高考--常考元素--铁、钴、镍
高考--常考元素--铁钴镍
铁钴镍
14.3.1 铁系元素概述
铁在地壳中的含量为~5%，居第四位，次于铝。在常用金属中，铁算得上最丰富、最重要和最廉价的了。铁矿有赤铁矿Fe2O3 、磁铁矿Fe3O4、褐铁矿Fe2O3·3H2O、菱铁矿FeCO3、黄铁矿FeS2、钛铁矿FeTiO3和铬铁矿Fe(CrO2)2等，我国东北的鞍山、本溪、华北的包头、宣化、华中的大冶等地都有较好的铁矿。
钴相对地说是一种不常见的金属，地壳中的含量为0.0023%，但它分布很广，它通常和硫或砷结合，如辉钴矿CoAsS。它还存在于维生素B12(一种钴(Ⅲ)的配合物)中。
镍比钴更丰富地存在于自然界，地壳中的含量为0.018%，它主要与砷、锑和硫结合为针镍矿、镍黄铁矿等，在陨石中含有铁镍合金。
铁、钴、镍主要用于制造合金。铁有生铁、熟铁之分，生铁含碳在1.7﹪~4.5﹪之间，熟铁含碳在0.1﹪以下，而钢的含碳量介于二者之间。如果在加入Cr、Ni、Mn、Ti等制成合金钢、不锈钢，可大大改善普通钢的性质。
铁Fe、钴Co、镍Ni位于周期表第四周期、第Ⅷ族，其物理性质和化学性质都比较相似，合称铁系元素。
铁系元素单质都是具有金属光泽的白色金属，铁、钴略带灰色，镍为银白色。依Fe、Co、Ni 顺序，原子半径略有减小，密度增大。它们的密度都比较大，熔点也比较高，熔点随原子序数的增加而降低，Fe、Co、Ni分别为1535℃、1495℃、1453℃。这可能是因为3d轨道中成单电子数按Fe、Co、Ni的顺序依次减少(4、3、2)，金属键依次减弱的缘故。钴比较硬而脆，铁和镍却有很好的延展性。它们都表现有铁磁性，其合金是很好的磁性材料。
由于第一过渡系列元素原子的电子填充过渡到第Ⅷ族时，3d电子已经超过5个，所以它们的价电子全部参加成键的可能性减少，因而铁系元素已经不再呈现出与族数相当的最高氧化态。铁的常见氧化态是+2和+3，与强氧化剂作用，铁可以生成不稳定的+6氧化态的高铁酸盐；钴和镍的常见氧化态都是+2，与强氧化剂作用，钴可以生成不稳定的+3氧化态，而镍的+3氧化态更少见。
（1）在酸性溶液中，Fe2+、Co2+和Ni2+离子分别是铁、钴、镍的最稳定状态。空气中的氧能把酸性溶液中的Fe2+氧化成Fe3+，但是不能氧化Co2+和Ni2+成为Co3+和Ni3+。高氧化态的铁(Ⅵ)、钴(Ⅲ)、镍(Ⅳ)在酸性溶液中都是很强的氧化剂。
（2）在碱性介质中，铁的最稳定氧化态是+3、而钴和镍的最稳定氧化态仍是+2；在碱性介质中把低氧化态的铁、钴、镍氧化为高氧化态比在酸性介质中容易。低氧化态氢氧化物的还原性按Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2的顺序依次降低。例如：向Fe2+的溶液中加入碱，能生成白色的F e(OH)2沉淀，但空气中的氧立即把Fe(OH)2氧化成红棕色的Fe(OH)3沉淀；在同样条件下生成的粉红色的Co(OH)2则比较稳定，但在空气中放置，也能缓慢地被空气中的氧氧化成棕褐色的Co(O H)3；而在同样条件下生成的绿色的Ni(OH)2最稳定，根本不能被空气中的氧所氧化。
由此可见，Fe(OH)2的还原性最强，也最不稳定，Ni(OH)2的还原性最差，也最稳定。这是由它们在碱性介质中的标准电极电势的大小决定的。
（3）铁系元素易溶于稀酸中，只有钴在稀酸中溶解得很慢。它们遇到浓硝酸都呈“钝态”。铁能被热的浓碱液侵蚀，而钴和镍在碱溶液中的稳定性比铁高。
（4）在没有水汽存在时，一般温度下，铁系元素与氧、硫、氯、磷等非金属几乎不起作用，但在高温下却发生猛烈反应。
在过渡元素中，铁的生物作用最重要，植物缺铁会得萎黄病，人体缺铁会患贫血症。一个成年人平均含铁量在4g以上，但每天只需吸收约1mg铁就足以补充和维持人体内铁的平衡。人体中的铁约3 ∕ 4在血红素（血红蛋白）中，它是体内运载氧的工具，如以Hem代表血红素，则动物体内吸氧和供氧过程可用下列平衡表示：
Hem＋O 2HemO2
所谓煤气中毒，就是CO取代了O2的位置，造成缺氧症状。
钴的生物作用一直到1948年才认识到。长期以来，人们知道食用生肝可治疗人的贫血，后来从数以吨计的肝里分离出其中的抗贫血因子，并将它称为维生素B12。维生素B12是一种含钴的配合物，能抗恶性贫血。
1974年证实了镍是动物和人必需的微量元素。镍与体内许多酶的活性有关，缺镍可使淀粉酶与肝中脱氢酶的活性降低，适量的镍对发挥正常生理功能是必需而且是有益的。但人体中镍含量超标时，它又是一种致癌性很强的元素。
一、Fe3+具有氧化性，可与I－、S2－（H2S）、SO32-（SO2、H2SO3）等中学化学常见的还原性微粒反应。Fe2+主要表现还原性，可与HNO3、KMnO4、Cl2等常见的氧化性微粒反应。
二、FeCl3变色总结
（1）向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈血红色；
（2）FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色；
（3）FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；
（4）向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀；
（5）向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀；
（6）向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色；
（7）向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变成蓝绿色；
（8）将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变成蓝色；
（9）向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色；
（10）将FeCl3溶液滴入到AgNO3溶液中，生成白色沉淀；
（11）将FeCl3溶液与NaHCO3溶液混合，放出气体，生成红褐色沉淀；
（12）将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，生成红褐色F e（O H）3胶体。
三、因Fe（OH）2在空气中易被氧化，4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3，故Fe（OH）2在水中稳定存在的时间只有几秒钟。在实验室制取Fe（OH）2时，一定要用新制的Fe2+和进行加热驱赶O2后的NaOH溶液，且滴管末端插入试管内的液面下，再滴加NaOH溶液，也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封，减少Fe（OH）2与O2的接触。
四、Fe2+与Fe3+的鉴别方法归纳
1. 直接观察颜色
Fe2+溶液呈浅绿色，Fe3+溶液呈棕黄色。
2. 利用显色反应（形成络离子）
3. 利用Fe（OH）3沉淀的颜色
4. 利用Fe3+的氧化性
5. 利用Fe2+的还原性
1.
Fe 3O 4是复杂的化合物，经研究证明，在Fe 3O 4晶体中有1/3的Fe 是+2价，有2/3的Fe 是+3价，可看成FeO·Fe 2O 3，实际应写成Fe （FeO 2）2，即铁酸亚铁盐，不是一般的氧化物。
2.
