实验二十五 铁、钴、镍

[实验目的]

1、试验并掌握二价铁、钴、镍的还原性和三价铁、钴、镍的氧化性；

2、试验并掌握铁、钴、镍配合物的生成和Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+离子的鉴定方法；

3、了解金属铁腐蚀的基本原理及其防止腐蚀的方法。

[实验用品]

仪器：试管、离心试管

固体药品：硫酸亚铁铵、硫氰酸钾

液体药品：H2SO4(1mo1·L-1，6mo1·L-1)、HCl(浓)、NaOH(6mo1·L-1、2mo1·L-1)、

氨水(6 mo1·L-1，浓)、(NH4)2Fe(SO4)2(固体，0.1mo1·L-1)、CoC12(0.1mo1·L-1)、NiSO4(0.1mo1·L-1)、

KI(0.5mo1·L-1)、K4[Fe(CN)6](0.5mo1·L-1)、FeCl3(0.2mo1·L-1)、KSCN(0.5mo1·L-1)、H2O2(3%)、氯水、

碘水、四氯化碳、戌醇、乙醚

材料：碘化钾淀粉试纸

[实验内容]

一、铁(Ⅱ)、钴(Ⅱ)、镍(Ⅱ)的化合物·的还原性

1．铁(Ⅱ)的还原性

(1)酸性介质：往盛有5d氯水的试管中加入2d 6mo1·L-1硫酸溶液，然后滴加硫酸亚铁铵溶液1-2d，观察现象，写出反应式。(如现象不明显，可加1滴KSCN溶液，出现红色，证明有Fe3+生成)

(2)碱性介质：在一试管中放入2mL蒸馏水和3d 6mo1·L-1硫酸溶液，煮沸，以赶尽溶于其中的空气，然后溶入少量硫酸亚铁铵晶体（溶液表面若加3～4d油以隔绝空气，效果更好）。在另一试管中加入1m1 6mo1·L-1氢氧化钠溶液，煮沸(为什么?)。冷却后，用一长d管吸取氢氧化钠溶液，插入硫酸亚铁铵溶液(直至试管底部)内，慢慢放出氢氧化钠(整个操作都要避免空气带进溶液中，为什么？)观察产物颜色和状态。振荡后放置一段时间，观察又有何变化。写出反应方程式。产物留作下面实验用。

2．钴(Ⅱ)的还原性

(1)往盛有二氯化钴溶液的试管中注入氯水，观察有何变化。

现象及解释：

无现象。在中性或酸性介质中钴(Ⅱ)、镍(Ⅱ)比较稳定。

(2)在盛有0.5mL氯化钴溶液的试管中滴入稀氢氧化钠溶液，观察沉淀的生成。将所得沉淀

分为两份，一份置于空气中，一份加入新配制的氯水，观察有何变化，第二份留作下面实验用。

3．镍(Ⅱ)的还原性

用硫酸镍溶液按2(1)、(2)实验方法操作，观察现象，第二份沉淀留作下面实验用。

二、铁(Ⅲ)、钴(Ⅲ)、镍(Ⅲ)的化合物的氧化性

（1）在上面1(2)、2(2)和3实验保留下来的氢氧化铁(Ⅲ)、氢氧化钴(Ⅲ)和氢氧化镍(Ⅲ)沉淀中均加入浓盐酸，振荡后各有何变化，并用碘化钾淀粉试纸检验所放出的气体。

（2）在上述制得的三氯化铁溶液中注入碘化钾溶液，再注入四氯化碳，振荡后，观察现象，写出反应方程式。

思考题：

综合上述实验所观察到的现象，总结+Ⅱ氧化态的铁、钴、镍化合物的还原性和+Ⅲ氧化态的铁、钴、镍化合物的氧化性的变化规律。

变化规律：+Ⅱ氧化态的铁、钴、镍化合物的还原性依次减弱；+Ⅲ氧化态的铁、钴、镍化合物的氧化性依次增强。

三、配合物的生成和Fe2+、Fe3+、Co2+离子的鉴定方法

1．铁的配合物

(1)往盛有1mL亚铁氢化钾溶液的试管里，注入约0.5mL碘水，摇动试管后，滴入数滴硫酸亚铁铵溶液，有何现象发生。此为Fe2+的鉴定反应。

(2)向盛有1mL新配制的硫酸亚铁铵溶液的试管里注入碘水摇动试管后，将溶液分成两份，并各滴入数滴硫氰化钾溶液，然后向其中一支试管中注入约0.5mL3%H2O2溶液，观察现象。此为Fe3+离子的鉴定反应。

