实验 24 第一过渡系元素（二） ——铁、钴、镍

实验目的• 试验并掌握二价铁、钴、镍的还原性

和三价铁、钴、镍的氧化性；

• 试验并掌握铁、钴、镍配合物的生成及性质。

铁系元素在元素周期表中的位置

Mn ( ) Fe( ) Co( ) Ni( ) Cu( ) Zn( )Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

铁系元素性质铁 钴 镍

元素符号 Fe Co Ni

价电子层结构 3d64s2 3d74s2 3d84s2

常见氧化数 +2,+3,+6 +2,+3 +2,+4

第一电离势 759kJ·mol-1 758kJ·mol-1 736kJ·mol-1

电负性 1.83(Ⅱ) 1.88 (Ⅱ) 1.91 (Ⅱ)

FeO42- Fe3+ Fe2+ Fe +2.20 +0.771 -0.447

φ /VA

Co3+ Co2+ Co +1.842 -0.24

Ni2+

+1.678

Ni(OH)3

NiO2

Ni+2.08 -0.257

φ /VB

Co(OH)3 Co(OH)2 Co

+0.17 -0.73

Ni(OH)3 Ni(OH)2 Ni

+0.48 -0.72

FeO42- Fe(OH)3

Fe(OH)2 Fe

+0.72 -0.56 -0.877

常见的化合物 -1• 氧化物

二价还原性

FeO CoO NiO

Fe2O3 Co2O3 Ni2O3

三价氧化性

Fe2O3 的用途

• 氢氧化物常见的化合物 -2

Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2

Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3

常见的化合物 -3• 卤化物

2 2 2 2 2 2 2CoCl 6H O CoCl 2H O CoCl H O CoCl 325 K 363 K 393 K

( 粉红色 )

( 紫红色 ) ( 蓝紫色 ) ( 蓝色 )

2 2 2 2 2 2 2 2NiCl 7H O NiCl 6H O NiCl 4H O NiCl 2H O 239 K 301 K 337 K

（绿色）

FeCl3∙6H2O

常见的化合物 -4• 配合物

Fe2+ CN－ Fe(CN)2↓

CN-[Fe(CN)6]4 －

( 黄血盐 )

Cl2 [Fe(CN)6]3-

( 赤血盐 )

K+ + Fe2+ + Fe(CN)63-

K+ + Fe3+ + Fe(CN)64-

KFe[Fe(CN)6]↓滕氏蓝普鲁士蓝

常见的化合物 -5• 特征鉴定反应

Fe3+ SCN- [Fe(NCS)n]3-n n=3~6

Co2+ SCN-[Co(NCS)4]2-

丁二酮肟（镍试剂）

在戊醇、乙醚相中稳定存在

实验主要仪器及材料• 试管• 离心试管• 碘化钾淀粉试纸

基本操作• 试管的使用• 离心管的作用及离心操作• 试纸的使用 用试纸检验气体的性质时，一般先把试纸用蒸馏水润湿，粘在玻璃棒一端，用玻璃棒把试纸放到盛待测气体的容器口附近 (不得接触溶液 )，观察试纸是否改变颜色，判断气体性质。

实验内容• 铁 ( )Ⅱ 、钴 ( )Ⅱ 、镍 ( )Ⅱ 的化合物的还原性

1. 铁 ( )Ⅱ 的还原性：酸性介质、碱性介质

2. 钴 ( )Ⅱ 的还原性

3. 镍 ( )Ⅱ 的还原性• 铁 ( )Ⅲ 、钴 ( )Ⅲ 、镍 ( )Ⅲ 的化合物的氧化性 • 配合物的生成

思考题 -1

• 在碱性条件下试验 Fe( )Ⅱ 的还原性实验中，为什么在整个操作过程中要避免空气带入溶液中？

• Co2+ 、 Co3+ ； Ni3+ 、 Ni2+ 是否可以稳定存在？

• 制取 Co(OH)3 、 Ni(OH)3 时，为什么不用 Co

( ) Ⅲ 、 Ni( ) Ⅲ 直接制取？

• 氧化还原实验可知， 2Fe3++ 2I- =2Fe2++I2 反应可以自发正向进行。但在溶液中加入过量的 CN- ，使 Fe3+ 和 Fe2+ 分别生成配合物 [Fe

(CN)6]3- 和 [Fe(CN)6]4- 后，反应进行的方向有何变化？为什么？

• 含有 Fe3+ 、 Co2+ 和 Ni2+ 离子的混合液，如何分离检出？

思考题 -2

• 课后作业：完成实验后请按格式书写实验报告

• 本周实验室开放实验内容：硫酸亚铁铵的制备

• 下星期实验：实验二十二

• 请同学们回到实验室进行实验！