一、硫酸离温镍的镍分化学性质
镍：银白色金属，密度8.9克/厘米3。解温熔点1455℃，度镍的分度沸点2730℃镍。钴锰化合价2和3。元素电离能为7.635电子伏特。硫酸离温质坚硬，镍分具有磁性和良好的解温可塑性。有好的度镍的分度耐腐蚀性，在空气中不被氧化，钴锰又耐强碱。元素在稀酸中可缓慢溶解，硫酸离温释放出氢气而产生绿色的镍分正二价镍离子Ni2+；对氧化剂溶液包括硝酸在内，均不发生反应。解温镍是一个中等强度的还原剂。概述镍是一种银白色金属，首先是1751年由瑞典矿物学家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)分离出来的。由于它具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业。镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层，镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。综合性质元素名称：镍
元素原子量：58.69
元素类型：金属
原子体积:(立方厘米/摩尔)：6.59
元素在太阳中的含量:(ppm)：80
元素在海水中的含量:(ppm)：太平洋表面 0.0001
地壳中含量：（ppm）：80原子序数：28
元素符号：Ni
元素中文名称：镍
元素英文名称：Nickel镍钴合金
相对原子质量：58.69
核内质子数：28
核外电子数：28
核电核数：28
质子质量：4.6844E-26
质子相对质量：28.196
所属周期：4
所属族数：VIII
摩尔质量：59
氢化物：NiH3
氧化物：NiO
最高价氧化物化学式：Ni2O3氧化态：Main Ni+2
Other Ni-1, Ni0, Ni+1, Ni+3, Ni+4, Ni+6
密度：8.902
熔点：1453.0
沸点：2732.0
声音在其中的传播速率：（m/S）：4900电离能(kJ/ mol)
M- M+ 736.7
M+- M2+ 1735.0
M2+- M3+ 3393
M3+- M4+ 5300
M4+- M5+ 7280
M5+- M6+ 10400
M6+- M7+ 12800
M7+- M8+ 15600
M8+- M9+ 18600
M9+- M10+ 21660外围电子排布：3d8 4s2
核外电子排布：2,8,16,2
晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。镍晶胞参数：
aa= 352.4 pm
b= 352.4 pm
c= 352.4 pm
α= 90°
β= 90°
γ= 90°莫氏硬度：4
颜色和状态：银白色金属
原子半径：1.62
常见化合价：+2,+3发现发现人：克朗斯塔特
发现时间和地点：1751瑞典
元素来源：镍黄铁矿[(Ni,Fe)9S8]镍锌磁芯
发现过程：1751年，瑞典的克郎斯塔特，用红砷镍矿表面风化后的晶粒与木炭共热，而制得镍。
镍在地壳中含量不小，大于常见金属铅、锡等，但明显比铁少得多，而且镍和铁的熔点不相上下，因此注定它比铁发现得晚。17世纪末，欧洲人开始注意镍砒（砷）矿。当时德国用它来制造青色玻璃，采矿工人称它为kupfernickel。“kupfer”在德文中是“铜”；“nickel”是骂人的话，大意是“骗人的小鬼”。因此这一词可以义译为“假铜”。当时人们认为它是铜和砷的混合物。瑞典化学家克隆斯特研究了这个矿物，他得到了少量与铜不同的金属。他在1751年发表研究报告，认为这是一种新金属，就称它为nickel，这也就是镍的拉丁名称niccolum和符号Ni的来源。镍在欧洲被发现后，德国人首先把它掺入铜中，制成所谓日耳曼银，或称德国银，也就是中国的白铜。来源及用途元素来源：矿石经煅烧成氧化物后，用水煤气或碳还原而制得。
