铁钴镍的性质

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1、实验六铁、钴、镍的性质一、实验目的1、 试验并掌握铁、钴、镍氢氧化物的生成和氧化还原性质；2、 试验并掌握铁、钴、镍配合物的生成及在离子鉴定中的作用。二、实验原理铁、钴、镍常见氧化值：2和3另外Fe还有+61、Fe2+、CoT、Ni2+的还原性(1)酸性介质CI2+2Fe2+(浅绿)=2Fe3+(浅黄)+2C1-(2)碱性介质铁(II)、钴(II)、镍(II)的盐溶液中加入碱，均能得到相应的氢氧化物。Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化，往往得不到白色的氢氧化亚铁，而是变成灰绿色，最后成为红棕色的氢氧化铁。Co(OH)2也能被空气中的氧气慢慢氧化。2、Fe3+、CoNi3+的氧化性由于Cc3+和

2、Ni3+都具有强氧化性，Co(OH,NiO(OH)与浓盐酸反应分别生成Co(II)和Ni(II),并放出氯气。CoO(OH和NiO(OH)通常由Co(II)和Ni(II)的盐在碱性条件下用强氧化剂(Cl2、B2)氧化得到。Fe3+易发生水解反应。Fe3+具有一定的氧化性，能与强还原剂反应生成Fe2+。3、配合物的生成和Fe2+、Fe3+、CoT、Ni2+的鉴定方法(1)氨配合物Fe2+和Fe3+难以形成稳定的氨配合物。在水溶液中加入氨时形成Fe(OH和Fe(OH)3沉淀。将过量的氨水加入C02+或Ni2+离子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配离子Co(NH3)62+或Ni(NH3)62+。不过C

3、o(NH3)62+不稳定，易氧化成Co(NH3)63+。(2)氰配合物Fe3+,Co3+,Fe2+,Cd+,Ni2+者B能与CN形成配合物。使亚铁盐与KCN容液作用得Fe(CN)2沉淀，KCN量时沉淀溶解。FeSO4+2KCN=Fe(CN)2+&SOFe(CN)2+4KCN=qFe(CN)6从溶液中析出来的黄色晶体是K4Fe(CN)63HQ叫六氟合铁(II)酸钾或亚铁氰化钾，俗称黄血盐。在黄血盐溶液中通入氯气(或用其它氧化剂)，把Fe(II)氧化成Fe(III)，就得到六氰合铁(III)酸钾(或铁氰化钾)K3Fe(CN)6。2K4Fe(CN)6+C12=2K3Fe(CN)6+2KCl它的晶体为

4、深红色，俗称赤血盐。赤血盐在碱性溶液中有氧化作用。Fe3+与Fe(CN)64-离子反应可以得到普鲁士蓝沉淀，而Fe(CN)63-离子与Fe2+离子反应得到滕氏蓝沉淀。实验证明两者是相同的物质，都是六氰合亚铁酸铁(III)。钴和镍也可以形成氰配合物，用氰化钾处理钴(II)盐溶液，有红色的氰化钴析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可析出紫色的六氟合钻(II)酸钾晶体。该配合物很不稳定，将溶液稍加热，就会发生下列反应：2Co(CN)64-+HO=2Co(CN)63-+2O等H所以Co(CN)64-是一个相当强的还原剂。而Co(CN)63-稳定的多。(3)离子鉴定Fe3+的鉴定K+Fe3+Fe(CN)6

5、4-=KFeFe(CN)6(蓝色沉淀)(普鲁士蓝)Fe3+nSCN-=Fe(NCS)n3-n(血红色)Co2+的鉴定Cc2+SCN=Co(NCS)42-(戊醇中显蓝色)Ni2+的鉴定鲜红色(4)CcCl2?6HO粉红色，无水CcCl2蓝色，硅胶干燥剂中作指示剂粉红CoCl26H2O325K紫红CoCl22H2O3l3K蓝紫CoCl2H2O393K蓝CoCl24、Fe的防腐铁钉发蓝3Fe+NaNO+5NaO洋3NaFeO+NH3+H2O6Na2FeO2+NaNO25H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOHNa2FeO2+Na2Fe2O42H2O=Fe2O3+4NaOH三、仪器与试剂试管量筒

