实验七 第一过渡系元素 (钛、钒、镉、锰)

实验七 第一过渡系元素(一) (钛、钒、镉、锰)实验摘要:为了掌握钛、钒、镉、锰的主要氧化态的化合物的重要性质及各氧化态间的相互转化的条件，本实验用常用方法完成了钛、钒、镉、锰的氧化还原性质的探究及其缩合物的实验。结果表明钛、钒、镉、锰的化合物均具有一定的氧化还原性，有些离子在不同条件下可以相互转化。并且钒酸盐可以和酸缩合反应生成不同缩合度的多钒酸盐，随着pH值的下降，多钒根中含钒原子越多，缩合度越大，颜色越深。关键词:钛的化合物 钒的化合物 镉的化合物 锰的化合物 缩合平衡 氧化还原性 溶解性实验用品:试管 台秤 蒸发皿 PH试纸 玻璃棒实验内容: 一钛的化合物(TiO2)的重要性质操作现象解释及方程取少量二氧化钛固体，注入NaOH溶液，加热。固体不溶解TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O静置，取上层清液，小心滴入浓硫酸至溶液呈酸性，滴入几滴H2O2固体溶解，溶液呈橘黄色Na2TiO3+2H2SO4(浓)= TiOSO4+Na2SO4+2H2OTiO2+H2O2=TiO(H2O2)2+二.钒的化合物的重要性质1. 取0.5偏钒酸铵固体放入蒸发皿中，在沙浴上加热，不断搅拌，记录反应过程中固体颜色的变化，把产物分成四份。第一份固体中，加入1 mL浓H2SO4振荡，放置，观察现象。第二份固体中，加入NaOH溶液加热。第三份固体中，加入少量蒸馏水，煮沸、静置，待其冷却后，测定溶液的pH 。第四份固体中，加入浓盐酸，微沸，检验气体产物，加入少量蒸馏水，观察溶液颜色。颜色变化逐渐变黄，最后变为砖红色粉末2NH4VO3=V2O5+2NH3+H2O第一份固体溶解，溶液呈黄色V2O5+2H+=2VO2+H2O第二份生成淡黄色沉淀，加热沉淀溶解V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O第三份PH小于7第四份加入浓盐酸后溶液为红褐色。加蒸馏水后溶液变为深蓝绿色，气体能使湿润的红色石蕊试纸变白V2O5+6HCl=2VoCl2+Cl2+3H2O2. .低价钒的化合物的生成操作现象方程式往氯化氧钒溶液中加入2粒锌粒，放置片刻，观察溶液颜色的变化。黄绿紫VO2+Zn+2H+=V2+Zn2+H2O3.过氧钒阳离子的生成操作现象方程往饱和偏钒酸铵溶液中加入稀HCl和2滴3%H2O2溶液，观察并记录产物的颜色和状态。溶液呈红棕色VO3-+H2O2=VO22（O2）2 3+H2OVO2（O2）23+6H+V（O2） 3+4.钒酸盐的缩合反应操作现象解释及方程取四支试管，分别加入10mLpH分别为14，3，2和1（用0.1 molL-1NaOH溶液和0.1 molL-1盐酸配制）的水溶液，再向每支试管加入0.1g偏钒酸铵固体，观察现象依pH值的降低，溶液颜色由黄变红，不断加深。2VO43-+2H+=2HVO42-=V2O74-+H2O pH133V2O74-+6H+=2V3O93-+3H2O pH8.410V3O93-+12H+=3V10O286-+6H2O 8pH3此后不再缩合，加酸V10O286-+H+=H V10O285-HV10O285-+H+=H2V10O284- pH=2时，有V2O5水合物的红棕色沉淀析出pH=1时，H2V10O284-+14 H+=10VO2+8H2O将pH为1的试管放入热水浴中，缓慢滴加NaOH溶液并振荡。观察颜色变化，记录该溶液的pH溶液由黄色VO2+变为红棕色H2V10O284-，溶液的pH值为2加NaOH平衡向左移动H2V10O284-+14 H+=10VO2+8H2O将pH为14的试管热水浴，缓慢滴加稀盐酸并振荡。观察颜色变化，记录溶液的pH。pH值降低，溶液颜色由黄色变成红棕色2VO4-+2H+= V2O74-+H2O3 V2O74-+6H+=2 V3O93-+3H2O三、铬的化合物的重要性质1.铬（）的氧化性 (Cr2O72-转化为Cr3+）操作现象方程式在重铬酸钾溶液中加入少量亚硫酸钠溶液，观察溶液颜色的变化。溶液颜色由橙红色变为绿色Cr2O72-+2SO32-+8H+=2Cr3+3SO42-+4H2O2.