21 过渡金属(II)
合集下载
钪的氧化物
钪的氧化物钪是一种化学元素，属于过渡金属元素，位于第四周期的d块，原子序数为21，原子量为44.96。
钪的化学性质较为稳定，常见化合价为+3。
钪的氧化物是指由钪和氧元素组成的化合物，根据钪的氧化态不同，钪的氧化物可以有多种。
首先，钪的常见氧化态是+3，因此最常见的钪的氧化物是钪(III)氧化物，化学式为Sc2O3。
它是一种白色固体，不溶于水，而能够溶于酸。
钪(III)氧化物具有较高的熔点和热稳定性，是一种优良的耐火材料。
此外，钪(III)氧化物还具有一定的光学性能，在玻璃和陶瓷工业中也有一定的应用。
除了钪(III)氧化物，还存在其他氧化态的钪氧化物。
钪(II)氧化物，化学式为ScO，是一种黑色固体，具有导电性。
钪(IV)氧化物，化学式为ScO2，是一种黄色固体，具有良好的电学性能，可用于制备陶瓷电容器和石墨烯材料。
另外，钪还可以与氧形成过渡性氧化物。
二氧化钪是一种典型的过渡金属氧化物，化学式为Sc2O4。
它是一种黑色固体，具有嵌段结构，能够吸附和催化各种有机分子。
二氧化钪在催化剂领域具有广泛的应用，可以用于有机合成反应和尾气催化转化等领域。
此外，除了上述的四种氧化物，还存在其他形式的钪氧化物。
例如，钪酸钪是一种钪的高氧化态氧化物，化学式为H3ScO6，它是一种白色晶体，可用作化学试剂和催化剂。
总而言之，钪的氧化物有多种形式，包括钪(III)氧化物、钪(II)氧化物、钪(IV)氧化物、二氧化钪和钪酸钪等。
这些钪的氧化物在不同领域具有广泛的应用，包括耐火材料、光学材料、催化剂等。
钪作为一种重要的过渡金属元素，在材料科学和化学领域的研究中发挥着重要的作用。
希望本文对钪的氧化物有一定的了解。
第十章 过渡金属元素(II)(VIIIB族)
② Co(NH3)62+、Co(CN)64-、Co(OH)2、Fe(OH)2
难以在水溶液中稳定存在， 空气中的即可将它们氧化， 尤其Co(CN)64-水即可氧化之: 2Co(CN)64- + 2H2O === 2Co(CN)63- + H2 + 2OHCo2+、Fe3+、Co(OH)3、Fe(OH)3、Co(CN)63-、 Co(NH3)63+、Fe(CN)63-、Fe(CN)63在水溶液中可以稳定存在.
2. M2+的相似性及差异性
① 形成CN = 6的sp3d2杂化的八面体结构的外轨型.
顺磁性水合氧离子，且具有颜色:
Ni(H2O)62+（亮绿色） Co(H2O)62+（粉红色 ）
Fe(H2O)62+（浅绿色） d—d轨道跃迁所致.
② 盐水溶解性相似
它们的SO42-、Cl-、NO3- etc的盐易溶解于水，
BaFeO4（紫红色）强氧化剂. 4. Fe、Co、Ni的配合物— 会用HOT、CFT解释有关的问题.
5.除铁方法 在生产中除去产品中含有的铁杂质的常用方法 是用H2O2氧化Fe2+为Fe3+.调pH值使Fe（OH）3沉淀析出. 但方法的主要缺点: 在于Fe(OH)3具有胶体性质 ，吸附杂质, 沉降速率慢,过滤困难.
此配合物水溶液中稳定性差，加入Hg2+可形成兰色沉淀.
(6) 与丁二酮肟的反应 ------主要是Ni2+的特征反应 生成鲜红色的内配盐沉淀.——定性鉴定Ni2+.
