第二节 钒分族
炼铁，使90％左右的钒进入生铁中；再通过炼钢过程，可获得富钒
炉渣；然后以富钒炉渣为原料提取钒，其基本原理为：
O2 富钒炉渣 NaCl Cl2 H2O NH4Cl H2SO4
焙烧
NaVO3
浸提
沉淀
pH = 2-2.5
NH4VO3 煅烧
Ca
产品
（金属钒）
热还原
V 2O5
⑴焙烧
将富钒炉渣与食盐（或碳酸钠）混合，在空气中加热至 800－ 1000℃进行焙烧，使其转化为易溶的含氧酸钠盐。
一、钒分族元素概述
元素周期表中ⅤB族元素常称为钒分族，该族只有V、Nb、Ta三 种元素。
1.原子结构 元素 结构 V Ar 3d3 4s2 4p0 Nb Kr 4d3 5s2 5p0 Ta Xe 5d3 6s2 6p0 r原子(pm) 132.1 142.9 143 rM5+(pm) 59 69 68 电负性 1.63 1.6 1.5
五氧化二钒可以通过偏钒酸铵热分解制得，也可通过三氯化氧
化钒水解制得。
2VOCl3 + 3H2O ＝ V2O5 + 6HCl
五氧化二钒是以酸性为主的两性氧化物，既可溶于碱溶液，也
可溶于强酸。
V2O5 + 6NaOH ＝ 2Na3VO4 + 3H2O
（钒酸钠）
V2O5 + 2H+ ＝ 2VO2+ + H2O
（五氟钒酸） 由于钒具有高沸点、硬度较高、化学性质较稳定等特点，常用
其制造特种合金钢。 例如：
工具钢Fe－V合金（高硬度、高
强度、高耐磨性） Ti－Al－V合金（高耐热性、高
强度、高韧性）——航空材料
4.钒的化合物 ⑴五氧化二钒
钒可以形成多种氧化物（如：VO、V2O3、VO2、V2O5 等），其中 五氧化二钒最稳定。
得到金属钒。
V2O5 + 5Ca
Δ
5CaO + 2V
钒铁(V2O5)
五氧化二钒
3.钒的性质
钒属立方I晶格，银白色，Tf = 1919℃（钒分族元素与钼、钨 并称“难熔金属”），质地坚硬（莫氏硬度为7）。 钒具有较好的耐盐酸、硫酸性，但能被氢氟酸、硝酸、王水等 腐蚀，更易溶于氢氟酸和硝酸混酸中。
3V + 15HF + 5HNO3 ＝ 3HVOF5 + 5NO + 7H2O
VCl4 + 2H2O ＝ VO2 + 4HCl
四氯化钒的热稳定性较差，在沸点下发生分解，生成三氯化钒
和氯气。
2VCl4
Δ
2VCl3 + Cl2
四氯化钒在有机合成中，可使酚偶联；在橡胶工业中，可催化
乙烯的聚合反应。
C6H5OH + 2VCl4 ＝ HOC6H4-C6H4OH + 2VCl3 + 2HCl
2M + H2 M + C M + 2S
Δ
2MH （高温，形成的氢化物为金属型） MC （钽也可形成Ta2C） MS2 （钒也可形成V2S5） 2MX5 （钒只有VF5、VCl4、VBr3）
高温
Δ Δ
2M + 5X2
⑵与酸、碱反应
钒分族金属在室温下因易钝化，很难与非氧化性酸及苛性碱作 用，也不与水作用。但能被氢氟酸、强氧化性酸(如硝酸、王水)腐 蚀，更易溶于氢氟酸和硝酸混酸中。
从元素原子的价电子结构上分析可知，钒分族元素应有多种氧 化态（+2、+3、+4、+5）；与钛分族相似从上到下，高氧化态稳定 性增强，低氧化态稳定性降低。 钒分族元素的最高氧化物M2O5 是以酸性为主，所以人们常将其 称为“酸土元素”。
2.化学性质 ⑴与非金属反应
钒分族元素与钛分族元素类似，在常温下表面易形成致密的氧 化膜，导致化学活性较低。 在加热条件下，钒分族元素能与O2、N2、H2、C、S、X2 等非金 属元素直接发生反应。 Δ 4M + 5O2 2M2O4 （钒也可形成VO2） Δ 6M + 5N2 2M3N5 （钒只形成VN）
pH = 2-2.5
H2SO4
NH4VO3↓ + NaCl
⑷煅烧