Fe （OH ）2和Fe （OH ）3从溶液中析出的现象不同，前者是白色絮状沉淀，后者是红褐色沉淀。而Fe （OH ）2极不稳定，易被氧化成Fe （OH ）3，反应现象是：白色→灰绿色→红褐色。
高铁酸
紫黑色固体，化学式H 2FeO 4。其中铁的化合价为+6，得电子的能力很强，所以FeO 42-氧化性极强。高铁酸是强酸，但溶于水中会迅速反应，所以H 2FeO 4在水中显不出酸性，在其它溶剂中可以显出强酸性，如在浓度为95%硒酸溶液中：H 2SeO 4 + H 2FeO 4 ==== H 3SeO 4+ + HFeO 4-(高铁酸溶液通常用浓硒酸作溶剂）
H 2FeO 4与水反应，生成氢氧化铁胶体和氧气，六价铁被还原成三价铁，常用于做净水剂。
刚生成的氧气中含大量未结合成氧分子的游离氧原子，氧原子氧化性极强，可以迅速杀灭水中微生物，同时
氢氧化铁胶体会吸附水中的悬浮物并形成沉淀从而除去它们。
高铁酸盐也可作净水剂：
4Na2FeO4+10H2O======4Fe(OH)3+3O2↑+8NaOH 4K2FeO4+10H2O======4Fe(OH)3+3O2↑+8KOH
其与水的离子反应是：4FeO42－+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH－
制备
可用氢氧化铁、次氯酸钠、氢氧化钠在低温下反应制取高铁酸钠：
2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=======2Na2FeO4+3NaCl+5H2O
湿法制备——2Fe(OH)3+3ClO－+4OH－=2FeO42－+3Cl－+5H2O；
2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O
高铁酸钠也可用熔融的过氧化钠与赤铁矿在高温下反应制得：
Fe2O3+3Na2O2=====2Na2FeO4+Na2O
干法制备——2FeSO4 +6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。
可用高氙酸或氙酸与铁反应制得：
2H4XeO6+2Fe======2H2FeO4+2Xe↑+O2↑+2H2O
H2XeO4+Fe======H2FeO4+Xe↑
可用三氧化铁水化后制得：
FeO3+H2O======H2FeO4
14.3.2 铁系元素的氧化物和氢氧化物
1、铁系元素氧化物
铁系元素的氧化物有以下几种，颜色各异：
FeO(黑色) CoO(灰绿色) NiO(暗绿色)
Fe2O3(红色) Co2O3(黑色) Ni2O3(黑色)
铁系(Ⅱ)氧化物显碱性，能溶于酸性溶液中，铁系(Ⅲ)氧化物是难溶于水的两性氧化物，Fe2O3以碱性为主，C O2O3、Ni2O3偏碱性。
Fe2O3与酸作用时，生成铁(Ⅲ)盐，与NaOH、Na2CO3或Na2O这类碱物质共熔，生成铁(Ⅲ)酸盐。
Fe2O3 + 6HCl == 2FeCl3 + 3H2O
Fe2O3 + Na2CO3 == 2NaFeO2 + CO2↑
工业上常用草酸亚铁焙烧制取Fe2O3，反应过程如下：
△
FeC2O4 FeO + CO2↑+ CO↑
6FeO + O2 ==2Fe3O4
4Fe3O4 + O2 ==6Fe2O3
铁系(Ⅲ)氧化物具有较强的氧化性，其氧化能力按Fe-Co-Ni顺序增强，稳定性依次降低。
Co2O3 + 6HCl == 2CoCl2 + Cl2↑+ 3H2O
Ni2O3 + 6HCl == 2NiCl2 + Cl2↑+ 3H2O
四氧化三铁Fe3O4，又称磁性氧化铁（俗名吸铁石），为Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)混合价态的氧化物（FeO Fe2O3）。经研究证明了Fe3O4是一种铁(Ⅲ)酸盐，即FeⅢ[(FeⅡFeⅢ)O4]。磁性氧化铁用于医药、冶金、电子和纺织等工业，以及用作催化剂、抛光剂、油漆和陶瓷等的颜料、玻璃着色剂等。
2、铁系元素氢氧化物
铁系元素可溶性盐与碱作用可制取氢氧化物（M=Fe、Co、Ni）：
M2+ + 2OH == M(OH)2↓
白色的Fe(OH)2很容易被空气氧化成红棕色的Fe(OH)3，玫瑰红色的Co(OH)2也可被空气缓慢地氧化成暗棕色的氢氧化高钴Co(OH)3：
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3↓(红棕色)
4Co(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Co(OH)3↓(棕褐色)
绿色的Ni(OH)2不被空气氧化，欲使其氧化为黑色高价氢氧化物，必需使用强氧化剂。例如：
2Ni(OH)2 + Cl 2 + 2NaOH == 2Ni(OH)3(黑色)↓+ 2NaCl
2Ni(OH)2 + NaClO + 2H 2O == 2Ni(OH)3(黑色)↓+ NaCl
由于铁系元素的氧化还原性不同，它们与盐酸作用时产物不同，氢氧化铁和盐酸进行酸碱中和反应，
Fe(Ⅲ)不能氧化Cl -，而后两者（M = Co 、Ni ）都可氧化Cl -：
2M(OH)3＋6HCl == 2MCl 2 + Cl 2＋6H 2O
铁系氢氧化物的化学性质表现如下：
三价氢氧化物既可与酸反应又可碱反应：
Fe(OH)3 + 3HCl == FeCl 3 + 3H 2O
Fe(OH)3 +3NaOH == Na 3[Fe(OH)6]
2Co(OH)3 + NaOH == NaCoO 2 + 2H 2O
Co(OH)3，Ni(OH)3都是强氧化剂：
2Co(OH)3 + 6HCl == 2CoCl 2 + Cl 2↑+ 6H 2O
2Ni(OH)3 + 6HCl == 2NiCl 2 + Cl 2↑+ 6H 2O
14.3.3 铁盐
1、铁(Ⅱ)盐类
铁(Ⅱ)盐中，最重要的是硫酸亚铁FeSO 4·7H 2O ，俗称绿矾。由铁和硫酸反应制得，它易溶于水，加热时它首先生成白色的无水盐FeSO 4，然后分解：
2FeSO 4
Fe 2O 3 + SO 2↑+ SO 3↑
绿矾在空气中可逐渐失去一部分水，并且表面容易氧化为黄褐色碱式硫酸铁(Ⅲ) Fe(OH)SO 4：
4FeSO 4 + 2H 2O + O 2 == 4Fe(OH)SO 4
绿矾在酸性溶液中能被强氧化剂还原，如K 2Cr 2O 7、KMnO 4、Cl 2等，分析化学中经常用作还原剂。 绿矾与鞣酸反应可生成易溶的鞣酸亚铁，由于它在空气中被氧化成黑色的鞣酸铁，可用于制蓝黑墨水。FeSO 4的还原性还用作照相显影剂、纺织染色、除臭剂、木材防腐剂、农药等。最近日本研究用FeSO 4作食物防腐、鲜度保持剂有较好的效果。
2、铁(Ⅲ)盐类
铁(Ⅲ)盐中，最重要的是三氯化铁。将铁屑和氯气在高温下直接作用可得到无水三氯化铁红褐色六方晶系晶体：
2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3
无水FeCl 3的熔点为555K ，沸点588K ，易溶于有机溶剂，它基本上属共价型化合物，它可以升华，常用升华法提纯FeCl 3。在673K FeCl 3蒸气中有双聚分子Fe 2Cl 6存在，其结构和Al 2Cl 6相似，1023K 以 △ △
上分解为单分子。无水FeCl3在空气中易潮解，常见的三氯化铁为棕黄色FeCl3·6H2O水合晶体，它易潮解、易水解。
铁(Ⅲ)盐有较强的氧化性：
2FeCl3 + H2S == 2FeCl2 + S + 2HCl
2FeCl3 + Cu == 2FeCl2 + CuCl2
三氯化铁能腐蚀铜板而被广泛用于印刷制板中。
3、Fe(Ⅲ)的水解
Fe(Ⅲ)能与大多数阴离子（除还原性阴离子外）从溶液中析出浅紫色或近于无色的盐，例如
Fe(ClO4)3·10H2O，Fe(NO3)3·9(或6)H2O，及Fe2(SO4)3·10H2O。然而Fe(Ⅲ)盐的水溶液却为黄色。这是由于Fe(Ⅲ)在水溶液中的水解所造成的。Fe(Ⅲ)水溶液中的水解状况是很复杂的，与溶液的pH有关。当pH＜1，完全以浅紫色的[Fe(H2O)6]3+存在，但pH在1以上即发生逐级水解，溶液为黄色（水合羟基铁
离子），显酸性。
[Fe(H 2O)6]3+[Fe(OH)(H2O)5]2+ + H+
水解过程中第二步发生缩合，形成逆磁性的μ-氧·二（五水合铁(Ⅲ)）离子：
2[Fe(OH)(H 2O)5]2+[(H2O)5FeOFe(H2O)5]4+ + H2O
