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。

FeSO 4+2KCN ＝Fe(CN)2+K 2SO 4 Fe(CN)2+4KCN ＝K 4[Fe(CN)6]

从溶液中析出来的黄色晶体是K 4[Fe(CN)6]·3H 2O ，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]+C12＝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 3+

与[Fe(CN)6]4-离子反应可以得到普鲁士蓝沉淀，而[Fe(CN)6]3-离子与Fe 2+

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]4-+H 2O ＝2[Co(CN)6]3-+2OH -+H 2

所以[Co(CN)6]4-是一个相当强的还原剂。 而[Co(CN)6]3-稳定的多。 （3）离子鉴定 ① Fe 3+

的鉴定

K +

+ Fe 3+

+ [Fe(CN)6]4- = KFe[Fe(CN)6] (蓝色沉淀)(普鲁士蓝) Fe 3+

+ n SCN - = [Fe(NCS)n]3-n

(血红色)

② Co 2+

的鉴定

Co 2+

＋ SCN －

＝ Co(NCS)42-(戊醇中显蓝色)

③ Ni 2+

的鉴定

CH 3C NOH C NOH

CH 3

+

NiSO 4

NH 3H 2O

+

CH 3

C

C N CH 3

OH

CH 3C N C N

CH 3

HO

Ni

(NH 4)2SO 4H 2O

+

+

鲜红色

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

粉红CoCl 26H 2O —325K —〉紫红CoCl 22H 2O —3l3K —〉蓝紫CoCl 2H 2O —393K —〉蓝CoCl 2 4、Fe 的防腐－铁钉发蓝

3Fe ＋ NaNO 2 ＋5NaOH ＝3Na 2FeO 2 + NH 3 + H 2O 6 Na 2FeO 2 + NaNO 2 ＋ 5H 2O= 3Na 2Fe 2O 4 + NH 3 + 7 NaOH

Na 2FeO 2 + Na 2Fe 2O 4＋ 2H 2O= Fe 2O 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），H2SO4（3mol/L 6mol/L），HAc（6mol/L），NaOH（2mol/L 6mol/L），NH3?H2O（2mol/L 6mol/L），NH4Cl（1mol/L），NH4Fe(SO4)2（0,1mol/L），Na2S（0,1mol/L），KSCN（0,1mol/L），K3[Fe(CN)6]（0,1mol/L），K4[Fe(CN)6]（0,1mol/L），KNO2（饱和），FeCl3（0,1mol/L），CoCl2（0,1mol/L 1mol/L s），NiSO4（0,1mol/L），H2O2，二乙酰二肟混合液（1L溶液中含有600gNaOH+60gNaNO2），氯水，溴水，NH4F （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）Fe2＋的还原性

酸性介质在盛有1ml氯水的试管中加3滴6mol/L H2SO4溶液后滴加NH4Fe(SO4)2溶液，观察现象（若现象不明显，设法检验Fe3+），写出反应方程式。

Cl2 + 2Fe2+（浅绿）＝2Fe3+（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 H2SO4煮沸后加入少量的NH4Fe(SO4)2晶体是之溶解，然后将溶解液均分为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。

Fe2+＋ 2OH-＝ Fe(OH)2（白色沉淀）

Fe(OH)2＋ O2＋2H2O ＝ 4Fe(OH)3(棕红色) 反应迅速

（2）Co2＋、Ni2＋的还原性

①向盛有少量0,1mol/L CoCl2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H2O2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。

Co2+＋ 2OH-＝ Co(OH)2 (粉红色沉淀)

Co(OH)2＋ 2H+＝ Co2+＋ 2H2O

2Co(OH)2＋ H2O2＝ 2CoO(OH)(棕色沉淀) ＋2H2O