《d区元素》PPT课件

第十六章d区元素（过渡）元素,IIIBVIII25个元素（n-1）d1-9ns1-2,161过渡金属元素的通性,第一过渡系列3d1-84s2例外Cr:3d54s1第二过渡系列4d1-105s1例外Y：4d15s2、Pd:4d105s0第三过渡系列5d1-96s2例外Pt：5d96s1,过渡金属元素的结构特点与基本性质1、有效核电荷及原子半径的变化规律第一过渡系列从左至右原子半径略有减小第二过渡系列从左至右原子半径也呈下降趋势第三过渡系列由于镧系收缩的原因，使第三过渡系列元素的原子半径与第二过渡系列的元素原子半径相近，如:Zr-Hf,Nb-Ta,Mo-W,2、熔沸点等物理性质的变化规律过渡金属元素是典型的金属元素，表现为熔沸点高、密度大、硬度大、升华热大、导电导热性能好，有金属光泽、抗拉强度高、延展性好、机械加工性能好3、第一电离能的变化从左到右逐渐增大从上至下变化不规则,4、氧化态的规律表现出多种氧化态一般低的为+2，最高氧化态与元素所在的族数相等通常，低氧化态的化合物（+1、+2、+3）多数是离子键化合物，在水溶液中以水合离子形式存在，并有颜色。总的来说，第一过渡系元素易形成低氧化态，即低价态稳定，其高氧化态有较强的氧化性;第二、三过渡系倾向于相成高氧化态稳定，其氧化物不显著。,故的负值减小,5、过渡金属及其化合物的磁性顺磁性、逆磁性、铁磁性、反铁磁性6、过渡元素氧化态水合物的酸碱性低氧化态的水合物一般为碱性对于同一系列，一般从左至右碱性减弱，但并非绝对,7、形成多酸、多碱的习性通过水解可形成多碱另一些过渡金属的酸性氧化物，在一定的条件（pH）下也有缩合作用Mo,W,V,Nb,Ta最易形成多酸这种由含氧酸彼此缩合而成比较复杂的酸称为多酸，它们可以看作若干水分子和两个或两个以上的酸酐组成的酸。如果两个以上的酸酐是属于同一类的，该酸叫做同多酸如果两个以上的酸酐是属于不同类的，该酸叫做杂多酸同多酸的形成与溶液的PH密切相关，PH值越小，缩合度越大，如：,过渡金属是较强的还原剂过渡金属和酸的作用例如：Sc,Y,La,Cr,Mn,Fe,Co,Ni可从非氧化性酸中置换出氢，例如：Ti热浓HCl、HNO3Os,Ir,Ta与王水不作用Ru,Rh,Nb仅轻微地被王水作用Mo,Tc,Re,Pd溶于氧化性酸HNO3中W只与王水作用Zr，Hf,Nb,Ta,Mo,W可以与F-形成化合物MF62-、MF72-，而且可以溶于HNO3HF混合酸中。,过渡金属不同氧化态在水溶液中的相对稳定性及氧化还原性的规律：在碱性介质下，电极电位数值比在酸性条件下更负,第一过渡系列的低氧化态化合物具有还原性,在碱性条件下：,第二、三过渡系列比较相似，而第一过渡系列有较大差别同一过渡系列元素，最高氧化态的氧化性从左至右逐渐增强同一副族元素最高氧化态从上至下呈下降趋势,162过渡金属的冶炼,一、Ti的冶炼酸溶氯化还原TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2,二、铬的冶炼铬铁矿FeCr2O4碱熔4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO3=2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO22CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2ONa2Cr2O7+2C=Cr2O3+Na2CO3+CO铝热还原法Cr2O3（S）+2Al2Cr（S）+Al2O3,三、钼的冶炼辉钼矿MoS2灼烧MoS2+2O2=2MoO3+4SO2MoO3+2NH3H2O=（NH4）2MoO4+H2O（NH4）2MoO4+2H+=H2MoO4+2NH4+H2MoO4=MoO3+H2O用H2还原MoO3（s）+3H2（g）=Mo(s)+3H2O,四、钨的冶炼FeWO4MnWO4(黑铁矿)CaWO4(白钨矿)1.碱熔CaWO4+Na2CO3=Na2WO4+CaO+CO2FeWO4+4Na2CO3+O2=4Na2WO4+2Fe2O3+4CO23MnWO4+3Na2CO3+1/2O2=3Na2WO4+Mn3O4+3CO2,2.