(7).与NO3-的配位作用.——Co2+的特性
Co2+与NO3-能形成一种很有趣的配离子Co(NO3)42CN = 8 十二面体结构, NO3-起双齿配体的作用 (8) 与NO2-的反应
过渡元素(2)
(4)在碱性溶液中,低氧化态的Fe,Co,Ni有一定程度的还原性; (5)单质无论在酸性或碱性介质中都有较强的还原性. 二,铁系元素离子的存在形式及常见反应 1,常见化合物 2,常见反应:稳定性,水解性,氧化还原性
表:铁系元素的常见化合物
氧化值 氧化物 +2 FeO黑,CoO灰绿 黑 灰绿 NiO暗绿 暗绿 氢氧化物 Fe(OH)2白, Co(OH)2粉红 Ni(OH)2浅绿 FeSO47H2O淡绿 淡绿 (NH4)2Fe(SO4)3H2O绿, 绿 CoCl26H2O粉红 粉红 NiSO47H2O绿 绿 +3 砖红, Fe2O3砖红,Co2O3黑, Ni2O黑 黑 Fe(OH)3棕红, 棕红, Co(OH)3棕, Ni(OH)3 黑 FeCl3 黑褐
三,铁系元素的配合物 1,氨合物 2,氰合物 3,硫氰配合物 下页表:铁系元素的常见配离子
�
[Fe(H2O)6 ]3+ + H2O = [Fe(OH )(H2O)6 ]2+ + H3O+ H 2[Fe(H2O)6 ]3+ = [(H2O)4
F O e F O H e
(H2O)4 ] + 2H2O
[Fe(OH )(H2O)5 ]2+ + [Fe(H2O)6 ]3+ = [(H2O)5 Fe OH Fe(H2O)5 ]5+ + H2O
的形状.具有这种特殊功能的材料在导弹,航空航天,石 油化工,机械仪器仪表,汽车等领域有广泛的应用前景. 20世纪60年代首次发现Ni-Ti合金具有非常独特的形状记忆 效应.美国设计的一种用Ti-Ni合金做的新式宇宙飞船天 线,在室温下该天线可以折叠成线团,便于发射,当飞船 升至高空时,温度升至77°C以上,天线即可自动打开. 本族元素价电子构型3d6-84s2,共用的常见氧化态为+2, +3,Fe最高为+6,Ni最高为+4. *铁系元素的元素电势图 (1)酸性溶液中,Fe2+,Co2+和Ni2+是元素的最稳定状态; (2)Fe(VI),Co(III),Ni(IV)在酸性溶液中是强氧化剂; (3)在碱性溶液中,Fe(III),Co(II),Ni(II)是各元素可以被空气中的氧所 氧化,例如:绿矾在空气中可逐渐失去部分结晶 水,同时晶体表面有黄褐色的碱性硫酸铁生成.
过渡金属-2
24
b
氯化钴
• 由于氯化钴分子中结晶水数目的不同水合氯化钴而显出不同的颜色： 325k 363k 393k CoCl2·6H2O CoCl2·2H2O CoCl2·H2O CoCl2 粉红 紫红 蓝紫 蓝 因此，氯化钴可在 变色硅胶干燥剂中 用作指示剂和制显 影墨水
21
3. 氧化数为+6
FeO42- + 8H+ + 3eFeO42- + 4H2O + 3eFe3+ + 4H2O Fe(OH)3 + 5OH-
由此可知，在酸性介质中高铁酸根离子是一个强氧化剂，一般的氧化剂很难 把Fe3+ 氧化成FeO42- 。 但在强碱介质中，Fe(Ⅲ)却能被一些氧化剂氧化： 2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O
其次，随着水解的进行，同时发生各种类型的缩合反应
• 随着PH值的增大，水解倾向增大，溶液颜色有黄棕色逐渐变为红棕色
20
聚合的Fe2(OH)24+ 、Fe2(OH)42+ 能和SO42+ 结合，生成浅黄色 浅黄色 的复盐晶体M 的复盐晶体M2Fe6(SO4)4(OH)12 M=K+ ，Na+ ，NH4+ 俗称黄铁钒。黄铁钒在水中的溶解度小，而且颗粒小，沉 淀速度快，很容易过滤，因此在水法冶金中，已广泛采用 声称黄铁钒的方法出去杂质铁。 1. 加入氧化剂如NaClO3，使所有的 铁转化为Fe3+离子 2. 控制PH值在1.6—1.8左右 3. 使温度保持在 358—368K
