天津大学无机化学课件第十三章过渡元素
合集下载
无机化学区过渡元素优秀课件
另一方面, 原子半径不是单 调地减小, 而是一条两峰一谷的 曲线。
造成这种两峰一谷的原因有三个：
其一为电子的精细结构, 即由于具有半充满 f 层(f7)的 Eu 和全充满 f 层(f14)的Yb 只用2个 6s2 电子形成金属键, 因 而键较弱、核间距较大, 故在Eu和Yb处出现两个峰值, 而Ce 平均用3.1个电子成键, 金属键较强, 其半径略小于Pr, 故在 Ce处微凹成一小谷。其余镧系元素均以三个电子成键, 故随 原子序数的增大, 半径均匀减小。
由于La到Lu的15个元素在物理性质、化学性质上的相 似性和连续性, 人们习惯上把La(4f0)到Lu(4f14)的15个元素 统称为镧系元素(简写为Ln),
同样地, 把Ac(5f0)到Lr(5f14)的15个元素统称为锕系 元素(简写为An)。这样, f区元素包含了由4f0到4f14的15 个镧系元素和由5f0到5f14的15个锕系元素。
La、Gd、Lu的构型可以 用f0、f7、f14(全空、半满和全 全满)的洪特规则来解释, 但Ce的结构尚不能得到满意的解释, 有 人认为是接近全空的缓故。
这两种电子结构可以用来说明镧系元素化学
性质的差异。
这些元素在参加化学反应时需要失去价电子, 由于4f轨道被外层电子有效地屏蔽着, 且由于 E4fE5d, 因而在结构为4fn6s2 的情况下, f电子要参 与反应, 必须先得由4f 轨道跃迁到 5d 轨道。这样, 由于电子构型不同, 所需激发能不同, 元素的化学 活泼性就有了差异。
10.1.1 镧系元素的价电子层结构
下表列出镧系元素在气态时和在固态时原子的电子层结构。
镧系元素气态原子的4f轨 道的充填呈现两种构型, 即4fn－1 5d16s2和4fn6s2, 这两种电子构型 的相对能量如左图所示。
造成这种两峰一谷的原因有三个：
其一为电子的精细结构, 即由于具有半充满 f 层(f7)的 Eu 和全充满 f 层(f14)的Yb 只用2个 6s2 电子形成金属键, 因 而键较弱、核间距较大, 故在Eu和Yb处出现两个峰值, 而Ce 平均用3.1个电子成键, 金属键较强, 其半径略小于Pr, 故在 Ce处微凹成一小谷。其余镧系元素均以三个电子成键, 故随 原子序数的增大, 半径均匀减小。
由于La到Lu的15个元素在物理性质、化学性质上的相 似性和连续性, 人们习惯上把La(4f0)到Lu(4f14)的15个元素 统称为镧系元素(简写为Ln),
同样地, 把Ac(5f0)到Lr(5f14)的15个元素统称为锕系 元素(简写为An)。这样, f区元素包含了由4f0到4f14的15 个镧系元素和由5f0到5f14的15个锕系元素。
La、Gd、Lu的构型可以 用f0、f7、f14(全空、半满和全 全满)的洪特规则来解释, 但Ce的结构尚不能得到满意的解释, 有 人认为是接近全空的缓故。
这两种电子结构可以用来说明镧系元素化学
性质的差异。
这些元素在参加化学反应时需要失去价电子, 由于4f轨道被外层电子有效地屏蔽着, 且由于 E4fE5d, 因而在结构为4fn6s2 的情况下, f电子要参 与反应, 必须先得由4f 轨道跃迁到 5d 轨道。这样, 由于电子构型不同, 所需激发能不同, 元素的化学 活泼性就有了差异。
10.1.1 镧系元素的价电子层结构
下表列出镧系元素在气态时和在固态时原子的电子层结构。
镧系元素气态原子的4f轨 道的充填呈现两种构型, 即4fn－1 5d16s2和4fn6s2, 这两种电子构型 的相对能量如左图所示。
天津大学无机化学课件：第十三章 硼族元素
铝单质的性质
银白色有光泽的金属，有良好的延展性和导 电性。
ψAθ（Al3+/Al）= 1.67 V，纯铝活性较高 ψBθ[Al(OH)3/Al）= 2.31V ⑴ 常温下稳定：氧化膜
⑵ 高温与氧等非金属反应
4Al+3O2=2Al2O3 H=-1669.7kJ·mol-1 （3273K）
