《过渡元素a》ppt课件

1、 第二十一章 过渡元素第二十一章第二十一章 过渡元素过渡元素 根本要求：根本要求：1.掌握铁、钴、镍重要化合物的性质、构造和用途，掌握铁、钴、镍重要化合物的性质、构造和用途，2.掌握掌握Fe()、Co()、Ni()的氧化性，的氧化性，Fe()、 Co()、Ni()的复原性。的复原性。3. 普通了解铂系元素的性质、化合物和用途。普通了解铂系元素的性质、化合物和用途。4. 了解过渡元素的通性。了解过渡元素的通性。o资料与化学化工学院资料与化学化工学院21-1 铁系元素铁系元素钌铑钯锇 铱铂铁钴镍 RuRhPdOsIrPt VIIIFeCoNi262728444546767778铁系元素铁系元素铁钴

2、镍铁钴镍铂系元素铂系元素钌铑钯钌铑钯锇铱铂锇铱铂 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院1-1 铁系元素概述铁系元素概述存在：均以矿物方式存在存在：均以矿物方式存在赤铁矿赤铁矿 Fe2O3 磁铁矿磁铁矿 Fe3O4 黄铁矿黄铁矿 FeS2 褐铁矿褐铁矿 Fe2O33H2O菱铁矿菱铁矿 FeCO3 辉钴矿辉钴矿 CoAsS 镍黄铁矿镍黄铁矿 NiSFeS价电子构型价电子构型 重要氧化值重要氧化值Fe 3d 64s 2 +3,+2(+6) Co 3d 74s 2 +2,+3,(+5)Ni 3d 84s 2 +2,+3,(+4) 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学

3、化工学院铁系元素的电势图铁系元素的电势图/VEA酸性溶液酸性溶液FeO42- Fe3+ Fe2+ Fe2.20+6+3+200.771-0.44Co3+Co2+Co1.808-0.227NiO2Ni2+Ni1.678-0.25 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院碱性溶液碱性溶液V/BE0.72+6+3+20-0.56-0.877FeO42- Fe( OH)3 Fe(OH)2 Fe Co(OH)3Co(OH)2Co0.17-0.73NiO2Ni(OH)2Ni0.49-0.72 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院由电势图可知：由电势图可知：1、酸性溶

4、液中，、酸性溶液中，Fe2+、Co2+、Ni2+为稳定为稳定形状；形状；FeO42-、Co3+、NiO2为强氧化剂；为强氧化剂；O2空气中空气中Fe2+Fe3+，但不能氧化，但不能氧化Co2+、Ni2+。2、碱性溶液中，、碱性溶液中，Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2复原性按复原性按Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2依次减弱。依次减弱。 Fe2+2OH-Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3 Co2+2OH-= Co(OH)2 4Co(OH)2+O2+2H2O = 4Co(OH)3(缓慢缓慢) Ni(OH)2+O2+H2O不反响不反响 第二十

5、一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院参与强氧化剂才可以参与强氧化剂才可以Ni(OH)2 + Br2 + 2 NaOH Ni(OH)3 + 2 NaBr黑黑 色色NaOHCo2+ + OH- Co(OH)2 Ni2+ + OH- Ni(OH)2 粉红色粉红色绿绿 色色空气中空气中O2Co(OH)3 缓慢缓慢白白 色色Fe(OH)3 很快很快空气中空气中O2O2Fe2+ + OHFe(OH)2 由铁至镍，由铁至镍，M(OH)2 M(OH)2 越不易被氧化的越不易被氧化的现实也符合过渡元素氧化态稳定性变化的现实也符合过渡元素氧化态稳定性变化的规律规律. . 第二十一章 过渡元素o资料