6、烧杯试管夹电炉酒精灯石棉网离心机点滴板表面皿坩埚镊子滴管HC(l2mol/L6mol/L浓),HNO3(6mol/L)，H2SO4(3mol/L6mol/L)，HAc(6mol/L)，NaOH(2mol/L6mol/L)，NH3?H2O(2mol/L6mol/L)，NH4Cl(1mol/L)，NH4Fe(SO4)2(0,1mol/L)，Na2S(0,1mol/L)，KSC(N0,1mol/L)，K3Fe(CN)6(0,1mol/L)，K4Fe(CN)6(0,1mol/L),KNO(饱和)，FeCl3(0,1mol/L),C0CI2(0,1mol/L1mol/Ls),NiSQ(0,1mol/L)

7、，H2O2，二乙酰二肟混合液(1L溶液中含有600gNaOH+60gNaN2)O，氯水，溴水，NH4F(s)，Zn粒，乙醚，戊醇，酚酞，淀粉-KI试纸，砂纸，铁钉，回形针，毛笔，细铁丝。四、实验步骤1、二价铁、钴、镍氢氧化物的生成和还原性（ 1） Fe2的还原性酸性介质在盛有1ml氯水的试管中加3滴6mol/LH2SO溶液后滴加NHFe（SO”溶液，观察现象（若现象不明显，设法检验Fe3+），写出反应方程式。Cl2+2Fe2+（浅绿）=2Fe3+（浅黄）+2C1-碱性介质取4支试管，在一试管中加6.0ml蒸储水和1ml3mol/LHbSO煮沸后加入少量的NH4Fe（SO4）2晶体是之溶解，然后

8、将溶解液均分为3等份（A、B、C.）。在另一支试管中加4.0ml6mol/LNaOH溶液，煮沸。冷却后立即长滴管吸取NaOH容液并伸入A试管溶液底部，慢慢放出溶液（注意避免摇动带入空气），观察开始生产近乎白色的Fe（OH）2沉淀，防止一段时间后观察溶液颜色的变化，反应液留作下面实验用。按上述同样方法产生Fe（OH）2沉淀后迅速在B、C试管中加入2mol/LHCl和2mol/LNaOH溶液，立即观察现象，写出反应方程式。Fe2+20H=Fe（OH）2（白色沉淀）Fe（OH）2+O2+2H0=4Fe（OH）3（棕红色）反应迅速（ 2） Co2、Ni2的还原性向盛有少量0,1mol/LCoCl2溶液

9、中滴2mol/LNaOH溶液至生成粉红色沉淀。将沉淀分成3份：一份加6mol/LHCl,另一份加KQ溶液，剩余一份放至实验结束，观察沉淀有何变化？解释现象并写出反应方程式。Cc2+ + 20H- = Co（OH”（粉红色沉淀）Co(OH+2H+=Co2+2H2O2Co(OH+H2Q=2CoO(OH)(棕色沉淀)+2H2OCo(OH3在HNO中溶解不显着，在酸性溶液中用H2Q还原可提高溶解性，反应如下：2Co(OH3+H2Q+4H+.2Co2+6H2O+O24Co(OH)2+O2=4CoO(OH)+2H2O(棕褐色沉淀)缓慢需加热向盛有少量0.1mol/LNiSQ溶液中滴加2mol/LNaOH溶