将得到的偏钒酸铵烘干，并于回转炉中缓慢升温至 300℃，保
持1h，再继续升温至 500－550℃进行煅烧。（不能超过650℃，否 则五氧化二钒熔融）
2NH4VO3 ＝ 2V2O5 + 2NH3 + H2O ⑸金属热还原
将得到的五氧化二钒经过脱水、干燥，然后用金属热还原法可
五氧化二钒是一种重要的催化剂，主要用于硫酸工业中接触法
3 V 2O5 五氧化二钒属于高毒类化学品，对呼
2SO2 + O2
420-450℃
2SO
吸道及皮肤有损害作用。
钒触媒
⑵四氯化钒
四氯化钒[VCl4]正四面体构型，粘稠的红褐 色液体（Tf = - 28℃、Tb = 154℃），遇潮湿空 气或水分解，冒白烟。
四氯化钒属腐蚀品，对眼睛、鼻、咽喉、肺有刺激作用，会引 起咳嗽、呼吸短促、眼睛损害。
⑶偏钒酸铵
偏钒酸铵[NH4VO3]白色或淡黄色结晶粉 末，熔点200℃，微溶于冷水、热乙醇和乙 醚，溶于热水及稀氢氧化铵；空气中灼烧时 变成五氧化二钒。
O
二、钒
1.存在
钒是一种在地壳中分布很广的微量元素，常与其它矿共生。常 见的矿物主要有绿硫钒石[VS2 或 V2S5]、铅钒矿[Pb5(VO4)3Cl]、钒 云母[KV2(AlSi3O10)(OH)2]、钒磁铁矿[FeV2O4]等。
绿硫钒石
钒云母
铅钒矿
钒磁铁矿
2.钒的冶炼
工业上大多以含钒的铁矿石作为提取钒的主要来源。通过高炉
2V2O5 + 4NaCl + O2 ＝ 4NaVO3 + Cl2
(偏钒酸钠)
V2O5 + Na2CO3 ＝ 2NaV，使钒的含氧酸钠盐转入溶液，除
去其它难溶杂质。
⑶沉淀
在浸出液中加入沉淀剂（氯化铵），并用硫酸 调节pH值，得到偏钒酸铵（沉淀物）。
NaVO3 + NH4Cl
3M + 15HF + 5HNO3 ＝ 3HMOF5 + 5NO + 7H2O
（还可形成其它含氟酸） 钒分族金属能与熔融的苛性碱作用，生成相应的含氧酸盐、氧 化钠和氢气。
2M + 10NaOH O V O - Na +
偏钒酸钠
熔融
2NaMO3 + 5H2↑+ 4Na2O
（Nb、Ta形成Na8M6O19）
钒(Ⅴ)具有强氧化性。当五氧化二钒溶解在盐酸中，钒(Ⅴ)能
被还原为钒(Ⅳ)状态。
V2O5 + 6HCl ＝ 2VOCl2 + Cl2↑+ 3H2O
当干燥的硫化氢通过加热的五氧化二钒，并以五氧化二磷为干
燥剂，可得到三氯氧化钒。
V2O5 + 6HCl(g) Δ P2O5
合成SO3 等。
2VOCl3 + 3H2O
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15d区元素(高二)
Mn Tc Re
Fe Ru Os
Co Rh Ir
Ni Pd Pt
30 Cu(●-●) Ag(■-■) Au(▲-▲)
1.2.2 d区元素的氧化态
元 素 Sc +3 氧化态 Ti +2 +3 +4 V +2 +3 +4 +5 Cr +2 +3 Mn +2 +3 +4 +6 +7 Fe +2 +3 Co +2 +3 +4 Ni +2 +3 +4
上，形成d π－π*（NO）反馈键。
（2）弯曲型端基配位
N原子以sp2 杂化向过渡金属 提供一个电子（NO为1电子给予 体）形成σ键，∠MNO约120°。 如： [Co(NH3)5NO]2+、
Rh(Cl)2(NO)(pph3)2
[Ir(CO)Cl(NO)(pph3)2]BF4。 [RuCl(NO)2(pph3)2]+为直线 和弯曲端基混合配位 ，如图。
2. 羰基簇合物
过渡元素能和CO形成许多羰基簇合物。 羰基簇合物中金属原子多为低氧化态并具有适宜的d轨道。 双核和多核羰基簇合物中金属原子与羰基的结合方式有： 端基（1个CO和1个成簇原子相连）；边桥基（1个CO与2个成