b
氯化钴
• 由于氯化钴分子中结晶水数目的不同水合氯化钴而显出不同的颜色： 325k 363k 393k CoCl2·6H2O CoCl2·2H2O CoCl2·H2O CoCl2 粉红 紫红 蓝紫 蓝 因此，氯化钴可在 变色硅胶干燥剂中 用作指示剂和制显 影墨水
21
3. 氧化数为+6
FeO42- + 8H+ + 3eFeO42- + 4H2O + 3eFe3+ + 4H2O Fe(OH)3 + 5OH-
由此可知，在酸性介质中高铁酸根离子是一个强氧化剂，一般的氧化剂很难 把Fe3+ 氧化成FeO42- 。 但在强碱介质中，Fe(Ⅲ)却能被一些氧化剂氧化： 2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O
其次，随着水解的进行，同时发生各种类型的缩合反应
• 随着PH值的增大，水解倾向增大，溶液颜色有黄棕色逐渐变为红棕色
20
聚合的Fe2(OH)24+ 、Fe2(OH)42+ 能和SO42+ 结合，生成浅黄色 浅黄色 的复盐晶体M 的复盐晶体M2Fe6(SO4)4(OH)12 M=K+ ，Na+ ，NH4+ 俗称黄铁钒。黄铁钒在水中的溶解度小，而且颗粒小，沉 淀速度快，很容易过滤，因此在水法冶金中，已广泛采用 声称黄铁钒的方法出去杂质铁。 1. 加入氧化剂如NaClO3，使所有的 铁转化为Fe3+离子 2. 控制PH值在1.6—1.8左右 3. 使温度保持在 358—368K
化学21号元素
化学21号元素化学21号元素是钪（Sc），它的原子序数为21，原子量为44.96。
钪是一种过渡金属，具有银白色的外观。
它在自然界中存在于一些矿石中，如钪铁矿和钪石。
钪的发现可以追溯到1879年，由瑞典化学家拉尔斯·弗雷德里克·尼尔松首次发现并命名。
钪的名称源于拉丁文“scandia”，意为“斯堪的纳维亚”。
这是因为最初发现钪的地区正是斯堪的纳维亚半岛。
钪是一种具有良好机械性能和耐腐蚀性的金属。
它的熔点较高，约为1541摄氏度，具有良好的耐高温性。
钪的密度较低，约为2.99克/立方厘米。
它还具有一定的导电性和导热性。
钪在化学反应中通常以价态+3存在。
它可以与其他元素形成化合物，如钪氧化物（Sc2O3）和钪氯化物（ScCl3）。
钪氧化物是一种白色固体，可用作陶瓷和光学材料。
而钪氯化物是一种无色晶体，可用于催化剂和有机合成中。
钪的应用领域广泛。
由于其优异的机械性能和耐腐蚀性，钪常被用于制造航空航天和汽车工业中的零部件。
钪还可以用于制造高性能合金，如钪铝合金和钪钛合金，这些合金具有高强度和轻质的特点。
此外，钪也可以用于制造光学镜片和光纤通信中的光纤。
钪在生物学和医学领域也有一定的应用。
研究表明，钪可以作为一种对骨髓造血细胞有刺激作用的元素，被用于治疗某些类型的贫血。
此外，钪还可以用作放射性同位素的标记物，用于医学影像学中的放射性示踪和诊断。
虽然钪在工业和科学领域有广泛应用，但由于其稀有性和高成本，钪的使用相对较少。
此外，由于钪的毒性较低，对人体和环境的影响较小，因此在使用过程中需要注意合理使用和处理废弃物。
钪作为化学21号元素，具有良好的机械性能和耐腐蚀性。
它在航空航天、汽车工业、光学材料和医学领域等方面有广泛的应用。
钪的发现和命名源于斯堪的纳维亚地区。
尽管钪使用较少，但它仍然在一些关键领域发挥着重要作用。
第二十一章过渡金属II
Co(H2O)62+稳定性大于Co(H2O)63+, Co(NH3)62+稳定性于Co(NH3)63+
2. CN-配合物
