(完整版)无机化学[第十九章铬副族和锰副族]课程预习

第十九章铬副族和锰副族

、铬及其化合物

1?铬的单质

铬的单质是高熔点和高沸点的重金属。铬是金属中硬度最大的，在室温条件下，铬的化学性质稳定，在潮湿空气中不会被腐蚀，能保持光亮的金属光泽。

金属铬可以通过铬铁矿FeCr204制取，用焦炭还原就可制得铬铁合金:

F心 a + 4C 4 2Cr + 4C0

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Na,Cr20. + 2C =0,0, + N^CO, + CO

€^0,( ■> +2Al(s)—2CrCs) + AljOjfs)

2. 铬(川)的化合物

铬(川)的化合物有Cr2O3，Cr(0H)3, [Cr(0H)4]-，Cr(川)的盐，Cr(川)的配合物等，Cr2O3是绿色的两性氧化物，可由(NH4)2Cr2O7的热分解得到。Cr(0H)3是两性氢氧化物，溶于酸生成Cr3+，溶于过量碱中生成亮绿色的[Cr(0H)4]-。Cr3+易水解，其还原性不强，在酸性溶液中要用强氧化剂(如S2082)才能将其氧化为

Cr2072-。在碱性溶液中，用H202可以将[Cr(0H)4]-氧化为Cr042-。

工业上制取GjO,的方按是

NajCr^Qy + ￡■+

3. 铬⑴)的化合物

Cr(IV)的化合物有K2Cr04, K26207, Cr03等。H2C207是缩合酸，其酸性比H2CrO4强。CrO3是H2CQ4的酸酐，有强氧化性。

在工业上制取CrO3是利用红矶钠与浓硫酸的作用：

+2H,SO4—2FUHSO, +2CrO, +H,0

在CrO3的晶体中，含有基本结构单元CrO4四面体，CrO4四面体通过共用一个角顶氧原子彼此相连而构成长链。

62。72-与CrO32-可以相互转化，在黄色的CrO42-溶液中加入酸，生成橙色的

Cr2O72-，反之，在橙色的Cr2O72-溶液中加酸，又生成黄色的CrO42-.

在Cr2O72-溶液中分别加入Ba2+，Pb2+, Ag+生成BaCrO4（黄色），PbCrO4（黄色），Ag2CrO4（砖红色）沉淀：

+C J O/'—I「賦色）

Bh1" +CrO/*—^PbCrO* 眞色）2AP* + CrOj -—

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g 在艘性溶IS中不槍定?金分辭为三价怙盐和輒吒；

4Crf）s + 12H>=4C/* +6H a Ot7O3

二、钼、钨及其化合物

1.钼和钨的单质

钼、钨都是高熔点和高沸点的重金属，钼和钨可用于制作特殊钢材，钨是所有金属中熔点最高的，故被用作灯丝。钼和钨能溶于硝酸和氢氟溶液中，其中钨溶解较慢。它们分别与KNO3, KCIO3或Na2O2共溶被氧化成MO42-。

将辉钼矿矿石在空气中灼烧就形成M O O3，进一步将M O O3变成钼酸盐

(NH4)M O O4,之后再进行精制。将精制的M O O4在高温下用H2, Al或C还原而制得金属钼。

2.钼和钨的含氧化合物

钼和钨的最稳定的氧化数为+6。

M O O3和W03是由金属或硫化物以及低价的氧化物在空气或氧气中进行加热而生成的。M O O3是白色粉末，而W03是黄色粉末。

(甬+70, —2Mo0s +^S0,

三氧化钼和三氧化钨溶于碱液分别生成钼酸盐M2M O O4和钨酸盐M2W04。

若将M O O3溶于热的浓氨水，冷却后，就可得到钼酸铵的结晶：

M D O] +2KH. * (NE[JMoO t fH:0

钼酸盐或钨酸盐溶液变为强酸性，可得到黄色的“钼酸”H2M004 ? H2O或白色的“钨酸” H2WO4 - XH20沉淀。

由两种不同含氧分子缩水而成的酸称为杂多酸。人们对钼和钨的磷、硅杂多酸研究较多。杂多酸是一类特殊的配位化合物，其中的P或Si是配位化合物的中心原子，多钼酸根或多钨根为配体，它们都是固体酸。

钼酸铵与磷酸根离子可生成(NH4)3PO4 ? 12M O O3； +2NH4N03+12H20，这一反应可用来鉴定P043-。

三、锰及其化合物

1.锰的单质

金属锰是银白色金属，粉末状的锰为灰色。纯锰是通过铝热反应用Al还原Mn02或Mn3O4来制备的。纯金属锰的用途较少，但在钢铁工业中用于高炉中还原氧化铁和氧化锰的混合物以生成合金。锰是钢的一种重要添加剂，因为它能脱除氧和硫，因而改进了钢的强度，故被用于制造铁路钢轨所需的合金钢。锰的氧

化物可用作电池的电极材料或用于特种陶瓷的制造等。

单质锰比较活泼，在空气中被氧化加热时生成Mn304,高温下可与卤素、硫、

碳、磷作用。锰与热水作用生成Mn(0H)2,并放出氢气，这一性质类似于金属镁。

2?锰的化合物

在锰的土7价化合物中，最重要的是高锰酸钾KMn04, KMnO4是良好的氧化剂，用来漂白毛、棉和丝，或使油类脱色。

以软锰矿为原料制取KMnO4的方法是

口+&KOH + =3K I MnG t + KCl +2H r0

—M D O. + 2 MnO1* +2H a0

JI}0 + 2c*—HjT 120H -

总的电鮮反应为

样链ffif怦的机化旄力利还原舵力*筋辭稲的度而所不的°

3 ?氧化数为+4的锰的化合物

锰⑴)的氧化物Mn02在常用温度下很稳定，但锰⑴)的盐不稳定。

Mn02在中性介质中很稳定；在碱性介质中倾向于转化为成锰(II)酸盐，在

酸性中介质中倾向于转化为锰(W)，酸盐；在酸性介质中是一强氧化剂，倾向于转化成Mn2+。

MW tHCl(M) -------------- 做01+2也0*03

4 ?氧化数为+2的锰的化合物

■* hrm

+55^0/- —SMnO^ + lOSO? +1611*

tan M L

2Hu1' +5^*11^ + MH*=2^00, * f5Na* +5Bi3* <-7H3O

四、锝、铼及其化合物

锝是第一个人工合成的元素，铼是灰色的金属，密度高，熔点高达3186C

仅次于钨。铼是制造火箭。人造卫星外壳的理想材料，可用来制造高温热电偶铼和其他金属制成的合金，硬度大，耐高温，难磨损。铼合金也可制作钢笔笔尖，还可制造精密仪表。铼合金做的弹簧，弹性好、不容易变形。

铼的化学性质很稳定。一般的酸、碱没法腐蚀它，就是腐蚀性很强的氢氟酸，对它也无可奈何。因此，铼常常用来替代铂作为有机合成工业中的催化剂；比如用于石油氢化、醇类脱氢制造醛、酮等。

锰副族的三种金属往往是灰色粉末，但大块金属的外貌很像铂。锰能溶解在冷、稀、非氟化性的酸中。在室温下它对非金属的反应活性并不很高，但加热时很容易发生反应。