铬、锰及其化合物的性质(精)

一、实验目的

掌握铬、锰主要氧化态化合物的性质。

二、实验原理

1、铬及其化合物的性质

Cr 价电子构型：3d54s1 ，VIB族，常见的氧化态为＋6，＋3，＋2

Cr2O72-1.33Cr3+-0.41Cr2+-0.91CrEA0/V-0.74EB0/VCrO42--0.13-1.1-1.4Cr(OH)3Cr(OH)2Cr

在酸性介质中，＋2氧化态具有强的还原性，＋6氧化态具有氧化性，Cr3

＋

的还原性都较弱，只有用强氧化剂才能将它们分别氧化为Cr2O72－；在碱性介质

中，＋6氧化态稳定（CrO42－）。 Cr2O3和Cr（OH）3显两性。

Cr3+(紫色）OH-H+Cr(OH)3（灰蓝色）OH-H+[Cr(OH)4]－（绿色）

铬（VI）最重要的化合物为K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O72－和CrO42－存在下列平衡：

2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O（橙红色）

在碱性溶液中，[Cr(OH)4]-可以被过氧化氢氧化为CrO42－。在酸性溶液中

(黄色)CrO42－转变为Cr2O72－。Cr2O72－与过氧化氢反应能生成深蓝色的CrO5，由此可以鉴定Cr3＋。 2、Mn

价电子结构3d54s3 ，VIIB族，常见的氧化态为＋6，＋7，＋4，＋3，＋2 Mn2＋在酸性溶液中的稳定性大于在碱性溶液中：

酸性介质：只有很强的氧化剂（铋酸钠、二氧化铅）才能氧化Mn2＋

2Mn2++5NaBiO3+14H+5Na+5Bi+2MnO4-+7H2O+3+

碱性介质：

Mn2++2OH-Mn(OH)2(白色沉淀）O2MnO(OH)2(棕色）

Mn（IV）化合物重要的是MnO2，在酸性溶液中具有氧化性。 Mn（VI）化合物重要的是MnO42－，Mn（VII）化合物重要的是MnO4－

EA0/VMnO4-0.56MnO42-2.26MnO2EB0/VMnO4-0.56MnO42-0.60MnO2

MnO42－存在于强碱溶液中，在酸性，中性环境中均发生歧化。

三、实验内容

1．Cr的化合物

（1）选择适当的试剂，完成Cr化合物的转化

Cr3++3OH-(紫色）Cr(OH)3Cr(OH)3++Cr(OH)3（灰蓝色）CrCl3+3HClNaOH3H2O+Na[Cr(OH)4]（绿色）H2O

2Cr3+ + 3H2O2 +10OH- = 2CrO42- + 8H2O

2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O（橙红色）(黄色)

2Cr3++3S2O82-+7H2O=Cr2O72-+6SO42-+14H+

（2）Cr3＋的性质

① Cr(OH)3的生成和两性

Cr3++3OH-(紫色）Cr(OH)3Cr(OH)3++Cr(OH)3（灰蓝色）CrCl3+3HClNaOH3H2O+Na[Cr(OH)4]（绿色）H2O

② [Cr(OH)4]- 加热水解性

[Cr(OH)4]- + H2O = Cr(OH)3 (灰蓝色) ＋ OH－

（3）Cr（III）的还原性及鉴定

2Cr3+ + 3H2O2 +10OH- = 2CrO42- + 8H2O 2[Cr(OH)4]- + 3H2O2 +2OH- = 2CrO42- + 8H2O

2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O（橙红色）

Cr2O72－ ＋ 2Ba2＋ ＋ H2O ＝ 2BaCrO4（黄色）＋ 2H＋

（4）Cr（III）的水解

2Cr3＋ ＋ 3S2－ ＋ 6H2O ＝ 2Cr（OH）3↓（灰绿色） ＋ 3H2S↑ （5）Cr2O72和CrO42的转化

－

－

(黄色)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O（橙红色）(黄色)

(6)重铬酸盐与铬酸盐的溶解性

在重铬酸盐溶液中分别加入银离子，铅离子，钡离子等，能生成相应的溶解度较小的铬酸盐沉淀。

Cr2O72－ ＋ 2Ba2＋ ＋ H2O ＝ 2BaCrO4（黄色）＋ 2H＋

Cr2O72－ ＋ 2Pb2＋ ＋ H2O ＝ 2PbCrO4（黄色）＋ 2H＋ Cr2O72－ ＋ 4Ag＋ ＋ H2O ＝ 2Ag2CrO4（砖红色）＋ 2H＋