Fe2+ CN－ Fe(CN)2↓ CN－ [Fe(CN)6]4－ Cl2 [Fe(CN)6]3－
(黄血盐)
(赤血盐)
K+ + Fe2+ + Fe(CN)63－ K+ + Fe3+ + Fe(CN)64－
M = Co,Ni
盐类
1. 存在
Fe2+、Fe3+均稳定 FeCl3在蒸气中双聚(FeCl3)2 Co3+在固体中存在，在水中还原成Co2+。 Ni3+氧化性很强，难存在；Ni2+稳定。
2. CoCl26H2O + H2SiO3变色硅胶。
CoCl26H2O 325K CoCl22H2O
粉红色
紫红
363K CoCl2H2O 蓝紫
K2=10－6.3
H2O
OH| 2 Fe
H O
H2O
| OH2
O H
O| H2 Fe
OH2
| OH2
OH2
水解是分散电荷方式
鲍林的电中性原理-----稳
定的分子是每个原子的净电 荷接近于零，或+1~－1之间。
4. 高铁酸盐的制备及应用 [FeO42-]
△
2Fe(OH)3+3ClO－+4OH－ == 2FeO42－+3Cl－+5H2O (溶液中)
配合物 1. NH3 配合物
Fe2+ NH3·H2O Fe(OH)2↓ NH3·H2O 不溶解 Fe3+ NH3·H2O Fe(OH)3↓ NH3·H2O 不溶解 Co2+ NH3·H2O Co(OH)Cl↓ NH3·H2O Co(NH3)62+ O2 Co(NH3)63+ Ni2+ NH3·H2O Ni2(OH)2SO4↓ NH3·H2O Ni(NH3)62+ Cl2 Ni(NH3)63+
2. CN-配合物
Fe2+ CN－ Fe(CN)2↓ CN－ [Fe(CN)6]4－ Cl2 [Fe(CN)6]3－
(黄血盐)
(赤血盐)
K+ + Fe2+ + Fe(CN)63－ K+ + Fe3+ + Fe(CN)64－
M = Co,Ni
盐类
1. 存在
Fe2+、Fe3+均稳定 FeCl3在蒸气中双聚(FeCl3)2 Co3+在固体中存在，在水中还原成Co2+。 Ni3+氧化性很强，难存在；Ni2+稳定。
2. CoCl26H2O + H2SiO3变色硅胶。
CoCl26H2O 325K CoCl22H2O
粉红色
紫红
363K CoCl2H2O 蓝紫
K2=10－6.3
H2O
OH| 2 Fe
H O
H2O
| OH2
O H
O| H2 Fe
OH2
| OH2
OH2
水解是分散电荷方式
鲍林的电中性原理-----稳
定的分子是每个原子的净电 荷接近于零，或+1~－1之间。
4. 高铁酸盐的制备及应用 [FeO42-]
△
2Fe(OH)3+3ClO－+4OH－ == 2FeO42－+3Cl－+5H2O (溶液中)
配合物 1. NH3 配合物
Fe2+ NH3·H2O Fe(OH)2↓ NH3·H2O 不溶解 Fe3+ NH3·H2O Fe(OH)3↓ NH3·H2O 不溶解 Co2+ NH3·H2O Co(OH)Cl↓ NH3·H2O Co(NH3)62+ O2 Co(NH3)63+ Ni2+ NH3·H2O Ni2(OH)2SO4↓ NH3·H2O Ni(NH3)62+ Cl2 Ni(NH3)63+
21第二十一章_过渡金属(II_)
4[Co(NH3)6]2+ + O2 + 2H2O ─→ 4[Co(NH3)6] 3+ + 4OH由标准电极电势，Co3+很不稳定，氧化性很强，而Co(Ⅲ)氨合物的氧 化性大为减弱，稳定性显著增强。
Ni2+在过量的氨水中可生成蓝色[Ni(NH3)4(H2O)2] 2+以及紫色 [Ni(NH3)6] 2+ 。 Ni2+的配合物都比较稳定
2019/11/14
2
