第二十一章+过渡金属(二)

第二十一章 过渡金属（二） 过渡金属（
过渡金属（ 第二十一章 过渡金属（二）
§21.1 铁系元素
§21-1 铁系元素
一、 铁系元素通性 1. 元素
铁系元素
Fe 铁 VIII Co 钴 Ni 镍
Ru Rh Pd 钌 铑 钯 Os 锇 Ir 铱 Pt 铂
铂系元素
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§21.1 铁系元素
2. 硫酸亚铁（绿矾，Ferrous Sulfate） 绿矾， ）
FeSO4·7H2O
性质
性质一： 性质一：水解性 性质二： 性质二：不稳定性 性质三：还原性 性质三：
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§21.1 铁系元素
性质一： 性质一：水解性 硫酸亚铁易溶于水，在水中微弱水 解，使溶液显酸性（pH=3）。 Fe2+ +H2O Fe(OH)＋ + H+
E = +1.229V
A
4Fe3+ + 2H2O
而不能把Co2+，Ni2+氧化成Co3+，Ni3+。
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§21.1 铁系元素
（2）在碱性介质中 ） 现象： 现象： FeO42- +0.72 Fe(OH)3 -0.56 Fe(OH)2 -0.877 Fe
EB /V
Co(OH)3 +0.17 Co(OH)2 -0.73 Co NiO2 +0.49 Ni(OH)2 -0.72 Ni
§21.1 铁系元素
2. 铁系元素的价层电子结构及氧化态
元素符号 次外层电子数 Fe Co Ni 3d6 3d7 3d8 最外层电子数 4s2 4s2 4s2
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§21.1 铁系元素
元素符号
Fe
Co +2,+3
Ni +2
常见氧化态 +2,+3,+6
一般条件下，铁常见的氧化态是＋2、 ＋3，与强氧化剂作用，铁可以生成不稳定 的+6氧化态； 钴和镍常见的氧化态都是＋2，与强氧 化剂作用，钴可以生成不稳定的+3氧化态， 而镍的+3氧化态则少见。
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§21.1 铁系元素
3. 化学性质
（1）在酸性介质中 ） 现象： 现象： FeO42- +2.20 Fe3+ +0.771 Fe2+ -0.44 Fe
EA
V
Co3+ +1.808 Co2+ -0.277Co NiO2 +1.678 Ni2+ -0.25 Ni
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离子水解析出氢氧化铁沉淀， 使 Fe3+离子水解析出氢氧化铁沉淀，是 冶金和化工生产中一种典型的除铁方法。 冶金和化工生产中一种典型的除铁方法。
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§21.1 铁系元素
2Fe2++H2O2+2H+ Fe3+ + 3OH-
2Fe3++2H2O Fe(OH)3
但这种方法的主要缺点是Fe(OH)3具有 胶体性质。
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§21.1 铁系元素
结论： 结论： 碱性介质中，铁的最稳定氧化态是+3， 而钴和镍仍是+2； 还原性：Fe(OH)2 > Co(OH)2 > Ni(OH)2； 氧化性：Fe(OH)3 < Co(OH)3 <Ni(OH)3。 例如： 例如： O2 + 2H2O + 4eFe2++2OH(或氨水 或氨水) 或氨水 4OH-
过渡金属（ 第二十一章 过渡金属（二）
§21.1 铁系元素
例如： 例如： 4Fe(OH)2 +O2+2H2O 4Co(OH)2+O2+2H2O Ni(OH)2 +O2+2H2O 4Fe(OH)3 4Co(OH)3
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§21.1 铁系元素
高氧化态的氢氧化物具有氧化性， 高氧化态的氢氧化物具有氧化性，按 Fe—Co—Ni的顺序，氧化能力依次增强。 的顺序，氧化能力依次增强。 的顺序 例如： 例如： Fe(OH)3+3HCl 2Co(OH)3+6HCl 2Ni(OH)3+6HCl FeCl3+3H2O (酸碱反应 酸碱反应) 酸碱反应
4Co(OH)3(s, 棕褐色 棕褐色)
Ni(OH)2 (s,绿色） 绿色） 绿色
Ni(OH)2最稳定，根本不被空气中氧所氧化。 证明： 证明： Fe(OH)2 还原性最强 最不稳定 Ni(OH)2 还原性最弱 最稳定
