性质实验-d区及ds区元素

2021/6/16 1 过渡元素及其化合物性质与检验d区与ds区元素及其化合物 2021/6/16 2 一、实验目的试验d区元素及化合物主要性质，掌握常见d区离子的检验方法。2. 试验ds区元素及其化合物的主要性质。3. 练习性质试验的基本操作。 2021/6/16 3 二、实验原理 d区元素的价电子构型：(n-1)d19ns12。由于(n-1)d电子参与成键，d区元素绝大多数具有多种价态、水溶液中离子多数有颜色。d区元素的离子极化能力较强，故其难溶盐也较多，水溶液中的高价离子往往以含氧酸根的形式存在。本实验主要试验Cr、Mn、Fe、Co、Ni的重要化合物的性质。 2021/6/16 4 氢氧化物Cr(OH)3 Mn(OH)2 Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3颜色灰绿白白粉红绿红褐褐色黑酸碱性两性碱性极弱两性极弱两性碱性弱两性碱性碱性D区五种代表性金属的氢氧化物颜色及酸碱性 2021/6/16 5 水溶液中的Cr(VI)有两种存在形式：2 CrO42(黄)+2H+ Cr2O72(橙)+H2O在酸性介质中，Cr2O72与H2O2反应生成蓝色过氧化铬CrO5, 可用于Cr(VI)或Cr(III)的鉴定。 在碱性介质中，白色Mn(OH)2易被空气氧化为棕色二氧化锰水合物MnO(OH)2。酸性介质中Mn2+很稳定，只有很强的氧化剂如PbO2、NaBiO3、S2O82才能将其氧化为MnO4。 MnO 4 具有强的氧化性，它的还原产物与溶液的酸碱性有关。MnO4在酸性、中性、强碱性介质中的还原产物依次是Mn2+、MnO2、MnO42。 2021/6/16 6 +2价态的Fe、Co、Ni均具有还原性，且还原性依次减弱。+3价态的Fe、Co、Ni氢氧化物均具有氧化性，且氧化性依次增强，特别是在酸性介质中更为明显，除Fe(OH)3外，Co(OH)3、Ni(OH)3与HCl作用，均能产生Cl2。 Fe、Co、Ni能形成多种配合物，常见配体有：NH3、CN 、SCN 、F等，Fe无论二价或三价均难以形成氨配合物。由于配合物生成，其氧化还原性也发生较大的变化。此外，Fe、Co、Ni的一些配合物稳定且有特征颜色，可用于离子鉴定。 2021/6/16 7 ds区元素的价电子构型：(n-1)d10ns12。其离子有较强的氧化性，较强的极化能力，易形成配合物。ds区元素的多数化合物难溶或微溶于水，其中许多可作为该区元素离子的鉴定。同一族、从上至下，氧化物与氢氧化物的碱性上升。 2021/6/16 8 三、仪器和试剂 见补充讲义 2021/6/16 9 1.氢氧化物生成与性质：CrCl3 MnSO4 (NH4)2Fe(SO4)2 FeCl3 CoCl2 NiCl2 过量NaOH Cr(OH)3灰白溶解Mn(OH)2白棕Fe(OH)2白红棕Fe(OH)3红棕 Co(OH)2粉红 Ni(OH)2绿 四、实验步骤 2021/6/16 10 Mn(OH)2 白 MnO(OH)2 棕O2Fe(OH)2 白 Fe (OH)3 红棕O2、H2OCr(OH)3 + OH CrO2 +H2O 绿色溶液 2021/6/16 11 Cu2+ + OH- Cu(OH)2将沉淀分成3份加2M H2SO4溶解加6M NaOH溶解加热变黑加2M H2SO4溶解Cu(OH)42- (CuO) 2021/6/16 12 Ag+ + OH- AgOH Ag2O Ag2O溶于 HNO3 Ag2O溶于氨水 Ag(NH3)2+ 2021/6/16 13 Zn2+ OH- Zn(OH)2Zn(OH)2分别溶于硫酸和氢氧化钠溶液。