⑶ 与稀酸反应 2Al+6HCI=2AICl3+3H2↑ 浓H2SO4、浓HNO3中钝化 ⑷ 与强碱反应 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2↑
第十三章硼族元素131boron单质及其化合物132铝aluminum单质及其化合物133镓gallium铟indium铊thalliumaabbaiaigagatltl价电层结构价电层结构22ss222p2p1133ss223p3p1144ss224p4p1155ss225p5p1166ss226p6p11主要氧化数主要氧化数3333113313131133电离能电离能ii11kjmol8006800657765776578857885583558358935893电负性电负性204204161161181181178178162162非金属性金属性非金属非金属金属性增强金属性增强kjmol1cchhbbhhsisihhbboosisiooccooccccbbbbsisisisi411411389389318318561561452452358358346346293293222222一硼单质二硼氢化合物三硼的含氧化合物四硼的卤化物无定形硼
O 136pm
B
B 120pm
O
90-125°
O
制法
2H3BO3 △ B2O3+3H2O
无机化学课件--过渡元素-精品文档
钛
3、加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 Ti(SO4)2+H2O===TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+H2O===H2TiO3↓+H2SO4 4、分离煅烧 H2TiO3===TiO2+H2O
5、碳氯法
1000-1100K TiO2+2C+2Cl2======TiCl 4+2CO
6、在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原TiCl4可得 海棉钛，再经熔融制得钛锭。 TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti
钼：辉钼矿 MoS2
I II 白钨矿CaWO 钨：黑钨矿 ( Fe ,Mn ) WO 4 4
2. 铬单质的制备 铬以铬铁矿Fe(CrO2)2的形式存在，以铬铁 矿为原料制备之。
制备
Fe(CrO2)2(s)
Na2CO3 (s) Na2CrO4 (aq)
1000 ℃ ~1300℃
Na2CrO4(s) Fe2O3 (s)
钛
二、钛的重要化合物 １、钛（+４价）化合物
a. TiO2：金红石、钛白，白色粉末，不溶于水 及稀酸，可溶于HF和浓硫酸中。
TiO2+6HF===H2[TiF6]+2H2O Ti4+容易水解得到TiO2+离子——钛酰离子。 TiO2是一种优良颜料、催化剂、纳米材料。
b. TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓 HCl中生成H2[TiCl6]
③
H2O 浸取
① H2SO4 Na2Cr2O7 (aq) 酸化 ②
Cr2O3
Al ④Biblioteka Cr① 4Fe(CrO 2 ) 2 + 8Na 2 CO 3 + 7O 2
无机化学 过渡元素-13.1过渡元素概述
过渡元素及化合物有催化特性
13-1-8 磁性
多数过渡元1素3-或1-8离磁子性具有顺磁性
多数过渡元素的原子或离子有 未成对电子，所以具有顺磁性
离子 VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ d电子数 1 2 3 5 6 7 8 9 未成对 1 2 3 5 4 3 2 1
最小(低) Cs 22.8
Cs 0.2
13-1-3 金属活泼性
元素 13S-c1-3 T金i 属活V泼性Cr Mn