元素用途：主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金，如镍钢、铬镍钢及各种有色金属合金，含镍成分较高的铜镍合金，就不易腐蚀。也作加氢催化剂和用于陶瓷制品、特种化学器皿、电子线路、玻璃着绿色以及镍化合物制备等等。具有铁磁性的金属元素,它能够高度磨光和抗腐蚀。主要用于合金(如镍钢和镍银)及用作催化剂(如拉内镍,尤指用作氢化的催化剂)，可用来制造货币等，镀在其他金属上可以防止生锈。同位素最稳定的同位素：
同位素丰度半衰期衰变模式衰变能量衰变产物
MeV
56Ni人造 6.077天电子捕获 2.136 56Co
58Ni 68.077%稳定
59Ni人造 76,000年电子捕获 1.072 59Co
60Ni 26.233%稳定
61Ni 1.14%稳定
62Ni 3.634%稳定
63Ni人造 100.1年β衰变 2.137 63Cu
64Ni 0.926%稳定基本知识在自然界，最主要的镍矿是红镍矿(砷化镍)与辉砷镍矿(硫砷化镍)。古巴是世界上最著名的蕴藏镍矿的国家，在多米尼加也有大量的镍矿。
金属镍主要用于电镀工业，镀镍的物品美观、干净、镍铬线又不易锈蚀。极细的镍粉，在化学工业上常用作催化剂。
镍大量用于制造合金。在钢中加入镍，可以提高机械强度。如钢中含镍量从2．94％增加到了7.04％时，抗拉强度便由52．2公斤／毫米2增加到72．8公斤／毫米3。镍钢用来制造机器承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。含镍36％、含碳0.3-0．5％的镍钢，它的膨胀系数非常小，几乎不热胀冷缩，用来制造多种精密机械，精确量规等。含镍46％、含碳0．15％的高镍钢，叫“类铂”，因为它的膨胀系数与铂、玻璃相似，这种高镍钢可熔焊到玻璃中。在灯泡生产上很重要，可作铂丝的代用品。一些精密的透镜框，也用这种类铂钢做，透镜不会因热胀冷缩而从框中掉下来。由67．5％镍、16％铁、15％铬、1．5％锰组成的合金，具有很大的电阻，用来制造各种变阻器与电热器。
钛镍合金具有“记忆”的本领，而且记忆力很强，经过相当长的时间，重复上千万次都准确无误。它的“记忆”本领就是记住它原来的形状，所以人们称它为“形状记忆合金”。原来这种合金有一个特性转变温度，在转变温度之上，它具有一种组织结构，而在转变温度之下，它又有另一种组织结构。结构不同，性能也就不同。例如：一种钛镍记忆合金，当它在转变温度之上时，很坚硬，强度大，而在这个温度以下，它却很软，容易冷加工。这样，当我们需要它记忆什么形状时，就把它做成那种形状，这就是它的“永久记忆“形状，在转变温度以下，由于它很软，我们便可以在相当大的程度内使其任意变形。而当需要它恢复到原来形状时，只要把它加热到转变温度以上就行了。
镍具有磁性，能被磁铁吸引。而用铝、钴与镍制成的合金，磁性更强了。这种合金受到电磁铁吸引时，不仅自己会被吸过去，而且在它下面吊了比它重六十倍的东西，也不会掉下来。这样，可以用它来制造电磁起重机。镍的盐类大都是绿色的。氢氧化镍是棕黑色的，氧化镍则是灰黑色的。氧化镍常用来制造铁镍碱性蓄电池。二价镍离子常用丁二酮肟来鉴定,在氨性溶液中，镍离子(Ni2+)与丁二酮肟(Dimethylglyoxime)生成鲜红色沉淀(Ni(dmgH)2)。
二、镍钴锰沉淀顺序
镍钴锰。
常见的化学性质和沉淀反应的规律，镍、钴和锰的沉淀顺序是镍先沉淀，是钴，是锰。这是镍的沉淀能力较强，离子容易与沉淀剂反应形成沉淀物；钴次之，锰的沉淀能力相对较弱。在进行沉淀实验或分析时，会先沉淀镍，是钴，才是锰。这种顺序可以有效地分离和测定这三种金属离子。