10、液至沉淀，将沉淀分3份：一份加6mol/LHCl,另一份加KQ溶液，剩余一份放至实验结束，观察沉淀有何变化？此时再向放置的溶液中滴加溴水，有有何现象？写出反应方程式。2Ni+2OH=Ni(OH)2(绿色沉淀)Ni(OH)2+2H+=Ni2+2H2。2Ni(OH+H2Q=2NiO(OH)(黑色沉淀)+2HO2Ni2+6OH+Br2=2Ni(OH3(黑色沉淀)+2Br-2、三价铁、钴、镍氢氧化物的生成和氧化性(1)在一试管中混合少量0.1mol/LFeCl3和2mol/LNaOH至生成沉淀，观察产物的颜色和状态。离心分离，向沉淀中加入少量浓HCl,搅拌并观察沉淀是否溶解？设法检验产物。Fe3+30

11、H=Fe(OH)3(棕色沉淀)Fe(OH)3+3HC1=FeCl3+3H2。(2)在两支试管中分别加入少量CoCl2和NiSQ溶液，然后分别加数滴滨水，有无变化？之后滴入6mol/LNaOH溶液，观察沉淀的生成及颜色，分别离心后加入少量浓HCl,检验反应产物(如何检验？)写出对应的反应方程式。2Co+6OH+Br2=2Co(OH3+2Br2Co(OH3+6HCl=2C0CI2+6H2O+Cl2(遇淀粉KI试纸变蓝色)2Ni2+60H+Br2=2Ni(OH)3+2Br-2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+6H2。十Cl2根据上述实验结果，列表比较二价和三价Fe、Co、Ni氢氧化物的颜色、氧

12、化还原稳定性及生成条件。3、配合物的生成与性质及离子鉴定(1) Fe3+、Cc2+、Ni2+与氨水反应 向少量0,1mol/LFeCl3溶液中加入适量6mol/LNH3?H0,有何现象？之后再加入过量氨水，有无变化？Fe难以形成稳定的氨配合物。在水溶液中加入氨时形成Fe(0H)3沉淀。将过量的氨水加入Co2+或Ni2+离子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配离子Co(NH3)6或Ni(NH3)62+。不过Co(NH3)62+不稳定、易被空中的氧气氧化成Co(NH3)63+。 取少量浓NH?H2O于试管中，加入1ml0,1mol/LCoCl2溶液，迅速摇匀后观察溶液颜色的变化，为什么液面颜色变化较快

13、？Cc2+6NH3KO=Co(NH3)62+6HO4Co(NH3)62+。2+2H2O=4Co(NH3)63+十40H 在1ml0,1mol/LCoCl2溶液中，加入几滴1mol/LNH4Cl和过量的6mol/LNH?HO,观察溶液颜色的变化，静置片刻，再观察溶液的颜色。Cd+2NHK0=Co(OH)2J+2NH+2HO加氯化镂的目的是使Co(OH沉淀在浓氨水中完全溶解。 取2.0ml0,1mol/LNiSO4滴加浓NH?H2Q观察溶液的颜色，再加入过量的浓NH3?H2O，观察产物的颜色。然后将溶液分成4份，分别加1ml3mol/LH2SO4、2mol/LNaOH、K0稀释、加热煮沸，观察它们

14、有何变化，综合实验结果，说明镍氨配合物的稳定性。写出上述反应的反应方程式。Ni2+6NH3KO=Ni(NH3)62+6HO2+Ni(NH3)6稳定性较高。(2) Fe2+、Fe3+、Cc2+与K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6的反应在6支试管中分别加NH4Fe(SO4)2、FeCl3、CoCl2溶液，再分别加0.1mol/LK4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6溶液，观察现象并将结果填入表4.8-1中表 4.8-1 Fe 2+、Fe3+、C1与 KFe(CN) 6、KFe(CN) 6的反应试齐UNHFe(S。)2FeCl3CoCl2阿Fe(CN)6KFeFe（CN）6（蓝色沉淀）（普鲁士蓝