E (M2+/M)/V -2.03 -1.63 -1.13 -0.90 -1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3、HF
稀HCl
H2SO4
稀H2SO4 HCl等
其活泼性减弱
3. 同族元素(除Sc分族外)自上往下 金属活泼性降低
Ⅷ E (M2+/M)/VⅡB E (M2+/M)/V 第一过渡系 Ni -0.257 Zn -0.7626 第二过渡系 Pd +0.92 Cd -0.403 第三过渡系 Pt +1.2 Hg +0.8535
3. 同族元素(除IIIB族外)自上往下 金属活泼性降低
元 素 Sc Ti V C的rM离n子Fe无C色o Ni CuZn
M2+中d电子数 0 1 2 3 4 5 6 7
[M(H2O)6]3+ 无 紫 绿 蓝 红 浅 绿 粉
颜色
紫 紫红
13-1-7 配位能力和催化性
过渡元素易形成配合物
过渡元催素化剂的原子或离子反具应有部分 空的 (n-1)d, 空的ns、np轨道, 可 接受配Fe体-M的o 孤电子对合成氨 过渡元Pt素-R的h 离子一氨般氧具化有为较NO高的 电荷、V较2O小5 的半径SO，2氧极化化为力SO强3 ， 对P配d体, R有an较ey 强Ni的吸引催力化加氢
13-1-8 磁性
多数过渡元1素3-或1-8离磁子性具有顺磁性
多数过渡元素的原子或离子有 未成对电子，所以具有顺磁性
离子 VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ d电子数 1 2 3 5 6 7 8 9 未成对 1 2 3 5 4 3 2 1
最小(低) Cs 22.8
Cs 0.2
13-1-3 金属活泼性
元素 13S-c1-3 T金i 属活V泼性Cr Mn
E (M2+/M)/V -2.03 -1.63 -1.13 -0.90 -1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3、HF
稀HCl
H2SO4
稀H2SO4 HCl等
其活泼性减弱
3. 同族元素(除Sc分族外)自上往下 金属活泼性降低
Ⅷ E (M2+/M)/VⅡB E (M2+/M)/V 第一过渡系 Ni -0.257 Zn -0.7626 第二过渡系 Pd +0.92 Cd -0.403 第三过渡系 Pt +1.2 Hg +0.8535
3. 同族元素(除IIIB族外)自上往下 金属活泼性降低
元 素 Sc Ti V C的rM离n子Fe无C色o Ni CuZn
M2+中d电子数 0 1 2 3 4 5 6 7
[M(H2O)6]3+ 无 紫 绿 蓝 红 浅 绿 粉
颜色
紫 紫红
13-1-7 配位能力和催化性
过渡元素易形成配合物
过渡元催素化剂的原子或离子反具应有部分 空的 (n-1)d, 空的ns、np轨道, 可 接受配Fe体-M的o 孤电子对合成氨 过渡元Pt素-R的h 离子一氨般氧具化有为较NO高的 电荷、V较2O小5 的半径SO，2氧极化化为力SO强3 ， 对P配d体, R有an较ey 强Ni的吸引催力化加氢
过渡金属元素ppt课件
过渡金属元素
（ⅢB~ⅤⅢ族，d 区）
(n-1)d1~9 ns1~2 (例外 Pd 4d10 5s0 )
表 过渡金属元素（d 区元素共 25 种）
周期\族 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB
Ⅷ
四 Sc Ti Ⅴ Cr Mn Fe Co Ni
五 Y Zr Nb Mo Tc
Ru Rh Pd
六 La Hf Ta W Re
4f 2~145d 0-1 6s 2 锕系 89Ac~103Lr 铹（15 种元素）
5f 0~146d 0~1 7s 2
→“内过渡元素”
1
过渡元素的通性
一、价电子构型
通式：(n-1)d1~9 ns1~2
中性原子的原子轨道能量随原子序数的变化：n 和 l 竞争。