铬（）的缩合平衡（Cr2O72-与 CrO42-的相互转化）操作现象解释及方程向CrO42溶液中加酸，再加碱加H+，黄色溶液变为橙红色，加碱，橙红色溶液变为黄色2 CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O加H+，平衡向右移加OH-，平衡向左移3.氢氧化铬（）的两性操作现象解释及方程在实验1所保留的Cr3+溶液中加入NaOH溶液，观察沉淀物的颜色。将所得沉淀物分成两份，分别试验与酸、碱的反应，观察溶液的颜色。Cr(OH)3为灰兰色，加H+灰兰色Cr(OH)3沉淀溶解生成绿色Cr3+离子，加OH- ，Cr(OH)3沉淀溶解生成绿色CrO2-离子。Cr3+3OH-=Cr(OH) 3Cr(OH) 3+3H+=Cr3+3H2OCr(OH) 3+ OH-=CrO2-+ H2O + H+4. 铬（）的还原性(CrO2-转变为CrO42-)操作现象方程在实验3得到的CrO2-溶液中，加入过氧化氢，水浴加热，观察溶液颜色的变化绿色溶液变为黄色2 CrO2-+3H2O2+2OH-=2 CrO42-+4 H2O5.重铬酸盐和铬酸盐的溶解性操作现象方程分别在Cr2O72-和CrO42-溶液中，各加入少量的Pb(NO3)2 、 BaCl2和AgNO3, 观察产物的颜色和状态。红橙色Cr2O72-溶液，分别生成黄色PbCrO4、黄色BaCrO4、砖红色Ag2CrO4沉淀；黄色CrO42-溶液，分别生成黄色PbCrO4、黄色BaCrO4、砖红色Ag2CrO4沉淀。Cr2O72-+H2O=2 CrO42-+2H+对于Cr2O72-溶液，Cr2O72-+2Pb2+H2O=2PbCrO4+2H+Cr2O72-+2Ba2+H2O=2BaCrO4+2H+Cr2O72-+4Ag+H2O=2Ag2CrO4+2H+对于CrO42-溶液，生成PbCrO4、BaCrO4、Ag2CrO4四、锰的化合物重要性质1.氢氧化锰（）的生成和性质取10mL0.2 molL-1MnSO4溶液分成四份：操作现象方程第一份滴加NaOH溶液，观察沉淀颜色。振荡试管，观察现象生成白色的Mn(OH) 2沉淀，在空气中氧化为棕色MnO(OH) 2Mn 2+2OH-=Mn(OH)2Mn(OH) 2+O2=2MnO(OH) 2第二份滴加NaOH溶液，产生沉淀后加入过量的NaOH溶液，观察现象生成白色的Mn(OH) 2沉淀Mn 2+2OH-=Mn(OH)2Mn(OH) 2不溶于过量的NaOH .第三份滴加NaOH溶液，迅速加入稀盐酸，观察现象白色Mn(OH)2溶解为无色溶液Mn(OH) 2+HCl=MnCl2+2H2O第四份滴加NaOH溶液，迅速加入NH4Cl溶液，观察沉淀现象白色Mn(OH)2溶解为无色溶液Mn(OH) 2+2NH4+= Mn 2+2 H2O+2NH32.二氧化锰的生成和氧化性操作现象方程往KMnO4溶液中加MnSO 4溶液，观察沉淀的颜色。往沉淀中加入H 2SO4溶液和Na 2SO3溶液，观察沉淀是否溶解紫色褪去，生成棕色MnO2沉淀。MnO2沉淀溶解，得无色溶液2MnO4-+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H+MnO2+SO32-+2H+=MnSO4+H2O往少量（米粒大小）二氧化锰中加入浓硫酸，加热，观察反应前后颜色棕色MnO2溶解，放出O2MnO2具有氧化性2MnO2+2H2SO4 (浓)=2MnSO4+2H2O+O23.高锰酸钾的性质操作现象方程分别试验高锰酸钾溶液与亚硫酸钠溶液在酸性、近中性、碱性介质中的反应，比较它们的产物。酸性，紫色褪去变无色；中性，紫色褪去生成棕色MnO2；碱性，紫色褪去变为绿色溶液。2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2+5SO42-+3H2O2MnO4-+3SO32-+H2O=2MnO2+3SO42-+2OH-2MnO4-+SO32-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O结果及讨论:V2O5具有两性，既溶于酸又溶于碱。向钒酸盐溶液中加酸，pH值逐渐下降，则生成不同缩合度的多钒酸盐，随着pH值的下降，多钒根中含钒原子越多，缩合度越大。缩合度增大，溶液的