15、）CoFe(CN)6(绿色沉淀)K3Fe(CN)6KFeFe（CN”（蓝色沉淀）（滕氏蓝）CoFe（CN）62（淡棕色沉淀）Fe2+、Fe3+、Co2+与KFe(CN)6、&Fe(CN)6的反应K+Fe3+Fe(CN)64-=KFeFe(CN)6(蓝色沉淀)(普鲁士蓝)K+Fe2+Fe(CN)63-=KFeFe(CN)6(蓝色沉淀)(滕氏蓝)C02+Fe(CN)64-=Co2Fe(CN)6(绿色沉淀)Co2+Fe(CN)63-=Co3Fe(CN)62(淡棕色沉淀)(3) Fe3+、Co2+、Ni2+的鉴定反应分别实验0.1mol/LFeCl3溶液与0,1mol/LK4Fe（CN）6溶液和0.1

16、mol/LKSCN溶液的作用，观察溶液颜色的变化，在后一溶液中加入少量NHF固体，有何现象？解释所观察到得现象。这是鉴定Fe3+的灵敏反应。K+Fe3+Fe(CN)64-=KFeFe(CN)6(蓝色沉淀)(普鲁士蓝)Fe3+nSCN-=Fe(NCS)n3-n有血红色Fe(NCS)n3-n+6F=FeF63+nSCN-(血红色变无色) 在2.0ml0.1mol/LC0CI2溶液中加入少量KSCN3体，仔细观察固体周围的颜色，再滴入1ml戊醇和1ml乙醚，摇荡后观察水相和有机相的颜色。该反应可用于鉴定Co2+。Cc2+SCN=Co(NCS)42-(有机相显蓝色) 向一试管中加入1滴0.1mcl/L

17、CcCb溶液，用1mL6mcl/LHAc酸化后加入6滴饱和NaNO2容液，微热并观察现象。Cc2+3K+7NO2+2Hf=K3Cc(NO2)6(黄色晶体)+NO+HO微热，HAc介质 在点滴板凹隙中加1滴0.1mol/LNiSO4溶液，1滴2mol/LNH3HO,再加1滴1%镍试剂，观察现象。红色4、C0CI2水合物的颜色(1)取一粒红色的C0CI2于玷端中加热，有何现象？然后在空气中放置12h,观察其颜色有何变化?加热变蓝放置后又变为红色（2）加数滴1mol/LCoCl2溶液于表面皿中，用毛笔蘸取溶液在纸上写字，之后用镶子夹住纸，隔着石棉网用小火烘烤，观察字迹有何变化？再向字迹上滴水，字迹的

18、颜色又有何变化？解释上述实验现象。CoCi6HO325KCoCi-2H.O363KC0CI2KO393KC0CI2（粉红）（紫红）（紫蓝）（蓝色）5、铁、钻、镇的硫化物分别在含有Fe2+、Fe3+、CcT、Ni3+试液的4支试管中，各加入数滴0.1mol-L-1Na2s水溶液，微热之。分别试3各硫化物沉淀在稀HCl和稀HNO中的溶解情况，必要时可加热。将结果填入表4.8-2中。表4.8-2Fe2+、Fe3+、Cd+、Ni3+和0.1molL-1NaS反应试液0.1molL-1Na2s稀HCl稀HNOL2+FeFeS（黑色沉淀）溶解（臭鸡蛋气味气体）溶解（臭鸡蛋气味气体）Fe3+FeS（黑色沉淀

19、）溶解（有乳白色S及臭鸡蛋气味气体）溶解（有乳白色S臭鸡蛋气味和红棕色气体）CcTCoS（黑色沉淀）不溶溶解（臭鸡蛋气味气体）Ni3+NiS（黑色沉淀）不溶溶解（臭鸡蛋气味气体）2FeCl3+H2s=2FeCl2+S+2HCl如果加过量的NaS,现象和解释:Fe2+ + S2-=FeS（黑色沉淀）Ni2+ + S2-=NiS（黑色沉淀）CcT CS2-=CoS（黑色沉淀）MS + 2HClMCI2+H2s（kFe,Co,Ni）（事实上，因为晶形问题，CoSNiS都不溶解）FeS不溶于氨水而NiS和CoS溶于氨水形成配合物MS+HNO发生氧化还原反应7、铁的腐蚀和防腐（不做）铁的腐蚀镀锌铁（俗称