例外：Z = 24，41 ~ 46：“能量最低原理”
H2O O OH2 \ /\ /
Fe
Fe
2 个八面体共棱
/ \/ \
H2O H2O
O OH2 H H2O
pH ↗ 胶体溶液 pH ↗ Fe2O3·xH2O↓
Cr3+、Al3+、类似 Fe3+
15
八、形式多碱、多酸倾向
（二）多酸
由含氧酸缩合脱 H2O 而形成“多酸”
例：
O
O
Cr
Cr
/ \ /\
（一）同一周期：
r↘，Z*↗，I1 和（I1+I2）↗，(总趋势)
左
右
（二）同一副族：
原子半径 r 第四周期
^ 第五周期
∫ 第六周期
有效核电荷 Z* ^ ^
第一电离能 I1 交错(基态电子构型不同)
^
图 7-1 第一、二、三过渡系列金属元素第一电离能变化
（ⅢB~ⅤⅢ族，d 区）
(n-1)d1~9 ns1~2 (例外 Pd 4d10 5s0 )
表 过渡金属元素（d 区元素共 25 种）
周期\族 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB
Ⅷ
四 Sc Ti Ⅴ Cr Mn Fe Co Ni
五 Y Zr Nb Mo Tc
Ru Rh Pd
六 La Hf Ta W Re
4f 2~145d 0-1 6s 2 锕系 89Ac~103Lr 铹（15 种元素）
5f 0~146d 0~1 7s 2
→“内过渡元素”
1
过渡元素的通性
一、价电子构型
通式：(n-1)d1~9 ns1~2
中性原子的原子轨道能量随原子序数的变化：n 和 l 竞争。
例外：Z = 24，41 ~ 46：“能量最低原理”
H2O O OH2 \ /\ /
Fe
Fe
2 个八面体共棱
/ \/ \
H2O H2O
O OH2 H H2O
pH ↗ 胶体溶液 pH ↗ Fe2O3·xH2O↓
Cr3+、Al3+、类似 Fe3+
15
八、形式多碱、多酸倾向
（二）多酸
由含氧酸缩合脱 H2O 而形成“多酸”
例：
O
O
Cr
Cr
/ \ /\
（一）同一周期：
r↘，Z*↗，I1 和（I1+I2）↗，(总趋势)
左
右
（二）同一副族：
原子半径 r 第四周期
^ 第五周期
∫ 第六周期
有效核电荷 Z* ^ ^
第一电离能 I1 交错(基态电子构型不同)
^
图 7-1 第一、二、三过渡系列金属元素第一电离能变化
无机化学 过渡元素-13.3铬族元素
配位数大多为6
铬(Ⅲ)配合物
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
如 CrCl3·6H2O [Cr(H2O)6]Cl3
[CrCl(H2O)5]Cl2 ·H2O [CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O
紫色 蓝绿色
绿色
1. 加入过量NaOH
Cr3+鉴定
Cr3+ + 4OH-(过量) → [Cr(OH)4]-
[CrCl2(H2O)4]+
紫色
绿色
易水解
铬(Ⅲ)盐
1. Cr3+水解
[Cr(H2O)6]3++H2O ⇌ [Cr(OH)(H2O)5]2++H3O+
pH↑，进一步反应
[Cr(H+2O)6]3+ [Cr(OH)(H2O)5]2+
H
⇌
O (H2O)5Cr Cr(H2O)5
5+
+H2O
H
O
4+
2[Cr(OH)(H2O)5]2+⇌ (H2O)4Cr Cr(H2O)4 +2H2O
Cr2O3+6KHSO4 高温 Cr2(SO4)3+ 3K2SO4+3H2O
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
氢氧化铬[Cr(OH)3] 向Cr3+溶液中加入适量碱 Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3 (灰绿色) 难溶于水
两性 溶实于为酸水—合—氧Cr化3+铬(蓝C紫r2O色3·)xH2O C溶r含习于(O水惯碱H量上)—3是用+—可C3Hr[变C(O+r的H(→O，)3H表C)示4r]3-+(亮+ 3绿H色2O) Cr(OH)3 +OH- → [Cr(OH)4]-