除杂后将滤液酸化WO42-+2H+=H2WO4H2WO4+2NH3=（NH4）2WO4（NH4）2WO4=2NH3+2H2O+WO3WO3(s)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g),五、锰的冶炼软锰矿MnO2XH2OMnO2+2CO=Mn+2CO23Mn3O4+8Al=9Mn+4Al2O3MnCl2=Mn+Cl2,16-3一些重要的过渡金属元素及其化合物,一、钛银白色金属：密度小（4.5g/cm3）强度大熔沸点较高耐腐蚀性强金红石是天然的二氧化钛纯TiO2为白色，又称为钛白（或钛白粉）。TiO2为两性氧化物，但其酸碱性均不强TiO2+H2SO4TiOSO4+H2O均易水解生成TiO2XH2OTi2+2NaOH=NaTiO2+H2O,TiCl4：液体TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HClTi（C4H9O）4：油状液体Ti（C4H9O）4+（X+2）H2O=TiO2XH2O+4C4H9OH,钛的检验：以H2SO4HCl溶解式样生成TiO2+TiO2+H2O2=TiO（H2O2）2+3TiO2+Al+6H+=3Ti3+Al3+3H2OTi3+Fe3+H2O=TiO2+Fe2+2H+以FeCl3滴定，NH4SCN（aq）作指示剂,二、钒V2+、V3+有还原性，VO2+具有氧化性钒的不同氧化态水合离子具有不同的颜色V2+（aq）:紫色，V3+（aq）：绿色，VO2+（aq）:蓝色，VO2+：黄色V2O5最重要V2O5+H2SO4=（VO2）2SO4+H2OV2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O,V2O5+H2SO4=（VO2）2SO4+H2OV2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2OV2O5（VO2+）在酸性介质中有强氧化性2VO2+4H+2Cl-=2VO2+Cl2+2H2OVO2+2H+Fe2+=VO2+H2O+Fe3+2VO2+2H+H2C2O4=2VO2+2CO4+2H2O,钒酸缩合可以形成多酸VO43-+2H+2HVO42V2O74+H2OPH133V2O74+6H+V3O93+3H2OPH8.410V3O93+12H+3V10O286+6H2OPH5V10O286+H+=HV10O285-H2V10O284-当PH=2时，则形成V2O5XH2O（红棕色）PH14时稳定，否则会发生歧化反应MnO42+2H2O=2MnO4+MnO2+4OH6、Mn（）的化合物KMnO42KMnO4=K2MnO4+MnO2+O24MnO4+4H+=4MnO2+2H2O+3O2能氧化Cl、I、SO32、C2O42-、Fe2+，还原产物反应介质的不同而不同。,五、铁系元素,Fe、Co、Ni它们的单质均为中等活泼金属在酸性溶液中Fe2+、Co2+、Ni2+稳定Fe2+Fe3+而Co3+、Ni3+是较强的氧化剂在碱性介质中Fe3+稳定Co（）、Ni（）稳定4M（OH）2+2H2O+O2=4M（OH）3还原能力Fe2+、Co2+（缓慢）Ni（）不能,铁易生锈Fe2O3XH2OFe与稀HCl、稀H2SO4作用、在浓H2SO4、冷浓HNO3会钝化Co、Ni与稀HCl、稀H2SO4作用缓慢，在冷的浓硝酸中钝化Co与稀硝酸有作用，Ni与热的浓硝酸或稀硝酸都有作用浓碱会侵蚀铁，而Co、Ni则不会在没有水气存在时，常温下，与氧、硫、卤素、磷等几乎不起作用，但在高温时反应猛烈,重要化合物,1.氧化物及氢氧化物FeOFe2O3Fe3O4CoOCo2O3NiONi2O3黑砖红黑灰绿黑暗绿黑碱性碱性及弱酸性碱性强氧化性碱性强氧化性Fe(OH)2Fe(OH)3Co(OH)2Co(OH)3Ni(OH)2Ni(OH)3白棕红粉红棕红绿黑碱性碱性、弱碱性碱性碱性碱性碱性还原性还原性氧化性弱还原性强氧化性,2.硫化物FeSFe2S3CoSNiS黑黑黑黑3.Fe、Co、Ni的盐卤化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐等MSO4能与NH4+、K+、Na+的硫酸盐生成复盐M2（）SO4MSO46H2O重要的复盐是(NH4)2SO4FeSO46H2O摩尔盐FeSO47H2O绿矾CoCl26H2OCoCl22H2OCoCl2H2OCoCl2粉色紫红蓝紫蓝色2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,4、铁、钴、镍的配位化合物常见的无机配体有H2O、NH3H2O、CN、NCS、F、COFe（H2O）62+浅绿，Fe（H2O）63+浅紫，Fe（CN）64紫色，Fe（CN）63桔黄，FeF63无色，Fe（SCN）X3-X血红，