2021/6/16 1 過渡元素及其化合物性質(zhì)與檢驗(yàn)d區(qū)與ds區(qū)元素及其化合物 2021/6/16 2 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)d區(qū)元素及化合物主要性質(zhì)，掌握常見d區(qū)離子的檢驗(yàn)方法。2. 試驗(yàn)ds區(qū)元素及其化合物的主要性質(zhì)。3. 練習(xí)性質(zhì)試驗(yàn)的基本操作。 2021/6/16 3 二、實(shí)驗(yàn)原理 d區(qū)元素的價(jià)電子構(gòu)型：(n-1)d19ns12。由于(n-1)d電子參與成鍵，d區(qū)元素絕大多數(shù)具有多種價(jià)態(tài)、水溶液中離子多數(shù)有顏色。d區(qū)元素的離子極化能力較強(qiáng)，故其難溶鹽也較多，水溶液中的高價(jià)離子往往以含氧酸根的形式存在。本實(shí)驗(yàn)主要試驗(yàn)Cr、Mn、Fe、Co、Ni的重要化合物的性質(zhì)。 2021/6/16 4 氫氧化物Cr(OH)3 Mn(OH)2 Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3顏色灰綠白白粉紅綠紅褐褐色黑酸堿性兩性堿性極弱兩性極弱兩性堿性弱兩性堿性堿性D區(qū)五種代表性金屬的氫氧化物顏色及酸堿性 2021/6/16 5 水溶液中的Cr(VI)有兩種存在形式：2 CrO42(黃)+2H+ Cr2O72(橙)+H2O在酸性介質(zhì)中，Cr2O72與H2O2反應(yīng)生成藍(lán)色過氧化鉻CrO5, 可用于Cr(VI)或Cr(III)的鑒定。 在堿性介質(zhì)中，白色Mn(OH)2易被空氣氧化為棕色二氧化錳水合物MnO(OH)2。酸性介質(zhì)中Mn2+很穩(wěn)定，只有很強(qiáng)的氧化劑如PbO2、NaBiO3、S2O82才能將其氧化為MnO4。 MnO 4 具有強(qiáng)的氧化性，它的還原產(chǎn)物與溶液的酸堿性有關(guān)。MnO4在酸性、中性、強(qiáng)堿性介質(zhì)中的還原產(chǎn)物依次是Mn2+、MnO2、MnO42。 2021/6/16 6 +2價(jià)態(tài)的Fe、Co、Ni均具有還原性，且還原性依次減弱。+3價(jià)態(tài)的Fe、Co、Ni氫氧化物均具有氧化性，且氧化性依次增強(qiáng)，特別是在酸性介質(zhì)中更為明顯，除Fe(OH)3外，Co(OH)3、Ni(OH)3與HCl作用，均能產(chǎn)生Cl2。 Fe、Co、Ni能形成多種配合物，常見配體有：NH3、CN 、SCN 、F等，F(xiàn)e無論二價(jià)或三價(jià)均難以形成氨配合物。由于配合物生成，其氧化還原性也發(fā)生較大的變化。此外，F(xiàn)e、Co、Ni的一些配合物穩(wěn)定且有特征顏色，可用于離子鑒定。 2021/6/16 7 ds區(qū)元素的價(jià)電子構(gòu)型：(n-1)d10ns12。其離子有較強(qiáng)的氧化性，較強(qiáng)的極化能力，易形成配合物。ds區(qū)元素的多數(shù)化合物難溶或微溶于水，其中許多可作為該區(qū)元素離子的鑒定。同一族、從上至下，氧化物與氫氧化物的堿性上升。 2021/6/16 8 三、儀器和試劑 見補(bǔ)充講義 2021/6/16 9 1.氫氧化物生成與性質(zhì)：CrCl3 MnSO4 (NH4)2Fe(SO4)2 FeCl3 CoCl2 NiCl2 過量NaOH Cr(OH)3灰白溶解Mn(OH)2白棕Fe(OH)2白紅棕Fe(OH)3紅棕 Co(OH)2粉紅 Ni(OH)2綠 四、實(shí)驗(yàn)步驟 2021/6/16 10 Mn(OH)2 白 MnO(OH)2 棕O2Fe(OH)2 白 Fe (OH)3 紅棕O2、H2OCr(OH)3 + OH CrO2 +H2O 綠色溶液 2021/6/16 11 Cu2+ + OH- Cu(OH)2將沉淀分成3份加2M H2SO4溶解加6M NaOH溶解加熱變黑加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分別溶于硫酸和氫氧化鈉溶液。