试从配合物的生成对电极电势的改变来解释为什么[Fe(CN)6]4-能把I2还原成I-，而Fe2+则不能。

(3)往三氯化铁溶液中注入亚铁氰化钾溶液，观察现象，写出反应方程式。这也是鉴定Fe3+的一种常用方法。

(4)往盛有0.5m1 0.2 mol·L-1三氯化铁的试管中，滴入浓氨水直至过量，观察沉淀是否溶解。

(5)*照片调色：黑白照片的调色是借助化学反应将银的图象变成其它的有色化合物，使照片色泽鲜艳美观或防止变色。这种染色过程在照相化学中称为调色。现介绍红色调色法。

调色液的配制：取5mL草酸钾(1：10)溶液，2mL硫酸铜溶液(1：10)，1mL赤血盐溶液(1：10)，1mL醋酸(1：10)溶液，40mL水注入250mL烧杯中混合备用。

调色：先将黑白照片放在清水中浸泡约10分钟，然后放入调色液中进行调色。其色调是靠亚铁氢化铜产生的，在照片上渐渐地呈现红色色调。当认为颜色合适时，取出照片，用清水冲洗，

最后晾干或上光。其反应原理为：

2．钴的配合物

(1)往盛有1mL氯化钴溶液的试管里加入少量的固体硫氰化钾，观察固体周围的颜色，再注入0.5mL戊醇和0.5mL乙醚，振荡后，观察水相和有机相的颜色，这个反应可用来鉴定钴(Ⅱ)离子。

(2)往0.5mL氯化钴溶液中滴加浓氨水，至生成的沉淀刚好溶解为止，静置一段时间后，观察溶液的颜色有何变化。

3．镍的配合物

往盛有2mL 0.1mol·L-1NiSO4溶液中加入过量6mol·L-1氨水，观察现象。静置片刻，再观察现象，写出离子反应方程式。把溶液分成四份：一份加2mol·L-1NaOH溶液，一份加1mol·L-1H2SO4溶液，一份加水稀释，一份煮沸，观察有何变化。

思考题：

1．总结鉴别Fe2+、Fe3+、Co2+的方法。

2．稀三氯化铁溶液为淡黄色，当它遇到什么物质时，可以呈现出血红色、浅绿色、蓝色，说出各物质的名称。试根据以上各物质设计出一幅供化学晚会用的“白纸显画”图。

3．根据实验结果比较[Co(NH3)6]2+配离子和[Ni(NH3)6]2+配离子氧化还原稳定性的相时大小及溶液的稳定性.

四*、铁的腐蚀和防腐

1．铁的腐蚀：在两支试管中，各注入1／2试管的水，加2滴稀盐酸和几滴铁氰化钾溶液，然后将两只分别夹有同样大小的锌片和锡片(或锌粒或锡粒)(均用砂纸擦净)的回形针(可事先将回形针在2mo1·L-1硝酸里稍浸泡一下，以除去其表面的镍镀层)分别投入这两支试管中。数分钟后观察试管中溶液的颜色，应用铁、锌、锡的电位顺序分析上述所发生的反应。试说明白口铁(阳极镀层)，马口铁(阴极镀层)的腐蚀过程。

2．铁的防腐

氧化膜保护层：把擦净了的铁钉系在细铁丝上，先用1 mo1·L-1盐酸，后用水洗涤，取20mL混合液于小烧杯中加热至沸。将铁钉浸在其中，几分钟后取出铁钉，观察现象。其反应方程式为：

[实验习题]