随溶液酸度降低，pH＞2，缩合度可能增大，溶液由黄棕色逐渐变为红棕色，产生红棕色凝胶状水
合氧化铁沉淀。
铁是多种物质中普遍含有的成份，利用加热促进水解，使Fe3+生成水合氧化铁沉淀而除去，去除铁是制备多类无机试剂的中间步骤。
14.3.4 钴盐和镍盐
1、钴的化合物
Co能形成Co(Ⅱ)、Co(Ⅲ)两种氧化态的化合物。Co(Ⅱ)盐在某些方面与Fe(Ⅱ)盐相似，例如，可溶盐有相同结晶水CoSO4·7H2O、FeSO4·7H2O，水合离子有颜色，[Co(H2O)6]2+为桃红色，[Fe(H2O)6]2+为浅绿色。然而Co(Ⅱ)水合离子还原性比Fe(Ⅱ)弱，在水溶液中稳定存在，在碱性介质中能被空气氧化。
常见的Co(Ⅱ)盐是CoCl2·6H2O，由于所含结晶水的数目不同而呈现不同颜色：
CoCl 2·6H2O CoCl2·2H2O CoCl2·H2O CoCl2
粉红色紫红色蓝紫色蓝色
此性质用于指示硅胶干燥剂吸水情况。当干燥硅胶吸水后，逐渐由蓝变为粉红色。在烘箱中受热可再生，失水由粉红色变为蓝色，可重复使用。
Co3+是强氧化剂：
Co3+ + e Co2+θ?=1.92V
在水溶液中极不稳定，易转变为Co2+，所以Co(Ⅲ)只存在于固态和配合物中。固体Co(Ⅲ)化合物有CoF3、Co2O3、Co2(SO4)3·18H2O等。重要的Co(Ⅲ)配合物有[Co(NH3)6]Cl3、K3[Co(CN)6]、Na3[Co(NO2)6]。
2、镍的化合物
常见的Ni(Ⅱ)盐有：黄绿色的NiCl2·7H2O和绿色的Ni(NO3)2·6H2O，以及复盐(NH4)2SO4·NiSO4·6H2O。
将金属镍溶于H2SO4或HNO3可制得相应的盐。制备NiSO4时，为了加快反应速度，常加入一些氧化剂HNO3或H2O2：
Ni + H2SO4 + 2HNO3 == NiSO4 + 2NO2↑+ 2H2O
14.3.5 铁系元素的配位化合物
1、铁的配合物
Fe (Ⅱ)、Fe (Ⅲ)的价电子构型3d6、3d5都有未充满的d轨道，因此能与许多离子如CN-、F-、SCN-、C2O42-等形成配合物，Fe(Ⅲ)不能与氨形成配合物：
[Fe(H2O)6]3+ + 3NH3 == Fe(OH)3↓+ 3NH4+ + 3H2O
Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)都能形成稳定的铁氰配合物，使亚铁盐与KCN溶液反应得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]
从溶液中析出的黄色晶体K4[Fe(CN)6]·3H2O称六氰合铁(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Fe2+氧化成Fe3+，得到六氰合铁(Ⅲ)酸钾（或铁氰化钾）K3[Fe(CN)6]，其晶体为深红色，俗称赤血盐。
2K4[Fe(CN)6] + Cl2 == 2KCl + 2K3[Fe(CN)6]
[Fe(CN)6]3-和[Fe(CN)6]4-在热力学上都是比较稳定的，[Fe(CN)6]3-(K稳=1042)虽比[Fe(CN)6]4-（K稳=1035）稳定，但由于动力学上前者是活性的，后者是惰性的（即配体CN-很难与其它配体交换），前者在溶液中的离解反应远比后者迅速，例如在中性溶液里[Fe(CN)6]3- 可微弱地水解：
[Fe(CN)6]3- + 3H2O == Fe(OH)3 + 3CN- + 3HCN
[Fe(CN)6]4-不易水解，因此赤血盐的毒性比黄血盐大。基于这个原因，在处理含CN-废水时，常用Fe2+ 使形成相当稳定的[Fe(CN)6]4-，能达到排放要求。
很早就知道Fe3+和[Fe(CN)6]4- 生成蓝色沉淀，称普鲁士蓝，Fe2+和[Fe(CN)6]3-生成滕氏蓝沉淀。经实验证明两者是同一种物质Fe4Ⅲ[FeⅡ(CN)6]3·xH2O六氰合亚铁酸铁(Ⅲ)。该配合物的颜色特别深而重，这是由于这个物质中的同一元素Fe存在两种不同氧化态Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)的缘故。Fe4Ⅲ[FeⅡ(CN)6]3·xH2O （KFeⅢ[FeⅡ(CN)6]·H2O）这种对光强烈吸收现象是与电子从存在着两种氧化态元素中的一个原子转移到另一个原子的价间吸收有关。由于价间吸收的能量较低，电子跃迁的几率较大，故颜色深而重，一般具有混合氧化态的物质都具有这种特性。
普鲁士蓝主要用作颜料、油漆和油墨工业，在分析化学上用于检定Fe2+、Fe3+离子。
在Fe3+溶液中，加入KSCN或NH4SCN，溶液即出现血红色硫氰铁配离子：
Fe3+ + n SCN- == [Fe(SCN)n](3-n)+ (血红色)
n=1 6，随SCN-的浓度而异。这一反应非常灵敏，常用来检出Fe3+和比色测定Fe3+离子。该反应需在酸性环境中进行，否则Fe3+会发生水解。该配合物能溶于乙醚、异戊醇。当Fe3+浓度很低时，可用乙醚或异戊醇萃取，得到较好的效果。
Fe3+与F-有较强的亲合力，易形成配离子，为[FeF]2+、[FeF2]+、[FeF3]、[FeF4]-、[FeF5]2-、[FeF6]3-，它们的K稳较大。
铁还能与CO作用形成羰基化合物，如五羰基合铁Fe(CO)5。
2、钴的配合物
Co(Ⅱ)的简单盐很稳定，但其配合物却不如Co(Ⅲ)的稳定，例如[Co(NH3)6]2+溶液很容易被空气中氧氧化为[Co(NH3)6]3+。
4[Co(NH3)6]2+ + O2 + 2H2O== 4[Co(NH3)6]3+ + 4OH-
亚硝酸根NO2-作为配体存在时，Co(Ⅱ)容易被氧化。例如在醋酸存在下，加NaNO2到Co(Ⅱ)溶液中，Co2+被NO2- 氧化，当NO2- 过量时，生成六硝基钴(Ⅲ)酸根配离子：
Co2+ + 7NO2- + 2H+ == NO + H2O + [Co(NO2)6]3-
可见，Co(Ⅲ)配合物的稳定性大于Co(Ⅱ)配合物，一般配位体配位能力越强，Co(Ⅲ)配合物越稳定，由于CN-的配位能力强，因此[Co(CN)6]3-(K稳=1×1064)的稳定性大于[Co(NH3)6] 3+(K稳=1.4×1035)。
Co(Ⅱ)能与SCN-生成蓝色的[Co(SCN)4]2- 配离子，它在水溶液中易离解：
[Co(SCN)4]2- Co2+ + 4SCN-K不稳= 10 -3
[Co(SCN)4]2-溶于丙酮或戊醇，在有机溶剂中比较稳定，可用于比色分析。
2、镍的配合物
Ni(Ⅱ)能形成许多配合物，简单的水合离子[Ni(H2O)6]2+是八面体，把过量浓氨水加入Ni(Ⅱ)盐溶液中，由于配位体的取代得到蓝紫色的八面体形配合物[Ni(NH3)6]2+，它与一些阴离子如Br-生成微溶性盐。当将丁二酮污加入镍(Ⅱ)溶液中时，生成腥红色螯合物，这一反应在定性分析中用于鉴定Ni2+。
如果将氰化镍(Ⅱ)Ni(CN)2溶于过量的氰化钾中，能结晶出橙红色配合物K2[Ni(CN)4]·H2O，它是平面四方形构型。
【CN110028113A】一种钴镍双金属氢氧化物纳米片的制备方法及其应用【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910315240.3 (22)申请日 2019.04.18 (71)申请人 桂林理工大学 地址 541004 广西壮族自治区桂林市七星 区建干路12号 (72)发明人 杨地 陈佳钰 李蕊 黄文露 冯艳艳 (51)Int.Cl. C01G 53/04(2006.01) B82Y 40/00(2011.01) H01G 11/24(2013.01) H01G 11/30(2013.01) H01G 11/86(2013.01) (54)发明名称一种钴镍双金属氢氧化物纳米片的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种钴镍双金属氢氧化物纳米片的制备方法及其应用。将氯化镍、氯化钴和沉淀剂六次甲基四胺依次加入盛有蒸馏水的烧杯中搅拌至完全溶解。然后，将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中于105℃反应6小时，待反应结束并冷却至室温后，将所得产物进行离心分离并且用蒸馏水、乙醇洗涤后于95℃下干燥12小时，即制得钴镍双金属氢氧化物纳米片。本发明的钴镍双金属氢氧化物纳米片能够用作超级电容器的电极材料。本发明制备方法简单，容易实现，所制得的镍钴双金属氢氧化物纳米片能够作为超级电容器的电极材料且具有很好的电 容性能。权利要求书1页 说明书2页 附图1页CN 110028113 A 2019.07.19 C N 110028113 A
