1、鐵、鈷、鎳的性質一、實驗目的1試驗并掌握鐵、鈷、鎳氫氧化物的生成和氧化還原性質。2試驗并掌握掌握鐵、鈷、鎳配合物的生成及在離子鑒定中的作用。二、實驗原理鐵、鈷、鎳可以形成多種氧化值的化合物。鐵，鈷，鎳的重要氧化值為2和3。1、Fe2+、Co2+、Ni2+的還原性（1）酸性介質Cl2 + 2Fe2+淺綠2Fe3+（淺黃）+2Cl-（2）堿性介質鐵（II）、鈷（II）、鎳（II）的鹽溶液中加入堿，均能得到相應的氫氧化物。Fe(OH)2易被空氣中的氧氣氧化，往往得不到白色的氫氧化亞鐵，而是變成灰綠色，最后成為紅棕色的氫氧化鐵。Co（OH）2也能被空氣中的氧氣慢慢氧化。2、Fe3、Co3、Ni3的氧化

2、性由于Co3和Ni3都具有強氧化性，Co（OH）3，NiO（OH）2與濃鹽酸反應分別生成Co（II）和Ni（II），并放出氯氣。CoO（OH）2和NiO(OH）2通常由Co（II）和Ni(II)的鹽在堿性條件下用強氧化劑（Cl2、Br2）氧化得到。 Fe3易發生水解反應。Fe3具有一定的氧化性，能與強還原劑反應生成Fe2。3、配合物的生成和Fe2、Fe3、Co2、Ni2的鑒定方法（1）氨配合物Fe2+和Fe3難以形成穩定的氨配合物。在水溶液中加入氨時形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀。將過量的氨水加入Co2+或Ni2離子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配離子Co(NH3)62+或Ni(NH3

3、)62+。不過Co(NH3)62+ 不穩定、易氧化成Co(NH3)63+。（2）氰配合物Fe3+、Co3+、Fe2+、Co2+、Ni2+都能與CN-形成配合物。使亞鐵鹽與KCN溶液作用得Fe(CN)2沉淀，KCN過量時沉淀溶解。 FeSO4+2KCNFe(CN)2+K2SO4 Fe(CN)2+4KCNK4Fe(CN)6從溶液中析出來的黃色晶體是K4Fe(CN)63H2O，叫六氰合鐵(II)酸鉀或亞鐵氰化鉀，俗稱黃血鹽。在黃血鹽溶液中通入氯氣(或用其它氧化劑)，把Fe2+氧化成Fe3+，就得到六氰合鐵(III)酸鉀(或鐵氰化鉀) K3Fe(CN)6。 2 K4Fe(CN)6+C122 K3Fe(

4、CN)6+2KCl它的晶體為深紅色，俗稱赤血鹽。赤血鹽在堿性溶液中有氧化作用。Fe3+與Fe(CN)64-離子反應可以得到普魯士藍沉淀，而Fe(CN)63-離子與Fe2+離子反應得到滕氏藍沉淀。實驗證明兩者是相同的物，都是六氰合亞鐵酸鐵（III）。鈷和鎳也可以形成氰配合物，用氰化鉀處理鈷（II）鹽溶液，有紅色的氰化鈷析出，將它溶于過量的KCN溶液后，可析出紫色的六氰合鈷(II)酸鉀晶體。該配合物很不穩定，將溶液稍加熱，就會發生下列反應： 2Co(CN)64-+H2O2Co(CN)63-+2OH-+H2所以Co(CN)64-是一個相當強的還原劑。 相應的Co(CN)63-穩定的多。（3）離子鑒定

5、 Fe3+的鑒定 Fe3+ + n SCN- = Fe(NCS)n3-n有血紅色K+ + Fe3 + Fe(CN)64- = KFeFe(CN)6 (藍色沉淀)(普魯士藍) Co2的鑒定 Co2 SCN Co(NCS)42-(丙酮中顯藍色) Ni2的鑒定 紅色（4）CoCl26H2O粉紅色,無水CoCl2藍色，硅膠干燥劑中作指示劑。粉紅CoCl26H2O325K紫紅CoCl22H2O3l3K藍紫CoCl2H2O393K藍CoCl24、Fe的防腐鐵釘發藍 3Fe NaNO2 5NaOH3Na2FeO2 + NH3 + H2O 6 Na2FeO2 + NaNO2 5H2O= 3Na2Fe2O4 +

6、 NH3 + 7 NaOHNa2FeO2 + Na2Fe2O4 2H2O= Fe2O3 + 4NaOH三、實驗步驟1、二價鐵、鈷、鎳氫氧化物的生成和還原性（1） Fe2的還原性酸性介質Cl2 + 2Fe2+(淺綠)2Fe3+（淺黃）+2Cl-堿性介質 Fe2 2OH- Fe(OH)2（白色沉淀） Fe(OH)2 O2 2H2O 4Fe(OH)3(棕紅色) 反應迅速（2）Co2、Ni2的還原性 Co2 2OH Co(OH)2 (粉紅色沉淀)Co(OH)2 2H Co2 2H2O2Co(OH)2 H2O2 2CoO(OH) 2H2OCo(OH)3在HNO3中溶解不顯著，在酸性溶液中用 H2O2還原

