铁、钴、镍及其化合物思维导图

情书

2023-02-21

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中药/药学基础

无机化学

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稳定性。 2.试验并掌握铁、钴、镍的配位化合物的生成。 3.掌握Fe3+、Co2+、Ni2+的鉴定反应。二、实验提要铁、钴、镍是周期系第Ⅷ族元素第一个三元素组，它们的原子最外层电子数都是2个，次外层电子尚未满足，因此显示可变的化合物价，它们的性质彼此相似。

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思维导图大纲

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稳定性。

2.试验并掌握铁、钴、镍的配位化合物的生成。

3.掌握Fe3+、Co2+、Ni2+的鉴定反应。

二、实验提要

铁、钴、镍是周期系第Ⅷ族元素第一个三元素组，它们的原子最外层电子数都是2个，次外层电子尚未满足，因此显示可变的化合物价，它们的性质彼此相似。

铁、钴、镍+2价氢氧化合物显碱性，它们有不同的颜色，Fe（OH）2呈白色，Co（OH）2呈粉红色，Ni（OH）2呈苹果绿色。它们被O2、H2O2等氧化剂氧化的情况按Fe（OH）2-Co（OH）2-Ni（OH）2的顺序由易到难，如空气中的氧可使Fe（OH）2迅速转变成棕红色的Fe（OH）3（有从泥黄色到红棕色的各种中间产物）。Co（OH）2则缓慢地被氧化成褐色的Co（OH）3，Ni（OH）2与氧则不起作用。

铁、钴、镍都能生成不溶于水的+3价氧化物和相应的氢氧化物，Fe（OH）3和酸生成+3价的铁盐，而Co（OH）3和Ni（OH）3与盐酸反应时，不能生成相应的+3价盐，因为它们的+3价盐极不稳定，很易分解成为+2价盐，并放出氯气，显示出强氧化性。

+2价和+3价的铁盐在溶液中易水解。+2价铁离子是还原剂，而+3价铁离子是弱的氧化剂。钴、铁、镍的盐大部分是有颜色的。在水溶液中，Fe2+呈浅绿色，Co2+呈粉红色，Ni2+呈亮绿色。

铁能生成很多配位化合物，其中常用的有亚铁氰化钾K4[Fe（CN）6]和铁氰化钾K3[Fe（CN）6]，钴和镍亦能生成配位化合物，如[Co（NH3）6]Cl3，K3[Co（NO2）6]和[Ni（NH3）6]SO4等翳学教育网搜集整理。

+2价Co的配合物不稳定，易被氧化为+3价Co的配位化合物，而Ni的配位化合物则以+2价的稳定。

三、仪器和药品

仪器：离心机、试管、滴管、酒精灯、电加热器。

药品：H2SO4（2mol·L-1），HCl（2mol·L-1，浓），HNO3（6mol·L-1），HAc（6mol·L-1、2mol·L-1）；NaOH（2mol·L-1、6mol·L-1），氨水（6mol·L-1、2mol·L1）；CoCl2（0.1mol·L-1、0.5mol·L-1），NiSO4（0.1mol·L-1、0.5mol·L-1），FeCl3（0.1mol·L-1），KI（0.1mol·L-1），KMnO4（0.01mol·L-1），K4[Fe（CN）6]（0.1mol·L-1），NH4Cl（1mol·L-1），K3[Fe（CN）6]（0.1mol·L-1），NH4F（4mol·L-1），KSCN（0.1mol·L-1，s），FeSO47H2O（s），NaBiO3（s）；H2O2（3%），溴水，淀粉液，丙酮，二乙酰二月亏（1%酒精溶液），KI淀粉试纸，CCl4.

四、实验内容

1.铁、钴、镍的氢氧化物的制备和性质

（1）Fe（OH）2的制备和还原性，Fe（OH）3的性质

在试管中加2mL蒸馏水和1～2滴2mol·L-1H2SO4酸化，煮沸片刻（为什么？），然后在其中溶解几粒FeSO4·7H2O晶体（配成FeSO4溶液），同时在另一支试管中煮沸1mL2mol·L-1NaOH溶液，迅速用吸管吸入NaOH溶液，并将吸管插入到FeSO4溶液底部，慢慢放出NaOH溶液（注意避免搅动溶液而带入空气），不摇动试管，观察开始生成近乎白色的Fe（OH）2沉淀。然后再边摇边观察沉淀颜色的变化，写出Fe（OH）2在空气中被氧化的反应式。

向含有Fe（OH）3的试管中加入几滴浓盐酸，观察沉淀溶解。

（2）Co（OH）2的制备，Co（OH）3制备和氧化性

将少量0.1mol·L-1CoCl2溶液加热至沸，然后滴加2mol·L-1NaOH溶液，观察粉红色沉淀生成。滴加3%H2O2到Co（OH）2沉淀上，观察棕色Co（OH）3沉淀生成。在试管中加几滴浓盐酸，加热，用湿润的KI淀粉试纸检查逸出的气体。解释现象，写出有关反应式。

（3）Ni（OH）2的制备，Ni（OH）3的制备和氧化性

向少量0.1mol·L-1NiSO4溶液中滴加2mol·L-1的NaOH溶液，观察果绿色的Ni（OH）2沉淀的生成。向试管中边滴加溴水（或新制的氯水），边观察黑色的Ni（OH）3沉淀生成。在试管中加几滴浓盐酸，加热，用湿润的KI淀粉试纸检查逸出的气体。解释现象，写出有关反应式。

2.钴、镍的配位化合物

（1）钴的配位化合物及其鉴定

①在0.5mol·L-1CoCl2溶液中，滴加6mol·L-1氨水，观察沉淀的颜色，再加入几滴1mol·L-1NH4Cl溶液和过量的6mol·L-1氨水至沉淀溶解，观察[Co（NH3）6]Cl2溶液颜色。写出各步反应的化学方程式。

②在试管中加入少量0.1mol·L-1CoCl2溶液，加入少量固体KNCS，再加几滴丙酮，摇匀，观察现象，解释并写出反应方程式（这个反应用来鉴定Co2+，但如混有Fe3+时，则需加入NH4F溶液，使生成无色的[FeF6]3-以消除其干扰）。

（2）镍的配位化合物及其鉴定

①在0.5mol·L-1NiSO4溶液中，滴加6mol·L-1氨水，，微热，观察沉淀的颜色，再加入几滴1mol·L-1NH4Cl溶液和过量的6mol·L-1氨水，观察沉淀的溶解和溶液的颜色，写出反应方程式。

②在少量0.1mol·L-1NiSO4溶液中，加入数滴2mol·L-1NH3H2O，再加入1滴1%二乙酰二月亏，观察现象。（这个反应用来鉴定Ni2+）