1.一种钴镍双金属氢氧化物纳米片的制备方法，其特征在于具体步骤为： （1）将0.24 g氯化镍、0.48 g氯化钴和0.28 g六次甲基四胺依次加入至装有80 mL蒸馏水的烧杯中，搅拌直至固体完全溶解，制得混合溶液； （2）将步骤（1）制得的混合溶液转移至100 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中并于105 ℃反应6小时，待反应结束后冷却至室温，所得产物进行离心分离，用蒸馏水和乙醇分别洗涤3 ~5次，之后将所得产物于95 ℃下干燥12小时，即制得钴镍双金属氢氧化物纳米片。 2.一种如权利要求1所述制备方法制备的钴镍双金属氢氧化物纳米片的应用，其特征 在于该钴镍双金属氢氧化物纳米片能够用作超级电容器的电极材料。 权 利 要 求 书1/1页 2 CN 110028113 A
实验五铁钴镍元素的鉴定
实验五：铁、钴、镍 铁、钴、镍属于第八族元素，又称铁系元素。氢氧化铁为红棕色固体，氢氧化亚铁为白色固体，但是氢氧化亚铁很容易被氧气氧化为氢氧化铁。在Fe3+的溶液中滴加NH4SCN会得到Fe3+的血红色配合物，而在Fe2+的溶液中滴加NH4SCN不会有沉淀生成，也不会有颜色； 在Co2+和Ni2+的溶液中滴加强碱，会生成粉红色氢氧化钴（II）和苹果绿色的氢氧化镍（II）沉淀，氢氧化钴（II）会被空气中的氧缓慢氧化为暗棕色的氧化物水合物Co2O3.xH2O。氢氧化镍（II）需要在浓碱溶液中用较强的氧化剂（如次氯酸钠）才能氧化为黑色的NiO（OH）。Co2O3和NiO（OH）会和水或酸根离子迅速发生氧化还原反应； 在水溶液中Fe3+和Fe2+的水配合物的颜色分别为淡紫色和淡绿色的形式存在。在Fe3+和Fe2+的溶液中分别滴加K4[Fe(CN)6]和K3[Fe(CN)6]溶液，都得到蓝色沉淀，它们是组成相同的普鲁士蓝和滕氏蓝，可以用来鉴定Fe3+和Fe2+的存在； 由于Co3+在水溶液中不稳定，所以一般是将Co2+的盐溶在含有配合物的溶液中，用氧化剂将其氧化，从而得到Co3+的配合物； 在含有Co2+的溶液中滴加NH4SCN溶液，会生成蓝色的[Co(NCS)4]2+，由此鉴定Co2+的存在； 在含有Ni2+的溶液中逐滴滴加氨水，会得到蓝色Ni2+的配合物，在此基础上继续滴加丁二酮肟，得到鲜红色鳌合物沉淀，由此鉴定Ni2+的存在。 实验内容： 1：Fe3+的氧化性、Fe2+的还原性及其离子鉴定 （1）离子鉴定：分别用K4[Fe(CN)6]、K3[Fe(CN)6]、NH4SCN和0.25%邻菲罗啉来鉴定Fe3+和Fe2+。（2）氧化还原特性； 2：铁、钴、镍的氢氧化物，Co2+和Ni2+二价氢氧化物的制备与对比； 3：钴、镍的配合物。Co2+和Ni2+的鉴定反应。 注意事项： （1）此次实验是定性实验，颜色变化是实验的关键内容，颜色变化和离子的价态一一对应，仔细观察实验并在实验报告中反映、思考； 药品：0.2M的FeCl3，2M的硫酸，铁粉，0.5M的NH4SCN，浓硝酸，0.1M的KMnO4，0.2M的Co(NO3)2，2M的NaOH，2M的HCl，0.2M的Ni(NO3)2，NH4Cl固体，6M的氨水，5%的H2O2，戊醇，饱和NH4SCN（溶解度：300C下，208克/100克水），0.2M的Ni(NO3)2，丁二酮肟（补加的药品）。
实验七、八 铬、锰、铁、钴、镍
实验9 铬、锰及其化合物的性质 一、实验目的 掌握铬、锰主要氧化态化合物的性质。 二、实验原理 1、铬及其化合物的性质 Cr 价电子构型：3d 54s 1 ，VIB 族，常见的氧化态为＋6，＋3，＋2 Cr 2O 72-Cr 3+Cr 2+Cr 1.33-0.41-0.91-0.74 E A 0/V E B 0/V CrO 42-Cr(OH)3Cr(OH)2 Cr -0.13 -1.1 -1.4 在酸性介质中，＋2氧化态具有强的还原性，＋6氧化态具有氧化性，Cr 3 ＋ 的还原性都较弱，只有用强氧化剂才能将它们分别氧化为Cr 2O 72－；在碱性介质 中，＋6氧化态稳定（CrO 42－）。 Cr 2O 3和Cr （OH ）3显两性。 Cr 3+Cr(OH) 3 4]－ (（绿色） -- 铬（VI ）最重要的化合物为K 2Cr 2O 7，在水溶液中Cr 2O 72－和CrO 42－存在下列平衡： Cr 2O 72-CrO 4 2- +2H 2O H + 2+（橙红色）(黄色) 在碱性溶液中，[Cr(OH)4]-可以被过氧化氢氧化为CrO 42－。在酸性溶液中 CrO 42－转变为Cr 2O 72－。Cr 2O 72－与过氧化氢反应能生成深蓝色的CrO 5，由此可以鉴定Cr 3＋。 2、Mn 价电子结构3d 54s 3 ，VIIB 族，常见的氧化态为＋6，＋7，＋4，＋3，＋2 Mn 2＋在酸性溶液中的稳定性大于在碱性溶液中： 酸性介质：只有很强的氧化剂（铋酸钠、二氧化铅）才能氧化Mn 2＋
H 2O 7Mn 2+ NaBiO 3H + Na +Bi 3+ MnO 4-25145+++5+2+ 碱性介质： Mn 2+2+OH - Mn(OH)2(白色沉淀） O 2 MnO(OH)2(棕色） Mn （IV ）化合物重要的是MnO 2，在酸性溶液中具有氧化性。 Mn （VI ）化合物重要的是MnO 42－，Mn （VII ）化合物重要的是MnO 4－ E A 0/V E B 0/V MnO 4-MnO 42-MnO 2 MnO 4- MnO 42- MnO 2 0.56 2.26 0.56 0.60 MnO 42－存在于强碱溶液中，在酸性，中性环境中均发生歧化。 三、实验内容 1．Cr 的化合物 （1）选择适当的试剂，完成Cr 化合物的转化 +Cr(OH)3(紫色）（灰蓝色）（绿色） OH -3Cr(OH)3+3HCl Cr 3+CrCl 3 H 2O + 3Cr(OH)3 + NaOH Na[Cr(OH)4]+ H 2O 2Cr 3+ + 3H 2O 2 +10OH - = 2CrO 42- + 8H 2O Cr 2O 72-CrO 4 2- +2H 2 O H + 2+（橙红色） (黄色) 2Cr 3++3S 2O 82-+7H 2O=Cr 2O 72-+6SO 42-+14H + （2）Cr 3＋的性质 ① Cr(OH)3的生成和两性
高考化学真题与模拟类编 专题 元素及其化合物 含答案
1．【2018新课标1卷】磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下： 下列叙述错误的是 A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3+ D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠 【答案】D 【解析】分析：正极片碱溶时铝转化为偏铝酸钠，滤渣中含有磷酸亚铁锂，加入硫酸和硝酸酸溶，过滤后滤渣是炭黑，得到含Li、P、Fe的滤液，加入碱液生成氢氧化铁沉淀，滤液中加入碳酸钠生成含锂的沉淀，据此解答。 点睛：本题以废旧电池的回收为载体考查金属元素的回收，明确流程中元素的转化关系是解答的关键，题目难度不大。 2．【2018新课标2卷】研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如下图所示）。 下列叙述错误的是 2018年高考试题
A．雾和霾的分散剂相同 B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂 D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关 【答案】C 【解析】分析：A．雾和霾的分散剂均是空气； B．根据示意图分析； C．在化学反应里能改变反应物化学反应速率（提高或降低）而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂； D．氮肥会释放出氨气。 点睛：结合示意图的转化关系明确雾霾的形成原理是解答的关键，氨气作用判断是解答的易错点。本题情境真实，应用导向，聚焦学科核心素养，既可以引导考生认识与化学有关的社会热点问题，形成可持续发展的意识和绿色化学观念，又体现了高考评价体系中的应用性和综合性考查要求。 3．【2018江苏卷】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 A．NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂 B．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
