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
+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
② [Cr(OH)4]- 加热水解性
[Cr(OH)4]- + H 2O = Cr(OH)3 (灰蓝色) ＋ OH －
（3）Cr （III ）的还原性及鉴定
2Cr 3+ + 3H 2O 2 +10OH - = 2CrO 42- + 8H 2O 2[Cr(OH)4]- + 3H 2O 2 +2OH - = 2CrO 42- + 8H 2O
Cr 2O 72-CrO 4
2-
+2H 2
O H
+
2+（橙红色）
(黄色)
Cr 2O 72－ ＋ 2Ba 2＋ ＋ H 2O ＝ 2BaCrO 4（黄色）＋ 2H ＋
（4）Cr （III ）的水解
2Cr 3＋ ＋ 3S 2－ ＋ 6H 2O ＝ 2Cr （OH ）3↓（灰绿色） ＋ 3H 2S ↑ （5）Cr 2O 72－
和CrO 42－
的转化
Cr 2O 72-CrO 4
2-
+2H 2
O H
+
2+（橙红色）
(黄色)
(6)重铬酸盐与铬酸盐的溶解性
在重铬酸盐溶液中分别加入银离子，铅离子，钡离子等，能生成相应的溶解度较小的铬酸盐沉淀。

Cr 2O 72－ ＋ 2Ba 2＋ ＋ H 2O ＝ 2BaCrO 4（黄色）＋ 2H ＋
Cr 2O 72－ ＋ 2Pb 2＋ ＋ H 2O ＝ 2PbCrO 4（黄色）＋ 2H ＋ Cr 2O 72－ ＋ 4Ag ＋ ＋ H 2O ＝ 2Ag 2CrO 4（砖红色）＋ 2H ＋
（7）Cr 2O 72－的氧化性（酸性介质）
Cr 2O 72－ ＋ 3S 2－ ＋ 14H + = 2Cr 3+ + 7H 2O + 3S ↓ Cr 2O 72-+6Fe 2++14H +=2Cr 3++6Fe 3++7H 2O
不能用盐酸酸化，因为氯离子有还原性。

（8）过铬酸的生成――Cr （VI ）的鉴定
Cr 2O 72-CrO 4
2-
+2H 2
O H
+
2+（橙红色）
(黄色)
4H 2O 2 ＋ Cr 2O 72－ ＋ 2H ＋＝ 2CrO 5 ＋ 5H 2O （有机相显蓝色） 4CrO 5 ＋ 12H ＋＝ 4Cr 3+ + 7O 2 ＋ 6H 2O （9）CrO 3的生成与性质
K 2Cr 2O 7 ＋ H 2SO 4 （冷、浓）＝CrO 3 （橙红色）＋ K 2SO 4 ＋ H 2O CrO 3,强氧化剂，铬酸酸酐，不稳定，受热分解，遇酒精着火 2．Mn 的化合物
（1）选择合适的试剂，完成转化实验
MnO 2 ＋ 4HCl ＝ MnCl 2 ＋ Cl 2 ＋ 2H 2O
2KMnO 4+ 3MnSO 4 + 2H 2O = 5MnO 2↓ + K 2SO 4 + 2H 2SO 4 4 MnO 4－ ＋ 4H + ＝ 4MnO 2 ＋ 2H 2O ＋ 3O 2
4 MnO 4－ ＋ 4OH － ＝ 4MnO 42－ （绿色） ＋ 2H 2O ＋ O 2 2 MnO 4－ ＋MnO 2 ＋ 2H 2O = 3 MnO 42－ （绿色） ＋4H + 3 MnO 42－ （绿色） ＋4H += 2 MnO 4－ ＋MnO 2 ＋ 2H 2O （2）Mn （II ）化合物的性质 ① Mn(OH)2的生成和性质
Mn 2+2+OH -(浅红）
Mn(OH)2(白色沉淀）
MnO(OH)2
(棕色）
+2Mn(OH)2O 2
2NaOH Mn(OH)2
+H 2O
+2HCl MnCl 2+2Mn(OH)2
Mn(OH)2溶于硫酸，氯化铵水溶液。

不稳定
Mn (OH )2 + H 2O 2 → MnO 2 + 2H 2O
注：MnO 2在HNO 3中溶解不显著，在酸性溶液中用 H 2O 2还原可提高溶解性，反应如下：
MnO 2 + H 2O 2 + 2H + → Mn 2+ + 2H 2O + O 2
② Mn（II）离子的氧化（碱性介质）
Mn2+在酸性介质中比较稳定，要将其氧化为MnO4-比较困难。

酸性条件下，需要NaBiO3、PbO2、S2O82-等强氧化剂在硝酸溶液中氧化Mn2+到MnO4-：
2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O
2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4-+5Pb2++5H2O
介质不能用盐酸，因为Cl-有还原性；Mn2+的量不能太大，否则：
2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+
在碱性条件下容易被氧化
NaClO+MnSO4+2NaOH=MnO2↓+Na2SO4+NaCl+H2O 生成棕黑色物质
③ MnS的生成和性质
MnS沉淀的生成的条件：[Mn2+][S2-]>3×10－13
碱性条件下加硫化铵或者硫化钠，可以生成肉色的MnS沉淀，使用饱和H2S 溶液无沉淀生成。

MnS能溶于稀酸，MnS还能溶于HAc溶液。

④ Mn（II）的鉴别
2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O（无色―紫红色）
（3）Mn（IV）的生成和性质
2KMnO4+ 3MnSO4 + 2H2O = 5MnO2↓ + K2SO4 + 2H2SO4
MnO2+Na2SO3+H2SO4=MnSO4+Na2SO4+ H2O
（4）Mn（VI）化合物的生成与性质
2 MnO4－＋MnO2＋2H2O =
3 MnO42－（绿色）＋4H+
MnO42－存在于强碱溶液中，在酸性，中性环境中均发生歧化。

3 MnO42－＋2H2O＝2 MnO4－＋MnO2↓＋4OH－
3 MnO42－＋4H+ = 2 MnO4－＋MnO2↓＋2H2O
（5）KMnO4的性质
热稳定性差，通常保存在棕色瓶中
4MnO4－＋4H＋＝4MnO2＋2H2O ＋3O2
四、注意事项
CrO3具有强氧化性且有毒，与酒精接触着火，要注意安全。