簇原子相连）；面桥基（1个CO与3个成簇原子相连）。
端基
边桥基
面桥基
金属－金属(M－M)键是原子簇合物最基本的
+6
+6
(划横线表示常见氧化态)
左 Fe +2、+3 Ru +4 Os +4、+6、+8
钛副族、钒副族
2.2
重要化合物
• 含氧酸盐
– 偏钒酸盐（MIVO3）、正钒酸盐（M3IVO4）
13.5 9.5 7 2 0.5 4 3 6 VO3 V O V O V O V O VO 4 2 7 3 9 10 28 2 5 2
– 氧化性
2.2
重要化合物
• 钛酸、偏钛酸及其盐
– 钛酸（ TiO2·xH2O、 H4TiO4、Ti(OH)4）
• α型 • β型
–盐
TiO 2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO 2
• 卤化物
– TiCl4
• 性质
TiCl4 +2H 2 O = TiO 2 + 4HCl TiCl4 2HCl(浓) = H 2 [TiCl6 ]
钛副族、钒副族
提纲
1. 钛副族 2. 钒副族 3. 过渡金属元素小结
教学要求
1. 掌握钛单质及其重要化合物的性质和用途 2. 掌握了解钒单质及其重要化合物的性质和用途 3. 掌握过渡金属的基本规律
提纲
1. 钛副族 2. 钒副族 3. 过渡金属元素小结
1.1
单质
Ti 、Zr、Hf (n 1)d 2 ns 2
• 卤化物
提纲
1. 钛副族 2. 钒副族 3. 过渡金属元素小结
3.1
基本性质
• 金属 • 还原能力较强 • 多种氧化态 • 易形成配合物 • 电子构型
3.2
氧化态及其稳定性
• 多种氧化态 • 规律性
– 随原子序数变化 – 同一周期 – 同一主族
1.1
单质
• 物理性质 • 化学性质
– 与酸反应 – 与非金属 – 吸收气体 – 合金
副族元素性质
（3）四氯化钛 四氯化钛是钛的一种重要卤化物，以它为原料，可以制备一
系列钛化合物和金属钛。它在水中或潮湿空气中都极易水解将它 暴露在空气中会发烟：
TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl （4）钛(Ⅳ)的配位化合物
钛(Ⅳ)能够与许多配合剂形成配合物，如[TiF6]2－、[TiCl6]2－、 [TiO(H2O2)]2+ 等，其中与H2O2的配合物较重要。利用这个反应 可进行钛的比色分析，加入氨水则生成黄色的过氧钛酸H4TiO6 沉淀，这是定性检出钛的灵敏方法。
（三）铬分族
3、铬及其化合物的性质
（1）铬 铬比较活泼，能溶于稀HCl、H2SO4，起初生成蓝色Cr2+ 溶液， 而后为空气所氧化成绿色的Cr3+ 溶液：
Cr + 2HCl = CrCl2 + H2↑ 4CrCl2 + 4HCl + O2 = 4CrCl3 + 2H2O 铬在冷、浓HNO3中钝化。 （2）铬(III)的化合物 向Cr3+ 溶液中逐滴加入2 mol·dm–3 NaOH，则生成灰绿 色 Cr(OH)3沉淀。Cr(OH)3具有两性： Cr(OH)3 + 3H+ = Cr3+ + 3H2O Cr(OH)3 +OH－= Cr(OH)4- (亮绿色) 铬(III)的配合物配位数都是6（少数例外），其单核配合物的空 间构型为八面体，Cr3+ 离子提供6个空轨道，形成六个d2sp3杂化轨道。
（2）二氧化钛
二氧化钛在自然界以金红石为最重要，不溶于水，也不溶于
稀酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中：
TiO2 + 6HF = H2[TiF6]+ 2H2O TiO2 + 2H2SO4 = 2Ti (SO4)2 + 2H2O TiO2 + H2SO4 = 2Ti OSO4 + H2O