（7）Cr2O72－的氧化性（酸性介质）

Cr2O72－ ＋ 3S2－ ＋ 14H+ = 2Cr3+ + 7H2O + 3S↓ Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

不能用盐酸酸化，因为氯离子有还原性。 （8）过铬酸的生成――Cr（VI）的鉴定

2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O（橙红色）

4H2O2 ＋ Cr2O72－ ＋ 2H＋＝ 2CrO5 ＋ 5H2O（有机相显蓝色） 4CrO5 ＋ 12H＋＝ 4Cr3+ + 7O2 ＋ 6H2O （9）CrO3的生成与性质

K2Cr2O7 ＋ H2SO4 （冷、浓）＝CrO3 （橙红色）＋ K2SO4 ＋ H2O CrO3,强氧化剂，铬酸酸酐，不稳定，受热分解，遇酒精着火 2．Mn的化合物

（1）选择合适的试剂，完成转化实验

MnO2 ＋ 4HCl ＝ MnCl2 ＋ Cl2 ＋ 2H2O

2KMnO4+ 3MnSO4 + 2H2O = 5MnO2↓ + K2SO4 + 2H2SO4 4 MnO4－ ＋ 4H+ ＝ 4MnO2 ＋ 2H2O ＋ 3O2

4 MnO4－ ＋ 4OH－ ＝ 4MnO42－ （绿色） ＋ 2H2O ＋ O2 2 MnO4－ ＋MnO2 ＋ 2H2O = 3 MnO42－ （绿色） ＋4H+ 3 MnO42－ （绿色） ＋4H+= 2 MnO4－ ＋MnO2 ＋ 2H2O （2）Mn（II）化合物的性质 ① Mn(OH)2的生成和性质

(黄色)Mn2++2OH-(浅红）Mn(OH)2+2HClMn(OH)2+NaOH2Mn(OH)2+O2Mn(OH)2(白色沉淀）MnCl2+2H2O2MnO(OH)2(棕色）

Mn(OH)2溶于硫酸，氯化铵水溶液。不稳定

Mn(OH)2 + H2O2 → MnO2 + 2H2O

注：MnO2在HNO3中溶解不显著，在酸性溶液中用 H2O2还原可提高溶解性，反应如下：

MnO2 + H2O2 + 2H+ → Mn2+ + 2H2O + O2

② Mn（II）离子的氧化（碱性介质）

Mn2+在酸性介质中比较稳定，要将其氧化为MnO4-比较困难。

酸性条件下，需要NaBiO3、PbO2、S2O82-等强氧化剂在硝酸溶液中氧化Mn2+到MnO4-：

2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O 2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4-+5Pb2++5H2O

介质不能用盐酸，因为Cl-有还原性；Mn2+的量不能太大，否则： 2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+ 在碱性条件下容易被氧化

NaClO+MnSO4+2NaOH=MnO2↓+Na2SO4+NaCl+H2O 生成棕黑色物质 ③ MnS的生成和性质

MnS沉淀的生成的条件：[Mn2+][S2-]>3×10－13

碱性条件下加硫化铵或者硫化钠，可以生成肉色的MnS沉淀，使用饱和H2S溶液无沉淀生成。MnS能溶于稀酸，MnS还能溶于HAc溶液。 ④ Mn（II）的鉴别

2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O（无色―紫红色） （3）Mn（IV）的生成和性质

2KMnO4+ 3MnSO4 + 2H2O = 5MnO2↓ + K2SO4 + 2H2SO4 MnO2+Na2SO3+H2SO4=MnSO4+Na2SO4+ H2O

（4）Mn（VI）化合物的生成与性质

2 MnO4－ ＋MnO2 ＋ 2H2O = 3 MnO42－ （绿色） ＋4H+

MnO42－存在于强碱溶液中，在酸性，中性环境中均发生歧化。

3 MnO42－ ＋ 2H2O＝2 MnO4－＋MnO2↓ ＋ 4OH－

3 MnO42 ＋4H+ = 2 MnO4 ＋MnO2↓ ＋ 2H2O

－

－

（5）KMnO4的性质

热稳定性差，通常保存在棕色瓶中

4MnO4－ ＋4H＋ ＝ 4MnO2 ＋ 2H2O ＋ 3O2

四、注意事项

CrO3具有强氧化性且有毒，与酒精接触着火，要注意安全。