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§21.1 铁系元素
二、铁、钴、镍重要化合物的共性及个性 1. 铁、钴、镍的氧化物
过渡金属（ 第二十一章 过渡金属（二）
§21.1 铁系元素
水溶液中铁、 四、水溶液中铁、钴、镍的配位反应 1. 氨配合物
Fe2+ + 2NH3·H2O Fe3+ + 3NH3·H2O Co2++6NH3·H2O Fe(OH)2 (s)+ 2NH4+ Fe(OH)3 (s)+ 3NH4+
2+
Co(NH3)6 Co(NH3)63+ 土黄色 红色 Ni2+ + 6NH3·H2O Ni(NH3)62+ 蓝色 在水溶液中Co2+比Co3+稳定，在氨配
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性质二： 性质二：氧化性
E = +0.771V
A
2Fe3+ + 2I2Fe3+ + H2S 2FeCl3 + SnCl2
2Fe2+ + I2 2Fe2+ + 2H+ + S 2FeCl2 + SnCl4
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§21.1 铁系元素
性质二： 性质二：不稳定性 4FeSO4 + 2H2O + O2 性质三：还原性 性质三： 遇强氧化剂时，Fe2+被氧化为Fe3+： 5Fe2++MnO4-+8H+ 6Fe2++Cr2O72-+14H+ 5Fe3++Mn2++4H2O 6Fe3++2Cr2++7H2O 4Fe(OH)SO4 铁锈色
红色
Ni(OH)2
[Ni(NH3)6]2+
蓝色
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3.铁、钴、镍的盐类性质 铁
（1）+2氧化数的盐 ） 氧化数的盐
铁、钴、镍的氢氧化物性质比较 M2+ [Fe(H2O)6]2+ [Co(H2O)6]2+ [Ni(H2O)6]2+ 浅绿色 水合离子 粉红色 亮绿色 M2+ 无水盐 Fe2+ 白色 Co2+ 蓝色 Ni2+ 黄色
E = +0.401V
B
Fe(OH)2 (s,白色 白色) 白色
立即
4Fe(OH)2 +O2+2H2O
4Fe(OH)3(s,红棕色 红棕色) 红棕色
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§21.1 铁系元素
{ {
Co2++2OH-
Co(OH)2 (s,粉红色） 粉红色） 粉红色
缓慢
4Co(OH)2 +O2+2H2O Ni2++2OH-
铁、钴、镍的氧化物性质比较 氧化数 +2 FeO 氧化亚铁 黑色 Fe2O3 氧化铁 砖红色 氧化物 CoO 氧化钴 灰绿色 Co2O3 氧化高钴 黑色 NiO 氧化镍 暗绿色 Ni2O3 氧化高镍 黑色
+3
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§21.1 铁系元素
1.铁、钴、镍+2与+3氧化物均属于碱性氧 铁 与 氧化物均属于碱性氧 化物，易溶于酸，不溶于水和碱性溶液； 化物，易溶于酸，不溶于水和碱性溶液； 2.低氧化态氧化物的碱性比高氧化态的碱性 低氧化态氧化物的碱性比高氧化态的碱性 强； 3.铁、钴、镍+3氧化数的氧化物都具有较强 铁 氧化数的氧化物都具有较强 的氧化性，从左到右，氧化能力增强。 的氧化性，从左到右，氧化能力增强。
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§21.1 铁系元素
2. 铁、钴、镍的氢氧化物
铁、钴、镍的氢氧化物性质比较 氧化数 +2 +3 氢氧化物 Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 白色(主要偏碱）粉红（碱性） 白色(主要偏碱）粉红（碱性） 绿（碱性） Co(OH)3 Ni(OH)3 Fe(OH)3 红棕(两性偏碱）棕褐（碱性） 黑（碱性）
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§21.1 铁系元素
4. 铁(Ⅵ)的化合物 Ⅵ 的化合物
FeO42-+8H++3eFe3++4H2O
E
A
= +2.20V
FeO42-+4H2O+3eFe(OH)3+5OHE B = +0.72V 在酸性介质中， 在酸性介质中，高铁酸根是很强的 氧化剂， 的还原性很弱。 氧化剂，而Fe3+的还原性很弱。 4FeO42-+20H+ 2FeO42-+16H++6Cl4Fe3++3O2+10H2O 2Fe3++3Cl2+8H2O