第十八章过渡元素(I)
第十八章 过渡元素（I ）Chapter 18 The Transition Elements （I ）引 言（Introduction ）一、Definition ：具有部分充填d 或f 壳层电子的元素。
它包括第四、五、六周期从ⅢB到Ⅷ族的元素，共有8个直列，这些元素都是金属元素，也称为过渡金属。
人们也常将铜分族看作过渡元素，这是由于Cu 2+具有3d 9，Au 3+具有5d 8，且性质也与过渡元素十分相似的缘故。
二、Elements’ Symbol :Ac Pt Ir Os Re W Ta Hf La PdRh Ru Tc Mo Nb Zr Y Ni Co Fe Mn Cr V Ti Sc三、Valence Orbital (n - 1)d 、n s 、n p 共九个轨道 四、Oxidation State ：1．过渡元素都有可变氧化态，2．+2氧化态几乎为所有过渡元素的特征氧化态，3．绝大部分过渡元素的最高氧化态等于其族数：Sc 2O 3、CrO 3、Mn 2O 7，4．随着原子序数的增加其高价氧化态越来越稳定：如未发现FeO 4，而发现OsO 4。
其 ∆f 4OsO m,G = -302kJ·mol -1五、Coordination Capacity ：过渡元素有很强的配位能力，因为有空的价轨道，与配位原子形成σ配键；又有富的d 电子，可与配体的π*反键轨道或n d 空轨道形成反馈π键。
§18-1 钛分族 The Titanium Subgroup包括： Titanium (Ti) Zirconium (Zr) Hafnium (Ha) Rutherfordium (Rf) Valence electron configuration ：(n - 1)d 2n s 2一、General Properties1．Radius ：从Ti 到Zr 是增大的，而Zr 和Hf 是相似的，这是由于镧系收缩造成的，使Zr 、Hf 分离困难，只能采取离子交换（ion exchange ）法或溶剂萃取（solventextraction ）法来分离它们。
无机化学教学 20章 钛、钒副族
.
钛族元素的基本性质
.
2．物理性质 (1) 银白色金属，Ti为轻金属，Zr、Hf为高熔点的重金属； (2) 金属钛具有银白色光泽，外观似钢，具有钢的机械强度而又比钢轻； 3．化学性质 (1) 它们是中等活泼的金属， 在室温下，Ti表面有一层致密的保护层，抗 腐蚀、抗海水，所以钛可用于航海和航空制造业上 (2) 在高温下，活性显著增强
.
（3）氧化数，Oxidation number
Ti
Zr
Hf
+2,+3,+4
+4
+4
TiO，Ti2O3，TiO2
ZrO2
HfO2 ， HfF4
从单质形成化合物必须要断开单质的键能，同时伴随原子之间的相互作用
形成化合物所释放的能量。金属的原子化所需能量比非金属的键能大得多，在
形成MF2、MF3、MF4的过程中，同一种金属所需要的原子化能是相同，而反 应放出的能量从MF2到MF4是增大的。对于原子序数大的过渡元素，原子化能 是增大的，所以Zr、Hf应形成最高氧化态的化合物而得以稳定。
b．在TiOSO4·H2O晶体中不存在简单的TiO2+，是以―Ti―O―Ti― 长链存在，可以用 (TiO)n2n+表示；
.
c． 在Ti(IV)中加入H2O2，pH＜1时，为[Ti(O2)(OH)(H2O)4]+单核配离子
，呈红色；pH = 1～3时，为
T
i
2O
2+ 5
双核配离子，呈橙黄色。这些配离子之
会用结构理论和热力学解释它们的某些化学现象；
.