三、镍和钴的各类化合物颜色及性质
实验十四 d区元素（铬，锰，铁，钴，镍）化合物的性质与应用一、实验目的1．熟悉d区元素主要氢氧化物的酸碱性及氧化还原性2．掌握d区元素主要化合物的氧化还原性。3．掌握Fe，Co，Ni配合物的生成何性质及其在离子鉴定中的应用。4．掌握Cr，Mn，Fe，Co，Ni混合离子的分离及鉴定方法。二、实验原理Cr，Mn和铁系元素Fe，Co，Ni为第四周期的ⅥB，ⅦB，ⅧB族元素。它们的重要化合物性质如下。1． Cr重要化合物的性质。Cr(OH)3(蓝绿色)是典型的两性氢氧化物，Cr(OH)3与NaOH反应所得的绿色NaCrO2具有还原性，易被H2O2氧化生成黄色Na2CrO4 Cr(OH)3+NaOH===NaCrO2+2H2O2NaCrO2+3H2O2+2NaOH===2Na2CrO4+4H2O铬酸盐与重铬酸盐互相可以转化，溶液中存在下列平衡关系：2CrO42-+4H2O2+2H+===2CrO(O2)2+5H2O蓝色CrO(O2)2在有机试剂乙醚中较稳定。利用上述一系列反应，可以鉴定Cr3+, CrO42-,和Cr2O72-离子。BaCrO4, Ag2CrO4, PbCrO4,的Ksp值分别为1.17×10-10, 1.12×10-12, 1.8×10-14，均为难溶盐。因CrO42-与Cr2O72-在溶液中存在平衡关系，又Ba2+, Ag+, Pb2+重铬酸盐的溶解度比铬酸盐溶解度大，故向Cr2O72-溶液中加入Ba2+, Ag+, Pb2+离子时，根据平衡移动规则，可得到铬酸盐沉淀： 2Ba2++Cr2O72-+H2O===2BaCrO4(柠橙黄色)+2H+ 4Ag++Cr2O72-+H2O===2Ag2CrO4(砖红色)+2H+ 2Pb2++Cr2O72-+H2O===2PbCrO4(铬黄色)+2H+这些难溶盐可以溶于强酸（为什么？）在酸性条件下，Cr2O72-具有强氧化性，可氧化乙醇，反应式如下： 2Cr2O72-(橙色)+3C2H5OH+16H+===4Cr3+(绿色)+3CH3COOH+11H2O根据颜色变化，可定性检查人呼出的气体和血液中是否含有酒精，可判断是否酒后驾车或酒精中毒。2． Mn重要化合物的性质Mn(OH)2(白色)是中强碱，具有还原性，易被空气中O2所氧化：4Mn(OH)2+O2===4MnO(OH)2(褐色)+2H2O MnO(OH)2不稳定分解产生MnO2和H2O。在酸性溶液中，二价Mn2+很稳定，与强氧化剂（如NaBiO3, PbO2,S2O82-等）作用时，可生成紫红色 MnO4-离子： 2Mn2++5NaBiO3+14H+====2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O此反应用来鉴定Mn2+离子。MnO42-(绿色)能稳定存在于强碱溶液中，而在中性或微碱性溶液易发生歧化反应： 3MnO42-+2H2O===2MnO4-+MnO2+4OH-K2MnO4可被强氧化剂（如Cl2）氧化为KMnO4.MnO4-具强氧化性，它的还原产物与溶液的酸碱性有关。在酸性，中性或碱性介质中，分别被还原为Mn2+, MnO2和MnO42-.3. Fe,Co, Ni重要化合物的性质Fe(OH)2(白色)和Co(OH)2(粉色)除具有碱性外，均具有还原性，易被空气中O2所氧化。 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3Co(OH)3(褐色)和Ni(OH)3(黑色)具强氧化性，可将盐酸中的Cl-离子氧化成Cl2. 