宣城试管婴儿整理铁、钴、镍的性质

2021年1月19日发(作者：湖南哪里可以做第三代试管婴儿)


实验六

铁、钴、镍的性质

一、实验目的

1
、

2
、

试验并掌握铁、钴、镍氢氧化物的生成和氧化还原性质；

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
、
Fe
、
Co
、
Ni
的还原性

（
1
）酸性介质

Cl
2
+ 2Fe
（浅绿）＝
2Fe
（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< br>也能被空气中的氧气慢慢氧化。

2
、
Fe
、
Co
、
Ni
的氧化性

由于
Co
和
Ni
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
N i(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（
Cl
2
、
Br
2
）氧化得到。

Fe
易发生水解反应。
Fe
具有一定的氧化性，能与强还原剂反应生成
Fe
。

3+
3+
2+
3+
3+
3+
3+
3+
2+
3+
-
2+
2+
2+
还原性 增强
Fe(OH)
2
白色
Fe(OH)
3
棕红
Co (OH)
2
粉红
Co(OH)
3
棕色
氧化性增强
3
、配合物的生成和
Fe
、
Fe
、
Co
、
N i
的鉴定方法

（
1
）氨配合物

Fe
和
Fe
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
Co
或
Ni
离子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配离子
[Co(NH
3
)
6
]
或
[Ni(NH
3
)
6
]
。不过
[Co(NH
3
)
6
]

不稳
定 ，易氧化成
[Co(NH
3
)
6
]
。

（
2
）氰配合物

Fe
，
Co
，
Fe
，
Co
，
Ni
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。

3+
3+
2+
2+
2+-
3+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
3 +
2+
3+
2+
2+
Ni
（
OH
）
2
绿色
Ni
（
OH
）
3
黑色

FeSO
4
+2KCN
＝
Fe(CN)
2
+K
2< br>SO
4

Fe(CN)
2
+4KC N
＝
K
4
[Fe(CN)
6
]

从溶液中 析出来的黄色晶体是
K
4
[Fe(CN)
6
]
·
3 H
2
O
，叫六氰合铁
(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
) K
3
[Fe(CN)
6
]
。

2 K
4
[Fe(CN)
6
]+C1
2
＝
2 K
3
[Fe(CN)
6
]+2KCl

它的晶体为深红色，俗称赤血盐。赤血盐在碱性溶液中有氧化作用。

Fe
与
[Fe(CN)
6
]
离子反应可以得到普鲁士蓝沉淀，而
[Fe(C N)
6
]
离子与
Fe
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
]
+H
2
O
＝
2[Co(CN)
6
]
+2OH
+H
2

所以
[Co(CN)
6
]
是一个相当强的还原剂。

而
[Co(CN)
6
]
稳定的多。

（
3
）离子鉴定

①
Fe
的鉴定

K
+ Fe
+ [Fe(CN)
6
]
= KFe[Fe(CN)
6
] (
蓝色沉淀
)(
普鲁士蓝
)

Fe
+ n SCN
= [Fe(NCS)n]
(
血红色
)

②
Co
的鉴定

Co

＋
SCN

＝
Co(NCS)
4
(
戊醇
中显蓝色
)


③
Ni
的鉴定

2+
2+
－
2-
2+
3+
-
3-n
+
3+
4-
3+
4-
3-
4-
3-
-
3+
4-
3-
2+
HO
CH
3
CH
3
C
NOH
C
NOH< br>+
O
Ni
N
C
OH
CH
3
+
NiSO
4
+
NH
3
H
2
O
CH
3
CH
3
C
N
C
N
O
N
CCH
3
(NH
4
)
2
SO
4
H
2
O

+

鲜
红色

（
4
）
CoCl
2
?6 H
2
O
粉红色
,
无水
CoCl
2
蓝色，硅 胶干燥剂中作指示剂。

粉红
CoCl
2
6H
2
O
—
325K
—〉紫红
CoCl
2
2H
2
O
—
3l3K
—〉蓝紫
CoCl
2
H
2
O< br>—
393K
—〉蓝
CoCl
2

