无机化学课件--过渡元素
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过渡元素课件
Cr3+的配合物有数千种，绝大多数配位数：6 常见的是：[Cr(H2O)6]3+, 配合物多有颜色
[Cr(H2O）6 ]Cl2紫色 [Cr(H2O）5Cl]Cl2 H2O蓝绿色
[Cr(H2O）4Cl2 ]Cl 2H过渡2元O素绿色
18
12.2.4 铬（Ⅵ）盐 1. Cr2O72-与CrO42-间的转化
4.形成多种配合物
过渡元素
11
12.1 过渡元素通性
过渡元素
12
12.1 过渡元素通性
5.催化性
许多过渡元素及其化合物具有独特的催化性能，Pt，Pd， Fe，Cu，V，…..，PdCl2 ， V2O5….等常用的催化剂
6.磁性
多数过渡金属原子或离子有未成对电子，具有顺磁性，未 成对电子数越多，磁矩越大
Sc
Ti
Eθ M 2 /M
/
V
可溶该金属 的酸 元素
---
各种酸 Fe
-1.63
热 HCl HF Co
E / V θ M2 /M
可溶该金属 的酸
-0.44
稀 HCl H2SO4 等
-0.29
缓溶解在 HCl 等酸中
V -1.2 (估算值) HNO3，HF 浓 H2SO4 Ni
-0.25
稀 HCl H2SO4 等
Cr 2H (稀) Cr2（ 蓝） H2
O2 Cr3 (紫)
2Cr
2H 2SO 4
(浓)
Cr（2 SO
）
43
3SO2
H2O
在冷、浓硝酸中钝化
2. 铬（Ⅲ）的化合物
（1）Cr2O（3 铬绿） ——两性氧化物 制备：4Cr 3O2 Δ 2Cr2O3
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。
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
天津大学无机化学课件第十三章过渡元素
TiCl4+3H2O → H2TiO3 + 4HCl
4.是制备金属可钛用及于其制化造合烟物雾的重要原料,
有机反应催化剂
2019/9/21
课件
11
铌(Nb)、钽(Ta)
铌是某些硬质钢的组成元素，特别是 耐高温的特种钢
钽具有低生理反应和不被人体排斥性 能，用于制作修复骨骼的金属板材、 缝合神经的丝和箔 铌和钽性质类似，分离困难
2019/9/21
课件
12
13-2-2 钛的重要化合物
13-2-2 钛的重要化合物
钛(Ti)——价电子构型3d24s2
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
2019/9/21
课件
10
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
分离方法目前主要有：
1. 离子交换法: 用强碱型酚醛树脂
R-N(CH3)+3Cl-作阴离子交换剂
2. 溶剂萃取法：用三辛胺萃取锆的硫酸盐
2019/9/21
课件
9
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%
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
第20章过渡金属1无机化学ppt课件
*
2 用 途：
① 钛及其合金广泛地用于制造喷气发动机、超音速飞机和潜水艇(防雷达、防磁性水雷)以及海军化工设备。 ② 钛与生物体组织相容性好，结合牢固，用于接骨和制造人工关节；钛具有隔热、高度稳定、质轻、坚固等特性，由纯钛制造的假牙是任何金属材料无法比拟的，所以钛又被称为“生物金属”。因此，继 Fe、Al 之后，预计 Ti 将成为应用广泛的第三金属。
—
-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
元素
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
E (M2+/M)/V
-0.44
-0.277
-0.257
0.34
-0.7626
可溶该金 属的酸
稀HCl H2SO4 等
*
(2) 二氧化锆 (ZrO2) ZrO2有三种晶型：单斜(monoclinic)；四方 (tetragonal)；立方(cubic)。三者之间可以相互转换
物性: ZrO2 白色粉末，不溶于水，熔点很高。 化性: 除 HF 外不与其他酸作用。
*
ZrO2 至少有两种高温变体，1370 K 以上为四方晶型，2570 K 以上为立方萤石晶型。
-0.257
第二过渡系
Cd
-0.403
Pd
+0.92
第三过渡系
Hg
+0.8535
Pt
+1.2
*
钛副族元素处于周期表 ⅣB 族，包括钛Ti， 锆 Zr，铪 Hf 3种元素。
原子的价电子层结构 ( n－1) d2 ns2，最稳定的氧化态为 + 4，其次是 +3，而 +2 氧化态较为少见，化合态的钛还有可能呈现 0 和 –1 的低氧化态。
2 用 途：
① 钛及其合金广泛地用于制造喷气发动机、超音速飞机和潜水艇(防雷达、防磁性水雷)以及海军化工设备。 ② 钛与生物体组织相容性好，结合牢固，用于接骨和制造人工关节；钛具有隔热、高度稳定、质轻、坚固等特性，由纯钛制造的假牙是任何金属材料无法比拟的，所以钛又被称为“生物金属”。因此，继 Fe、Al 之后，预计 Ti 将成为应用广泛的第三金属。
