第二十章-过渡金属(一)PPT课件

-,1,第二十章过渡金属（一）,-,2,具有部分充填d电子或f轨道电子的元素，包括周期表第四、五、六周期从B族到族的元素。根据电子结构的特点，又可把过渡元素分为外过渡元素(d区元素)及内过渡元素(f区元素)两大组。,价轨道：(n1)d、ns、np,-,3,钛在地壳中丰度居第十位，是稀有金属。,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,一、钛副族概述,20-1钛副族,-,4,1、价层电子构型及氧化态,低氧化态：钛还有+3氧化态,族氧化态：最稳定的氧化态+4（族氧化态）,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,失去四个电子后，其电荷高、半径小，M()化合物主要以共价键结合，容易水解，水溶液常以MO2+形式存在。,-,5,2、钛的单质,方法1：用碱土金属制备,方法2：用碱金属制备,制备,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,6,抗腐蚀性,强度大(与钢相似),密度小（4.54g/cm3),熔点高(1933K),被称为宇宙金属,钛,性质,物理性质,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,7,钛能溶于热盐酸和热硝酸中2Ti+6HCl=2TiCl3+3H22Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2,钛最好的溶剂是氢氟酸：,化学性质,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,8,1、二氧化钛(TitaniumDioxide),制备,二、钛的重要化合物,-,9,二氧化钛不溶于水或稀酸，但溶于氢氟酸和热的浓硫酸中：,性质两性偏碱,-,10,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,加热酸性TiOSO4发生水解，得到不溶于酸、碱的水合TiO2(型钛酸)。若加碱于钛盐溶液，得到新鲜水合TiO2(型钛酸)，它能溶于稀酸，也能溶于稀碱。,Ti4+OH-TiO2.nH2O(型)反应,TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O,-,11,天然的二氧化钛称为金红石(Rutile)，为桃红色晶体。,纯净的二氧化钛称为钛白，为雪白色粉末，受热时则呈浅黄色。,用途,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,12,二氧化钛的用途,消光剂,颜料,填充剂,耐火材料,-,13,2、四氯化钛(TitaniumTetrachloride),将二氧化钛（金红石矿）和碳粉混合加热至1000K1100K进行氯化制得气态TiCl4，冷凝即得到液体TiCl4：,制备,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,TiO2+CCl4=TiCl4+CO2,-,14,性质一：水解性,性质二：氧化性,在强还原剂作用下，Ti()化合物可转变为Ti()化合物：,性质,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,TiCl4+H2O=TiOCl2(钛酰氯)+2HClTiCl4+3H2O=TiO2.nH2O+4HCl,-,15,军事上用作烟幕弹,农业上用作防冻剂及除害剂,用途,钛的制备：,利用四氯化钛的水解性,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,16,3、钛()的配合物,Ti()能与多种配位体形成配位化合物。如,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,17,(TiO)n2n+链（TiO2+称为钛铣离子）,-,18,4、三氯化钛(TitaniumTrichloride),制备,三氯化钛制备示意图,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,19,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,水溶液析出Ti(H2O)6Cl3的紫色晶体，于TiCl3水溶液中加入乙醚并通HCl至饱和，则在乙醚层得到六水合三氯化钛的另一种绿色异构体Ti(H2O)5ClCl2.H2O。,配位性,性质,-,20,强还原性,三价钛离子在酸性溶液中是一个比Sn2+更强的还原剂，它的标准电极电势为：,性质,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,21,溶液中的Ti3+可以用Fe3+为氧化剂进行滴定，用KSCN做指示剂。此反应用于测定溶液中钛的含量：,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,22,Ti3+可以把CuCl2还原成白色氯化亚铜沉淀：,第二十章过渡金属（一）,20.1钛副族,-,23,20-2钒副族,一、V、Nb、Ta概述,第二十章过渡金属（一）,20.2钒副族,1.价层电子构型及氧化态,族氧化态：最稳定的氧化态+5,低氧化态：钒可以有+3、+4氧化态,-,24,第二十章过渡金属（一）,20.2钒副族,由于钒族各金属比同周期的钛族金属有较强的金属键，因而，具有较高的熔点和沸点。根据电极电势，钒族金属是强还原剂，但由于呈钝态，因而在室温下化学活性较低。V在常温下能抗空气、海水、苛性碱、H2SO4、HCl的腐蚀，但溶于HF、浓H2SO4、HNO3和王水，尤其是Nb、Ta，能抵抗除HF以外的所有无机酸、包括王水的腐蚀。,2.单质的理化性质,-,25,二、钒的重要化合物,第二十章过渡金属（一）,20.2钒副族,V5+离子比Ti4+有更大的电荷半径比，水中不存在简单V5+离子。V5+是以钒氧基(VO2+、VO3+)或钒的含氧酸根(VO43-、VO3-)存在。,-,26,1、五氧化二钒(TitaniumPentoxide),加热分解偏钒酸铵制备纯度较高的V2O5：,三氯氧钒VOCl3水解制备V2O5：,制备,第二十章过渡金属（一）,20.2钒副族,-,27,性质一：水解性,性质,性质二：两性偏酸,性质三：强氧化性,第二十章过渡金属（一）,20.2钒副族,-,28,性质一：水解性,微溶于水(0.07g/100g水),水溶液,颜色：黄色,pH：56,第二十章过渡金属（一）,20.2钒副族,-,29,性质二：两性偏酸,V2O5为两性偏酸的氧化物，主要显酸性，因此易溶于强碱溶液而生成正钒酸盐溶液：,第二十章过渡金属（一）,20.2钒副族,-,30,V2O5也具有微弱的碱性，它能溶解在强酸中，在pH12.6钒(V)的水溶液主要以VO43-存在,pH：6.52.2钒(V)的水溶液主要以V2O5存在,pH：14)才是稳定的。,第二十章过渡金属（一）,20.4锰副族,-,86,三、氧化数为+4的化合物,第二十章过渡金属（一）,20.4锰副族,MnO2中性介质中很稳定。在碱性介质中倾向于转化成锰()酸盐，在酸性介质中是一个强氧化剂：MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2+2H2O4MnO2+6H2SO4(浓)=2Mn2(SO4)3+O2+6H2O,MnO2通常情况下很稳定，但锰()盐不稳定。,Mn()只有生成配离子才稳定：MnO2+2KHF2+2HF=K2MnF6+2H2O,-,87,酸性溶液中，Mn()还原性很弱：,由于MnO4-是紫色的，这两个反应常用来定性检出Mn2+离子鉴定反应。,性质还原性,第二十章过渡金属（一）,20.4锰副族,四、氧化数为+2的锰的化合物,-,88,碱性介质中