實驗用。

（2）鈷（Ⅱ）的還原性

①往盛有1mL CoCl2溶液的試管中滴加幾滴氯水，觀察有何變化。

②在盛有1mL CoCl2溶液的試管中滴入稀NaOH溶液，觀察沉淀的生成（同樣方法制備2份沉淀）。一份沉淀置于空氣中，另一份沉淀加入新配制的氯水，觀察有何變化，第二份留作下面實驗用。

4.鐵（Ⅲ）、鈷（Ⅲ）的氧化性

（1）在前面實驗中保留下來的氫氧化鐵（Ⅲ）、氫氧化鈷（Ⅲ）沉淀中分別滴加幾滴濃鹽酸，振蕩后各有何變化，并用濕潤的碘化鉀-淀粉試紙檢驗所放出的氯氣。

（2）在上述制得的FeCl3溶液中加入5滴KI溶液，振蕩使其反應，然后再加入6滴CCl4，振蕩后觀察現象，寫出反應方程式。

5.配合物的生成

（1）鐵的配合物

①往盛有1mol·L-1 K4［Fe（CN）6］溶液的試管中，加入約0.5mL碘水，搖動試管后，滴入數滴FeSO4溶液，有何現象發生？ 此為Fe2+的鑒定反應。

②向盛有1mL新配制（NH4）2Fe（SO4）2溶液的試管中加入幾滴碘水，搖動試管后，滴入數滴KSCN溶液，振蕩試管，向其中加入約0.5mL 3%H2O2溶液，觀察現象。此為Fe3+的鑒定反應。

③往0.5mL FeCl3溶液中滴加K4［Fe（CN）6］溶液，觀察現象，寫出反應方程式。這也是鑒定Fe3+的常用方法。

④往0.5mL 0.2mol·L-1FeCl3溶液中，逐滴加入濃氨水、直至過量，觀察沉淀是否溶解。

（2）鈷的配合物

①往盛有1mL CoCl2溶液的試管里加入少量硫氰酸鉀固體，觀察固體周圍的顏色。再加入0.5mL戊醇，振蕩后，觀察水相和有機相的顏色，這個反應可用來鑒定Co2+。

②往0.5mL CoCl2溶液中逐滴加入濃氨水，直至生成的沉淀剛好溶解為止，靜置一段時間后，觀察溶液的顏色有何變化。

【思考題】

1.今有一瓶含有Fe3+、Cr3+、Ni2+的混合液，如何將它們分離出來，請設計出示意圖。

2.根據實驗結果，設計一張鉻元素各種氧化態轉化關系圖。