5、铁、钴，镍都是中等活泼金属，常温下，在没有水蒸气存在时，它 们与氧、硫、氯等非金属单质不起显著作用。但在高温，它们将和上述 非金属单质以及水蒸气发生剧烈反应。铁和铝、铬一样，与浓HNO3、浓 H2SO4会被“钝化”。铁在潮湿空气中会生锈，铁锈的成分通常简略用 Fe2O3.xH20表示。钴和镍在常温下对水和空气都较稳定。
O2＋2H2O+4e＝4OH—
φ0＝+0．401V
Co(OH)2在空气中能慢慢地被氧化成棕色的Co(OH)3，Ni(OH)2不能 与空气中的氧作用，只能被强氧化剂如NaOCI、Br2等氧化而成 Ni(OH)3。
Fe(OH)3略有两性，但碱性强于酸性，只有新沉淀出来的Fe(OH)3能溶 于浓的强碱溶液中生成铁(Ⅲ)酸钾：
4、它们的可溶性盐类从溶液中析出时，常带有相同数目的结晶水。 例如，它们的硫酸盐都含7个结晶水为MⅡSO4.7H20(M=Fe、Co、 Ni)，又如硝酸盐常含6个结晶水为MⅡ(NO3)2.6H2O;
5、 这些元素的+II水合离子都显一定的颜色，如[Fe(H2O)6]2+为浅 绿色，[Co(H2O)6]2+为粉红色，[Ni(H2O)6]2+为亮绿色。当从溶液 中析出结晶时，这些水分子成结晶水共同析出，所以它们的盐也有颜 色。但无水盐却有不同的颜色，如Fe(Ⅱ)盐为白色，Co(Ⅱ)盐为蓝色， Ni(Ⅱ)盐为黄色。
Ni2+在过量的氨水中可生成蓝色[Ni(NH3)4(H2O)2] 2+以及紫色 [Ni(NH3)6] 2+ 。 Ni2+的配合物都比较稳定
2019/11/14
2
5、铁、钴，镍都是中等活泼金属，常温下，在没有水蒸气存在时，它 们与氧、硫、氯等非金属单质不起显著作用。但在高温，它们将和上述 非金属单质以及水蒸气发生剧烈反应。铁和铝、铬一样，与浓HNO3、浓 H2SO4会被“钝化”。铁在潮湿空气中会生锈，铁锈的成分通常简略用 Fe2O3.xH20表示。钴和镍在常温下对水和空气都较稳定。
O2＋2H2O+4e＝4OH—
φ0＝+0．401V
Co(OH)2在空气中能慢慢地被氧化成棕色的Co(OH)3，Ni(OH)2不能 与空气中的氧作用，只能被强氧化剂如NaOCI、Br2等氧化而成 Ni(OH)3。
Fe(OH)3略有两性，但碱性强于酸性，只有新沉淀出来的Fe(OH)3能溶 于浓的强碱溶液中生成铁(Ⅲ)酸钾：
4、它们的可溶性盐类从溶液中析出时，常带有相同数目的结晶水。 例如，它们的硫酸盐都含7个结晶水为MⅡSO4.7H20(M=Fe、Co、 Ni)，又如硝酸盐常含6个结晶水为MⅡ(NO3)2.6H2O;
5、 这些元素的+II水合离子都显一定的颜色，如[Fe(H2O)6]2+为浅 绿色，[Co(H2O)6]2+为粉红色，[Ni(H2O)6]2+为亮绿色。当从溶液 中析出结晶时，这些水分子成结晶水共同析出，所以它们的盐也有颜 色。但无水盐却有不同的颜色，如Fe(Ⅱ)盐为白色，Co(Ⅱ)盐为蓝色， Ni(Ⅱ)盐为黄色。
过渡金属Ⅱ-资料
§21 过渡金属（Ⅱ）
一、铁系元素 二、铂系元素 三、过渡金属的通性
2020/6/3
1
Ⅷ
Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt
---铁系元素
铂系元素 与Ag、Au 合称贵金属
2020/6/3
2
§21-1 铁系元素
一、概述
Fe Co Ni 价电子层结构 3d64S2 3d74S2 3d84S2 主氧化数 +2,+3,+6 +2,+3 +2,+3 电势图:P1013 酸中：Fe(Ⅱ)易被氧化，Co(Ⅱ)、 Ni(Ⅱ)稳定。 碱中：Fe(OH)3、Co(OH)2、Ni(OH)2较稳定 存在：赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿
⑶易被氧化 4FeSO4+O2+2H2O=4Fe(OH)SO4
黄色或铁锈色 2020/6/3 11
如何配FeSO4溶液？
用途
