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1、1 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、Fe2+、Co2+、Ni2+的还原性（1）酸性介质Cl2 + 2Fe2+（浅绿） 2Fe3+（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、Fe3+、Co3+
2、、Ni3+的氧化性由于 Co3+和 Ni3+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（Cl2、Br2）氧化得到。Fe3+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+。白色粉红绿色棕红棕色黑色Co(OH)2Co(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3还原性增强氧化性增强Ni（OH）2Ni（OH）33、配合物的生成和Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+的鉴定方法（1）氨配合物Fe2+和 Fe3+难以形
3、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Co2+或 Ni2+离子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配离子 Co(NH3)62+或Ni(NH3)62+。不过 Co(NH 3)62+不稳定，易氧化成2 Co(NH3)63+。（2）氰配合物Fe3+，Co3+，Fe2+，Co2+，Ni2+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。FeSO4+2KCNFe(CN)2+K2SO4Fe(CN)2+4KCNK4Fe(CN)6 从溶液中析出来的黄色晶体是K4Fe(CN)63H2O，叫六氰合铁 (II)酸钾
4、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 ) K3Fe(CN)6。2 K4Fe(CN)6+C122 K3Fe(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。Fe3+与Fe(CN) 64-离子反应可以得到普鲁士蓝沉淀， 而Fe(CN) 63-离子与 Fe2+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
5、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：2Co(CN)64-+H 2O2Co(CN)63-+2OH-+H 2所以Co(CN)64-是一个相当强的还原剂。而Co(CN)63-稳定的多。（3）离子鉴定 Fe3+的鉴定K+ + Fe3+ + Fe(CN) 64- = KFeFe(CN) 6 (蓝色沉淀 )(普鲁士蓝 ) Fe3+ + n SCN- = Fe(NCS)n3-n(血红色) Co2+的鉴定Co2+ SCN Co(NCS)42-(戊醇中显蓝色 ) Ni2+的鉴定3 CH3CNOHCNOHCH3+NiSO4NH3H2O+CH3CNCNCH3OHO
6、CH3CNCNCH3HOONi(NH4)2SO4H2O+鲜红色（4）CoCl26H2O 粉红色 ,无水 CoCl2蓝色，硅胶干燥剂中作指示剂。粉红 CoCl26H2O325K 紫红 CoCl22H2O3l3K 蓝紫 CoCl2H2O393K蓝 CoCl24、Fe的防腐铁钉发蓝3Fe NaNO25NaOH3Na2FeO2 + NH3 + H2O 6 Na2FeO2 + NaNO2 5H2O= 3Na2Fe2O4 + NH3 + 7 NaOH Na2FeO2 + Na2Fe2O4 2H2O= Fe2O3 + 4NaOH 三、仪器与试剂四、实验步骤1、二价铁、钴、镍氢氧化物的生成和还原性（1） Fe
7、2的还原性酸性介质Cl2 + 2Fe2+（浅绿） 2Fe3+（浅黄） +2Cl-碱性介质Fe2+ 2OH- Fe(OH)2（白色沉淀）Fe(OH)2 O22H2O 4Fe(OH)3(棕红色 ) 反应迅速（2）Co2、Ni2的还原性Co2+ 2OH- Co(OH)2 (粉红色沉淀 ) Co(OH)2 2H+ Co2+ 2H 2O 2Co(OH)2 H2O2 2CoO(OH)(棕色沉淀 ) 2H2O Co(OH)3在 HNO3中溶解不显著，在酸性溶液中用H2O2还原可提高溶解性，反应如下：2Co(OH)3 + H2O2 +4H+ 2Co2+ + 6H2O + O24Co(OH)2 O24CoO(O
8、H) + 2H2O（棕褐色沉淀）缓慢需加热4 Ni2 2OH Ni(OH)2 (绿色沉淀 ) Ni(OH)2 2H+ Ni2+ 2H2O 2Ni(OH)2 H2O2 2NiO(OH) ( 黑色沉淀 )2H2O 2Ni2+ 6OH- Br2 2Ni（OH）3(黑色沉淀 ) 2Br-2、三价铁、钴、镍氢氧化物的生成和氧化性（1）Fe3+ 3OH- Fe(OH)3 (棕色沉淀 ) Fe(OH)33HCl FeCl3 3H2O （2）2Co2+ 6OH- Br2 2Co（OH）3 2Br2Co（OH）3 6HCl 2CoCl2 6H2O Cl2 （遇淀粉 KI 试纸变蓝色）2Ni2+ 6OH- Br2