6、与化学化工学院资料与化学化工学院1.它们都是具有金属光泽的雪白色金属，都有强磁性。 铁和镍有很好的延展性，钴那么硬而脆。2.依FeCoNi顺序，其原子半径逐渐减小，密度依次增大，熔点和沸点比较接近。3.铁、钴、镍是中等活泼的金属。冷浓硝酸、硫酸使它们钝化，强碱不侵蚀钴、镍，所以镍容器可盛熔融碱。4.铁是重要的根本构造资料,钴、镍用于制造合金、不锈钢。镍粉用于氢化时的催化剂。 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院铁系元素单质铁系元素单质1-2 铁铁铁的常见氧化态是铁的常见氧化态是+2和和+3，在很强的氧化条件下呈现，在很强的氧化条件下呈现不稳定的不稳定的+6氧化态。氧化态。

7、1、铁、铁()的化合物的化合物a、氧化物和氢氧化物、氧化物和氢氧化物氧化亚铁氧化亚铁()可在真空中分解草酸亚铁可在真空中分解草酸亚铁()制得，黑色制得，黑色粉末状的氧化亚铁能自燃。粉末状的氧化亚铁能自燃。碱和碱和Fe ()盐作用得到白色沉淀氢氧化亚铁盐作用得到白色沉淀氢氧化亚铁Fe(OH)2，它迅速吸收氧转变为暗绿色，而后为棕色。它迅速吸收氧转变为暗绿色，而后为棕色。Fe(OH)2不仅溶于酸，也溶于浓氢氧化钠，从碱性溶不仅溶于酸，也溶于浓氢氧化钠，从碱性溶液中能结晶出蓝绿色羟基配合物液中能结晶出蓝绿色羟基配合物Na4Fe(OH)6。 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院

8、b、硫酸亚铁、硫酸亚铁 2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4 Fe2O3+3H2SO4=Fe(SO4)3+3H2O Fe(SO4)3+Fe=3FeSO410FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+K2SO4+2MnSO4+8H2O6FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院c、配合物、配合物Fe ()的高自旋配合物的高自旋配合物Fe(H2O)62 有有4个未成对电子，个未成对电子， sp3d2杂化，是顺磁性的。杂化，是顺磁性的。Fe

9、 ()的低自旋配合物的低自旋配合物Fe(CN)64没有未成对电子没有未成对电子,d2sp3杂化杂化, 是反磁性的是反磁性的. 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院(s)FeKFe(CN)xKxFe(CN)xFex6463普鲁士蓝普鲁士蓝KFe (CN)6Fex 的构造的构造 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院 Fe()与环戊二烯离子与环戊二烯离子C5H5构成二环戊二烯合铁构成二环戊二烯合铁(C5H5)2Fe又称二茂铁，是一种黄色夹心式构造又称二茂铁，是一种黄色夹心式构造的晶体。二茂铁可用作汽油的抗震剂、橡胶及硅树脂的晶体。二茂铁可用作汽油的抗震剂、

10、橡胶及硅树脂的熟化剂，二茂铁衍生物还可作火箭燃料添加剂。的熟化剂，二茂铁衍生物还可作火箭燃料添加剂。 2C5H5MgBr+FeCl2=(C5H5)2Fe+MgBr2+MgCl2 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院2.铁铁()的化合物的化合物o 双聚分子Fe2Cl6的构造 FeCl3有明显的共价性，易潮解。有明显的共价性，易潮解。蒸汽中构成双聚分子蒸汽中构成双聚分子 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院a. 三氧化二铁和氢氧化铁三氧化二铁和氢氧化铁b. 三氯化铁三氯化铁 三氯化铁及三氯化铁及Fe3+是中等强度氧化剂是中等强度氧化剂3223232423

11、222FeCuCu2Fe2FeFe3Fe2FeSnSn2Fe2FeHS2FeS 2H 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院c. 配合物配合物:大多为高自旋配合物，遇大多为高自旋配合物，遇CN-等强配体那么为低自等强配体那么为低自旋配合物。旋配合物。Fe3+(aq)+e=Fe2+(aq) Fe(CN)63-+e=Fe(CN)64-阐明阐明Fe(CN)64-比比Fe(H2O)62+复原性强，或者说复原性强，或者说配位体由水分子变为配位体由水分子变为CN-，加强了，加强了Fe()的稳定的稳定性。性。氯气可把氯气可把K4Fe(CN)6氧化为氧化为K3Fe(CN)6。红色晶体红色晶