定量分析中，标定MnO4-,Cr2O72-等 制蓝黑墨水：
FeSO4+鞣酸→鞣酸亚铁→鞣酸铁（黑）
鉴定NO2-或NO3-：
FeSO4+NO=Fe(NO)SO4(棕色环）
2.CoCI2 硅胶干燥剂的干湿指示剂
缩 合 ： 2 [ F e ( H 2 O ) 6 ] 3 +K[ F e 2 ( H 2 O ) 4 ( O H ) 2 ( H 2 O ) 4 ] 4 + + 2 H +
K = 1 0 - 2 . 9 1
2020/6/3 14
水合铁离子双聚体结构 [Fe2(OH)2(H2O)8]4+
加酸抑制水解，加热或加碱促进水解
酸碱性 两性偏碱 碱性 碱性 氧化性
一、铁系元素 二、铂系元素 三、过渡金属的通性
2020/6/3
1
Ⅷ
Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt
---铁系元素
铂系元素 与Ag、Au 合称贵金属
2020/6/3
2
§21-1 铁系元素
一、概述
Fe Co Ni 价电子层结构 3d64S2 3d74S2 3d84S2 主氧化数 +2,+3,+6 +2,+3 +2,+3 电势图:P1013 酸中：Fe(Ⅱ)易被氧化，Co(Ⅱ)、 Ni(Ⅱ)稳定。 碱中：Fe(OH)3、Co(OH)2、Ni(OH)2较稳定 存在：赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿
⑶易被氧化 4FeSO4+O2+2H2O=4Fe(OH)SO4
黄色或铁锈色 2020/6/3 11
如何配FeSO4溶液？
用途
定量分析中，标定MnO4-,Cr2O72-等 制蓝黑墨水：
FeSO4+鞣酸→鞣酸亚铁→鞣酸铁（黑）
鉴定NO2-或NO3-：
FeSO4+NO=Fe(NO)SO4(棕色环）
2.CoCI2 硅胶干燥剂的干湿指示剂
缩 合 ： 2 [ F e ( H 2 O ) 6 ] 3 +K[ F e 2 ( H 2 O ) 4 ( O H ) 2 ( H 2 O ) 4 ] 4 + + 2 H +
K = 1 0 - 2 . 9 1
2020/6/3 14
水合铁离子双聚体结构 [Fe2(OH)2(H2O)8]4+
加酸抑制水解，加热或加碱促进水解
酸碱性 两性偏碱 碱性 碱性 氧化性
- 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)。
上页 下页
退出
硫氰合物
Co2+与SCN- 反应，形成蓝色的[Co(NCS)4]2-, 在定性分析中用于鉴 定Co2+。因为[Co(NCS)4]2-在水溶液中不稳定，用水冲稀时可变为粉红 色的[Co(H2O)6]2+，所以用SCN- 检出Co2+时，常使用浓NH4SCN溶液， 以抑制[Co(NCS)4]2- 的解离，并用丙酮进一步抑制解离或用戊醇萃取。
上页 下页
退出
2 铂（II）-乙烯配位化合物
蔡斯盐: K[Pt(C2H4)Cl3]
K2[PtCl6] +K2C2O4 ─→ K2[PtCl4] + 2KCl +2CO2 [PtCl4]2- + C2H4 ─→ [Pt(C2H4)Cl3]‾ + Cl ‾
PtCl2·C2H4是第一个不饱和烃与金属的配合物。[Pt(C2H4)Cl2]2中性 化合物是一个具有桥式结构的二聚物，两个乙烯分子以反式排布。
上页 下页
退出
21.1.1 铁系元素概述
Ⅷ族 Fe Co Ni
Ru Rh Pd
Os Ir Pt
元素 Fe Co Ni
价电子构型 3d64s2 3d74s2 3d74s2
重要氧化态 +2,+3,(+6) +2,+3,(+5) +2,+3,(+4)
最高氧化值不等于族序数。
上页 下页
退出
