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整理铁、钴、镍的性质

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+6

1、Fe2+、Co2+、Ni2+的还原性

（1）酸性介质

Cl2 + 2Fe2+（浅绿）＝2Fe3+（浅黄）+2Cl-

（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，往往得不到白的氢氧化亚铁，而是变成灰绿，最后成为红棕的氢氧化铁。Co（OH）2也能被空气中的氧气慢慢氧化。

2、Fe3+、Co3+、Ni3+的氧化性

由于Co3+和Ni3+都具有强氧化性，Co(OH)3，NiO(OH)与浓盐酸反应分别生成Co(II)和Ni(II)，并放出。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、Br2）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+。

京能恒基3、配合物的生成和Fe2+、Fe3+、Co2+、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)2和Fe(OH)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]2+或[Ni(NH3)6]2+。不过[Co(NH3)6]2+ 不稳定，易氧化成[Co(NH3)6]3+。

（2）氰配合物

Fe3+，Co3+，Fe2+，Co2+，Ni2+都能与CN-形成配合物。使亚铁盐与KCN溶液作用得Fe(CN)2沉淀，KCN过量时沉淀溶解。

FeSO4+2KCN＝Fe(CN)2+K2SO4

Fe(CN)2+4KCN＝K4[Fe(CN)6]

从溶液中析出来的黄晶体是K4[Fe(CN)6]·3H2O，叫六氰合铁(II)酸钾或亚铁，俗

称黄血盐。在黄血盐溶液中通入(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) K3[Fe(CN)6]。

2 K4[Fe(CN)6]+C12＝2 K3[Fe(CN)6]+2KCl

它的晶体为深红，俗称赤血盐。赤血盐在碱性溶液中有氧化作用。

Fe3+与[Fe(CN)6]4-离子反应可以得到普鲁士蓝沉淀，而[Fe(CN)6]3-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，用处理钴（II）盐溶液，有红的氰化钴析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可析出紫的六氰合钴(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：

2[Co(CN)6]4-+H2O＝2[Co(CN)6]3-+2OH-+H2

所以[Co(CN)6]4-是一个相当强的还原剂。而[Co(CN)6]3-稳定的多。

（3）离子鉴定

① Fe3+的鉴定

K+ + Fe3+ + [Fe(CN)6]4- = KFe[Fe(CN)6] (蓝沉淀)(普鲁士蓝)

Fe3+ + n SCN- = [Fe(NCS)n]3-n(血红)

② Co2+的鉴定

Co2+ ＋ SCN－＝ Co(NCS)42-(戊醇中显蓝)

③ Ni2+的鉴定

鲜红

（4）CoCl2 6H2O粉红,无水CoCl2蓝，硅胶干燥剂中作指示剂。

粉红CoCl26H2O—325K—〉紫红CoCl22H2O—3l3K—〉蓝紫CoCl2H2O—393K—〉蓝CoCl2

4、Fe的防腐－铁钉发蓝

3Fe ＋ NaNO2 ＋5NaOH＝3Na2FeO2 + NH3 + H2O

6 Na2FeO2 + NaNO2 ＋ 5H2O= 3Na2Fe2O4 + NH3 + 7 NaOH

Na2FeO2 + Na2Fe2O4＋ 2H2O= Fe2O3 + 4NaOH

三、仪器与试剂

试管量筒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

HCl（2mol/L 6mol/L 浓）,HNO3（6mol/L），H2SO4（3mol/L 6mol/L），HAc（6mol/L），NaOH（2mol/L 6mol/L），NH3 H2O（2mol/L 6mol/L），NH4Cl（1mol/L），NH4Fe(SO4)2（0,1mol/L），Na2S（0,1mol/L），KSCN（0,1mol/L），K3[Fe(CN)6]（0,1mol/L），K4[Fe(CN)6]（0,1mol/L），KNO2（饱和），FeCl3（0,1mol/L）

，CoCl2（0,1mol/L 1mol/L s），NiSO4（0,1mol/L），H2O2，二乙酰二肟混合液（1L溶液中含有600gNaOH+60gNaNO2），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

