实验十四　过渡元素

【实验目的】

1.掌握铬、锰主要氧化态的化合物的重要性质。

2.掌握铬、锰的不同氧化态之间转化的条件。

3.掌握二价铁、钴的还原性和三价铁、钴的氧化性。试验并掌握铁、钴配合物的生成及性质。

【仪器与试剂】

1.仪器　试管、离心试管、水浴、碘化钾-淀粉试纸。

2.试剂　（NH4）2Fe（SO4）2（s）、KSCN（s）、MnO2（s）、HCl（浓，2mol·L-1）、H2SO4（浓，6mol·L-1，1mol·L-1）、NaOH（6mol·L-1，0.2mol·L-1）、氨水（浓，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。

【实验步骤】

1.铬的化合物的重要性质

（1）铬（Ⅵ）的氧化性：转变为Cr3+。

在约1mL K2Cr2O7溶液中，加入少量Na2SO3溶液，观察溶液颜色的变化（如果现象不明显，应该采取什么措施？），写出反应方程式（保留溶液供下面实验用）。

（2）铬（Ⅵ）的缩合平衡：与的相互转化。

在一支试管中加入2mL 溶液，加入几滴6mol·L-1的NaOH溶液，使其转变为；在此溶液中，加入几滴6mol·L-1的H2SO4溶液，使其再转变为。

（3）氢氧化铬（Ⅲ）的两性：Cr3+转变为Cr（OH）3沉淀，并试验Cr（OH）3的两性。

将步骤（1）所保留的Cr3+溶液分成两份，分别滴加6mol·L-1NaOH溶液，记录沉淀的颜色，并写出反应方程式。

将两份沉淀分别与酸、碱溶液反应，观察溶解后溶液的颜色（保留溶液供下面实验用），分别写出Cr（OH）3与酸或碱反应的方程式。

（4）铬（Ⅲ）的还原性：转变为

在步骤（3）得到的溶液中，加入约1mL 3%的H2O2溶液，水浴加热，观察溶液颜色的变化，写出反应方程式。

（5）重铬酸盐和铬酸盐的溶解性　在三份2mL 和三份2mL 溶液中，分别滴加几滴Pb（NO3）2、BaCl2和AgNO3溶液，观察产物的颜色和状态，比较并解释实验结果，写出反应方程式。

2.锰的化合物的重要性质

（1）Mn2+的还原性　在1mL 0.5mol·L-1MnSO4溶液中滴加稀氢氧化钠溶液，观察沉淀的颜色、状态，振荡试管，观察沉淀颜色的变化。写出反应方程式。

（2）二氧化锰的生成和氧化性　往盛有少量0.1mol·L-1KMnO4溶液中逐滴加入0.5mol·L-1MnSO4溶液，观察沉淀的颜色。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？ 写出反应方程式。

（3）高锰酸钾的性质　在三份2mL KMnO4溶液各加入2mL Na2SO3溶液，分别加入2滴1mol·L-1H2SO4、2滴6mol·L-1NaOH溶液、近中性蒸馏水，让其在不同酸、碱性介质中进行反应，比较因介质不同产物有何不同？写出反应式。

3.铁（Ⅱ）、钴（Ⅱ）的化合物的还原性

（1）铁（Ⅱ）的还原性

①酸性介质　往盛有0.5mL氯水的试管中加入3滴6mol·L-1H2SO4溶液，然后滴加（NH4）2Fe（SO4）2溶液，观察现象，写出反应式（如现象不明显，可滴加1滴KSCN溶液，出现红色，证明有Fe3+生成）。

②碱性介质　在一试管中放入2mL蒸馏水和3滴6mol·L-1H2SO4溶液煮沸，以赶尽溶液中的空气，然后加入少许硫酸亚铁铵晶体振荡溶解。在另一试管中加入3mL 6mol·L-1 NaOH溶液煮沸，冷却后，用一长滴管吸取NaOH溶液，插入（NH4）2Fe（SO4）2溶液的试管底部，慢慢挤出滴管中的NaOH溶液，观察产物颜色和状态。然后振荡、放置一段时间，观察又有何变化，写出反应方程式。产物留作下面实验用。

（2）钴（Ⅱ）的还原性

①往盛有1mL CoCl2溶液的试管中滴加几滴氯水，观察有何变化。

②在盛有1mL CoCl2溶液的试管中滴入稀NaOH溶液，观察沉淀的生成（同样方法制备2份沉淀）。一份沉淀置于空气中，另一份沉淀加入新配制的氯水，观察有何变化，第二份留作下面实验用。

4.铁（Ⅲ）、钴（Ⅲ）的氧化性

（1）在前面实验中保留下来的氢氧化铁（Ⅲ）、氢氧化钴（Ⅲ）沉淀中分别滴加几滴浓盐酸，振荡后各有何变化，并用湿润的碘化钾-淀粉试纸检验所放出的氯气。

（2）在上述制得的FeCl3溶液中加入5滴KI溶液，振荡使其反应，然后再加入6滴CCl4，振荡后观察现象，写出反应方程式。

5.配合物的生成

（1）铁的配合物

①往盛有1mol·L-1 K4［Fe（CN）6］溶液的试管中，加入约0.5mL碘水，摇动试管后，滴入数滴FeSO4溶液，有何现象发生？ 此为Fe2+的鉴定反应。

②向盛有1mL新配制（NH4）2Fe（SO4）2溶液的试管中加入几滴碘水，摇动试管后，滴入数滴KSCN溶液，振荡试管，向其中加入约0.5mL 3%H2O2溶液，观察现象。此为Fe3+的鉴定反应。

③往0.5mL FeCl3溶液中滴加K4［Fe（CN）6］溶液，观察现象，写出反应方程式。这也是鉴定Fe3+的常用方法。

④往0.5mL 0.2mol·L-1FeCl3溶液中，逐滴加入浓氨水、直至过量，观察沉淀是否溶解。

（2）钴的配合物

①往盛有1mL CoCl2溶液的试管里加入少量硫氰酸钾固体，观察固体周围的颜色。再加入0.5mL戊醇，振荡后，观察水相和有机相的颜色，这个反应可用来鉴定Co2+。

②往0.5mL CoCl2溶液中逐滴加入浓氨水，直至生成的沉淀刚好溶解为止，静置一段时间后，观察溶液的颜色有何变化。

【思考题】

1.今有一瓶含有Fe3+、Cr3+、Ni2+的混合液，如何将它们分离出来，请设计出示意图。

2.根据实验结果，设计一张铬元素各种氧化态转化关系图。