➢ 铁约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列中的第四位。铁最高氧化态+6 ，常见氧化态+2和+3。钴和镍最高氧化态为+4，氧化态有+3和+2。 ➢ 酸性溶液中，Fe2+、Co2+、Ni2+离子稳定，空气中Fe2+被氧化为Fe3+；碱 性介质，铁最稳定氧化态+3，而钴和镍的最稳定氧化态+2；在干态，Fe直 接氯化却得FeCl3，因为Fe的第三电离势较小。Co和Ni同氯气反应不能生成 三氯化物。
以双聚分子Fe2Cl6存在， Fe3+在酸性溶液中是较强氧化剂。 2FeCl3 + 2KI → 2KCl + 2FeCl2 + I2 2FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + 2HCl + S 2FeCl3 + SnCl2 → 2FeCl2 + SnCl4
Fe3+离子在溶液中明显地水解，水解过程很复杂。首先，发生 逐级水解，其次，随着水解的进行，同时发生各种类型的缩合反 应（P1023）。
➢ 大多数铂系金属能吸收气体，其中钯的吸氢能力最大(钯溶解氢的体积 比为1:700)。所有的铂系金属都有催化性能，例如氨氧化法制硝酸用 Pt～Rh(90:10)合金或Pt-Ru-Pd(90:5:5)合金作催化剂。
➢ 铂系元素有很高的化学稳定性。常温下，与氧、硫、氯等非金属元素都 不反应，在高温下才可反应。钯和铂能溶于王水：
2 氧化态为+2的盐
➢ 卤化物 325K
363K
CoCl2·6H2O
CoCl2·2H2O
粉红
紫红
393K
CoCl2·H2O 蓝紫
CoCl2 蓝色
如[Fe(H2O)6]2+为浅绿色，[Co(H2O)6]2+ 为粉红色，[Ni(H2O)6]2+为苹果 绿色
上页 下页
退出
➢ 硫酸盐
2Ni + 2HNO3 + 2H2SO4 = 2NiSO4 + NO2 + NO + 3H2O NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O NiCO3 + H2SO4 = NiSO4 + H2O +CO2
当溶液中酸过量时，Fe3+主要以[Fe(H2O)6]3+存在。当pH=2-3时 ，聚合倾向增大，形成聚合度大于2的多聚体，最终导致生成红 棕色胶状水合三氧化二铁沉淀。加热时，颜色变浅？ 3 氧化数为+6的铁的化合物
在酸性介质中高铁酸根离子FeO42-是一个强氧化剂，在强碱性 介质中，Fe(III) 能被一些氧化剂如NaClO所氧化： 2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- → 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O
上页 下页
退出
21.1.3 钴和镍
Co、Ni常见氧化态：+2、+3 • 氧化物和氢氧化物
CoO (灰绿色)
Co2O3 (黑色)
NiO (暗绿色)
Ni2O3 (黑色)
Co、Ni的+2，+3氧化数的氧化物均能溶于强酸，而不溶 于水和碱，属碱性氧化物。它们的+3 氧化态氧化物的氧 化能力按铁—钴—镍顺序递增而稳定性递降
3 配合物 ➢ 氨合物
Co2+与过量氨水反应，可形成土黄色的[Co(NH3)6]2+，此配离子在空气 中可慢慢被氧化变成更稳定的红褐色[Co(NH3)6]3+。均能与CN-形成配 合物
2[Co(NH3)6]2+ + 1/2O2 + H2O → 2[Co(NH3)6]3+ + 2OH2K4[Co(CN)6] + 2H2O → 2K3[Co(CN)6] + 2KOH + H2↑
Ni + 4CO → Ni(CO)4； Fe + 5CO → Fe(CO)5 ➢ 性质：熔点、沸点比常见金属化合物低，易挥发，受热易分解为金 属和一氧化碳。可利用这些特性来分离或提纯金属。