无机化学课件：第十三章 过渡元素
过渡元素的又一特点是易形成非整比（或称非化 合计量）化合物。这类化合物化学组成不定，可在一 个较小范围内变动，但基本结构不变。 （六）离子的颜色
过渡元素在水溶液中形成的水合配离子，大都显色 （与s区、p区不同），主要是因为此时过渡元素离子 的d轨道未填满电子，可能在吸收不同波长可见光，d 电子跃迁显示出互补可见光的颜色出来。第Leabharlann 过渡元 素低氧化数离子的颜色见书。
第十三章 过渡元素
过渡元素
通过 钛 性渡 族
元、 素钒 慨族 述元
素
铬锰铁铜锌基 族族系族族本 元元和元元要 素素铂素素求
系 元 素
通性
第一过渡 系元素
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni
钪钛 钒 铬锰铁钴镍
过渡元素概述
同一族元素从上到下，原子半径增大，但第五、 六周期（ⅢB除外），同族元素原子半径接近，这是 由于La系收缩的影响，从而导致第二、三过渡系同族 元素在性质上的差异，比第一和第二过渡系相应的元 素要小。
（二）单质的物理性质 由于过渡元素最外层一般为1~2个电子，容易失
去，所以它们的单质均为金属，单质的外观多为银白 色或灰白色，有光泽。 （三）金属活泼性 同族元素从上到下（除ⅢB外）活泼性减弱，原因：
过渡元素概述
（十）金属原子簇化合物
过渡元素金属原子间有直接的键合作用， 即可形成含有金属—金属键的簇状化合物， （一般三个或三个以上金属原子直接键合组成 的化合物为金属簇状化合物），尤其是第二、 三过渡系元素。由于(n-1)d轨道伸展较远，原 子实之间斥力较小，低氧化态离子的半径又较 大，可形成较稳定的金属—金属（M-M）键， 如[Re2Cl8]2-配离子，其中含有Re-Re键。
过渡元素在水溶液中形成的水合配离子，大都显色 （与s区、p区不同），主要是因为此时过渡元素离子 的d轨道未填满电子，可能在吸收不同波长可见光，d 电子跃迁显示出互补可见光的颜色出来。第Leabharlann 过渡元 素低氧化数离子的颜色见书。
第十三章 过渡元素
过渡元素
通过 钛 性渡 族
元、 素钒 慨族 述元
素
铬锰铁铜锌基 族族系族族本 元元和元元要 素素铂素素求
系 元 素
通性
第一过渡 系元素
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni
钪钛 钒 铬锰铁钴镍
过渡元素概述
同一族元素从上到下，原子半径增大，但第五、 六周期（ⅢB除外），同族元素原子半径接近，这是 由于La系收缩的影响，从而导致第二、三过渡系同族 元素在性质上的差异，比第一和第二过渡系相应的元 素要小。
（二）单质的物理性质 由于过渡元素最外层一般为1~2个电子，容易失
去，所以它们的单质均为金属，单质的外观多为银白 色或灰白色，有光泽。 （三）金属活泼性 同族元素从上到下（除ⅢB外）活泼性减弱，原因：
过渡元素概述
（十）金属原子簇化合物
过渡元素金属原子间有直接的键合作用， 即可形成含有金属—金属键的簇状化合物， （一般三个或三个以上金属原子直接键合组成 的化合物为金属簇状化合物），尤其是第二、 三过渡系元素。由于(n-1)d轨道伸展较远，原 子实之间斥力较小，低氧化态离子的半径又较 大，可形成较稳定的金属—金属（M-M）键， 如[Re2Cl8]2-配离子，其中含有Re-Re键。
天津大学无机化学ppt课件下载
无机化学
Inorganic Chemistry
绪论 1学时 第一章 化学反应中 的质量关系和能量 关系（3学时）
目 录
第二章 化学反应的 方向、速率和限度 （8学时）
第三章 酸碱反应和 沉淀反应（7学时）
§1 化学中的计量 §2 化学反应中的质量关系 §3 化学反应中的能量关系
1学时 1学时 1学时
光 学 纤 维 胃 镜
用光导纤维 做手术，不 用开刀