—
-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
元素
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
E (M2+/M)/V
-0.44
-0.277
-0.257
0.34
-0.7626
可溶该金 属的酸
稀HCl H2SO4 等
*
(2) 二氧化锆 (ZrO2) ZrO2有三种晶型：单斜(monoclinic)；四方 (tetragonal)；立方(cubic)。三者之间可以相互转换
物性: ZrO2 白色粉末，不溶于水，熔点很高。 化性: 除 HF 外不与其他酸作用。
*
ZrO2 至少有两种高温变体，1370 K 以上为四方晶型，2570 K 以上为立方萤石晶型。
-0.257
第二过渡系
Cd
-0.403
Pd
+0.92
第三过渡系
Hg
+0.8535
Pt
+1.2
*
钛副族元素处于周期表 ⅣB 族，包括钛Ti， 锆 Zr，铪 Hf 3种元素。
原子的价电子层结构 ( n－1) d2 ns2，最稳定的氧化态为 + 4，其次是 +3，而 +2 氧化态较为少见，化合态的钛还有可能呈现 0 和 –1 的低氧化态。
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。
无机化学下册第二十章-过渡元素-1市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
3. 钒酸盐旳鉴别
中性
VO43- + 2H2O2 ====[VO2(O2)2]3- + 2H2O
黄色
强酸性
VO43- + H2O2 +6H+ ===[V(O2)]3++ 4H2O
红棕色
[VO2(O2)2]3-＋6H+
[V(O2)]3+＋H2O2＋
2H2O黄色
红棕色
第四节 铬分族
一、主要矿物
Cr 主要矿物:铬铁矿(FeCr2O4)
灼烧
△
H2TiO3 ＝＝TiO2＋H2O
△
氯化
TiO2＋2C＋2Cl2＝＝TiCl4＋CO↑
金属还原
TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti
二、单质旳性质 I. 价电子构型和氧化态 II. 化学性质
价电子层 氧化态 Ti 3d24s2 +3，+4 Zr 4d25s2 +4 Hf 5d26s2 +4
不与水、空气、稀酸等反应。钛能与热浓盐酸或热硝酸中， 但Zr 和Hf则不溶，它们最佳溶剂是氢氟酸。
价层电子 氧化态
Cr 3d54s1 +2,+3,+6 Mo 4d55s1 +2,+3,+4,+5,+6 W 5d46s2 +2,+3,+4,+5,+6
Cr＋2HCl＝CrCl2(蓝色)＋H2↑ 4CrCl2＋4HCl＋O2＝4CrCl3(绿色)＋2H2O
2Cr＋6H2SO4 ＝Cr2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O
氯化制 TiCl4
硫酸浸取反应 还原除铁
FeTiO3+3H2SO4＝
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同多酸和杂多酸及其盐
22.3.1 铬、钼、钨的
铬单分质族(VIB)： Cr
Mo
价W层电子构型：3d 54s1 氧化态：+3、+6
4d 55s1 +5、+6
5d +5、
1. 存在：
铬：铬铁矿 钼：辉钼矿 钨：黑钨矿
Fe(CrO 2 )2 或FeO Cr2O3
MoS2
(FeI , MnII)WO4 白钨矿 CaWO4
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 TiO2+2C+2Cl21=0=00=-=11=0=0KTiCl4+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。
偏钒酸盐MIVO3、正钒酸盐M3IVO4、焦钒酸盐 M4IV2O7和多钒酸盐M3IV3O9、M6IV10O28等。
VO43-+2H+2HVO42-V2O74-+H2O(pH≥13) 2V2O74-+6H+2V3O93-+3H2O(pH≥8.4)
10V3O93-+12H+3V10O286-+6H2O(8>pH>3) 若酸度再增大，则缩合度不变，而是获得质 子。
TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti
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]
钛
2、钛（+3价）化合物 Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Sn2+)稍强
Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3===2Ti(SO4)2+2FeSO4
３、二价钛具有更强的还原性。
钒