20-1 钛副族
The Titanium Subgroup
20-2 钒副族
钛族元素的基本性质
.
2．物理性质 (1) 银白色金属，Ti为轻金属，Zr、Hf为高熔点的重金属； (2) 金属钛具有银白色光泽，外观似钢，具有钢的机械强度而又比钢轻； 3．化学性质 (1) 它们是中等活泼的金属， 在室温下，Ti表面有一层致密的保护层，抗 腐蚀、抗海水，所以钛可用于航海和航空制造业上 (2) 在高温下，活性显著增强
.
（3）氧化数，Oxidation number
Ti
Zr
Hf
+2,+3,+4
+4
+4
TiO，Ti2O3，TiO2
ZrO2
HfO2 ， HfF4
从单质形成化合物必须要断开单质的键能，同时伴随原子之间的相互作用
形成化合物所释放的能量。金属的原子化所需能量比非金属的键能大得多，在
形成MF2、MF3、MF4的过程中，同一种金属所需要的原子化能是相同，而反 应放出的能量从MF2到MF4是增大的。对于原子序数大的过渡元素，原子化能 是增大的，所以Zr、Hf应形成最高氧化态的化合物而得以稳定。
b．在TiOSO4·H2O晶体中不存在简单的TiO2+，是以―Ti―O―Ti― 长链存在，可以用 (TiO)n2n+表示；
.
c． 在Ti(IV)中加入H2O2，pH＜1时，为[Ti(O2)(OH)(H2O)4]+单核配离子
，呈红色；pH = 1～3时，为
T
i
2O
2+ 5
双核配离子，呈橙黄色。这些配离子之
会用结构理论和热力学解释它们的某些化学现象；
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20-1 钛副族
The Titanium Subgroup
20-2 钒副族
第一章 钒的基础知识
钒的生产方法。 重点：钒矿物的主要性质
钒的生产方法。
一、世界钒的发展历史
钒(V)，呈银灰色，原子序数为23，原子量为50.942，在元素周 期表中属VB族，具有体心立方晶格。
1801年，墨西哥矿物学家德尔·里奥在研究铅矿时，发现一种化 学性质与铬、铀相似的新元素，其盐类在酸中加热时呈红色，故名 为红色素。实际上是钒。
到目前为止,世界上生产钒的矿石主要以钒钛磁铁矿为主,在俄罗斯、南 非、中国、澳大利亚及美国等国家都有丰富的钒钛磁铁矿资源,此外，在 钒铀矿、铝土矿、磷岩矿、碳质页岩、石油燃烧灰渣、废催化剂等均可 作为回收钒的资源。
二、中国钒的发展
在20世纪30年代才发现攀枝花地区蕴藏有大量钒钛磁铁矿。钒储 量占全国的87%，占世界的47%；钛储量占全国的93%,占世界的 45%；铁占全国的11%。
1867年，英国化学家娄斯科用氢还原氯化钒(VCl3)，首次制得金 属钒。同时他在研究英国西部的铜矿时，制备了V2O5、V2O3、VO、 VOCl3、VOCl2和VOCl等钒化合物。
1882年，英国列•克鲁佐特钢铁公司用含钒1.1%的炼钢炉渣制得 钒的磷酸盐，年产量约60t。用户是生产苯胺黑的染料厂。
在800~1000℃时钒与碳生成碳化钒(VC)。
V + 2Cl2 = VCl 4 2V+N2=2VN V +C=VC
此外，钒亦具有一定的耐液态金属(铀、钠)和合金(铅-铋 等)的腐蚀能力，因此，钒适合作钠冷却快中子反应堆的燃料 包套和反应堆材料。
金属钒的制备: 用金属钙还原五氧化二钒 V2O5 或用金属镁还原三氯化钒
VO 等轴 浅灰 5.76
1790
不溶水,溶于酸
V2O3 菱形 黑 4.87 1970～2070
钒的生产方法。
一、世界钒的发展历史
钒(V)，呈银灰色，原子序数为23，原子量为50.942，在元素周 期表中属VB族，具有体心立方晶格。
1801年，墨西哥矿物学家德尔·里奥在研究铅矿时，发现一种化 学性质与铬、铀相似的新元素，其盐类在酸中加热时呈红色，故名 为红色素。实际上是钒。