12、体K3Fe(CN)6赤血盐。赤血盐。在碱性溶液中：在碱性溶液中：4K3Fe(CN)6+4KOH= 4K4Fe(CN)6+O2+2H2O0.771v0.357v 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院滕氏蓝：滕氏蓝：实验证明，与普鲁士蓝为同一构造。实验证明，与普鲁士蓝为同一构造。(s)FeKFe(CN) xKxFe(CN)xFex6362Fe3+离子与离子与SCN-构成血红色的构成血红色的Fe(SCN)n3-n离子。离子。此反响很灵敏。用于此反响很灵敏。用于Fe3+的比色测定。的比色测定。Fe3+ nSCN-= Fe(SCN)n3-n n =1-6 第二十一章 过渡元素o资料

13、与化学化工学院资料与化学化工学院Fe(H2O)63+的水解的水解OH2OHOHFeOH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2Fe2Fe(H2O)63+ (H2O)4 Fe(OH)2Fe(H2O)44+2H+ 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院水合铁离子双聚体水合铁离子双聚体黄铁矾：黄铁矾： M2Fe(SO4)(OH)12 (M=K+、Na+、NH4+) 铁的硫酸盐生成的复盐。铁的硫酸盐生成的复盐。 黄钠铁钒：黄钠铁钒： Na2Fe6(SO4)4(OH)12 在水中溶解度小，颗粒大，容易过滤，在水法在水中溶解度小，颗粒大，容易过滤，在水法冶金中，已广泛采用生成黄铁钒的方法

14、除去杂冶金中，已广泛采用生成黄铁钒的方法除去杂质铁。质铁。 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院3. 铁铁()的化合物的化合物/Av234/2.20FeOFev /Bv243/()0.72FeOFe OHv 铁铁()酸根离子在浓碱中稳定，在中性或酸性中迅速酸根离子在浓碱中稳定，在中性或酸性中迅速分解：分解： Fe(OH)3+ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O2FeO42-(aq)+10H+(aq) 2Fe3+(aq)+5H2O(l)+3/2O2(g) 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院1-3 钴和镍钴和镍 1、氧化数为、氧化数为

15、+2和和+3的钴和镍的化合物。的钴和镍的化合物。 氢氧化钴氢氧化钴()和氢氧化镍和氢氧化镍()都是强氧化剂：都是强氧化剂： 2Co(OH)3+9HCl=2CoCl2+Cl2+6H2O 氯化钴分子中结晶水数目不同，水合氯化钴氯化钴分子中结晶水数目不同，水合氯化钴显出不同的颜色：显出不同的颜色：CoCl26H2OCoCl22H2O 紫红 CoCl2H2O 蓝紫粉红色粉红色52.590120CoCl2蓝色 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院配合物：配合物：Co(NH3)63+ K稳稳=1.61035Co(NH3)62+ K稳稳=1.28105Co(H2O)63+e= Co(H

16、2O)62+ 强氧化性强氧化性 稳定稳定Co(NH3)63+e= Co(NH3)62+ 稳定稳定 较强复原性较强复原性2 Co(NH3)62+1/2O2+H2O=2 Co(NH3)62+2OH- Co(H2O)63+H2O= Co(NH3)62+ +1/2O2+2H+1.84v0.1v 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院羰基配合物和羰基配合物和EAN(18电子电子)规那么规那么53254104()kpaNiCONi CO 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院EAN规那么：中心体的电子数加上配体提供应规那么：中心体的电子数加上配体提供应中心体的电子数

17、等于某一稀有气体的电子构型中心体的电子数等于某一稀有气体的电子构型 (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2p)4(2px)2 (2p*)0 (2p*)0给予给予Ni的的sp3杂化轨道杂化轨道接受接受Ni的的d电子电子CO的分子轨道的分子轨道737347352.02 105()kkpaFeCOFe CO 7394 4733228222.53 3.03 10228()22kpaCoCOHCOCo COCOH O 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院Mn2(CO)10Co2(CO)8: 224Co4SCNCo(NCS) () 丙酮天蓝四异硫氰合钴四异硫氰合钴()配离子

18、鉴定配离子鉴定Co2+在水中不稳定在水中不稳定,溶于丙酮、戊醇，在有机溶剂中较稳定溶于丙酮、戊醇，在有机溶剂中较稳定 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院 Ni与丁二酮肟在中性，弱酸性或弱碱性溶液中构成鲜红色沉淀螯合物，用于鉴定Ni2+、丁二酮肟又称镍试剂。 CH3NC CN 3CHNiOHNC CH3OCN OOH3CHNOHCCH3NOHCCH342322NH(s)Ni(DMG)2NH2DMGNi丁二酮肟丁二酮肟鲜红色鲜红色 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院2-1 概述概述 铂系元素包括铂系元素包括Vlll族中的钌、铑、钯和锇、族中的钌、铑、

19、钯和锇、铱、铂六种元素。根据它们的密度，钌、铑、铱、铂六种元素。根据它们的密度，钌、铑、钯称轻铂系金属；锇、铱、铂称重铂系金属。钯称轻铂系金属；锇、铱、铂称重铂系金属。 但由于这二组元素在性质上有很多类似之但由于这二组元素在性质上有很多类似之处，并且在自然界里也常共生而存在，因此处，并且在自然界里也常共生而存在，因此统称为铂系元素。统称为铂系元素。21- 2 铂系元素铂系元素 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院RuRhPd+4+3+2OsIrPt+6 +8+3 +4+2 +4 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院铂和钯的重要化合物铂和钯的重要化合物

20、1、氯铂酸及其盐、氯铂酸及其盐3Pt+4HNO3+18HCl3H2PtCl6+4NO+8H2O2、铂、铂()-乙烯配合物乙烯配合物 稀HClK2PtCl4+C2H4 = KCl + KPtCl3(C2H4) 蔡斯盐蔡斯盐 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院3-1 过渡金属单质的某些物理性质过渡金属单质的某些物理性质 过渡金属具有金属所特有的晶格：六方严密过渡金属具有金属所特有的晶格：六方严密堆积晶格或面心立方严密堆积晶格，且表现出堆积晶格或面心立方严密堆积晶格，且表现出典型的金属性金属光泽，抗拉强度高，延展典型的金属性金属光泽，抗拉强度高，延展性高，机械加工性能好，导热

21、电性好性高，机械加工性能好，导热电性好 过渡金属的过渡金属的ns电子和电子和(n-1)d电子都能够构成金电子都能够构成金属键，因此金属键较强，原子的半径较小。属键，因此金属键较强，原子的半径较小。21-3 过渡金属的通性过渡金属的通性 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院3-2 过渡金属的电离势过渡金属的电离势各级电离势是电子分层、构成各种氧化态的标志。各级电离势是电子分层、构成各种氧化态的标志。总趋势：同周期总趋势：同周期 左左右右I1由小由小大大,幅度不大。同一幅度不大。同一副族副族 不规律。不规律。 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院 由于镧系收缩，使第三过渡系和第二过渡系的原子半径很接近。 “惰性电子对效应使6s电子较难电离，因此第三过渡系普遍比第一、第二过渡系金属不活泼，其I1要高。 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化工学院3-3 过渡金属的氧化态及其稳定性过渡金属的氧化态及其稳定性1、有多种氧化态。红色为常见的氧化态。可变氧化有多种氧化态。红色为常见的氧化态。可变氧化态的范围很宽。在过渡系列两端氧化态较低，在态的范围很宽。在过渡系列两端氧化态较低，在B和和族到达最高价。族到达最高价。 第二十一章 过渡元素o资料与化学化工学院资料与化学化