2M(OH)3+6HCl(浓)===2MCl2+Cl2+6H2O(M为Ni，Co)铁系元素是很好的配合物的形成体，能形成多种配合物，常见的有氨的配合物，Fe2+, Co2+, Ni2+离子与NH3能形成配离子，它们的稳定性依次递增。在无水状态下，FeCl2与液NH3形成[Fe(NH3)6]Cl2,此配合物不稳定，遇水即分解： [Fe(NH3)6]Cl2+6H2O===Fe(OH)3+4NH3·H2O+2NH4ClCo2+与过量氨水作用，生成[Co(NH3)6]2+配离子： Co2++6 NH3·H2O===[Co(NH3)6]2++ H2O[Co(NH3)6]2+配离子不稳定，放置空气中立即被氧化成[Co(NH3)6]3+ 4[Co(NH3)6]2++O2+2H2O===4[Co(NH3)6]3++4OH-二价Ni2+与过量氨水反应，生成浅蓝色[Ni(NH3)6]2+配离子。Ni2++6 NH3·H2O===[Ni(NH3)6]2++6 H2O铁系元素还有一些配合物，不仅很稳定，而且具有特殊颜色，根据这些特性，可用来鉴定铁系元素离子如三价Fe3+与黄血盐K4[Fe(CN)6]溶液反应，生成深蓝色配合物沉淀： Fe3++K++[Fe(CN)6]4-===K[Fe(CN)6Fe](蓝色)二价Fe2+离子与赤血盐K3[Fe(CN)6]溶液反应，生成深蓝色配合物沉淀：Fe2++K++[Fe(CN)6]3-=== K[Fe(CN)6Fe](蓝色)二价Co2+与SCN-离子作用，生成艳蓝色配离子： Co2++4SCN-===[Co(SCN)4]2-(蓝色)当溶液中混有少量Fe3+离子时，Fe3+与SCN-作用生成血红色配离子： Fe3++nSCN-===[Fe(SCN)n](3-n)(n=1～6)少量Fe3+的存在，干扰Co2+离子的检出，可采用加掩蔽剂NH4F(或NaF)的方法，F-离子可与Fe3+结合形成更稳定，且无色的配离子[FeF6]3-,将Fe3+离子掩蔽起来，从而消除Fe3+的干扰。 [Fe(SCN)n]3-n+6F-===[FeF6]3-+(3-n)SCN-Ni2+在氨性或NaAc溶液中，与丁二酮肟反应生成鲜红色螯和物沉淀。利用铁系元素所形成化合物的特征颜色来鉴定Fe3+, Fe2+, Co2+和Ni2+离子。三、试剂与器材试剂 MnO2, FeSO4·7H2O,NaF或NH4F, NaBiO3,合金钢样; H2SO4(1,3,浓), HNO3(2,6,浓), H3PO4(浓), HCl(浓); NaOH(2,6,40%), NH3·H2O(2,6); 0.1的盐溶液：Na2SO3, KSCN, KI, KMnO4, K2Cr2O7, K4[Fe(CN)6],K3[Fe(CN)6],CrCl3, MnSO4, FeCl3, CoCl2, NiSO4; 0.5的盐溶液：CoCl2, NiSO4; NH4Cl(1), H2O2(3%),乙醚，丙酮，丁二酮肟， Cl2水，乙醇，淀粉，Fe3+, Cr3+, Mn2+混合液， Fe3+, Co2+,Ni2+混合液。(Cr3+,Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+）混合液。器材滤纸条，点滴板，离心机四、实验方法1、低价氢氧化物的酸碱性及还原性用0.1 MnSO4, 0.5 CoCl2溶液，少量FeSO4·7H2O固体及2 NaOH溶液，试验Mn（Ⅱ），Fe（Ⅱ）及Co（Ⅱ）氢氧化物的酸碱性及在空气中的稳定性，观察沉淀的颜色，写出有关的反应方程式。2、高价氢氧化物的氧化性用0.1 CoCl2, NiSO4溶液，6 NaOH溶液和Br2水溶液制备Co(OH)3和Ni(OH)3，观察沉淀的颜色，然后向所制取的Co(OH)3和Ni(OH)3中分别滴加浓盐酸，且检查是否有氯气产生？