20、白铁）和镀锡铁（俗称马口铁）,当它们的表面镀层有破损时,铁被腐蚀速度为白铁低于马口铁.三种金属的活动性为ZnFeSn.一旦镀层破损形成ZnFe原电池,Zn为负极被腐蚀，铁为正极得到保护，因此白铁更耐用.而FeSn原电池,Fe为负极,加速了铁的腐蚀.（1）铁的防腐3Fe+NaNO+5NaOHk3NaFeO+NH3+H2O6Na2FeO2+NaNO25H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOHNa2FeO2+Na2Fe2O42H2O=Fe2O3+4NaOH五、注意事项1、制备Fe（OH）2时，要细心操作，注意不能引入空气。2、欲使Co（OH）2Ni（OH）2沉淀在浓氨水中完全溶解，最好加入少量

21、的固体NHCl。3、Zn粒和Sn粒均需用砂纸擦净表面的氧化物，使用完后必须回收。六、思考题1、已知溶液中含有Cr3+、Md+、Fe2+、Fe3+、C、Ni2+,用流程图将它们分离并鉴别出来。2、在碱性介质中氯水能将Ni(OH)2氧化为NiO(OH),而在酸性介质中NiO(OH)又能将Cl-氧化为C12,两者是否矛盾，为什么？要求查不同介质中的标准电极电势值回答。3、有时氯水或滨水能将Co2+、Ni2+氧化为M3+,有时Co3+、Ni3+却可将HCl或HBr氧化为先，这是否矛盾，为什么？要求查不同介质中的标准电极电势值回答。4衣服上沾有铁锈时，常用草酸洗，试说明原因。答：草酸可与铁锈发生氧化还原

22、反应生成铁的可溶性盐而溶解。草酸为弱酸，不会对衣服造成伤害。5、在C0CI2中滴加溶液时，为何刚开始有蓝色沉淀出现？6、答：C0CI2溶液中逐滴加入NaOH容液先生成蓝色Co(OH)Cl沉淀，继续加入NaOH溶液才生成粉红色沉淀，放置一段时间，Co(OH被空气氧化而成棕色。7、试解释：Fe3+能将I-氧化成I2,而Fe(CN)63-则不能；Fe(CN)6广能将I2还原成。而Fe2+不能。要求查标准电极电势值回答。答：EB(Fe3+/Fe2+)=0.771v大于EB(I哂-)=0.5355v,因止匕Fe3+能将I-氧化成12。EB(Fe(CN)63-/Fe(CN)64-)=0.36v小于EB(I

23、2/I-)=0.5355v,所以Fe(CN)63-不能将I-氧化成I2,反而Fe(CN)6广能将12还原成。而E9(Fe3+/Fe2+)大于E9(I2/I-)所以Fe2+不能还原I2。8 总结并比较二价FeCoNi的氢氧化物的稳定性及Fe3+Co3+Ni3+氧化能力的大小。答:二价氢氧化物的稳定性依次增强，其离子的氧化能力依次减弱9 、实验室的硅胶干燥剂常用来指示其吸湿程度，这是基于的什么性质？答：在硅胶中加入少量无水二氯化钴，制得的硅胶为蓝色硅胶，当硅胶在空气中吸收水以后，蓝色无水C0CI2转化为红色水合Co(H2O)6Cl2,使蓝色硅胶变成红色硅胶，表示硅胶已失去吸水作用，因此可以作为硅胶干燥剂的指示剂。