1.检验氯气和溴蒸气时,可用什么试纸进行?在检验氯气时,试纸开始变蓝,后来蓝色消失,这是为什么?
2.在利用KI检验次氯酸钠氧化性时,为了观察到淀粉变蓝的现象,应如何控制KI的添加量?说明理由。
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实验三 铁、钴、镍的性质
实验目的
1. 了解Fe(II)、Fe(III)、Co(II)、Co(III)、Ni(II)和Ni(III)的氢氧化物和硫化物的生成和性质。
2. 了解Fe2+的还原性和Fe3+的氧化性。
实验原理
Fe(II)、Co(II)、Ni(II)的氢氧化物依次为白色,粉红色和苹果绿色。Fe(OH)2具有很强的还原性,易被空气中的氧氧化:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ? 4Fe(OH)3(棕红色)
在Fe(OH)2转变为Fe(OH)3的过程中,有中间产物Fe(OH)2 ?2Fe(OH)(黑色)3生成,可以看到颜色由白 土绿 黑 棕红的变化过程。因此,制备Fe(OH)2时必须将有关试剂煮沸除氧,即使这样做,有时白色的Fe(OH)2也难以看到。CoCl2溶液与OH-反应先生成碱式氯化钴沉淀,继续加OH-时才生成Co(OH)2:
Co2+ + Cl- + OH- ? Co(OH)Cl(s,蓝色) Co(OH)Cl + OH- ? Co(OH)2(s)+ Cl-
Co(OH)2也能被空气中的氧慢慢氧化:
4Co(OH)2 + O2 + 2H2O ? 4Co(OH)3(s,褐色)
Ni(OH)2在空气中是稳定的。Fe(OH)2 、Co(OH)2 和Ni(OH)2均显碱性。 Fe(OH)3 、Co(OH)3 和Ni(OH)3都现碱性,颜色依次为棕色、褐色和黑色。Fe(OH)3与酸反应生成Fe(III)盐,Co(OH)3和Ni(OH)3因为有较强的氧化性,与盐酸反应时得不到相应的盐,而生成Co(II)、Ni(II)盐,并放出氯气,例如,
??? 2CoCl2 + Cl2 + 6H2O 2Co(OH)3 + 6HCl(浓) ?Co(OH)3和Ni(OH)3通常由Co(II),Ni(II)盐在碱性条件下由强氧化剂(如Br2、NaClO、Cl2等)氧化而得到,例如,
2Ni2+ + 6OH- + Br2 ? 2Ni(OH)3(s) + 2Br-
Fe2+、Co2+和Ni2+等离子都有颜色,如Fe2+(aq)呈浅绿色,Co2+(aq)呈粉红色,Ni2+(aq)呈绿色。而Fe3+呈淡紫色(由于水解生成[Fe(OH)(H2O)5]2+而使溶液呈棕黄色。工业盐酸常显黄色是由于生成[FeCl4]-的缘故)。
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在稀酸中不能生成FeS,CoS和NiS沉淀,在非酸性条件下,CoS和NiS生成沉淀后,由于结构改变而难溶于稀酸。
仪器、药品及材料
1. 仪器:离心机 2. 药品
酸:HCl (2.0 mo1?L-1) H2S (饱和) H2SO4 (2.0 mo1?L-1) 碱:NaOH (2.0 mo1?L-1) NH3?H2O (2.0 mo1?L-1)
盐:FeCl3 (0.1 mo1?L-1) KI (0.02 mo1?L-1) CoCl2 (0.5 mo1?L-1) FeSO4 (0.1 mo1?L-1) NiSO4 (0.5 mo1?L-1) KMnO4 (0.01 mo1?L-1) KNCS (0.1 mo1?L-1) K4[Fe(CN)6] (0.1 mo1?L-1) K3[Fe(CN)6] (0.1 mo1?L-1)
固体:FeSO4?7H2O
其它:H2O2(3%) 碘水 淀粉溶液 实验内容
1.铁、钴、镍的氢氧化物的生成和性质
-1(1)取A、B2支试管,A管中加入适量去离子水和几滴H2SO(42.0 mo1?L)
溶液,煮沸,以驱除溶解的氧,然后加少量FeSO4?7H2O(s)使之溶解;在B管中加入适量NaOH (2.0 mo1?L-1)溶液,煮沸驱氧,冷却后用一长滴管吸取该溶液,迅速将滴管插入A管溶液底部,挤出NaOH溶液,观察产物的颜色和状态。摇荡后分装于3支试管中,其一放在空气静置,另两个试管分别加HCl (2.0 mo1?L-1)溶液和NaOH (2.0 mo1?L-1)溶液,观察现象,写出有关反应方程式。
(2)在A、B、C3支试管中各加入适量CoCl2 (0.5 mo1?L-1)溶液,再逐滴加入NaOH (2.0 mo1?L-1)溶液,观察沉淀颜色的变化。将A、B试管离心分离,弃去清液,A管中加入HCl (2.0 mo1?L-1)溶液,B管中加NaOH (2.0 mo1?L-1)溶液,C管在空气中静置。观察现象,写出有关反应方程式。
(3)用NiSO4 (0.5 mo1?L-1)溶液代替CoCl2溶液重复实验(2)
(4)取适量FeCl3 (0.1 mo1?L-1)溶液,滴加NaOH (2.0 mo1?L-1)溶液,观察沉淀的颜色和状态,检查它的酸碱性。 2.铁盐的性质 (1)Fe2+的还原性
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a. 取适量KMnO4(0.01 mo1?L-1)溶液,酸化后滴加FeSO4(0.1 mo1?L-1)溶液有何变化?再加入适量K4[Fe(CN)6] (0.1 mo1?L-1)溶液又有何变化?写出反应方程式。
b. 取适量FeSO4 (0.1 mo1?L-1)溶液,酸化后加入H2O2(3%)溶液,微热,观察溶液颜色的变化。再加入适量KSCN (0.1 mo1?L-1)溶液有何现象?写出反应方程式。
c. 在碘水中加几滴淀粉溶液,再逐滴加入FeSO4 (0.1 mo1?L-1)溶液有无变化?