20/51
F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌 火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地 、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。21/51
近年发现和发明的新物质层出不穷，如球碳、管碳、俄 罗斯套娃、团簇化合物、笼合物等。
§1 镧系元素和锕系元素该素 §2 稀土元素
6/51
1 化学的研究对象 绪论 2 化学的主要分支
3பைடு நூலகம்怎样学习化学
7/51
什么是化学？它研究的对象是什么？如何才能学好化 学？这是开始学化学首先要解决的问题。下面就从回答这些 问题来开始我们的化学学习。
一．化学研 究的物质
物质是不依赖于人们的感觉而存在并且可以 被人们的感觉所认识的客观实在。简而言之，物 质是客观存在的东西。
36/51
（2）炼金术、炼丹时期（公元前后—公元 1500年）
➢ 中国炼丹术的产生有两个原因：一是五行说（五 行无常胜），此为理论基础；二是封建主的贪得 无厌，梦想长生。战国末期有了炼丹术，汉代有 较大发展，唐代达到高潮。当时所谓的丹主要是 三仙丹HgO，丹砂HgS，铅丹Pb3O4等。这些丹 实际上都是剧毒的，许多皇帝因服丹而亡。
1学时 3学时 4学时
Inorganic Chemistry
绪论 1学时 第一章 化学反应中 的质量关系和能量 关系（3学时）
目 录
第二章 化学反应的 方向、速率和限度 （8学时）
第三章 酸碱反应和 沉淀反应（7学时）
§1 化学中的计量 §2 化学反应中的质量关系 §3 化学反应中的能量关系
1学时 1学时 1学时
光 学 纤 维 胃 镜
用光导纤维 做手术，不 用开刀
20/51
F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌 火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地 、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。21/51
近年发现和发明的新物质层出不穷，如球碳、管碳、俄 罗斯套娃、团簇化合物、笼合物等。
§1 镧系元素和锕系元素该素 §2 稀土元素
6/51
1 化学的研究对象 绪论 2 化学的主要分支
3பைடு நூலகம்怎样学习化学
7/51
什么是化学？它研究的对象是什么？如何才能学好化 学？这是开始学化学首先要解决的问题。下面就从回答这些 问题来开始我们的化学学习。
一．化学研 究的物质
物质是不依赖于人们的感觉而存在并且可以 被人们的感觉所认识的客观实在。简而言之，物 质是客观存在的东西。
36/51
（2）炼金术、炼丹时期（公元前后—公元 1500年）
➢ 中国炼丹术的产生有两个原因：一是五行说（五 行无常胜），此为理论基础；二是封建主的贪得 无厌，梦想长生。战国末期有了炼丹术，汉代有 较大发展，唐代达到高潮。当时所谓的丹主要是 三仙丹HgO，丹砂HgS，铅丹Pb3O4等。这些丹 实际上都是剧毒的，许多皇帝因服丹而亡。
1学时 3学时 4学时
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 离子交换法: 用强碱型酚醛树脂 R-N(CH3)+Cl-作阴离子交换剂 3
2. 溶剂萃取法：用三辛胺萃取锆的硫酸盐
2012-9-4 无机化学
钒(V)
在地壳中分布分散，没有富矿，几乎所 有的铁矿都含有钒 海洋生物、海参、海鞘等能从海水中摄 取钒，浓集到血液中，据测定，海参、 海鞘等烧成的灰分中，含钒量高达15% 具有光泽的银灰色金属，熔点高、硬度 大，可以刻划玻璃和石英 纯钒富有延展性，但含大量杂质时, 非 常脆，一敲就碎
2012-9-4 无机化学
铬、钼、钨与酸的反应情况