9、 2Ni(OH)3 2Br-2Ni(OH)3 6HCl 2NiCl2 6H2O Cl2白色粉红绿色棕红棕色黑色Co(OH)2Co(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3还原性增强氧化性增强Ni（OH）2Ni（OH）33、配合物的生成与性质及离子鉴定（1）Fe3+、Co2+、Ni2+与氨水反应Fe3难以形成稳定的氨配合物。在水溶液中加入氨时形成Fe(OH)3沉淀。将过量的氨水加入Co2+或 Ni2离子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配离子Co(NH3)62+或Ni(NH 3)62+。不过 Co(NH 3)62+不稳定、易被空中的氧气氧化成Co(NH3)63+。4Co(NH3)62+ O22H2O 4
10、Co(NH3)63 4OHNi(NH3)62+稳定性较高。加氯化铵的目的是使BrO3和 BrO3沉淀在浓氨水中完全溶解。（2）Fe2+、Fe3+、Co2+与 K 4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6的反应K+ + Fe3+ Fe(CN)64- = KFeFe(CN) 6 (蓝色沉淀 )(普鲁士蓝 ) K+ + Fe2+ + Fe(CN) 63- = KFeFe(CN) 6 (蓝色沉淀 )( 滕氏蓝 ) 5 Co2+ + Fe(CN)64- = Co2Fe(CN)6 (绿色沉淀 ) Co2+ + Fe(CN)63- = Co 3Fe(CN)62 (淡棕色沉淀 ) （3）Fe3+、Co2+、Ni2
11、+的鉴定反应K+ + Fe3+ + Fe(CN) 64- = KFeFe(CN) 6 (蓝色沉淀 )(普鲁士蓝 ) Fe3+ + n SCN- = Fe(NCS)n3-n有血红色Fe(NCS)n3-n 6F FeF63- + nSCN- (血红色变无色 ) Co2+ SCN- Co(NCS)42-(有机相显蓝色 ) Co2+ 3K+ 7NO2-2H+ K3Co(NO2)6 （黄色晶体）NO H2O 微热， HAc 介质CH3CNOHCNOHCH3+NiSO4NH3H2O+CH3CNCNCH3OHOCH3CNCNCH3HOONi(NH4)2SO4H2O+红色4、氧化还原反应与配合物形成的关系2F
12、e3+2 I- 2Fe2+ I2I2 + Fe(CN)64- = I- + Fe(CN) 63-E0(Fe3+/Fe2+) E0(I 2/I-) E0(Fe(CN) 63-/Fe(CN) 64-) 5、CoCl2水合物的颜色CoC126H2O 325K CoC122H2O 363K CoC12H2O 393K CoC12 (粉红) （紫红）（紫蓝）（蓝色）6、铁、钴、镍的硫化物2FeCl3 H2S 2FeCl2 S 2HCl 如果加过量的 Na2S，则Fe2+ S2- FeS （黑色沉淀）Ni2+ S2- NiS （黑色沉淀）Co2+S2- CoS （黑色沉淀）6 MS 2HCl MCl2 H
13、2S （MFe，Co，Ni） （事实上，因为晶形问题， CoS、NiS 都不溶解）FeS不溶于氨水而 NiS 和 CoS溶于氨水形成配合物MS HNO3发生氧化还原反应7、铁的腐蚀和防腐（1） 铁的腐蚀镀锌铁 (俗称白铁 )和镀锡铁 (俗称马口铁 ),当它们的表面镀层有破损时,铁被腐蚀速度为白铁低于马口铁.三种金属的活动性为ZnFeSn.一旦镀层破损形成ZnFe 原电池 ,Zn 为负极被腐蚀 ,铁为正极得到保护 ,因此白铁更耐用 . 而 FeSn原电池 ,Fe为负极 ,加速了铁的腐蚀 . （2）铁的防腐3Fe NaNO25NaOH3Na2FeO2 + NH3 + H2O 6 Na2FeO2 +
14、 NaNO2 5H2O= 3Na2Fe2O4 + NH3 + 7 NaOH Na2FeO2 + Na2Fe2O4 2H2O= Fe2O3 + 4NaOH 五、注意事项1、制备 Fe(OH)2时，要细心操作，注意不能引入空气。2、欲使Co(OH)2Ni(OH)2沉淀在浓氨水中完全溶解，最好加入少量的固体NH4Cl。3、 Zn 粒和 Sn 粒均需用砂纸擦净表面的氧化物，使用完后必须回收。六、思考题1、 已知溶液中含有Cr3+ 、Mn2+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Co2+、Ni2+，用流程图将它们分离并鉴别出来。7 Cr3+ 、Mn2+ 、Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+6mol/LNaOH
15、,3%H2O2煮沸MnO2,Fe(OH)3,Co(OH)3,Ni(OH)2CrO42-15mol/LHNO3,H2O2Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+HNO3,H2O2,乙醚CrO5乙醚层中显蓝色KClO3加热MnO2Mn2+MnO4-紫色6mol/LHNO3 0.1mol/LNaNO2NaBiO3 6mol/LHNO3加热Fe3+、Co2+、Ni2+6mol/LNH3Fe(OH)36mol/LHClFe3+KSCNFe(SCN)2+Ni(NH3)62+Co(NH3)62+分两份HAc DMGNi(DMG)2HCl NaFSCN- 戊醇Co(SCN)42-戊醇中显蓝色2、 在碱性介质中氯水能将Ni(OH)2氧化为 NiO(OH) ，而在酸性介质中NiO(OH)又能将 Cl-氧化为 Cl 2，两者是否矛盾，为什么？要求查不同介质中的标准电极电势值回答。3、 有时氯水或溴水能将Co2+、Ni2+氧化为 M2+，有时 Co3+、Ni3+却可将 HCl 或HBr 氧化为 X2，这是否矛盾， 为什么？要求查不同介质中的标准电极电势值回答。4、 衣服上沾有铁锈时，常用草酸洗，试说明原因。答：草酸可与铁锈发生氧化还原反应生成铁的可溶性盐而溶解。草酸为弱酸， 不 会对衣服