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、Fe 2+ 、Co 2+ 、Ni 2+ 的还原性 （1）酸性介质 Cl 2 + 2Fe 2+ （浅绿）＝2Fe 3+ （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也能被空气中的氧气慢慢氧化。 2、Fe 3+ 、Co 3+ 、Ni 3+ 的氧化性 由于Co 3+ 和Ni 3+ 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 3+ 易发生水解反应。Fe 3+ 具有一定的氧化性，能与强还原剂反应生成Fe 2+ 。 白色粉红绿色黑色 Co(OH)2Co(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3 还原性增强 氧化性增强 Ni （OH ）2 Ni （OH ）3 3、配合物的生成和Fe 2+ 、Fe 3+ 、Co 2+ 、Ni 2+ 的鉴定方法 （1）氨配合物 Fe 2+ 和Fe 3+ 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 2+ 或Ni 2+ 离子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配离子[Co(NH 3)6]2+ 或[Ni(NH 3)6]2+ 。不过[Co(NH 3)6]2+ 不稳定，易氧化成[Co(NH 3)6]3+ 。 （2）氰配合物 Fe 3+ ，Co 3+ ，Fe 2+ ，Co 2+ ，Ni 2+ 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。
2021年实验17 铬锰铁钴镍之欧阳学文创编
实验17 铬、锰、铁、钴、镍 欧阳光明（2021.03.07） 重点讲内容;: 性质 铬：《天大》P410—P414 铁；P423—427 锰；P418—421 钴；P423—427 镍；P423—427 一．实验目的； 1、掌握铬、锰、铁、钴、镍氢氧化物的酸碱性和氧化还原性。 2、掌握铬、锰重要氧化钛之间的转化反应及其条件 3、掌握铁、钴、镍配合物的生成和性质 4、掌握锰、铬、铁、钴、镍硫化物的生成和溶解性 5、学习Cr3+ Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+ 二．实验原理; 铬、锰、铁、钴、镍是周期系第？周期第VIB—VIII族`元素，它们都是能形成多种氧化值的化合物。铬的重要氧化值为+3和+6；锰的重要氧化值为+2 +4 +6 +7; 铁、钴、镍的重要氧化值是+2 +3. Cr(OH)3是两性的氢氧化物。Mn（OH）2和Fe（OH）2都很容易被空气的O2氧化， Cr（OH）2也能被空气中的O2慢慢氧化。 由于Co3+和Ni3+都具有强氧化性。Co（OH）3和Ni（OH）3与浓盐酸反应，分别生成Co（II）和Ni（II）的盐在碱性条件下，用强
氧化剂氧化得到。例； 2Ni2+ + 6OH-+ Br2 ===2Ni（OH）3（s）+ 2Br-Cr3+和Fe3+都易发生水解反应。 Fe3+具有一定的氧化性，能与强还原剂反应生成Fe2+ 在酸性溶液中，Cr3+和MN2+的还原性都较弱，只有用强氧化剂才能将它们分别氧化为CrO72-和MnO4- 在酸性条件下，利用Mn2+和NaBiO3的反应可以鉴定Mn2+，例； 2Mn2+ +5NaBiO3 +14H+ ===2MnO4- + 5Na+ + 5Bi3+ + 7H2O (HNO3介质) 在碱性溶液中，[Cr（OH）4]-可被H2O2氧化为CrO42- Cr3+ + 4OH- → [Cr(OH)4]- 2[Cr(OH)4]- + H2O2 + 2OH- → 2CrO42- + 8H20 （碱性介质） R酸与CrO42-生成有色沉淀的金属离子均有干扰 在酸性溶液中，CrO42-转变为Cr2O72-. Cr2O72-与H2O2反应生成深蓝色的CrO5.此可鉴定Cr3+ 在重铬酸盐溶液中，分别加入Ag+、Pb2+、Ba2+等。能生成相应的铬酸盐沉淀则： CrO72- + 2Ba2+ H+ + H2O →BaCrO4 + 2H+ Cr2O92-和MnO4-都具有强氧化性。 酸性溶液中CrO72-被还原为Cr3+. MnO4-在酸性、中性、强碱性溶液中的还原产物分别为Mn2+、MnO2沉淀和MnO42-。
镍钴锰三元素氢氧化物化学分析方法
高频感应炉燃烧后红外吸收法测定磷酸铁锂中碳含量的研究报告 广东邦普循环科技股份有限公司 2013.7
高频感应炉燃烧后红外吸收法测定磷酸铁锂中碳含量 谢英豪，黎俊茂，袁杰 摘要:试样中的碳经过富氧条件下的高温加热，氧化为二氧化碳气体。该气体经处理后进入相应的吸收池，对相应的红外辐射进行吸收，由探测器转化为信号，经计算机处理输出结果。结果表明：该方法测定磷酸铁锂中碳的精密度为小于1.0%，此方法准确、快速、灵敏度高，适用于实际样品的分析。 关键词:高频红外吸收法法；磷酸铁锂；测定；碳 前言： 现代仪器测定碳的方法主要有高频感应炉燃烧后红外吸收法[1]、X射线荧光光谱法[2-4]、离子色谱法[5]等。高频感应炉燃烧后红外吸收法因结果准确、精密度高、操作简便、分析速度快等优点被广泛应用于分析钢铁材料中的碳元素。本文在高频感应炉燃烧后红外吸收法[6]的基础上，研究了磷酸铁锂正极材料中碳含量的测定，实验结果良好，该方法能满足科研及产业化生产的需要。 1 实验部分 1.1 主要试剂 1.1.1 氧气：纯度不低于99.5 %。 1.1.2 干燥剂：无水高氯酸镁，粒度0.7 mm～1.2 mm。 1.1.3 净化剂：烧碱石棉，粒度0.7 mm～1.2 mm。 1.1.4 纯铁：纯度大于99.8 %，碳含量小于0.002 %。 1.1.5 钨粒：碳含量小于0.002 %。 1.1.6 瓷坩埚：瓷坩埚大小应精确，能够用于在高频感应炉中燃烧；用前将瓷坩埚置于马弗炉中，于1200 ℃灼烧不少于2 h，取出稍冷后储存在干燥器中。 1.2 仪器 除非另有说明，分析中仅使用普通实验室设备。 高频感应燃烧炉和红外吸收定碳仪可以从厂家购买。仪器的操作按照制造厂商的说明书。根据制造厂技术规范，需要一个调压器来控制进炉氧气的压力（通常为28 kN/m2）。市售商品仪器的特性参见GB/T 21631.1—2008中的附录B。 1.3 分析步骤 1.3.1试料 试样用前应置于110℃的烘箱中干燥1 h，取出后储存在干燥器中。称取0.200 0 g试样，精确至0.000 1 g。（粒度应不大于0.10 mm） 1.3.2 分析前准备 仪器启动前用氧气（1.1.1）检查气路的气密性，燃烧室、过滤器应经常清理。按仪器要求定期更换干燥剂（1.1.2）、净化剂（1.1.3）。
专题一高考常考元素及其化合物性质及用途
高考常考元素及其化合物性质及用途（含有机） 专题一 F:迄今发现的非金属性最强的元素HF可腐蚀玻璃 Cl:是黄绿色气体是最重要的“成盐元素” NaClO具有漂白性，是漂白液的有效的成份，“84”消毒液的有效成份 ClO2是医学上常用的水消毒剂，漂白剂 Ca(ClO)2是漂白粉的有效成份，是漂粉精的主要成份 S:最高氧化物对应的水化物有强的脱水性 S2O32-+H+=SO2+S+H2O S淡黄色固体，易溶于CS2 H2S具有臭鸡蛋气味的气体 N:NH3可作制冷剂N2经常作保护气NO2是红棕色气体，有刺激性气味气体NH3使湿润红色石蕊试纸变蓝 Na:短周期元素中金属性最强的金属元素Na2O2淡黄色固体，具有漂白性，可作供氧剂NaHCO3治疗胃酸过多，发酵粉 O:地壳中含量最多的元素 O3 H2O2 用作漂白剂，消毒剂 Al:目前使用量最大的主族金属单质 Al2O3耐火材料 Al(OH)3医用中和胃酸剂的一种KAl(SO4)2明矾作净水剂，水解生成Al(OH)3也可以吸附色素 Cu:铜盐有毒，能使蛋白质变性 CuSO4易溶于水，常用来配制电解液和农药 Si:SiO2是酸性氧化物，实验室盛NaOH试剂瓶用胶塞 H2SiO3凝胶经干燥脱水，可制“硅胶”干燥剂，也可作催化剂载体 人工制造分子筛（铝硅酸盐）主要用作吸附剂和催化剂 Na2SiO3（泡花碱）可用作制备硅胶和木材防火等原料 SiC俗称金刚砂，用作砂纸、砂轮磨料 石英砂主要成份SiO2 有机物性质及用途 (一)常见有机物的俗名 聚2-甲基-1，3-丁二烯(聚 天然橡胶 异戊二烯) 电石气乙炔CH≡CH 天然气、沼气、坑 甲烷CH4 道气 甘油丙三醇C3H5(OH)3