1酸性介质在盛有1ml氯水的试管中加3滴6mol/L H2SO4溶液后滴加NH4Fe(SO4)2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）+2Cl-

②碱性介质取4支试管，在一试管中加6.0ml蒸馏水和1ml 3mol/L H2SO4煮沸后加入少量的NH4Fe(SO4)2晶体是之溶解，然后将溶解液均分为3等份（A、B、C.）。在另一支试管中加4.0ml 6mol/L NaOH溶液，煮沸。冷却后立即长滴管吸取NaOH溶液并伸入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的Fe(OH)2沉淀，防止一段时间后观察溶液颜的变化，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/L HCl和2mol/LNaOH溶液，立即观察现象，写出反应方程式。

Fe2+ ＋ 2OH- ＝ Fe(OH)2（白沉淀）

Fe(OH)2 ＋ O2 ＋2H2O ＝ 4Fe(OH)3(棕红) 反应迅速

（2）Co2＋、Ni2＋的还原性

① 向盛有少量0,1mol/L CoCl2溶液中滴2mol/LNaOH溶液至生成粉红沉淀。将沉淀分成3份：一份加6mol/L HCl，另一份加H2O2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。

Co2+ ＋ 2OH- ＝ Co(OH)2 (粉红沉淀)

Co(OH)2 ＋ 2H+＝ Co2+＋ 2H2O

2Co(OH)2 ＋ H2O2 ＝ 2CoO(OH)(棕沉淀) ＋2H2O

Co(OH)3在HNO3中溶解不显著，在酸性溶液中用 H2O2还原可提高溶解性，反应如下： 2Co(OH)3 + H2O2 +4H+ → 2Co2+ + 6H2O + O2

4Co(OH)2 ＋ O2 ＝4CoO(OH) + 2H2O（棕褐沉淀）缓慢需加热

②向盛有少量0.1mol/L NiSO4溶液中滴加2mol/LNaOH溶液至沉淀，将沉淀分3份：一份加6mol/L HCl，另一份加H2O2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。

Ni2＋＋ 2OH－＝ Ni(OH)2 (绿沉淀)

Ni(OH)2 ＋ 2H+＝ Ni2+ ＋ 2H2O

2Ni(OH)2 ＋ H2O2 ＝ 2NiO(OH) (黑沉淀)＋2H2O

2Ni2+ ＋ 6OH- ＋ Br2 ＝ 2Ni（OH）3(黑沉淀) ＋ 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/L FeCl3和2mol/LNaOH至生成沉淀，观察产物的颜和状态。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+ ＋ 3OH- ＝ Fe(OH)3 (棕沉淀)

Fe(OH)3 ＋3HCl ＝ FeCl3 ＋ 3H2O

（2）在两支试管中分别加入少量CoCl2和NiSO4溶液，然后分别加数滴溴水，有无变化？之后滴入6mol/LNaOH溶液，观察沉淀的生成及颜，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。

2Co2+ ＋ 6OH- ＋ Br2 ＝ 2Co（OH）3 ＋ 2Br－

2Co（OH）3 ＋ 6HCl ＝ 2CoCl2 ＋ 6H2O ＋ Cl2（遇淀粉KI试纸变蓝）

2Ni2+ ＋ 6OH- ＋ Br2 ＝ 2Ni(OH)3 ＋ 2Br-

2Ni(OH)3 ＋ 6HCl ＝ 2NiCl2 ＋ 6H2O ＋ 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、氧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+、Co2+、Ni2+与氨水反应

① 向少量0,1mol/L FeCl3溶液中加入适量6mol/L NH3 H2O，有何现象？之后再加入过量氨水，有无变化？

铝合金切削液配方

Fe3＋难以形成稳定的氨配合物。在水溶液中加入氨时形成胀锚螺栓Fe(OH)crpd-3663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]2+或[Ni(NH3)6]2+。不过[Co(NH3)6]2+ 不稳定、易被空中的氧气氧化成[Co(NH3)6]3+。

2取少量浓NH3 H2O于试管中，加入1ml 0,1mol/L CoCl2溶液，迅速摇匀后观察溶液颜的变化，为什么液面颜变化较快？

Co2++6 NH3·H2O =[Co(NH3)6]2++6H2O