13-2钛族、钒族元素（课件）- 《无机化学第4版》同步教学（高教版）

第十三章 过渡元素(一) 13.2 钛族、钒族元素 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 d区 ⅣB Ti Zr Hf Rf 钛 锆 铪 ⅤB V Nb Ta Db 钒 铌 钽 Rf、Db为人工合成放射性元素 稀有金属 分散稀有元素 13.2.1 钛族、钒族元素概述 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 d区 ⅣB Ti Zr Hf Rf 钛 锆 铪 ⅤB V Nb Ta Db 钒 铌 钽 于1789年被发现，到1910年才制得纯钛 其含量比较丰富,列第十位。含量比Ni、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 13.2.1 钛族、钒族元素概述 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 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 + 2CO 9000C TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2 Ar气、6000C 13.2.1 钛族、钒族元素概述 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 钛(Ti) 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 13.2.1 钛族、钒族元素概述 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 与HNO3反应，生成H2TiO3 室温下能缓慢溶于浓HCl或热的稀HCl Ti + 4HNO3 → H2TiO3 +4NO2 + H2O 溶于HF酸 Ti + 6HF → 2H+ + [TiF6]2 + 2H2 2Ti + 6HCl → 2TiCl3 + 3H2 钛(Ti) 13.2.1 钛族、钒族元素概述 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 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： 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 + 13.2.1 钛族、钒族元素概述 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 钒(V) 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 在地壳中分布分散，没有富矿，几乎所有的铁矿都含有钒 13.2.1 钛族、钒族元素概述 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 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 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 钒的化合物有毒，吸多了，会得肺水肿 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 钒(V) 13.2.1 钛族、钒族元素概述 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 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 13.2.1 钛族、钒族元素概述 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 钛(Ti)——价电子构型3d24s2 氧化数 +4 +3 主要 化合物 TiO2 M(II)TiO3 TiOSO4 TiCl4 TiCl3 13.2.2 钛的重要化合物 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章 二氧化钛(TiO2)—钛白 性质 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 TiO2 + 2NaOH(浓) Na2TiO3 + H2O △ 溶于浓碱 △ 难溶于稀酸，可溶于浓硫酸 TiO2 + H2SO4(浓) TiOSO4 + H2O (硫酸氧钛) 生成TiO2+, 而不是Ti4+ 因为电荷多、半径小，极易水解 Ti4+ + H2O ⇌ Ti(OH)3+ + H+