HCl HNO3 王水
Cr Mo
W
缓慢溶解 不反应
不反应
钝化 反应
不反应
反应 反应
反应
2012-9-4
无机化学
工业铬产品原料(Na Cr O )的制备
2 2 7
铬的制备 铬铁矿(FeCr2O4)
Na2CO3 培烧炉 用水浸取 过滤 铬渣
4FeCr2O4(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g) △ 2Fe2O3(s) +8Na2CrO4(s) +8CO2(g)
2012-9-4 无机化学
钛(Ti) 提取
钛矿比较分散，重要的矿石有： 金红石(TiO2)、钛铁矿(FeTiO3)、 钒钛铁矿(攀枝花)
通常采用
TiO2 + 2C + 2Cl2
TiCl4 + 2Mg
2012-9-4
9000C
TiCl4 + 2CO
Ti + 2MgCl2
Ar气、6000C
无机化学
钛(Ti)
2012-9-4 无机化学
钒(V)
常温下不与碱、非氧化性酸作用，能溶 于氢氟酸、浓硝酸、浓硫酸和王水 某些钒的化合物具有重要的生理作用， 如胆固醇的生物合成 钒的化合物有毒，吸多了，会得肺水肿 主要用作制造钒钢，它具有强度大、弹 性好、抗磨损、抗冲击等优点，用于汽 车、飞机等的制造
2012-9-4 无机化学
Ti + 4HNO3 → H2TiO3 +4NO2 + H2O
溶于HF酸 Ti + 6HF → 2H+ + [TiF6]2 + 2H2
2012-9-4 无机化学
锆(Zr)、铪(Hf)
锆用作耐腐蚀材料和反应堆核燃元件 的外壳材料 铪用作反应堆的控制棒 锆和铪性质相似，分离困难 分离方法目前主要有：
2012-9-4 无机化学
钼(Mo)、钨(W)
钼、钨 钼与钨性质相似，化学性质稳定 为银白色金属，硬度大、熔点高 钨(3410℃)是金属中熔点 最高的 钼不与稀、浓盐酸反应，可与浓硝酸和 王水反应 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 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元件
颜色 浅黄 红色逐渐加深 黄
pH增加，缩合程度增大， 溶液颜色由 浅黄 砖红色
2012-9-4 无机化学
黄色
钒酸盐
不同钒酸盐具有不同的颜色
缩合性
VO2 在强酸性溶液中有氧化性 VO + Fe2+ +2H+ → VO2+ + Fe3+ + H2O
钒酰离子 黄色
2
2
+
亚钒酰离子 蓝色
2VO +H2C2O4+2H+ → 2VO2++ 2CO2 +2H2O
无机化学多媒体电子教案
第十三章 过渡元素
第一节过渡元素概述
第一节
过渡元素概述
2012-9-4 无机化学
2012-9-4
无机化学
无机化学多媒体电子教案
第十三章 过渡元素
第二节钛族、钒族元素
第二节
无机化学
钛族、钒族元素
2012-9-4
13-2-1 钛族、钒族元素概述
13-2-1 钛族、钒族元素概述
2012-9-4 无机化学
Na2CrO4
工业铬产品原料(Na Cr O )的制备
2 2 7
铬铁矿(FeCr2O4)
Na2CrO4 酸化、浓缩 Na2Cr2O7晶体
Na2CO3 培烧炉 用水浸取 过滤 铬渣
2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2
4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2
2012-9-4
氧化物
颜 色
2012-9-4
VO
灰
V2O3
黑
VO2
蓝
V2O5
红
无机化学
五氧化二钒(V2O5)
橙黄至砖红色固体，无味、有毒 微溶于水, 其水溶液呈淡黄色, 显酸性 两性，以酸性为主 溶于冷、强碱——生成无色正钒酸根 3 - → 2VO V2O5 + 6OH + 3H2O 4 溶于热、强碱——生成黄色偏钒酸根 - → 2VO + H O V2O5 + 2OH 2 3 溶于强酸——生成淡黄色VO2+ + → 2VO V2O5 + 2H + H2O 2