一、概述 １、存在和发现 钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿 Pb5[VO4]3Cl等。 Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为 Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为 钽铁矿。 二、性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、 +II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的 混合酸中，钽不溶于王水。
① 4Fe(CrO 2 ) 2 + 8Na 2CO 3 + 7O 2 2Fe 2O 3 + 8Na 2CrO 4 + 8CO 2
② 2Na 2CrO 4 + H 2SO 4
Na 2Cr 2O 7 +Na 2SO 4+H 2O
③ Na 2Cr 2O 7 + 2C ④ 2Al + Cr 2O 3
Cr 2O 3 + Na 2CO 3 + CO
2Cr + Al 2O 3
单质
3.单质的物理性质 价电子数多，均可参与成键，金属键强
钒
2、性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的
混合酸中，钽不溶于王水。
V(OH)4+ 1.0 VO2+ 0.34 V3+ -0.26 V2+ -1.18 V Nb2O5 0.05 Nb3 + -1.1 Nb Ta2O5 -0.75 Ta
V
钛
一、概述 １、存在与发现 1791年，W.Gregor和1795年，M.H.Klaproth仅得 到二氧化钛；1910年, M.A.Hunter制得钛。 ２、丰度与分布 钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是 钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2， CaTiO3。锆以斜锆矿ZrO2 和锆英石ZrSiO4的形式存在，铪总是以锆的百分之几的 量和锆伴生且分离困难。 ３、提炼和用途 钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性的金 属，用于化工、海上设备，医疗、卫星等。锆和铪的 性质极相似,硬度较大、导电不良、外表类似不锈钢。
钒
二、钒的重要化合物
V(+V)具有较大的电荷半径比，所以在水溶液中不
存在简单的V5+离子，而是以钒氧基(VO2+、VO3+)或钒酸 根(VO3-,VO43-)等形式存在。同样，氧化态为+IV的钒在 水溶液中以VO2+离子形式存在。
1、五氧化二钒
V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的 催化剂。
第22章
过渡金属(Ⅰ)
§22.1
§22.2
§22.3 §族22.4 族
引言 钛钒 铬副 锰副
22.1 引 言
什么是过渡元素？在周期表中的位置？分类？
具有部分充填d 或f 壳层电子的元素
§22.2 钛和钒
§22.2.1 钛及其化合物
钛的主要矿物是什么？ 从钛铁矿制取钛白的反应原理？ Ti3+的还原性？如Ti3+与Fe3+、Cu2+的反应？ TiCl4的水解性？ TiO2+离子与H2O2的反应？
2NH4VO3====V2O5+2NH3+H2O V2O5+NaOH===Na3VO4+3H2O V2O5+6HCl===2VOCl2+Cl2+H2O VO2++Fe2++H+===VO2++Fe3++H2O 2VO2++C2O42-+4H+===2VO2++2CO2+2H2O
钒
2、钒酸盐和多钒酸盐
V10O286-+H+HV10O285若pH=1时则变为VO2+。 在钒酸盐的溶液中加过氧化氢,若溶液是弱碱 性、中性或弱酸性时得黄色的二过氧钒酸离子,
3-
§22.3 铬副族 多酸和多酸 盐
22.3.1 22.3.2 22.3.3
铬、钼、钨的单质 铬的化合物 水溶液中离子及其反应
*22.3.4 钼、钨的化合 *物22.3.5 多酸型配合物
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)
1000 ℃ ~1300℃ Na2CrO4(s)
H2O
Na2CO3 (s)
①
Fe2O3 (s)
浸取
Na2CrO4 (aq)
H2SO4 Na2Cr2O7
ห้องสมุดไป่ตู้
酸化
(aq)
②
③
Al
Cr2O3 ④ Cr
22.3.1 铬、钼、钨的
铬单分质族(VIB)： Cr
Mo
价W层电子构型：3d 54s1 氧化态：+3、+6
4d 55s1 +5、+6
5d +5、
1. 存在：
铬：铬铁矿 钼：辉钼矿 钨：黑钨矿
Fe(CrO 2 )2 或FeO Cr2O3
MoS2
(FeI , MnII)WO4 白钨矿 CaWO4
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 TiO2+2C+2Cl21=0=00=-=11=0=0KTiCl4+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。
偏钒酸盐MIVO3、正钒酸盐M3IVO4、焦钒酸盐 M4IV2O7和多钒酸盐M3IV3O9、M6IV10O28等。
VO43-+2H+2HVO42-V2O74-+H2O(pH≥13) 2V2O74-+6H+2V3O93-+3H2O(pH≥8.4)