1．今有一瓶含有Fe3+、Cr3+和Ni2+离子的混合液，如何将它们分离出来，请设计分离示意图。

2．有一浅绿色晶体A，可溶于水得到溶液B，于B中加入饱和碳酸氢钠溶液，有白色沉淀

C和气体D生成。C在空气中逐渐变棕色，将气体D通入澄清的石灰水会变混浊。

(1)若将溶液B加以酸化，再滴加紫红色溶液E，则得到浅黄色溶液F，于F中加入黄血盐溶液，立即产生深蓝色的沉淀G。

(2)若溶液B中加入氯化钡溶液，有白色沉淀H析出，此沉淀不溶于强酸。

问A、B、C、D、E、F、G、H是什么物质，写出分子式，并写出有关的反应式。

 

第二篇：镍钴铁镀层

                   镍钴铁镀层       （ 代硬铬，装饰铬 ）

       电沉积镍钴铁系列合金或纳米晶合金镀是一种电沉积代替电镀硬铬的技术，
以硫酸亚铁、硫酸镍、硫酸钴、硬化剂为主要原料，电沉积出镍钴铁系列非晶合金或纳米合金镀层。        本技术主要是通过使用镍钴铁合金非晶态镀层替代铬镀层，消除了六价铬污染问题。耐蚀性是铬层的2.5倍。成本减少三分之一。   

自主研发       

推广阶段     目前结晶器铜管电镀镍钴铁，活塞杆电镀镍钴铁已批量生产  

  该技术不使用六价铬，采用该技术每平方米覆盖层可减少六价铬排放55.4 克，减少含铬污泥278 克；以年产10 万平方米覆盖层示范企业为例：可减少六价铬排放5540 千克；减少含铬污泥27800 千克。
该技术主要用于石油开采领域，目前普及率为20%，潜在普及率90%。预计2015 年普及率可到50%左右，可减少铬酸酐消耗量约1500 0吨/年。
该技术也可用于工程机械部件领域，例如活塞杆、油缸、阀块，减震器杆，油缸轴，飞机起落架，连铸结晶器铜管等。各种装饰镀层
比硬铬降低成本三分之一。可替代硬铬，耐蚀性是铬层的2.5倍，能降低电镀件的表面粗糙度，高的分散能力和覆盖能力，可用于挂镀，滚镀。

镍钴铁纳米合金镀层，性能优越，稳定性好。不含有毒有害物质，通过SGS检测认证，符合欧盟EVP,WEEE,ROHS指令环保型产品要求。

Dw-030镍钴铁三元合金代铬镀层添加剂

 我公司开发的最新一代的取代镀铬的电镀层，该镀层以镍钴铁合金为主体性能优越，工艺简单；镍钴铁合金的物化性：耐蚀性 由于微晶构造，合金镀层具有优良的耐蚀性，在氯化钠溶液体系(IS03768)中该合金镀层的耐蚀性2.6倍于铬镀层。耐磨性 由于Ni₃Fe和NiC0₃金属互化物的硬化而产生高耐磨性。该合金镀层的耐磨性2倍于铬镀层。外观通过调节合金镀层中镍和铁的含量，可以获得类似于铬层的光泽和色调。硬度 镍基固溶体中铁和钴可以增加合金镀层的硬度和热力学稳定性，该合金具有相当高的硬度，镀态硬度达750HV在300～500℃进行热处理，硬度将会进一步提高。硬度为1300(Hv)，明显高于硬铬。优异的耐磨性，镀态硬度HV750～1300（HRC63～67），耐磨性比镀铬层高2～3倍；磨擦系数比镀铬层低1.5倍；
具有接近铬的颜色与光泽，同时光亮度、整平性好，可达镜面光亮，镀层没有孔隙，镀层没有裂纹 ；
一次镀厚能力，一次镀厚能力可达1500微米；表面光滑闪亮；
沉积速度快，电流密度 5安培/分米，镀速为60微米/小时；
适合于普通金属和合金如钢、铸铁、铝、铜、黄铜、青铜等大多数金属与合金；
镀层具有低的内应力好的韧性和优异的深度能力，；深度能力是镀铬的16～18倍。

尤其适合结晶器铜管电镀层，结晶器铜板镀层。抽油杆电镀

基础电解液为：

 工艺条件：电流密度3-5A/dm2

PH:3.5-5

镀槽需打气系统

电镀时间：根据工艺定

镀液补加及分析