到目前为止,世界上生产钒的矿石主要以钒钛磁铁矿为主,在俄罗斯、南 非、中国、澳大利亚及美国等国家都有丰富的钒钛磁铁矿资源,此外，在 钒铀矿、铝土矿、磷岩矿、碳质页岩、石油燃烧灰渣、废催化剂等均可 作为回收钒的资源。
二、中国钒的发展
在20世纪30年代才发现攀枝花地区蕴藏有大量钒钛磁铁矿。钒储 量占全国的87%，占世界的47%；钛储量占全国的93%,占世界的 45%；铁占全国的11%。
1867年，英国化学家娄斯科用氢还原氯化钒(VCl3)，首次制得金 属钒。同时他在研究英国西部的铜矿时，制备了V2O5、V2O3、VO、 VOCl3、VOCl2和VOCl等钒化合物。
1882年，英国列•克鲁佐特钢铁公司用含钒1.1%的炼钢炉渣制得 钒的磷酸盐，年产量约60t。用户是生产苯胺黑的染料厂。
在800~1000℃时钒与碳生成碳化钒(VC)。
V + 2Cl2 = VCl 4 2V+N2=2VN V +C=VC
此外，钒亦具有一定的耐液态金属(铀、钠)和合金(铅-铋 等)的腐蚀能力，因此，钒适合作钠冷却快中子反应堆的燃料 包套和反应堆材料。
金属钒的制备: 用金属钙还原五氧化二钒 V2O5 或用金属镁还原三氯化钒
VO 等轴 浅灰 5.76
1790
不溶水,溶于酸
V2O3 菱形 黑 4.87 1970～2070
第20部分钛副族和钒副族精品课件
TiO2 不仅有较强的氧化分解能力，而 且自身不分解、几乎可永久地起作用，因此 在排气净化、脱臭、水处理、防污等领域有 广泛地应用空间。二氧化钛被誉为“环境友 好催化剂”。
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。
ZrO2 的化学活性低，热膨胀系数也很小， 但熔点非常高，因此它是极好的耐火材料。
2TiCl4 + H2 —— 2TiCl3 + 2 HCl
用 Zn 还原 TiCl4 的盐酸溶液作用， 可得六水合三氯化钛的紫色晶体：
2 TiCl4 + Zn —— 2 TiCl3 + ZnCl2
目前工业上主要采用铝还原法制备 TiCl3 ，将四氯化钛和铝粉混合，反应 在接近 TiCl4 的沸点温度下进行，生成 TiCl3 和 AlCl3:
TiCl4 在浓盐酸中与 Cl– 作用生成 [TiCl6]2– ：
TiCl4 + 2HC（l 浓）——H2[TiCl6] 向溶液中加入 NH4+, 析出黄色（NH4）2[TiCl6]
晶体。 工业上，TiCl4 是通过 TiO2 与碳、氯气共热
制备的：
TiO2 + 2C + 2 Cl2 —— TiCl4 + 2 CO
钛的抗阻尼性强，可作音叉、医学上 的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器 的振动薄膜等。
液体钛几乎能溶解所有的金属，与多 种金属形成合金。其中，钛镍合金有较强 的形状记忆应变性、较好的恢复应力和较 高的记忆寿命，被公认是最佳形状记忆合 金。
铌钛合金在低于临界温度 4K 时，呈 现出零电阻的超导功能，是目前制造高场 超导磁体的主要材料。
（3）应用
纯净的 TiO2 在温度较低时呈白色， 受热后则显浅黄色。它是极好的白色涂料， 具有折射率高、着色点强、覆盖力大、化 学性能稳定、无毒等优点。
无机化学教学课件 20章 钛、钒副族-26页PPT文档资料
==
T△iOSO4 + FeSO4 +H2O TiO2·nH2O + H2SO4
金红石的晶胞
促进水解的方法有：稀释水解、加碱水解、加热水解等。
两性
（1）TiO2不溶于水或酸，但能溶于热浓硫酸或 熔化的硫酸氢钾中 TiO2+H2SO4＝TiOSO4＋H2O （2）TiO2＋2NaOH=Na2TiO3+H2O
（5）存在，Occurrence in nature：金红石(rutile)：TiO2，钛铁矿 (ilmenite)：FeTiO3 钙铁矿(perovskite)：CaTiO3