钴锰层状双金属氢氧化物的制备及其电化学性能研究
钴锰层状双金属氢氧化物的制备及其电化学性能研究 超级电容器因储能丰富、绿色环保、充放电速度快、循环寿命长、功率密度大而受到了极大的关注。决定超级电容器性能的关键因素为电极材料。 在众多电极材料中,层状双金属氢氧化物(LDH)具有独特的层状结构,因此在催化剂、吸附剂、分子筛、超级电容器等众多领域都有很好的应用。本文对其作为电极材料进行研究,首先选取钴、锰两种过渡金属元素,采用共沉淀法制备钴锰层状双金属氢氧化物(CoMn-LDH)。 然后,利用撞击流-旋转填料床(IS-RPB)对CoMn-LDH制备过程进行强化。最后,引入聚吡咯(PPy)对CoMn-LDH性能进行改进。 主要研究内容如下:(1)共沉淀法制备CoMn-LDH基础研究。在磁力搅拌条件下,将硫酸锰和硫酸钴的混合溶液与氢氧化钠反应进行CoMn-LDH制备。 主要研究了钴锰摩尔比,氢氧化钠浓度,晶化时间等操作参数对样品形貌、结构以及电化学性能的影响规律。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和比表面积分析仪(BET)等测试手段对材料的物性进行表征,采用电化学工作站和蓝电电池测试系统等测试手段进行电化学性能测试。 结果表明:CoMn-LDH制备过程的适宜操作条件为钴锰摩尔比为2:1,氢氧化 钠浓度为2 mol/L,晶化时间为21 h。在该条件下制得CoMn-LDH的粒子大小为388.9 nm,比表面积为59.5 m~2/g,比容量为952 F/g,经过1000次恒流充放电测试以后,比容量保持率为92.7%。 (2)超重力强化CoMn-LDH制备过程及其电化学性能研究。通过IS-RPB对反应过程的混合进行强化。 首先通过高速摄像机对CoMn-LDH的成核时间进行粗测,结果表明:CoMn-LDH
铁钴镍元素性质
铁钴镍元素性质 浙江工业大学化材学院郝刚 一目的要求 1.了解Fe（II）、Fe（III）、Co（II）、Co（III）、Ni（II）、Ni（III）的氢氧化物和硫化物的生成与性质。 2.了解Fe2+的还原性和Fe3+的氧化性 3.了解Fe（II）、Fe（III）、Co（II）、Co（III）、Ni（II）和Ni（III）的配合物的生成和性质 4.了解Fe（II）、Fe（III）、Co（II）和Ni（II）等离子的鉴定方法 二基本操作 1、离心机的使用：先调零、开电源、调时间3-4min、调转速2000 rpm，结束后要调零 2、定性实验的试剂滴加练习巩固 3、通风橱的使用（饱和硫化氢、浓盐酸等） 三主要仪器和药品 1仪器：离心机，烧杯(200mL)，试管，离心试管，试管夹，滴管 2药品：铜片，铁屑，(NH)2Fe(SO4)2·6H2O( 固)，KCl(固) ，NH4Cl(固)，HCl(2 mol?L-1，6 mol?L-1，浓)，H2SO4(1mol?L-1)，HAc(2mol?L-1)，NaOH(2 mol?L-1，6mol?L-1)，氨水(2mol?L-1，6mol?L-1，浓)，K4[Fe(CN)6](0.1 mol?L-1)， K3[Fe(CN)6](0.1mol?L-1)，CoCl2(0.1mol?L-1)，NiSO4(0.1mol?L-1)，(NH)2Fe(SO4)2(0.1mol?L-1)，KI(0.1 mol?L-1)，FeCl3(0.1 mol?L-1)，CuSO4(0.1mol?L-1)，KSCN(0.1 mol?L-1，1mol?L-1)，Na F(1 mol?L-1)，溴水，H2O2(3%)，CCl4，丙酮，丁二酮肟，碘化钾-淀粉试纸等。 四实验内容 1.铁、钴、镍的氢氧化物的生成和性质 （1）Fe(OH)2的生成和性质 制备除氧气的FeSO4溶液和NaOH溶液，再制备Fe(OH)2 Fe2+（浅绿）+2OH-＝Fe(OH)2↓（白） Ps：较难！NaOH溶液滴管不可在液面上！ Fe(OH)2加HCl溶液 Fe(OH)2（白↓）+ 2H+＝Fe2+（浅绿）+ 2H2O Fe(OH)2加NaOH溶液 Fe(OH)2（白↓）+ OH-→无明显变化，说明不发生发应 Fe(OH)2在空气中静置 Fe(OH)2（白↓）+ O2 + 2 H2O ＝4 Fe(OH)3↓（棕红） （2）Co(OH)2的生成和性质 制备Co(OH)2（慢慢滴加） Co2+（粉红）+Cl-+ OH-＝Co(OH)Cl ↓（蓝） Co(OH)Cl（蓝）+ OH-＝Co(OH)2↓（粉红） 总反应：Co2+（粉红）+ 2OH-＝Co(OH)2↓（粉红） Co(OH)2中加HCl溶液
高考真题训练(元素及其化合物+轮考题001)
一周一测一评一讲之高考真题训练（元素及其化合物+轮考题001）1．【2017北京卷】根据SO2通入不同溶液中实验现象，所得结论不正确的是（） 溶液现象结论 A 含HCl、BaCl 的溶液产生白色沉淀SO2有还原性 2 B H2S溶液产生黄色沉淀SO2有氧化性 C 酸性KMnO4溶液紫色溶液褪色SO2有漂白性 D Na2SiO3溶液产生胶状沉淀酸性：H2SO3>H2SiO3 A．Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂 B．ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒 C．SiO2硬度大，可用于制造光导纤维D．NH3易溶于水，可用作制冷剂3．【2017江苏卷】在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（）A．Fe FeCl2Fe(OH)2 B．S SO3H2SO4 C．CaCO3CaO CaSiO3 D．NH3NO HNO3 4．【2016新课标2卷】某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验： ①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体 全部溶解； ②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。 该白色粉末可能为（） A．NaHCO3、Al(OH)3B．AgCl、NaHCO3 C．Na2SO3、BaCO3D．Na2CO3、CuSO4 5．【2016浙江卷】为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分），设计了如下流程： 下列说法不正确 ．．．的是（） A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3 B．X可以是空气，且需过量 C．捕获剂所捕获的气体主要是CO D．处理含NH4+废水时，发生反应的离子方程式为：NH4++NO2?==N2↑+2H2O 6．【2016海南卷】下列叙述错误的是（） A．氦气可用于填充飞艇B．氯化铁可用于硬水的软化 C．石英砂可用于生产单晶硅D．聚四乙烯可用于厨具表面涂层 7．【2016江苏卷】下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（）A．SO2具有氧化性，可用于漂白纸浆B．NH4HCO3受热易分解，可用作氮肥
双金属氢氧化物的制备及其应用性能的研究进展
