精华13过渡元素二铬锰铁钴镍

1、第十三章 过渡元素第一节第一节铬族元素铬族元素13-3-1铬族元素概述13-1-1铬族元素概述d区区b族族crmowsg铬铬钼钼钨钨主要矿物主要矿物铬铁矿铬铁矿 fe(cro2)2辉钼矿辉钼矿 mos2黑钨矿黑钨矿 mnfewomnfewo4 4 白钨矿白钨矿 cawocawo4 4放射性元素铬(cr)铬铁矿fecr2o4铬铬(cr)银白色金属，熔、沸点高，硬度是所有银白色金属，熔、沸点高，硬度是所有金属中最大的金属中最大的常温下因表面有致密的氧化膜，在空气常温下因表面有致密的氧化膜，在空气或水中稳定，除去保护膜可缓慢溶于稀或水中稳定，除去保护膜可缓慢溶于稀hcl或稀或稀h2so4 cr +

2、2h+ + cr2+ + h2 蓝色蓝色4cr2+ + 4h+ + o2 4cr3+ + 2h2o紫色紫色铬(cr)不溶于硝酸，溶于热、浓硫酸不溶于硝酸，溶于热、浓硫酸2cr2cr + + 6h6h2 2soso4 4(热热、浓浓) crcr2 2(soso4 4)3 3+3so+3so2 2 + + 6h6h2 2o o具有硬度高、耐腐蚀、良好光泽等优点具有硬度高、耐腐蚀、良好光泽等优点常用于电镀工业，如自行车、汽车、精常用于电镀工业，如自行车、汽车、精密仪器零件中的电镀制件。密仪器零件中的电镀制件。钼、钨大量用于制造合金钢，钨还用于制作灯大量用于制造合金钢，钨还用于制作灯丝和高温电炉的发热

3、元件丝和高温电炉的发热元件钼不与稀、浓盐酸反应，可与浓硝酸和钼不与稀、浓盐酸反应，可与浓硝酸和王水反应王水反应为银白色金属，硬度大、熔点高为银白色金属，硬度大、熔点高 钨钨(3410)是金属中熔点是金属中熔点 最高的最高的钼(mo)、钨(w)钨与盐酸、硫酸、硝酸均不反应，只溶钨与盐酸、硫酸、硝酸均不反应，只溶解于氢氟酸和硝酸的混合物或王水解于氢氟酸和硝酸的混合物或王水钼与钨性质相似，化学性质稳定钼与钨性质相似，化学性质稳定铬、钼、钨与酸的反应情况 hclhno3王水王水cr缓慢溶解缓慢溶解钝化钝化反应反应mo不反应不反应反应反应反应反应w不反应不反应不反应不反应反应反应13-3-2 铬的重要化

4、合物铬的电势图e /v a酸性溶液中，酸性溶液中， cr3+ 稳定稳定 碱性溶液中，碱性溶液中， cr(oh)4- - 有还原性有还原性无论酸性或碱性溶液，无论酸性或碱性溶液，cr()均不稳定均不稳定13-1-2 铬的重要化合物酸性溶液中，酸性溶液中， cr2o 有强氧化性有强氧化性碱性溶液中，碱性溶液中， cro 无氧化性无氧化性2724e /v bcr2o7 cr3+ cr2+ cr +1.36 -0.424 -0.90-0.74cro4 cr(oh)4- - cr(oh)2 cr-0.13 -0.80 -1.4-1.22-2-主要氧化物和氧化物的水合物主要氧化数主要氧化数 最常见状态最常

5、见状态颜色颜色酸碱性酸碱性+2cr(oh)2蓝蓝碱性碱性+3cr2o3 cr(oh)3 绿绿 灰绿灰绿 两性两性+6cro3 h2cr2o7 h2cro4 暗红暗红 橙红橙红酸性酸性13-1-2 铬的重要化合物黄三氧化二铬(cr2o3)铬绿制取制取1. 高温下，金属铬与氧直接化合高温下，金属铬与氧直接化合4cr + 3o2 2cr2o3 2. 重铬酸铵热分解重铬酸铵热分解(nh4)2cr2o7 cr2o3 + n2 + 4h2o 3. 三氧化铬热分解三氧化铬热分解4cro3 2cr2o3+3o2 三氧化二铬(cr2o3)铬绿1. 稳定的两性氧化物性质性质2. 灼烧过的cr2o3难溶于酸或碱 可

6、与酸性熔剂共熔cr2o3+3k2s2o7 cr2(so4)3+3k2so4 高温高温cr2o3是制铬的原料，也是绿色颜料广泛用于陶瓷、玻璃、涂料、印刷等cr2o3+6khso4 cr2(so4)3+ 3k2so4+3h2o高温高温氢氧化铬cr(oh)3实为水合氧化铬cr2o3xh2o 含水量是可变的， 习惯上用cr(oh)3表示 向向cr3+溶液中加入适量碱溶液中加入适量碱cr3+ + 3oh- cr(oh)3 (灰绿色) 难溶于水难溶于水两性两性溶于酸溶于酸cr3+(蓝紫色蓝紫色)cr(oh)3 +3h+ cr3+ + 3h2o溶于碱溶于碱cr(oh)4- -(亮绿色亮绿色)cr(oh)3

7、+oh- - cr(oh)4- - 铬()盐常见的铬盐易溶于水常见的铬盐易溶于水六水合氯化铬六水合氯化铬crcl36h2o紫色紫色 或或绿色绿色十八水合硫酸铬十八水合硫酸铬 cr2(so4)318h2o紫色紫色铬钾矾铬钾矾kcr(so4)212h2o 蓝紫色蓝紫色crcl3溶液的颜色随温度溶液的颜色随温度(t)、c(cl- -)而变而变冷冷、稀稀crcl3溶液中溶液中 cr(h2o)63+ crcl2(h2o)4+ t 、c(cl- -)紫色紫色 暗绿色暗绿色淡绿色铬()盐易水解易水解在酸性溶液中，与在酸性溶液中，与强氧化剂才能反应强氧化剂才能反应2cr3+3s2o82-+7h2o cr2o7

8、2-+6so42-+14h+ 在碱性介质中在碱性介质中, cr(oh)4- -有强还原性有强还原性 2cr(oh)4- -+3h2o2+2oh- - 2cro42-2- +8h2o铬()配合物配位数大多为配位数大多为6稳定性较高，在水溶液解离程度较小稳定性较高，在水溶液解离程度较小同一组成配合物可有多种异构体同一组成配合物可有多种异构体如 crcl36h2o cr(h2o)6cl3紫色紫色crcl(h2o)5cl2 h2o淡绿色淡绿色crcl2(h2o)4cl2h2o暗绿色暗绿色cr3+鉴定1. 加入过量naoh2. 加入h2o2 3. 加入pb(no3)2或agno3或bacl2 2cr(o

9、h)4- -+3h2o2+2oh- - 2cro +8h2o 24 cr3+3+ + 4oh- -(过量过量) cr(oh)4- - （亮绿色）（亮绿色）cro + pb2+2+ ( )cro + 2ag+ + agag2 2cro4 (砖红色砖红色)cro + ba2+2+ ( )242424pbpbcro4黄色黄色babacro4 黄色黄色三氧化铬(铬酐)制取：制取： 在在k2cr2o7饱和溶液中加入过量浓硫酸饱和溶液中加入过量浓硫酸k2cr2o7+h2so4(浓) 2cro3+k2so4+h2o暗红色晶体，有毒暗红色晶体，有毒不稳定不稳定 4cro3 2cr2o3 + 3o2 197 强

10、氧化性强氧化性, 与有机物剧烈反应与有机物剧烈反应, 甚至着火甚至着火 溶于碱生成铬酸盐 cro3 + 2naoh na2cro4 + h2o易潮解，溶于水生成易潮解，溶于水生成cro3 + h2o h2cro4 铬酸盐和重铬酸盐重铬酸盐大都溶于水重铬酸盐大都溶于水 k2cr2o7 是橙红色晶体是橙红色晶体, 不易潮解不易潮解, 常用常用 作化学分析的基准物作化学分析的基准物 铬酸盐除铬酸盐除k+、 na+、nh4 盐外，一般均难盐外，一般均难溶于水。溶于水。k2cro4 是黄色晶体是黄色晶体+cr2o7 和和cro4 在溶液中存在如下平衡在溶液中存在如下平衡2-2-2cro4 + 2h+ c

11、r2o7 + h2oh+oh- -黄色黄色 橙红色橙红色2-2-铬酸盐和重铬酸盐在重铬酸盐溶液中加入在重铬酸盐溶液中加入ba2+、pb2+、ag+盐盐时，生成铬酸盐沉淀时，生成铬酸盐沉淀cr2o7 +2ba2+ +h2o 2bacro4 +2h+ (柠檬黄柠檬黄)cr2o7 +2pb2+ +h2o 2pbcro4 +2h+ (铬黄铬黄)cr2o7 +4ag+ +h2o 2ag2cro4 +2h+ (砖红砖红)2-2-2-铬酸盐和重铬酸盐重铬酸盐在酸性溶液中有强氧化性重铬酸盐在酸性溶液中有强氧化性此反应用于铁含量的测定cr2o7 +3so3 +8h+ 2cr3+3so4 +4h2o cr2o7

12、+6i- -+14h+ 2cr3+ 3i2 +7h2o cr2o7 +3h2o2+8h+ 2cr3+3o2 +7h2ocr2o7 +3h2s+8h+ 2cr3+ +3s +7h2o cr2o7 +6fe2+2+14h+ 2cr3+6fe3+7h2o2-2-2-2-2-2-2-工业铬产品原料(na2cr2o7)的制备铬铁矿(fecr2o4) 培烧炉na2co3 用水浸取过滤铬渣na2cro4 酸化、浓缩na2cr2o7晶体 4fecr2o4+8na2co3+7o2 2fe2o3+8na2cro4+8co2 11002na2cro4+h2so4 na2cr2o7+na2so4+h2o第四节锰族元素

13、第二节第二节锰族元素锰族元素13-4-1锰族元素概述13-2-1 锰族元素概述d区区b族族mntcrebh锰锰锝锝铼铼 在自然界中的储量仅次于fe、ti, 重要的矿物是软锰矿(mno2xh2o), 深海有“锰结核”(含锰25%)约3万多亿吨 主要用于制造合金钢，钢铁生产中的脱氧剂和脱硫剂 13-4-2 锰的重要化合物13-2-2 锰的重要化合物锰的主要氧化态主要氧化数主要氧化数d 电子构型电子构型最常见状态最常见状态颜色颜色+7d0mn2o7 mno4 绿绿 紫红紫红+6d1mno4 绿绿+4d3mno2黑黑+2d5mn(oh)2 mn2+ -2-锰的电势图e /v ae /v b 0.56

14、2.24 0.95 1.5 -1.181.701.231.51mno4 mno4 mno2 mn3+ mn2+ mn_2-_mnomno4 4 mnomno4 4 mnomno2 2 mnmn(ohoh)3 3 mnmn(ohoh)2 2 mnmn 0.56 0.62 -0.25 0.15 -1.560.60-0.052-酸性溶液中酸性溶液中, mn3+、mno4 易发生易发生歧化反应歧化反应2-3mno4 +4h+ 2mno4 +mno2 +2h2o 2mn3+ +2h2o mn2+mno2 +4h+ 2-锰的电势图e /v ae /v b 0.56 2.24 0.95 1.5 -1.181

15、.701.231.51mno4 mno4 mno2 mn3+ mn2+ mn_2-_mnomno4 4 mnomno4 4 mnomno2 2 mnmn(ohoh)3 3 mnmn(ohoh)2 2 mnmn 0.56 0.62 -0.25 0.15 -1.560.60-0.052-碱性溶液中碱性溶液中, mn(oh)2易被空气中氧氧化易被空气中氧氧化酸性溶液中酸性溶液中, mno4 、mno2有强氧化性有强氧化性-锰的主要氧化物及其水合物主要氧化数主要氧化数氧化物及其水合物氧化物及其水合物颜色颜色酸碱性酸碱性 +7mn2o7(液液) hmno4 绿绿 紫红紫红强酸性强酸性 +6h2mno4

16、绿绿酸性酸性 +4mno2 mno(oh)2黑黑 棕黑棕黑两性两性 +3mn2o3 mn(oh)3棕棕 棕棕弱碱性弱碱性 +2mno mn(oh)2 绿绿 白白氢氧化锰mn(oh)2锰锰()盐与碱反应盐与碱反应, ,生成白色胶状沉淀生成白色胶状沉淀 mn2+ + 2oh- - mn(oh)2 白色白色在空气中不稳定在空气中不稳定, 被氧化为水合二氧化锰被氧化为水合二氧化锰 2mn(oh)2+ o2 2mno(oh)2褐色褐色锰() 盐 强酸盐均溶于水，少数弱酸盐强酸盐均溶于水，少数弱酸盐(如如mnco3、 mns)难溶于水难溶于水mn(h2o)62+为淡红色，简写为为淡红色，简写为mn2+，

17、带结晶水的锰带结晶水的锰() 盐为粉红色晶体盐为粉红色晶体mnso47h2o mn(no3)26h2omncl26h2o 2mn2+14h+5nabio3 2mno4 +5bi3+5na+7h2o -2mn2+4h+5pbo2 2mno4 +5pb2+2h2o -2mn2+8h2o+5s2o8 2mno4+10so4 +16h+2-2-酸性溶液中酸性溶液中, 能被强氧化剂氧化为能被强氧化剂氧化为mno4 _- 与碱共熔，能被空气中氧氧化与碱共熔，能被空气中氧氧化 2mno2+4koh+o2 2k2mno4+2h2o熔融熔融二氧化锰 黑色粉末，难溶于水黑色粉末，难溶于水, 稳定稳定在酸性溶液中有

18、强氧化性在酸性溶液中有强氧化性此反应用于在实验室制取少量氯气mno2+4hcl(浓浓) mncl2+ cl2 +2h2o2mno2+2h2so4 2mnso4+ o2 +2h2omno2+so3 +2h+ mn2+ so4 +h2o2-2-锰() 盐 制取：制取：性质性质 2mno2+4koh+o2 2k2mno4+2h2o 3mno2+6koh+kclo3 3k2mno4+kcl+3h2o 2. 在酸性溶液中易发生歧化3. 在中性或碱性溶液中歧化趋势、速率较小1. mno4 为深绿色为深绿色, 仅存在于强碱性溶液中仅存在于强碱性溶液中2- 3mno4 +4h+ 2mno4 +mno2 +2h

19、2o2- - 3mno4 + 2h2o 2mno4 +mno2 +4oh- - 2-锰() 盐kmno4(灰锰氧) 制取：制取：1. 2mno4 +2h2o 2mno4 +h2 +2oh- -电解电解阳极阳极 阴极阴极2-2. 2mno4 + cl2 2mno4 + 2cl- -2-3. 3mno4 +2co2 2mno4 +mno2 +2co3 2-2-锰() 盐kmno4(灰锰氧) 性质性质kmno4为深紫色晶体, 易溶于水 2. 在酸性溶液或光照缓慢分解, 应保存在棕色瓶中3.对热不稳定 2kmno4 k2mno4+mno2+o2 200200 4mno4 +4h+ 4mno2 +3o2

20、 +2h2o-锰() 盐kmno4(灰锰氧) 性质性质4. 强氧化性, 不同介质被还原产物不同介质介质酸性酸性 中性或弱碱性中性或弱碱性强碱性强碱性被还原产物被还原产物 mn2+mno2 mno4 2-酸性介质酸性介质 soso3 3 过量过量 2mno2mno4 4 +6h+6h+ + + 5so+ 5so3 3 2mn2mn2+2+5so+5so4 4 +3h+3h2 2o o mnomno4 4 过量过量 2mno2mno4 4 +3mn+3mn2+ 2+ + 2h+ 2h2 2o o 5mno5mno2 2 +4h+4h+ + 2-2-2- -中性或弱碱性介质中性或弱碱性介质 2mno

21、4 +3so3 +h2o 2mno2 +3so4 +2oh- -2-2-强碱性介质强碱性介质 2mno4 +so3 +2oh- - 2mno4 +so4 +h2o2-2-2-第五节铁系和铂系元素第三节第三节铁系元素铁系元素13-5-1铁系和铂系元素概述13-3-1铁系和铂系元素概述四四周周期期铁铁fe钴钴co镍镍ni原子半径原子半径/pm 124125125 价电子构型价电子构型 3d64s23d74s23d84s2 五五周周期期钌钌ru 铑铑rh 钯钯pd 原子半径原子半径/pm133135138价电子构型价电子构型4d75s14d85s14d10六六周周期期锇锇os铱铱ir铂铂pt 原子半

22、径原子半径/pm134136136价电子构型价电子构型4f145d6 6s24f145d76s24f145d96s1铁系铁系元素元素铂系铂系元素元素fe(铁铁)co(钴钴)ni(镍镍)价电子构型价电子构型3d64s2 3d74s2 3d84s2常见氧化数常见氧化数+2、+3、(+6)+2、+3+2、+3主要矿物主要矿物磁铁矿磁铁矿(fe3o4) 赤铁矿赤铁矿(fe2o3) 黄铁矿黄铁矿(fes2)辉钴矿辉钴矿(coass)镍黄铁矿镍黄铁矿(nisfes)主要用途主要用途钢铁工业最重要钢铁工业最重要的产品和原材料的产品和原材料制造合金制造合金制造合金制造合金 制造合金制造合金金属制品金属制品的保

23、护层的保护层铁系元素 fe陨石黄铁矿fes2赤铁矿fe2o3单质均为具有光泽的银白色金属单质均为具有光泽的银白色金属具有磁性，为铁磁性物质，其合金为良好具有磁性，为铁磁性物质，其合金为良好的磁性材料的磁性材料中等活泼金属，能溶于稀酸中等活泼金属，能溶于稀酸(钴钴、镍缓慢镍缓慢) 空气和水对钴空气和水对钴、镍和纯铁稳定镍和纯铁稳定,含杂质铁在含杂质铁在潮湿空气中形成棕色铁锈潮湿空气中形成棕色铁锈(fe2o3xh2o) 冷、浓硝酸可使铁、钴、镍钝化，可用铁冷、浓硝酸可使铁、钴、镍钝化，可用铁制品贮运浓硝酸制品贮运浓硝酸铁系元素铁能被浓碱溶液侵蚀铁能被浓碱溶液侵蚀, 钴钴、镍对浓碱稳定镍对浓碱稳定

24、氧化物13-3-2 铁、钴、镍的化合物+2feocoonio黑色黑色灰绿色灰绿色暗绿色暗绿色+3fe2o3co2o3ni2o3砖红色砖红色黑色黑色黑色黑色fe2o3有两种晶体构型： -fe2o3顺磁性，-fe2o3铁磁性 氧化物还原性递增还原性递增氧化性递增，稳定性递减氧化性递增，稳定性递减+2feocoonio黑色黑色灰绿色灰绿色暗绿色暗绿色+3fe2o3co2o3ni2o3砖红色砖红色黑色黑色黑色黑色均为碱性氧化物均为碱性氧化物, 难溶于水和碱难溶于水和碱, 溶于强酸溶于强酸氢氧化物均难溶于水，为碱性氧化物均难溶于水，为碱性氧化物浅绿色浅绿色粉红或粉红或蓝色蓝色白色白色 ni(oh)2co

25、(oh)2fe(oh)2 +2 黑色黑色棕黑色棕黑色红棕色红棕色nio(oh) coo(oh) fe(oh)3+3氢氧化物还原性减弱还原性减弱浅绿色浅绿色粉红或粉红或蓝蓝色色白色白色 ni(oh)2co(oh)2fe(oh)2 +2缓慢氧化缓慢氧化co2+2oh- - co(oh)2 4co(oh)2+o2 4coo(oh) +2h2o 强氧化剂强氧化剂2ni(oh)2+clo- - 2nio(oh) +cl- -+h2o 2ni2ni(ohoh)2 2+br+br2 2+2oh+2oh- - 2nio2nio(ohoh) +2br+2br- -+2h+2h2 2o o 空气氧化空气氧化fe2

26、+2oh- - fe(oh)2 4fe(oh)2+o2 +2h2o 4fe(oh)3还原性还原性氢氧化物还原性减弱还原性减弱 黑色棕黑色红棕色nio(oh) coo(oh) fe(oh)3+3中和中和fe(oh)2 +3h+ + fe3+ + 3h2ohcl、h2so4 被还原被还原被还原被还原2mo(oh)+6h+2cl- - 2m2+cl2 +4h2o 4mo(oh)+ 8h+ 4m2+o2 + 6h2o氧化性递增氧化性递增盐类fe2+ co2+ ni2+ fe3+ 颜色颜色浅绿浅绿粉红粉红苹果绿苹果绿浅紫浅紫强酸盐强酸盐易溶于水易溶于水弱酸盐弱酸盐难溶于水难溶于水水解性水解性 微弱水解，

27、水溶液显酸性微弱水解，水溶液显酸性较强较强fe(h2o)63+h2o fe(oh)(h2o)52+h3o+ fefe(ohoh)(h h2 2o o)5 5 2+2+h+h2 2o feo fe(ohoh)2 2(h h2 2o o)4 4 + +h+h3 3o o+ + 因水解，溶液呈因水解，溶液呈黄色黄色或或红棕色红棕色 ph , 缩聚成红棕色胶状沉淀缩聚成红棕色胶状沉淀 ph=45，形成水合三氧化二铁沉淀形成水合三氧化二铁沉淀盐类fe2+ co2+ ni2+ fe3+ 颜色颜色浅绿浅绿粉红粉红苹果绿苹果绿浅紫浅紫易形成易形成含结晶含结晶水的盐水的盐 miiso4 7h2o fe(clo4

28、)3 10h2o miicl2 6h2o fe(no3)3 6h2o mii(no3)2 6h2o易形成易形成复盐复盐m2m(h2o)6(so4)2 6h2o m=k、rb、cs、nh4 , m=fe、co、ni (nh4)2fe(so4)2 6h2o cocl26h2o在受热脱水过程中伴有颜色变化 cocl26h2o cocl22h2o cocl2h2o cocl2 粉红 紫红 蓝紫 蓝 此特性可判断干燥剂含水情况,如变色硅胶盐类fe2+ co2+ ni2+ fe3+ 颜色颜色浅绿浅绿粉红粉红苹果绿苹果绿浅紫浅紫强酸盐强酸盐易溶于水易溶于水弱酸盐弱酸盐难溶于水难溶于水水解性水解性 微弱水解，

29、水溶液显酸性微弱水解，水溶液显酸性较强较强易形成易形成含结晶含结晶水的盐水的盐 mso4 7h2o fe(clo4)3 10h2o mcl2 6h2o fe(no3)3 6h2o m(no3)2 6h2o易形成易形成复盐复盐m2m(h2o)6(so4)2 6h2o m=k、rb、cs、nh4+, m=fe、co、ni (nh4)2fe(so4)2 6h2o 有弱氧化性有弱氧化性 2fe3+ +h2s 2fe2+ +s +2h+ 2fe3+ + 2i- - 2fe2+ + i2 2fe3+ + cu 2fe2+ + cu2+ fe3+ fe2+ 有强还原性 4fe2+ + o2 +4h+ 4fe

30、3+ + 2h2o 5fe2+ +mno4 +8h+ 5fe3+mn2+ +4h2o 配制fe2+ 溶液时： 1.加入浓酸，使c(h+) , e ，fe2+还原性 2.加入铁钉，使 fe + 2fe3+ 3fe2+ 配合物fe3+fe2+co2+ni2+常见配位数常见配位数664、64、6配位体配位体 主要构型主要构型八面体八面体 八面体八面体 四面体四面体 八面体八面体多种多种co2+配合物的四面体和八面体构型可互相转化co(h2o)62+2+4cl- - cocl42-2-+6h2oh2o浓浓hcl粉红色粉红色(八面体八面体) 蓝色蓝色(四面体四面体)加入氨水加入氨水加入过量氨水加入过量氨水fe3+fe(oh)3(红棕色红棕色) 沉淀不溶解沉淀不溶解fe2+fe(oh)2(白色白色) fe(oh)3(红棕色红棕色) 沉淀不溶解沉淀不溶解co2+co