锆主要存在于锆英石ZrSiO4和斜锆石ZrO2 铪通常与锆共生
钛族元素的电势图
钛族元素的基本性质
2．物理性质 (1) 银白色金属，Ti为轻金属，Zr、Hf为高熔点的重金属； (2) 金属钛具有银白色光泽，外观似钢，具有钢的机械强度而又比钢轻； 3．化学性质 (1) 它们是中等活泼的金属， 在室温下，Ti表面有一层致密的保护层，抗 腐蚀、抗海水，所以钛可用于航海和航空制造业上
b．制备，preparation： 干法：TiO2(金红石) + 2Cl2 + 2C △
TiCl4↑+ 2CO↑
TiCl4 + O2 700~900℃ TiO2 + 2Cl2
在此制备过程中，Cl2可循环使用。 湿法(硫酸法)：
FeTiO3(磨细) + H2SO4（浓） TiOSO4水解：TiOSO4 + H2O
K3[ZrF7] + 4Na== 4NaF+ 3KF +Zr
(sodiothermic reaction) 573K TiI4(g) 1000~1400K Ti(s) + 2I2(g)
钒的原子半径
钒的原子半径
钒（Vanadium）的原子半径可以通过以下方法计算：
1. 查阅元素周期表，找到钒所在的主族和周期。
钒位于第四周期，第VB族。
2. 根据原子半径的规律，同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。
3. 由于钒的电子排布为[Ar] 3d^3 4s^2，我们可以分析其电子层结构和核电荷数对原子半径的影响。
4. 钒的电子层结构为4s²3d³，与同一周期的钠（Na）、镁（Mg）和铝（Al）进行比较。
钠、镁和铝的电子层结构分别为[Ne] 3s¹、[Ne] 3s ²和[Ne] 3s²3p¹。
5. 比较原子半径时，注意简单离子半径大小比较规律：简单原子半径> 阳离子半径；简单阴离子半径> 原子半径；核外电子排布相同的不同离子，核电荷数越大，半径越小。
6. 根据上述规律，我们可以得出钒的原子半径大于钠，小于镁，略
小于铝。
综上，钒的原子半径约为104.2 pm（10的-10次方米）。
请注意，这个数值是根据实验数据和规律推算出来的，并非直接测量得到。
第201章 钛副族和钒副族_无机化学 ppt课件
原子半径/pm
二、过渡元素原子半径
过渡元素原子半径
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
20
30
Sc Ti V Cr Mn Y Zr Nb Mo Tc La Hf Ta W Re
Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt
Cu(●-●) Ag(■-■) Au(▲-▲)
氟酸或热浓硫酸中： TiO2 + 2H2SO4 （浓）
—— T（i SO4）2 + H2O
TiO2 ＋ 6HF —— H2[TiF6] + 2H2O
27
但从硫酸溶液中析出的是白色的
TiOSO4 • H2O 而不是 T（i SO4）2 ：
TiO2 + H2SO4 ——TiOSO4 + H2O ② TiO2 不溶于碱性溶液，但能 与熔融的碱作用生成偏钛酸盐： TiO2 + 2 KOH —— K2TiO3 + H2O
0.34
浓 H2SO4
-0.7626 稀HCl H2SO4等
12
• 同族元素(除Sc分族外)自上往下，金属活泼性低
ⅡB E (M2+/M)/V Ⅷ E (M2+/M)/V
第一过渡系 Zn -0.7626 Ni
-0.257
第二过渡系 Cd
-0.403
Pd
+0.92
第三过渡系 Hg +0.8535 Pt
元素
E (M2+/M)/V
可溶该金 属的酸
Sc — 各种 酸
Fe
-0.44 稀HCl H2Sቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ4