Al3+、Cr3+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+离子混合液的分离和鉴定

第20章d区过渡金属元素习题解答1．为什么过渡元素中，同族元素从上到下高氧化态物质的稳定性升高，而过渡后的p区元素同族自上而下低氧化态的物质趋于稳定？2．自ⅣB族到ⅦB族元素的最高氧化态在溶液中为什么不存在简单的离子M4+、M5+、M6+？3．为什么d区金属的密度、硬度、熔点、沸点一般较高？4．过渡元素的氧化态分布有何特点？5．由MnO2制备锰酸盐应在酸性介质还是碱性介质中进行？欲把Mn2+ 离子氧化为MnO4–离子应选用何种氧化剂？6．Cr3+与Al3+在生成化合物方面有何异同？7．根据下列实验现象，写出相应的化学反应方程式：（1）在酸性K2Cr2O7溶液中加入Na2SO3溶液，颜色由橙红变蓝绿色，此时加入乙醚，并用HNO3酸化，溶液变为深蓝色。

（2）黄色的BaCrO4溶在浓盐酸中，得到的是绿色溶液，写出化学方程式，说明颜色变化。

（3）Fe2(SO4)3溶液与Na2CO3溶液作用，得不到Fe2(CO3)3。

（4）在水溶液中用Fe3+与KI作用，不能制得FeI3。

（5）向Fe3+溶液中加入KSCN后出现红色，若再向溶液中加入Fe粉或NH4F晶体，红色又消失；（6）向CoCl2溶液中加入NaOH溶液，先析出粉红色沉淀，沉淀很快又转为灰绿色至褐色。

8．写出下列反应的化学方程式：（1）TiO2(s) + BaCO3(s) → ；（2）V2O5(s) + HCl(aq) → ；（3）Cr2O72–(aq) + Ag+(aq) + H2O(l) → ；（4）[Cr(OH)4]–(aq) + H2O2(l) + OH–(aq) → ；（5）MnO4–(aq) + Fe2+(aq) + H+(aq) → ；（6）MnO2(s) + HCl(aq，浓) → ；（7）Cr3+(aq) + MnO4–(aq) + H2O(l) → ；（8）Co2O3(s)+ HCl (aq，浓) → ；（9）K3[Fe(CN)6] (aq) + Fe2＋(aq) → ；（10）PO43–(aq) + (NH4)2MoO4(aq) + H＋(aq) → ；（11）PdCl2(aq) + CO(g) + H2O(l) → ；（12）Pt(s) + HNO3(aq) + HCl(aq) → 。

实验十二 Fe 3+、Al 3+离子的分离——液－液萃取与分离[实验目的]学习萃取分离法的基本原理;初步了解铁、铝离子不同的萃取行为。

学习萃取分离和蒸馏分离两种基本操作。

在6mol ·L -1盐酸中，Fe 3+离子与Cl -离子生成了[FeCl 4]-配离子。

在强酸－乙酸萃取体系中，乙醚（2t E O ）与离子结合，生成了离子（2t E O ·H +）。

由于[FeCl 4]-离子与2t E O ·H +离子都有较大的体积和较低的电荷。

因此，容易形成缔合物2t E O ·H +·[FeCl 4]-，在这种离子缔合物中，Cl -离子和2t E O 分别取代了Fe 3+离子和H +离子的配位水分子，并且中和了电荷，具有疏水性，能够溶于乙醚中。