- 97 - 第5期2018年10月No.5 October，2018 具有层状结构的双金属氢氧化物缩写为LDHs ，并且是具有层状晶体结构的类水滑石化合物。 LDHs 的结构通式如下：[M Ⅰ(1－x)M Ⅱx （OH ）2]x +（A n -）x/n ·dH 2O ，其中M Ⅰ=Mg 2+、Fe 2+、Co 2+ 等（为低价态阳离子）， M Ⅱ=Al 3+、Fe 3+、Ti 4+等（为高价态阳离子），A n -是层间存在 的阴离子，d 代表每摩尔LDHs 结晶水的摩尔数，x 是摩尔比n (M Ⅱ)/［n (M Ⅰ)+n (M Ⅱ)］。 LDHs 的基本构造单元是由金属离子和氧组成的八面体，八面体的中心镶嵌有金属离子，6个顶角均为OH -，并且八面体通过公共边彼此连接以获得二维延伸的单位晶体层。在LDHs 中，M Ⅱ有时会用类似的半径代替M Ⅰ，从而产生永久的正电荷，处于层间的A n -再把永久正电荷平衡[1]。 随着现代双金属氢氧化物科学技术研究的深入，已经观察到LDHs 表现出非常特殊的层状结构以及LDHs 之间的阴离子嵌入和有机物的可插入性。这些性质被广泛地应用到催化方面、环境安全方面、医药健康等方面。1 LDHs的制备方法 关于LDHs 的制备目前有很多研究，基本分为两个方面：首先是由于存在于八面体层板上的阳离子可以进行同晶取代，根据这种性质而制备的；其次是由于存在于层间阴离子可以进行交换，根据这种性质而制备的[3]。LDHs 的常用制备方法包括液相共沉淀法、水热合成法、阴离子交换法和微波晶化法。1.1 共沉淀法制备LDHs 通过共沉淀法制备出的LDHs 材料有很完整的晶体结构，有比较均一的粒度。 在恒pH 的条件下用双滴定的方法制备Mg-Al-LDHs ：使用 MgCl 2·5H 2O 和AlCl 3·6H 2O 作为原料，将二者配制成摩尔比为3∶1的混合盐溶液，再加入沉淀剂（特定浓度1 mol/L 的 NaOH 溶液），所以，Mg-Al-LDHs 是通过液相共沉淀的方法制备的。在恒定的pH 下搅拌，并以适当的滴加速率将1 mol/L NaOH 溶液与制备的混合盐溶液缓慢混合以形成沉淀物，老化一段时间后，将其过滤并洗涤。然后，将滤饼密封并在培养箱中加热以获得Mg-Al-LDHs 的固体样品，然后将样品研 磨成粉末以获得Mg-Al-LDHs [4] 。时效晶体对晶体生长和结 晶度具有一定的优势[5] 。 传统共沉淀反应需要等待较长的时间，这就导致了形成晶核的生成时间变长，结果使粒径的大小程度比较分散，并且LDHs 的粒径分布和它的大小对其在各方面的应用影响较 大，因此，Mg-Al-LDHs 纳米粒子可以通过T 形微反应器制备[6]。虽然也是共沉淀法，但该方法可以有效地分离开晶核的生成期和生长期，使得混合盐溶液与沉淀剂在短时间内就可以充分混合，然后使其老化，得到粒径分布较窄的LDHs 。1.2 水热合成法制备LDHs 水热合成法可以制得高纯度、完全晶体生长、分散性好、颗粒均匀的产品。 取特定质量的Ni(NO 3)2·6H 2O 、Fe(NO 3)3·9H 2O 和尿素完全溶解至去离子水中，使其浓度各为15 mmol 、5 mmol 、35 mmol 。再加入浓度为0.25 mmol 的柠檬酸三钠，均匀搅拌后，置于反应釜中，在150 ℃的条件下保温48 h 。保温完成后，将混合物冷却，离心，用水洗涤3次，用无水乙醇清洗1遍，并在室温下干燥，得到Ni-Fe-LDHs 产物[7]。 水热合成法制备的产品性能的影响因素有镍铁比、反应温度、柠檬酸三钠的浓度以及反应时间。镍铁比对于产品的形貌、结晶度、磁性能和吸附性能有很大影响，当镍铁比为2∶1时，产品具有优良的结晶度和磁性能；当镍铁比为3∶1时的产品具有良好的磁性，对某些物质如甲基橙具有良好的吸附性能。如果升高反应温度或者是延长反应时间会使LDHs 的粒径增大。 1.3 离子交换法制备LDHs 该方法是利用LDHs 的阴离子的可交换性与有机物质的可插层性，通过离子交换将阴离子或有机物质引入LDHs 层中以获得所需的LDHs 。离子交换法适用于合成特殊的阴离子LDHs 。 1.3.1 NO 3-LDHs 的制备 将Ni(NO 3)2·6H 2O 和Al(NO 3)3·9H 2O 制成摩尔比为3∶1的混合盐溶液。和特定浓度的1 mol/L 的NaOH 溶液同时滴入烧瓶中，溶液的pH 保持在约8.5。加完后，将混合物在40 ℃的恒温下搅拌24 h 。获得胶体硝酸根离子型双金属氢氧化物（NO 3-LDHs ）样品，最后干燥，得到固体样品。1.3.2 Asp-LDHs 的制备 取16 g 制备的NO 3-LDHs 水滑石样品，并将其置于含有100 mL 去离子水的三颈烧瓶中。在40 ℃恒温条件下搅拌5 h 左右，使其溶胀，再取一定量的天冬氨酸（Asp ，Asp 与NO 3-LDHs 的摩尔比是2∶1）溶于100 mL 脱二氧化碳的去离子水中，并加入NaOH 使溶液呈弱碱性。将其缓慢加入NO 3-LDHs 溶液中，在恒温下搅拌24 h 。过滤洗涤后，将滤饼密封并置于 作者简介：钟硕（1998— ），女，河北沧州人，本科；研究方向：制药工程。 双金属氢氧化物的制备及其应用性能的研究进展 钟 硕，刘广涵，姜丽阳，范兰兰，杨 丹 （河北农业大学 理工学院，河北 黄骅 061100） 摘 要：双金属氢氧化物（LDHs ）是一类具有双层结构的新型纳米固体材料，具有酸碱、层间阴离子可交换性和催化性能，它 在许多领域具有独特的优势，因此具有广泛的应用。本文研究了双金属氢氧化物的制备及其在医药、催化等领域的应用。关键词：双金属氢氧化物；制备方法；性能现代盐化工 Modern Salt and Chemical Industry
d 区金属元素 铬、锰、铁、钴、镍 一、实验目的
d区金属元素(铬、锰、铁、钴、镍) 一、实验目的 1. 试验并掌握铬、锰主要氧化态化合物的重要性质及各氧化态之间相互转化的条件。 2. 试验并掌握二价铁、钴、镍的还原性和三价铁、钴、镍的氧化性。 3. 试验并掌握铁、钴、镍的配合物的生成及性质。 二、实验原理 位于周期表中第四周期的Sc~Ni称为第一过渡系元素，第一过渡系元素铬、锰、铁、钴、镍是最常见的重要元素。 铬为周期表中ⅥB族元素，最常见的是+3和+6氧化态的化合物。 +3价铬盐容易水解，其氢氧化物呈两性，碱性溶液中的 +3价氧化态铬以CrO2－形式存在，易被强氧化剂如Na2O2或H2O2氧化为黄色的铬酸盐。 2 CrO2－ + 3 H2O2 + 2 OH－CrO42－ + 4 H2O 常见+6价氧化态的铬化合物是铬酸盐和重铬酸盐，它们的水溶液中存在着下列平衡： 2 CrO42－ + 2 H+Cr2O72－ + H2O 除了加酸、加碱条件下可使上述平衡发生移动外，向Cr2O72－溶液中加入Ba2+、Ag+、Pb2+离子时，根据平衡移动规则，可得到铬酸盐沉淀。 2 Ba2+ + Cr2O72－ + H2O BaCrO4↓(柠橙黄色) + 2 H+ 4 Ag+ + Cr2O72－ + H2O Ag2CrO4↓(砖红色) + 2 H+ 2 Pb2+ + Cr2O72－ + H2O PbCrO4↓(铬黄色) + 2 H+ 重铬酸盐是强氧化剂，易被还原成+3价铬(Cr3+溶液为绿色或蓝色)。 锰为周期表ⅦB族元素，最常见的是+2、+4、+7氧化态的化合物。 +2价态锰化合物在碱性介质中形成Mn(OH)2。Mn(OH)2为白色碱性氢氧化物，溶于酸及酸性盐溶液中，在空气中易被氧化，逐渐变成棕色MnO2的水合物[MnO(OH)2]。 4 Mn(OH)2 + O MnO(OH)2(褐色) + 2 H2O +2价态锰化合物在酸性介质中比较稳定，与强氧化剂（如NaBiO3、PbO2、S2O82－等）作用时，可生成紫红色MnO4－离子，这个反应常用来鉴别Mn2+。
国家标准《镍、钴、锰三元素复合氢氧化物》编制说明
国家标准 《镍、钴、锰三元素复合氢氧化物》 编制说明 金川集团有色公司 二00九年二月
1.任务来源 本标准制定任务由中国有色金属工业协会中色协综字[2008]24号文件《关于下达2008年第一批有色金属国家标准制（修）订项目计划的通知》下达，项目序号为20082127-T-610，由金川集团有限公司负责起草，计划于2009年完成。 2.编制原则 镍、钴、锰三元素复合氧化物是锂离子电池用新材料，我国目前尚无相应的国家标准或行业标准。该标准旨在加强供需双方的技术理解和交流，指导和规范产品的生产和贸易，满足市场相关领域的不同需求。 3.编制情况 标准格式按GB/T1.1-2000标准要求编写。标准制定起草工作开展后，主要查阅了国外同类产品标准和国内有关企业技术资料，进行了收集、整理、对比分析，并对国内的生产和使用状况进行调研整合后，经起草单位与用户多次探讨、协商，与2009年2月提出该“标准预审稿”。 4.产品行业背景 锂离子蓄电池具有比能量大、单体工作电压高、工作温度范围宽、循环寿命长、自放电小、对环境污染小等优点，在便携式电器和电动汽车等领域有着广阔的应用前景。随着对现有材料和电池设计技术的改进以及新材料的出现，锂离子电池应用范围将不断拓展，它将作为最具发展前景的新能源服务于人类，已成为本世纪的研发热点。