4
、
Fe
的防腐－铁钉发蓝

3Fe
＋
NaNO
2

＋
5NaOH
＝
3Na
2
FeO
2
+ NH
3
+ H
2
O

6 Na
2
FeO
2
+ NaNO
2

＋
5H
2
O= 3Na
2
Fe
2
O
4
+ NH
3
+ 7 NaOH

Na
2
FeO
2
+ Na
2
Fe
2
O
4
＋
2H
2
O= Fe
2
O
3
+ 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
）
，
H
2
SO
（
，
HAc
（
6mol/L
）
，
NaOH
（
2mol/L 6mol/L
）
，
4
3mol/L 6mol/L
）
NH
3
?H
2
O
（
2mol/L 6mol/L
）< br>，
NH
4
Cl
（
1mol/L
）
，
NH
4
Fe(SO
4
)
2
（
0,1mol/L）
，
Na
2
S
（
0,1mol/L
）
，
KSCN
（
0,1mol/L
）
，
K
3
[Fe(CN)
6
]
（
0,1mol/L
）
，
K< br>4
[Fe(CN)
6
]
（
0,1mol/L
）
，
KNO
（饱和）
，
FeCl
（
，
CoCl（
2
3
0,1mol/L
）
2
0,1mol/L 1mol/L
s
）
，
NiSO
4
（
0,1mol /L
）
，
H
2
O
2
，二乙酰二肟混合液（
1L
溶液中含有
600gNaOH+60gNaNO
2
）
，氯水，溴 水，
NH
4
F
（
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
）

Fe
的还原性


酸性介质

在盛有
1ml
氯水的试管中加
3
滴
6mol/L
H
2
SO
4
溶液后滴加
NH
4
Fe(SO
4
)
2
溶液，观察现象（若现
3+
2
＋
象不明显， 设法检验
Fe
）
，写出反应方程式。


Cl
2
+ 2Fe
（浅绿）＝
2Fe
（浅黄）
+2Cl

②碱性介质

取
4
支试管，在一试管中加蒸馏水和
1ml 3mol/L
H
2
SO
4
煮沸后加入少量的
NH
4
Fe(SO
4
)
2
晶体是
之溶解，然后将溶解液均分为< br>3
等份（
A
、
B
、
C.
）
。在另一 支试管中加
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/L HCl和
2mol/LNaOH
溶液，立即观察现
象，写出反应方程式。

Fe

＋
2OH

＝
Fe(OH)
2
（白色沉淀）

Fe(OH)
2

＋
O
2

＋
2H
2
O
＝
4Fe(OH)
3
(
棕红色
)
反应迅速

（
2
）
Co
、
Ni
的还原性

①

向盛有少量
0,1mol/L

CoCl
2< br>溶液中滴
2mol/LNaOH
溶液至生成粉红色沉淀。将沉淀分成
3
份：一份加
6mol/L

HCl
，另一份加
H
2
O
2
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。


Co

＋
2OH

＝
Co(OH)
2
(
粉红色沉淀
)

Co(OH)
2

＋
2H
＝
Co
＋
2H
2
O

2Co(OH)
2

＋
H
2
O
2

＝
2CoO(OH)(
棕色
沉淀
)
＋
2H
2
O

+
2+
2+
-2
＋
2
＋
2+
-
2+
3+
-
Co(
OH
)
3
在
HNO
3
中溶解不显着，在酸性 溶液中用
H
2
O
2
还原可提高溶解性，反应如下：

2
Co(
OH
)
3
+ H
2
O
2
+4H

→
2
Co
+ 6H
2
O + O
2

2
+
+
4Co(OH)
2

＋
O
2

＝
4CoO(OH) + 2H
2
O
（棕褐色沉淀）

缓慢需加热


②
向盛有少量
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
H
2< br>O
2
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。

Ni

＋
2OH

＝
Ni(OH)
2
(
绿色沉淀
)

Ni(OH)
2

＋
2H
＝
Ni

＋
2H
2
O

2Ni(OH)
2

＋
H
2
O
2

＝
2NiO(OH) (
黑色沉淀
)
＋
2H
2
O

2Ni

＋
6OH

＋
Br
2

＝
2Ni
（
OH
）
3
(
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
L FeCl
3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。

Fe

＋
3OH

＝
Fe(OH)
3
(
棕色沉淀
)

Fe(OH)
3

＋
3HCl
＝
FeCl
3

＋
3H
2
O

（
2
）

在两支试管中分别加入少量
CoCl
2< br>和
NiSO
4
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

＋
Br
2

＝
2Co
（
OH
）
3

＋
2Br


2Co
（
OH
）
3

＋
6HCl
＝
2CoCl
2

＋
6H
2
O
＋
Cl
2
（遇淀粉
KI
试纸变蓝色）

2Ni

＋
6OH

＋
Br
2

＝
2Ni(OH)
3

＋
2Br


2Ni(OH)
3

＋
6HCl
＝
2NiCl
2

＋
6H
2
O
＋
Cl
2


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、氧化还原稳定性及生成条件。
< br>2+
-
-
2+
-
－
3+
-
2+-
-
+
2+
2
＋
－
还原性增强
Fe( OH)
2
白色
Fe(OH)
3
棕红
Co(OH)
2
粉红
Co(OH)
3
棕色
氧化性增强
Ni
（
OH
）
2
绿色
Ni
（
OH
）
3
黑色