因此，就从水相转移到有机相中了。

Al 3+离子在6mol ·L -1盐酸中与Cl -离子生成配离子的能力很弱，因此，仍然留在水相中。

将Fe 3+离子由有机相中再转移到水相中去的过程叫做反萃取。

将含有Fe 3+离子的乙醚相与水相混合，这时体系中的H +离子浓度和Cl -离子浓度明显降低。

离子2t E O ·H +和配离子[FeCl 4]-解离趋势增加，Fe 3+离子又生成了水合铁离子，被反萃取到水相中。

由于乙醚沸点较低（35.6），因此，采用普通蒸馏的方法，就可以实现醚水的分离。

这样Fe 3+又恢复了初始的状态，达到了Fe 3+、Al 3+分离的目的。

[实验用品] 仪器：圆底烧瓶（250mL ）、直管冷凝器、尾接管，抽滤瓶、烧杯、梨形分液漏斗(100mL)、量筒(100mL)、铁架台、铁环液体药品：FeCl 3(5%)、浓盐酸（化学纯）、乙醚（化学纯）、K 4Fe(CN)6(5%)、NaOH(2mol ·L -1、6mol ·L -1)、茜素S 酒精溶液、冰水、热水材料：乳胶管、橡皮管、玻璃弯管、滤纸、pH 度纸 [基本操作]1．萃取，参见第六章二。

C）难溶物的溶解
AgCl ＋ 2NH3 PbSO4 ＋ NH4Ac(饱和) [Ag(NH3)2 ] + [PbAc] +
4、溶液酸碱性在离子分离鉴定 中的应用
利用某些金属离子具有两性的特 点，控制溶液的酸碱性达到分离和鉴 定离子的目的。 A）离子分离中对溶液酸碱度的要求 例如以H2S作沉淀剂分离金属离子 例：Ba2+ K2CrO4 BaCrO4 Ca2+ HAc-NaAc Ca2+
(丙酮）
Mn2+ + NaBiO3 + H+ Bi3+ + MnO4- + Na+ + H2O Sn2+ + HgCl2 SnCl4 + Hg2Cl2 Sn2+ + Hg2Cl2 SnCl4 + Hg Bi3+ + SnO22- + OHBi + SnO32- + H2O
3、配合反应在离子分离和鉴 定中的应用
Ag2S HgS+Hg HgS CuS CdS PbS SnS Sb2S3 Bi2S3
Al3+
Cr3+ Fe2+ Fe3+ Mn2+ Co2+ Ni2+
+(NH4)2S NH3H2O+ NH4Cl
Al(OH)3
Cr(OH)3 FeS FeS+ Fe2S3 MnS CoS NiS
Zn2+
ZnS
2)在离子鉴定中的应用
[PbO22-，SbO33-]
D)以NH3H2O作沉淀剂： Ag+ Ag2O Co2+ 碱式盐
Ni2+ Cu2+ Zn2+ Cd2+ Fe2+ Mn2+ 碱式盐 碱式盐 +NH3H2O Zn(OH)2 过量 Cd(OH)2 Fe(OH)2 空气 Mn(OH)2 O2

Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+ → 2CrO5(乙醚层蓝色) + 5H2O
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（8）Mn2+的鉴定 5BiO3- ＋ 2Mn2+ ＋ 14H+
═ 5Bi3+ ＋ 2MnO4— (紫红色溶液)＋7H2O
（9）Co2+的鉴定 Co2+ + 4SCN— = [Co(SCN)4]2—（ 蓝色）
试 HCl)
(NH4)2S (NH3-NH4Cl)
(NH4)2CO3 (NH3-NH4Cl)
硫化物 难溶于水
分 组 依 据
两酸两碱系统分析法
分别检出NH4+、Na+、Fe3+、Fe2+
氯化物易溶于水
硫酸盐 难溶于水
硫酸盐易溶于水
氢氧化物难溶于水及 氨水
氨性条件下不生成沉淀
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（2）Pb2+的鉴定 Pb2+ + CrO42—→ PbCrO4↓(黄色沉淀) （3） Cu2+的鉴定 2Cu2++ [ Fe(CN)6]4- → Cu2Fe(CN)6↓ (红棕色)
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（4）Fe3+的鉴定 ①Fe3++ nSCN — == Fe(SCN)nn-3 (血红色溶液) ②K+ + Fe3++ [ Fe(CN)6]4- →[K Fe(CN)6 Fe] ↓
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硫化氢系统分析法
硫化物不溶于水
硫化物溶于水
在稀酸中生成硫化物沉淀
分
组
氯化物溶于热水
依 据
氯化物 不溶于 热水