锂离子电池正极材料LiNi x Co y Mn1-x-y O2具有同LiCoO2和LiNiO2一样的α-NaFeO2结构和理论比容量，但是这种材料具有LiCoO2、LiNiO2等其它正极材料所无法比拟的优势。1. 钴酸锂由于价格昂贵、安全性能差而不适合作为动力电池；2. 锰酸锂具有低成本、环保、安全性好等优点，但其能量密度低、循环性能差、碳做负极时锰的溶解问题突出；3. 镍酸锂合成条件要求苛刻，而且循环性能不好，安全性能差；4. 镍钴酸锂容量比钴酸锂有所提高，但制备成本高、过充存在安全性问题；5. 磷酸铁锂具有成本低廉、环境友好、安全性好等优势，但其体积能量密度较低。相比较而言，LiNi x Co y Mn1-x-y O2的理论比容量较高，约278mAh/g，循环性能好，充放电过程中体积变化小（小于2%），振实密度大，能量密度高，实际比容量可达140－180mAh/g（同镍、钴、锰比例有关），合成方法简单可行，克服了LiMn2O4、LiNiO2、LiCoO2及LiFePO4的部分缺点，因此成为锂离子二次电池，特别是小型动力电池的首选材料之一。 镍、钴、锰三元素复合氢氧化物主要面向锂离子电池正极材料厂商，用该材料可以合成出性能优异的LiNi x Co y Mn1-x-y O2三元素正极材料。由于三元素正极材料具有一系列的优点而深受国内外研究者的重视。目前，三元素正极材料技术刚刚成熟，2007年日本韩国的市场大概有2000吨，国内市场刚刚起步，预计08年会有一个非常大的增长，三元素正极材料及其中间体镍、钴、锰三元素复合氢氧化物世界主要的生产厂家有OMG、3M公司和日本田中化学等。 5.文献检索情况
高考化学复习专题元素及其化合物
2012高考化学复习专题3·元素及其化合物 结构网络图解 常见元素及其化合物是中学化学的重点，也是学习化学的基本点，在高考中元素化合物是考查的重点。元素化合物在高考中的考查方式主要有两种：一是单独考查某一族元素的结构、性质、制备以及用途等；二是将元素化合物的知识与基本概念、基本理论结合，与化学计算相结合，与无机推断相结合，与化学实验相结合等，它们是以元素化合物为载体结合基本概念、基本理论、化学计算、化学实验等进行考查，虽然在这些考查中是以考查后者为主，但它必须是建立在掌握了元素化合物知识的基础上才能解决相关的问题。所以在复习中一定要首先重视元素化合物知识的复习，不仅要注意各主族元素中典型元素化合物的复习，还要在各族间架起桥梁从而能够融会贯通，举一反三。在复习中我们可按下列的复习线索，循序渐进，从而达到成功的彼岸。 一、熟练掌握各主族中典型元素及其化合物的性质、制备和用途 在中学化学中，我们主要学习了氯气、氮气、氧气、硫、碳、硅等这些非金属以及它们的相应化合物的性质，金属钠、镁、铝、铁等这些金属元素以及它们的化合物的性质。在复习中首先要重视这些元素化合物的相关知识的复习，不管高考中的试题的种类或题型发生怎样的变化，这些元素及化合物的知识都是考查的出发点，即使是在考查基本概念或基本理论知识时，仍然是需要以这些知识为载体。在复习中，建议通过画物质间转化关系图的方法进行复习，这样不仅对某元素的性质复习有效，同时还能将元素及其化合物间的转化进行连接，这样就能将知识由知识块转化为知识线、知识链、知识网。如以碱金属钠及其化合物为例：
二、重视物质制备的复习 物质的制备是中学化学知识的一个重要方面，在每年的高考中这是一个必考内容，它出现在Ⅰ卷的选择题中和Ⅱ卷的实验题中，同时还可能在无机推断中作为“题眼”，特别在近年这一点体现得尤为突出。物质的制备从本身看是某种物质的制备，它可考查反应原理、操作要点、实验数据分析等，而物质制备的相关知识不止于此，它还连接着物质之间的相互转化，如体现了物质间的转化关系，在制备过程中除杂或干燥以及尾气的处理等无一不贯穿着元素化合物的知识。通过这些知识的复习，同样可起到将知识点连接成块、线、链、网的作用。复习物质的制备分为两个方面：一是常见物质的实验室制法，如常见气体O2、Cl2、H2、N2、CO2、NH3、HCl、SO2、CO、NO、NO2、H2S等的制备；二是一些物质的工业制备，如H2SO4、NH3、HNO3、HCl、CO2、Cl2、Al、Fe、Na2CO3等物质的制备。在复习中对实验室常见物质的制备不仅着眼于课本上所详细介绍的实验室制法，同时要对其它也用于实验室获得该物质的方法加以研究和复习，并将这多种方法进行比较，在比较中理解，在比较中辨析。如Cl2的获得，在实验室中一般是用MnO2和浓HCl在加热条件下反应而获得，那么还能用什么样的方法代替呢？如用KMnO4代替MnO2与浓HCl反应制备Cl2，两者相比各有怎样的优缺点？如果用NaCl和浓H2SO4代替浓盐酸与MnO2反应，同样可获得Cl2，能写出其反应的方程式吗？等等，这样就不仅复习了该实验，同时也将多个知识点进行串联，从而将知识网络化。在复习工业制备物质时，一定要注意制备过程中的操作要点，反应的条件等。 三、依托基本概念和基本理论，深化元素化合物知识 每种元素及其化合物之间的相互转化，各族间元素及化合物间的转化等无不是在基本理论和基本概念的指导下从知识点发展到知识链，如通过依托元素周期律和元素周期表可以将一种元素的结构和性质与它的同族元素进行比较和辨析，同时也能将该元素在横向中与同周期的元素及其化合物进行比较和辨析，通过这样的复习方式，不仅能很好地掌握该元素的性质等，同时还能从横向和纵向联系其它元素，也就巩固了其它元素及化合物的性质，同时也能将各独立的元素及化合物的知识块转化成知识网，更有利于知识的迁移和应用；再如将元素及化合物放在氧化还原反应的理论下进行复习，这样不仅能巩固氧化还原反应理论，同时还能进一步巩固元素化合物的知识，同时还可将各种元素或化合物在氧化和还原
无机化学实验第四版实验24铁钴镍
凡事贵在坚持 实验 24铁钴镍 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、实验内容（实验现象根据自己所观察到的为准） 1、Fe( Ⅱ )、 Co( Ⅱ )、 Ni( Ⅱ )的氢氧化物的生成和性质 项目 酸性 介质 Fe( Ⅱ ) 的氢氧 碱性化物 介质 实验步骤 0.5ml 氯水 +3d6mol/LH 2SO4,滴加 (NH4) 2 Fe(SO4)2 一试管加2ml 蒸馏水 ,3d6mol/LH 2SO4,煮沸， 加入少量的 (NH4) 2Fe(SO4)2晶体 一试管加3ml6mol/lNaOH溶液煮沸，冷却， 将NaOH 溶液用吸管加入到 (NH4) 2Fe(SO4)2 溶液底部 （此沉淀留到后面做Fe( Ⅲ )氧化性） 实验现象 黄色溶液 产生白色絮 状沉淀后 变为灰绿， 变成红褐色 解释或反应式 2Fe2++Cl 2=2Fe3+ +2Cl - Fe2++2OH ˉ=Fe(OH) 2↓ 4Fe(OH) 2+O 2+2H 2O=4Fe(OH) 3↓在 CoCl 2溶液中加入 Cl 2水无明显现象Co( Ⅱ )在酸性或中性环境中稳定CoCl 2溶液中加入—— 产生粉红色 Co2++2OH -=Co(OH) 2↓ Co( Ⅱ )的氢氧沉淀 NaOH 溶液，产生 化物沉淀慢慢变 的沉淀分两份一份置于空气中4Co(OH) 2+O 2+2H 2O=4Co(OH) 3↓ 棕黑 (此沉淀留到后面 做 Co( Ⅲ )氧化性 )一份加入 Cl 2水迅速变棕黑 - 2Co(OH) 2+Cl 2+2OH =2Co(OH) 3↓+ 在 NiSO 4溶液中加入 Cl 2水无明显现象Ni ( Ⅱ )在酸性或中性环境中稳定 Ni ( Ⅱ )的氢氧 NiSO 4溶液加入 —— 产生绿色沉 Ni 2++2OH -=Ni(OH) 2↓NaOH 溶液，产生淀 化物 沉淀分两份一份空气中放置无明显现象Ni(OH) 2几乎不会被空气氧化 (此沉淀留到后面 一份加 Cl 2水沉淀变棕色2Ni(OH) 2+ 做 Ni ( Ⅲ )氧化性 )Cl 2+2OH - =2Ni(OH) 3↓+2Cl -结论 Fe( Ⅱ )、 Co( Ⅱ )、 Ni ( Ⅱ )的氢氧化物都有还原性，其还原能力依Fe( Ⅱ )、 Co( Ⅱ )、 Ni ( Ⅱ )的顺 序减弱。 2、Fe(Ⅲ )、 Co(Ⅲ )、Ni( Ⅲ )的氢氧化物的生成和性质 项目实验步骤实验现象解释和 /或反应式 Fe( Ⅲ )的氢氧 沉淀 +浓 HCl无明显现象Fe(OH) 3+3H +=Fe 3++3H 2O FeCl 3溶液中加入 KI 溶液，并加入2Fe3++2I ˉ=2Fe2++I 2化物CCl 4层显紫色 CCl 4溶液碘单质溶于 CCl 4显紫色