ⅣB d区 ⅤB V 稀有金属 Ta Nb 钒 铌 钽 Db Ti Zr Hf Rf 分散稀有元素 钛 锆 铪
Rf、Db为人工合成放射性元素
2012-9-4 无机化学
13-2-1 钛族、钒族元素概述
ⅣB
d区 Ti Zr Hf Rf
钛
锆
铪
V Nb Ta Db 于1789年被发现，到1910年才制得纯钛, ⅤB 其相对丰度比较高, 列第十位。含量比Ni、 钒 铌 钽 Cu、Zn、Pb、Sn、Hg等常见元素还多。因 为它难提炼,应用晚,所以称稀有元素。
TiOSO4+2H2O
2012-9-4
煮沸
过滤、烘干、焙烧
HTiO 3 +H2SO4 2TiO 2
无机化学
二氧化钛(TiO2)—氯化法
金红石(TiO2)
C+Cl2
粗TiCl4
净化 通O2焙烧
TiO2 △ TiO2 +2C +2Cl2 TiCl4 +2CO
TiCl4 + O2
2012-9-4
焙烧
TiO2 + 2Cl2
1100℃
2Na2CrO4+H2SO4 → Na2Cr2O7+Na2SO4+H2O
2012-9-4 无机化学
二氧化钛(TiO2)—硫酸法
钛铁矿(FeTiO3) 用浓H2SO4煮沸、过滤 FeSO4+TiOSO4
冷却、减压蒸发、过滤
FeSO4 FeTiO3+2H2SO4(浓) H2TiO3
TiOSO4 FeSO4+TiOSO4+2H2O 焙烧 TiO2 + H2O 煮沸
煮沸
H2TiO3
TiO2 + H2SO4(浓)
2012-9-4
△
无机化学
TiOSO4 + H2O (硫酸氧钛)
二氧化钛(TiO2)—钛白
纯TiO2是白色难熔固体，难溶于水 有三种晶形,金红石、锐钛型 、板钛型 两性，以碱性为主 可溶于氢氟酸 化学性质不活泼, 覆盖能力强、 2H O TiO2 + 6HF → [TiF6]2- + 2H+ +折射率高、 2 无毒，可制造高级白色油漆和白色颜料 具有半导体性能，是光催化反应常用的 半导体材料 是乙醇脱水、脱氢的催化剂
M(II)TiO3 TiCl3 主要 TiO2 TiCl4 化合物 TiOSO4
2012-9-4
无机化学
二氧化钛(TiO2)—钛白
纯TiO2是白色难熔固体，难溶于水 生成TiO2+, 而不是Ti4+ 有三种晶形,金红石、锐钛型、板钛型 因为电荷多、半径小，极易水解 Ti4+ + H2O 两性，以碱性为主 Ti(OH)3+ + H+ 2+ 3+ + H O Ti(OH) Ti(OH)2 + H+ 2 溶于浓碱 △ -H2O TiO2 + 2NaOH(浓) TiO2+2TiO3 + H2O Na 难溶于稀酸，可溶于浓硫酸
无机化学
钛酸盐和钛氧盐 钛酸盐大多难溶于水 如 硫酸氧钛(TiOSO4)为白色粉末 BaTiO3 是难溶于水的白色固体 可溶于冷水 介电常数高, 是最重要的压电陶瓷材料 均易水解，生成白色偏钛酸沉淀 在水溶液中TiO 以锯齿状长链(TiO) 形
2+ 2n+ n
式存在 + 2H O → H TiO + 2NaOH Na2TiO3 2 2 3
具有光泽的银白色金属 密度小、硬度大，表面形成一层氧化 物保护膜，抗腐蚀性强，可用来制造 超音速飞机、潜艇和化工设备
为“生物金属”, 易与肌肉生长在一起， 可用作人工关节
室温下稳定，高温下可与许多非金属 和水蒸气反应
2012-9-4 无机化学
钛(Ti)
室温下能缓慢溶于浓HCl或热、稀HCl 2Ti + 6HCl → 2TiCl3 + 3H2 与HNO3反应，生成H2TiO3
无机化学
2012-9-4
五氧化二钒(V2O5)
橙黄至砖红色固体，无味、有毒 微溶于水, 其水溶液呈淡黄色, 显酸性 两性，以酸性为主 中强氧化剂 V2O5 + 6H++2Cl- → 2VO2+ + Cl2 +3H2O 在硫酸工业中用作催化剂，石油化工 蓝色 中设备的缓蚀剂
V2O5还可被还原为低氧化态的氧化物 SO2 H2 H2
V2O5
2012-9-4