7、可提高溶解性，反應如下： 2Co(OH)3 + H2O2 +4H+ 2Co2+ + 6H2O + O2 4Co(OH)2 O2 4CoO(OH) + 2H2O（棕褐色沉淀） 緩慢需加熱 Ni2 2OH Ni(OH)2 (綠色沉淀)Ni(OH)2 2H Ni2 2H2O2Ni(OH)2 H2O2 2NiO(OH) 2H2O (黑色沉淀)2Ni2 6OH Br2 2Ni（OH）3 2Br 2、三價鐵、鈷、鎳氫氧化物的生成和氧化性（1） Fe3 3OH Fe(OH)3 (棕色沉淀)Fe(OH)3 3HCl FeCl3 3H2O（2） 2Co2 6OH Br2 2Co（OH）3 2Br 2Co（OH）

8、3 6HCl 2CoCl2 6H2O Cl2（遇淀粉KI試紙變藍色） 2Ni2 6OH Br2 2Ni（OH）3 2Br 2Ni（OH）3 6HCl 2NiCl2 6H2O Cl23、配合物的生成與性質及離子鑒定（1）Fe3、Co2、Ni2與氨水反應Fe3難以形成穩定的氨配合物。在水溶液中加入氨時形成Fe(OH)3沉淀。將過量的氨水加入Co2+或Ni2離子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配離子Co(NH3)62+或Ni(NH3)62+。不過Co(NH3)62+ 不穩定、易被空中的氧氣氧化成Co(NH3)63+。4Co(NH3)62+ O2 2H2O 4Co(NH3)63 4OHNi(NH3)62

9、+穩定性較高。 加氯化銨的目的是使Co(OH)2和Ni(OH)2沉淀在濃氨水中完全溶解。（2）Fe2、Fe3、Co2與K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6的反應 Fe2 + Fe(CN)64- = Fe2Fe(CN)6 (藍白色沉淀) K+ + Fe3 + Fe(CN)64- = KFeFe(CN)6 (藍色沉淀)(普魯士藍)Co2 + Fe(CN)64- = Co2KFeFe(CN)6 (綠色沉淀)K+ + Fe2 + Fe(CN)63- = KFeFe(CN)6 (藍色沉淀)( 滕氏藍) Fe3 + Fe(CN)63- = FeFe(CN)6 (棕色溶液)Co2 + Fe(CN)63-

10、= Co3Fe(CN)6 (棕紅色沉淀)（3）Fe3、Co2、Ni2的鑒定反應 K+ + Fe3 + Fe(CN)64- = KFeFe(CN)6 (藍色沉淀)(普魯士藍)Fe3+ + n SCN- = Fe(NCS)n3-n有血紅色Fe(NCS)n3-n 6F FeF63- + nSCN- (血紅色變無色) Co2 SCN Co(NCS)42-(有機相顯藍色) Co2 3K 7NO2 2H K3Co(NO2)6 （黃色晶體） NO H2O 微熱，HAc介質 紅色4、氧化還原反應與配合物形成的關系 2Fe3 2 I 2Fe2 I2I2 + Fe(CN)64- = 2I- + Fe(C N)63

11、-E0(Fe3+/Fe2+) E0(I2/I-) E0(Fe(CN)63-/Fe(CN)64-)5、CoCl2水合物的顏色CoC126H2O 325K CoC122H2O 363K CoC12H2O 393K CoC12 (粉紅) （紫紅） （紫藍） （藍色）6、鐵、鈷、鎳的硫化物Fe2 S2 FeS （黑色沉淀） Ni2 S2 NiS （黑色沉淀） Co2 S2 CoS （黑色沉淀） Fe3+ S2 Fe2S3 （黑色沉淀）2FeCl3 H2S 2FeCl2 S 2HCl MS 2HCl MCl2 H2S （MFe，Co，Ni） FeS不溶于氨水而NiS和CoS溶于氨水形成配合物 MS 8HNO3 = 3M(NO3)2 + 2NO + 3S + 4H2O （M=Co2+、Fe2+、Ni2+）7、鐵的腐蝕和防腐（1） 鐵的腐蝕鍍鋅鐵(俗稱白鐵)和鍍錫鐵(俗稱馬口鐵)，當它們的表面鍍層有破損時，鐵被腐蝕速度為白鐵低于馬口鐵，三種金屬的活動性為ZnFeSn，一旦鍍層破損形成ZnFe原電池，Zn為負極被腐蝕，鐵為正極得到保護，因此白鐵更耐用， 而FeSn原電池，Fe為負極，加速了鐵的腐蝕。（2） 鐵的防腐3Fe NaNO2