Zn(OH)42- Hg2+OH-HgO (红色或黄色沉淀) HgO溶于HNO3 HgO不溶于NaOH 2021/6/16 14 2.氧化还原性：Cr()的还原性：2CrO2- (绿)+ 2OH- + 3H2O2 2CrO42-(黄)+ 4H2OCr2O72- + 2H+ + 4H2O2 2CrO5 + 5H2O其中CrO(O2)2只在乙醚或戊醇中稳定存在显蓝色：CrO(O 2)2(C2H5)2O乙醚合物 2021/6/16 15 (2,3) Cr()的转化平衡和氧化性2CrO42- (黄)+ 2H+ Cr2O72- (橙红) + H2OCr2O72-(橙红) +8H+ + 3SO32- = 2Cr3+(蓝紫) +3SO42- +4H2O (4) Mn()的还原性2Mn2+(肉色) + 5NaBiO3 +14H+ =2MnO4-(紫红色) +5Bi3+ +5Na+ +7H2O 2021/6/16 16 (5) Mn()的氧化性 2MnO4- + 6H+ +5SO32-2Mn2+ +5SO42- +3H2O2MnO4- + H2O +3SO32-MnO2+3SO4- +2OH-2MnO4- +2OH- +SO32-2MnO42- +SO42- +H2OMnO4- 具有强氧化性，在不同介质中，其氧化产物与还原能力不同 2021/6/16 17 (6) 在自制的Co(OH)2、Ni(OH)2中滴加滴溴水，分别得到Co(OH)3、Ni(OH)3沉淀，再在两沉淀中分别滴加几滴浓盐酸，用润湿的淀粉碘化钾试纸检验产生氯气。 (7) 在CuSO4溶液中滴入KI溶液，立即反应生成CuI沉淀和I2，记录现象。 I2的存在会影响CuI颜色的观察，滴加少量Na2S2O3溶液除去I2，观察CuI沉淀的颜色。(8) Hg2+Sn2+Cl-Hg 2Cl2 +Sn4+Hg2Cl2 +Sn2+ Hg 2021/6/16 18 3.配合物的生成与离子鉴定 (1) Fe的配合物：Fe2+ + K+ Fe(CN)63- KFeFe(CN)6 赤血盐 (滕氏蓝) Fe3+ + K+ Fe(CN)64- KFeFe(CN)6 黄血盐 (普鲁士蓝)Fe3+ + nSCN- Fe(SCN)n3-n (n：16，n增加其血红色变深) 2021/6/16 19 Fe2+Fe3+氨水白灰绿红棕红棕过量氨水不溶 2021/6/16 20 (2) Co的配合物：Co2+ 2NH3H2O = Co(OH)2(粉红)2NH4+Co(OH)26NH3H2O = Co(NH3)62+(黄)2OH-2H2O 4 Co(NH3)62+(黄)O22H2O = 4 Co(NH3)63+(橙黄) 4OH- Co2+ KSCN Co(SCN)42-(蓝) 在乙醚或戊醇中稳定存在，在水中易分解 2021/6/16 21 (3) Ni的配合物：Ni2+2NH3H2O = Ni(OH)2(绿)+2 NH4+Ni(OH)2+6 NH3H2O = Ni(NH3)62+(蓝)+2OH-+6H2ONi(NH3)62+在空气中静置稳定 镍离子遇到丁二酮肟会产生红色沉淀，可用于鉴定镍离子。 2021/6/16 22 (4) Cu的配合物：铜离子能与氨水形成铜氨络离子。(5) Hg的配合物：汞离子与氨水反应生成HgO沉淀，不形成配合物。氨离子与奈斯勒试剂可形成特殊的红色沉淀。 若有不当之处，请指正，谢谢！