d. 用K4[Fe(CN)6] (0.1 mo1?L-1)溶液代替FeSO4溶液重复实验c。 (2)Fe3+的氧化性
e. 在FeCl3(0.1 mo1?L-1)溶液中加KI(0.02 mo1?L-1)溶液,再加几滴淀粉溶液有何现象?用K3[Fe(CN)6] (0.1 mo1?L-1)溶液代替FeCl3溶液重复这一实验。
f. 在适量FeCl3(0.1 mo1?L-1)溶液中浸入一小片铜,观察溶液颜色的变化。 3.Fe(II)、Co(II)和Ni(II)的硫化物的性质
在3支试管中分别加入适量下列溶液:FeSO4 (0.1 mo1?L-1),CoCl2 (0.1 mo1?L-1)和NiSO4 (0.1 mo1?L-1),酸化后滴加H2S溶液(饱和)溶液有无沉淀生成?再加入NH3?H2O (2.0 mo1?L-1)溶液有何现象?离心分离,在各沉淀中滴加HCl (2.0 mo1?L-1)溶液,观察沉淀的溶解。 思考题
1.制取Fe(OH)2时为什么要先将有关溶液煮沸?
2.在Co(OH)3沉淀中加入浓HCl后,有时溶液呈蓝色,加水稀释后又呈粉红色,为什么?
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实验四 铜和锌的性质
实验目的
1. 了解铜、锌的氢氧化物与氧化物的生成和性质。 2. 了解Cu2+与Cu+的相互转化条件及Cu2+的氧化性。 3. 了解铜的氯化物、锌的氨合物和硫化物的生成与性质。 4. 学习铜、锌离子的鉴定方法。 实验原理
在水溶液中,Cu2+具有不太强的氧化性,能氧化I-、SCN-等,例如,
2Cu2+ + 4I- ? 2CuI(s,白色)+ I2(s)
I-过量则会使CuI转化为[CuI2]-。在弱酸性条件下,Cu2+与[Fe(CN)6]4-反应生成棕红色的Cu2[Fe(CN)6]:
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- ? Cu2[Fe(CN)6](s)
此反应用来检验Cu2+的存在。在加热的碱性溶液中,Cu2+能氧化醛或糖类,并有暗红色的Cu2O生成:
???Cu2O(s)+ C6H12O7 + 2H2O + 4OH- 2[Cu(OH)4]2- + C6H12O6 ? (葡萄糖) (葡萄糖酸)
这一反应在有机化学上用来检验某些糖的存在。在浓HCl中Cu2+能将Cu氧化成Cu+:
???2[CuCl2]-(泥黄色)+ 4H+ Cu2+ + Cu + 4HCl?用水稀释后有白色的CuCl生成:
2[CuCl2]- ? 2CuCl(s)+ 2Cl-
Cu(I)的卤化物(Cl-、Br-、I-)、氰化物、硫化物、硫氰化物均难溶于水,其溶解度按Cl-、Br-、I-、SCN-、CN-、S2-顺序减小。固态CuX和[CuX2]-在水溶液中较稳定(X= Cl-、Br-、I-、SCN-、CN-)。
Cu2+均能与NH3?H2O形成氨合物。CuSO4与适量氨水反应生成浅蓝色的碱式硫酸铜,氨水过量则生成深蓝色的[Cu(NH3)4]2+:
2Cu2+ + SO42- + 2NH3?H2O ? Cu2(OH)2SO4(s) + 2NH4+
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