例如高纯铁粉的制备：Fe + 5CO→ [Fe(CO)5] → 5CO + Fe(高纯) ➢ 羰基化合物有毒。
上页 下页
Ni2+可与SCN-反应，形成[Ni(NCS)]+、[Ni(NCS)3]- 等配合物，这 些配离子均不太稳定。
上页 下页
退出
羰合物
铁系元素与CO易形成羰合物, 例如Fe、Co、Ni的几个羰合物:
羰合物 [Fe(CO)5] [Co2(CO)8]
[Ni(CO)4]
颜色
浅黄(液)
深橙(固)
无色(液)
熔点t/℃
对比Co3+在氨水和酸性溶液中的标准电极电势，可见Co3+ 很不稳定，氧 化性很强，而Co(Ⅲ)氨合物的氧化性大为减弱，稳定性显著增强 ➢钴(III)能与NO2-，NO3-，OH-，NH2-，NH2-，O22-，O2-等形成多种形式 的配合物和同分异构现象。 ➢ Ni2+ 的配合物都比较稳定
Ni2+ 在过量氨水中可生成蓝色[Ni(NH3)4(H2O)2]2+ 以及紫色[Ni(NH3)6]2+ ➢ Ni (II) 也可形成多种配合物，在中性、弱酸性或弱碱性溶液中与丁二铜 肟生成二丁二铜肟合镍(II)螯合物（鲜红色），是检验Ni2+的特征反应。
2C5H5MgBr + FeCl2 → (C5H5)2Fe + MgBr2 + MgCl2
上页 下页
退出
2. 氧化数为+3的铁的化合物
三氧化二铁：具有α和γ两种构型。α型顺磁性，γ型铁磁性。自然的赤铁 矿是α型。FeO和Fe2O3的混合氧化物Fe3O4（磁性氧化铁），具有磁性， 是电的良导体，是磁铁矿的主要成分。 氢氧化铁：通常称为氢氧化铁的红棕色沉淀实际上是Fe2O3·nH2O，习惯 上写作Fe(OH)3。新沉淀出来的水合三氧化二铁具有两性，主要呈碱性 ，易溶于浓的强碱溶液形成[Fe(OH)6]3-离子。 三氯化铁：具有明显共价性，易潮解，溶解在有机溶剂（如丙酮）中，
-20
(51～52℃分解)
-25
沸点t/℃
103
43
➢ 结构：σ配键和反馈键（图21-7） ➢ 稳定性：由于σ配键和反馈键两种成键作用同时进行，使金属与一 氧化碳形成的羰基化合物具有很高稳定性。 ➢ 制备：多数羰基配位物可以通过金属和一氧化碳的直接化合制备， 但金属必须是新还原出来的具有活性的粉状物。
Pt + 4HNO3 + 18HCl ─→ 3H2[PtCl6] + 4NO↑+ 8H2O 钯还能溶于硝酸和热硫酸中。而钌和锇、铑和铱不但不溶于普通强酸， 甚至也不溶于王水。
上页 下页
退出
21.2.2 Pt和Pd的重要化合物
1 氯铂酸及其盐
➢ 氯铂酸
Pt + 4HNO3 + 18HCl ─→ 3H2[PtCl6] + 4NO↑+ 8H2O PtCl4 + 2HCl ─→ H2[PtCl6] Pt (OH)4 + 6HCl ─→ H2[PtCl6] + 4H2O ➢ 铂酸盐
Pt (OH)4 + 2NaOH ─→ Na2[Pt(OH)6] PtCl4 + 2NH4Cl ─→ (NH4)2[PtCl6] PtCl4 + 2KCl ─→ K2[PtCl6] (黄色）
K2[PtCl6] +2KBr ─→ 2KCl + K2[PtBr6] (深红） K2[PtCl6] +2KI ─→ 2KCl + K2[PtI6] （黑色）
退出
21.2 铂系元素
21.2.1 铂系元素概述 21.2.2 铂和钯的重要化合物
上页 下页
退出
21.2.1 铂系元素概述
Ru 4d 7 5s 1
Os 5d 6 6s 2
Rh 4d 8 5s 1
Ir 5d 7 6s 2
Pd 4d 10 5s 0
Pt 5d 4 6s 1
轻铂系 重铂系
➢ 铂系元素的最外电子层(ns)电子数除Os和Ir为2外，其余均为1或0。形 成高氧化态的倾向在周期表中由左向右逐渐减少；从上往下逐渐增