10V3O93-+12H+3V10O286-+6H2O(8>pH>3) 若酸度再增大，则缩合度不变，而是获得质 子。
TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti
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]
钛
2、钛（+3价）化合物 Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Sn2+)稍强
Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3===2Ti(SO4)2+2FeSO4
３、二价钛具有更强的还原性。
钒
一、概述 １、存在和发现 钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿 Pb5[VO4]3Cl等。 Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为 Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为 钽铁矿。 二、性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、 +II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的 混合酸中，钽不溶于王水。
① 4Fe(CrO 2 ) 2 + 8Na 2CO 3 + 7O 2 2Fe 2O 3 + 8Na 2CrO 4 + 8CO 2
② 2Na 2CrO 4 + H 2SO 4
Na 2Cr 2O 7 +Na 2SO 4+H 2O
③ Na 2Cr 2O 7 + 2C ④ 2Al + Cr 2O 3
Cr 2O 3 + Na 2CO 3 + CO
2Cr + Al 2O 3
单质
3.单质的物理性质 价电子数多，均可参与成键，金属键强
钒
2、性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的
混合酸中，钽不溶于王水。
V(OH)4+ 1.0 VO2+ 0.34 V3+ -0.26 V2+ -1.18 V Nb2O5 0.05 Nb3 + -1.1 Nb Ta2O5 -0.75 Ta
V
钛
一、概述 １、存在与发现 1791年，W.Gregor和1795年，M.H.Klaproth仅得 到二氧化钛；1910年, M.A.Hunter制得钛。 ２、丰度与分布 钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是 钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2， CaTiO3。锆以斜锆矿ZrO2 和锆英石ZrSiO4的形式存在，铪总是以锆的百分之几的 量和锆伴生且分离困难。 ３、提炼和用途 钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性的金 属，用于化工、海上设备，医疗、卫星等。锆和铪的 性质极相似,硬度较大、导电不良、外表类似不锈钢。
钒
二、钒的重要化合物
V(+V)具有较大的电荷半径比，所以在水溶液中不
存在简单的V5+离子，而是以钒氧基(VO2+、VO3+)或钒酸 根(VO3-,VO43-)等形式存在。同样，氧化态为+IV的钒在 水溶液中以VO2+离子形式存在。
1、五氧化二钒
V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的 催化剂。
第22章
过渡金属(Ⅰ)
§22.1
§22.2
§22.3 §族22.4 族
引言 钛钒 铬副 锰副
22.1 引 言
什么是过渡元素？在周期表中的位置？分类？
具有部分充填d 或f 壳层电子的元素
§22.2 钛和钒
§22.2.1 钛及其化合物
钛的主要矿物是什么？ 从钛铁矿制取钛白的反应原理？ Ti3+的还原性？如Ti3+与Fe3+、Cu2+的反应？ TiCl4的水解性？ TiO2+离子与H2O2的反应？
2NH4VO3====V2O5+2NH3+H2O V2O5+NaOH===Na3VO4+3H2O V2O5+6HCl===2VOCl2+Cl2+H2O VO2++Fe2++H+===VO2++Fe3++H2O 2VO2++C2O42-+4H+===2VO2++2CO2+2H2O
钒
2、钒酸盐和多钒酸盐
V10O286-+H+HV10O285若pH=1时则变为VO2+。 在钒酸盐的溶液中加过氧化氢,若溶液是弱碱 性、中性或弱酸性时得黄色的二过氧钒酸离子,
3-
§22.3 铬副族 多酸和多酸 盐
22.3.1 22.3.2 22.3.3
铬、钼、钨的单质 铬的化合物 水溶液中离子及其反应
*22.3.4 钼、钨的化合 *物22.3.5 多酸型配合物
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)
1000 ℃ ~1300℃ Na2CrO4(s)
H2O
Na2CO3 (s)
①
Fe2O3 (s)
浸取
Na2CrO4 (aq)
H2SO4 Na2Cr2O7
ห้องสมุดไป่ตู้
酸化
(aq)
②
③
Al
Cr2O3 ④ Cr