写出有关反应方程式。3、低价盐的还原性（1）碱性介质中Cr(Ⅲ)的还原性取少量0.1 CrCl3溶液，滴加2 NaOH溶液，观察沉淀颜色，继续滴加NaOH至沉淀溶解，再加入适量3%H2O2溶液，加热，观察溶液颜色的变化，写出有关反应方程式。（2）Mn（Ⅱ）在酸性介质中的还原性取少量0.1 MnSO4溶液，少量NaBiO3固体。滴加6 HNO3，观察溶液颜色的变化，写出反应方程式。4、高价盐的氧化性（1） Cr（Ⅳ）的氧化性a.取数滴0.1 K2Cr2O7溶液，滴加3 H2SO4溶液，再加入少量0.1 Na2SO3溶液，观察溶液颜色变化，写出反应方程式。b.取1mL0.1 K2Cr2O7溶液，用1mL H2SO4酸化，再滴加少量乙醇，微热，观察溶液由橙色变为何色，写出反应方程式。（2）Mn（）的氧化性取3支试管，各加入少量KMnO4溶液，然后分别加入3 H2SO4，H2O和6 NaOH溶液，再在各试管中滴加0.1 NaSO3溶液，观察紫红色溶液分别变为何色。写出有关反应方程式。（做此实验时，滴加介质及还原剂的先后次序是否影响产物颜色的不同，为什么？）（3）Fe3+的氧化性取数滴0.1 FeCl3于试管中，加0.1 KI数滴，观察现象并写出反应方程式。5、锰酸盐的生成及不稳定性取10滴0.01 KMnO4溶液，加入1mL40%NaOH，再加入少量MnO2固体，微热，搅拌，静置片刻，离心沉降，取出上层绿色清液（即K2MnO4溶液）。（1）取少量绿色清液，滴加3 H2SO4，观察溶液颜色变化何沉淀的颜色，写出反应方程式。（2）取数滴绿色清液，加入氨水，加热，观察溶液颜色的变化，写出反应方程式。6、钴和镍的氨配合物（1）取数滴0.5 CoCl2溶液，滴加少量1 NH4Cl和过量6 NH3·H2O.观察溶液颜色，且注意溶液颜色的变化，写出有关反应方程式。（2）取数滴0.5 NiSO4溶液，滴加少量1 NH4Cl和过量6 NH3·H2O.观察溶液颜色，写出有关反应方程式。7、 Cr3+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+混合液的分离和鉴定写出鉴定各离子所选用的试剂及浓度，完成上述流程图。（1）写出各步分离于鉴定的反应方程式。（2）鉴定结果五、延伸实验1、计分离方案，并检出以下离子（以流程示意图表示之）。（1） Al3+,Cr2+,Mn2+;（2） Fe3+,Co2+, Ni2+.2、合金钢中一般含有Fe，Cr或Ni，Mn等金属元素。设计分离方案，定性鉴定合金钢中含有何种元素（以流程示意图表示之）。六、思考题1、复习思考（1）分离Mn2+,Fe3+,Ni2+与Cr3+时，加入过量的NaOH和H2O2溶液，是利用了氢氧化铬的哪些性质？写出反应方程式，反应完全后，过量的H2O2为何要完全分离？（2）溶解Fe(OH)3, Co(OH)3,Ni(OH)2, MnO(OH)2等沉淀时，除加H2SO4外，为什么要再一次加入KNO2固体？2、进一步思考（1）鉴定Mn2+离子时，下列情况对鉴定反应产生什么影响？a.沉淀若未用去离子水洗涤，存有较多Cr3+离子；b.介质用盐酸，而不用硝酸；c.溶液中Mn2+离子浓度太高；d.多余的H2O2没去全部分解。（2）鉴定Co2+离子时，除加KSCN饱和溶液外，为何还要加入NaF（s）和丙酮？什么情况下可以不加NaF？（3）鉴定Ni2+离子时，为何用NH3·H2O调节pH值在5～10范围？强酸或强碱溶液对检验Ni2+有何影响？（4） FeCl3的水溶液呈黄色，当它与什么物质作用时，可以呈现下列现象：a.血红色； b.红棕色沉淀； c.先呈血红色溶液，后变为无色溶液； d.深蓝色沉淀写出有关反应方程式。
参考资料:金元素在线分析仪