Zn(OH)42- Hg2+OH-HgO (紅色或黃色沉淀) HgO溶于HNO3 HgO不溶于NaOH 2021/6/16 14 2.氧化還原性：Cr()的還原性：2CrO2- (綠)+ 2OH- + 3H2O2 2CrO42-(黃)+ 4H2OCr2O72- + 2H+ + 4H2O2 2CrO5 + 5H2O其中CrO(O2)2只在乙醚或戊醇中穩(wěn)定存在顯藍(lán)色：CrO(O 2)2(C2H5)2O乙醚合物 2021/6/16 15 (2,3) Cr()的轉(zhuǎn)化平衡和氧化性2CrO42- (黃)+ 2H+ Cr2O72- (橙紅) + H2OCr2O72-(橙紅) +8H+ + 3SO32- = 2Cr3+(藍(lán)紫) +3SO42- +4H2O (4) Mn()的還原性2Mn2+(肉色) + 5NaBiO3 +14H+ =2MnO4-(紫紅色) +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- 具有強(qiáng)氧化性，在不同介質(zhì)中，其氧化產(chǎn)物與還原能力不同 2021/6/16 17 (6) 在自制的Co(OH)2、Ni(OH)2中滴加滴溴水，分別得到Co(OH)3、Ni(OH)3沉淀，再在兩沉淀中分別滴加幾滴濃鹽酸，用潤濕的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)產(chǎn)生氯氣。 (7) 在CuSO4溶液中滴入KI溶液，立即反應(yīng)生成CuI沉淀和I2，記錄現(xiàn)象。 I2的存在會(huì)影響CuI顏色的觀察，滴加少量Na2S2O3溶液除去I2，觀察CuI沉淀的顏色。(8) Hg2+Sn2+Cl-Hg 2Cl2 +Sn4+Hg2Cl2 +Sn2+ Hg 2021/6/16 18 3.配合物的生成與離子鑒定 (1) Fe的配合物：Fe2+ + K+ Fe(CN)63- KFeFe(CN)6 赤血鹽 (滕氏藍(lán)) Fe3+ + K+ Fe(CN)64- KFeFe(CN)6 黃血鹽 (普魯士藍(lán))Fe3+ + nSCN- Fe(SCN)n3-n (n：16，n增加其血紅色變深) 2021/6/16 19 Fe2+Fe3+氨水白灰綠紅棕紅棕過量氨水不溶 2021/6/16 20 (2) Co的配合物：Co2+ 2NH3H2O = Co(OH)2(粉紅)2NH4+Co(OH)26NH3H2O = Co(NH3)62+(黃)2OH-2H2O 4 Co(NH3)62+(黃)O22H2O = 4 Co(NH3)63+(橙黃) 4OH- Co2+ KSCN Co(SCN)42-(藍(lán)) 在乙醚或戊醇中穩(wěn)定存在，在水中易分解 2021/6/16 21 (3) Ni的配合物：Ni2+2NH3H2O = Ni(OH)2(綠)+2 NH4+Ni(OH)2+6 NH3H2O = Ni(NH3)62+(藍(lán))+2OH-+6H2ONi(NH3)62+在空氣中靜置穩(wěn)定 鎳離子遇到丁二酮肟會(huì)產(chǎn)生紅色沉淀，可用于鑒定鎳離子。 2021/6/16 22 (4) Cu的配合物：銅離子能與氨水形成銅氨絡(luò)離子。(5) Hg的配合物：汞離子與氨水反應(yīng)生成HgO沉淀，不形成配合物。氨離子與奈斯勒試劑可形成特殊的紅色沉淀。 若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝！