第三节 过渡元素01（课件）《无机化学》同步教学（高教版）

第三章 过渡元素 目录 13.1 Overview 过渡元素概述 13.2 钛族、钒族元素 13.3 铬族元素 13.4 锰族元素 13.5 铁系、铂系元素 13.6 铜族元素 13.7 锌族元素 13.1 过渡元素概述 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd Ln Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 一、通性 1、原子半径从左到右逐渐减小。都有较大的硬度、熔点和沸点。它们的导电性、导热性好，相互间可形成合金。 2、大多数溶于酸，只是有些“贵”金属电极电势较大，难与普通的酸反应。 3、除IIIB族外，都有多种氧化态，水合离子和酸根离子常呈现一定颜色。 4、由于d电子不满，化合物通常是顺磁性化合物。 二、电子构型 除Pd外，它们都有未充满的d轨道，最外层也仅有1-2个电子，过渡元素通常指价电子层结构即： (n-1)d1-9ns1-2。 三、氧化态 它们的(n-1)d和ns轨道能级的能量相差很小，d电子也可部分或全部作为价电子参加成键。一般由+2价直到与族数相同的氧化态(VIII例外)。 四、单质的化学性质 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属接近。同族元素的活泼性从上到下依次减弱。 同种元素，不同氧化态的氧化物，其酸碱性随氧化数降低酸性减弱，碱性增强。这是由于其水合物中非羟基氧的数目减少。 Mn2O7　　MnO3　　MnO2　　Mn2O3　　MnO 强酸性　 　酸性　 　两性 　 弱碱性 碱性 同一过渡系内各元素的最高氧化态的氧化物及水合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。 Sc2O3　　TiO2　　CrO3　　Mn2O7　　 强碱　 　两性　 　酸性　　 强酸 同族元素，自上而下各元素相同氧化态的氧化物及其水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。 H2CrO4　　　H2MoO4　 　　H2WO4 　 中强酸　　　弱酸　　　　两性偏酸性 五、氧化物及其水合物的酸碱性 配合能力强，易形成一系列配合物，因d轨道不满而参加成键时易形成内轨型配合物。它们的电负性较大，金属离子与配体间的相互作用加强，形成较稳定的配合物。 中心离子半径在0.075~0.06nm范围内的配合物表现的较突出，主要表现在配位体交换慢，有些很慢。　　 如：CrCl3·6H2O在水溶液中长期放置： [Cr(H2O)4Cl2]+(绿色)+H2O[Cr(H2O)5Cl]2+(浅绿色)+Cl- [Cr(H2O)5Cl]2++H2O[Cr(H2O)6]3+(蓝紫色)+Cl- 过渡元素的性质区别于其它类型的元素，是和它们具有不全满的d电子有关，这是过渡元素的特点，也是学习过渡元素化学时应充分注意的。 六、配位性 13.2.1 钛分族 一、存在 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，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。 二、单质的性质和用途 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。 钛能溶于热的浓HCl：2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2↑ 钛更易溶于HF+HCl(H2SO4)：Ti+6HF=2TiF62-+2H++2H2↑ 三、Zr和Hf的分离 钾和铵的氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有明显的差别，可利用此性质来分离Zr和Hf。 金属钛 钛 钛合金 钛合金 镍钛合金 镍钛合金 蓝宝石含钛刚玉 蓝宝石含钛刚玉 四、金属钛的制备 工业上常用FeTiO3为原料来制金属钛 1、矿石中含有FeO、Fe2O3杂质,先用浓硫酸处理 FeTiO3+3H2SO4＝FeSO4+Ti(SO4)2（TiOSO4）+3H2O FeO+H2SO4＝FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4＝Fe2(SO4)3+3H2O 2、加入单质铁把Fe3+离子还原为Fe2+离子，冷却至273K以下使FeSO4·7H2O结晶析出。加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 TiOSO4 (TiOSO4)+ H2O ＝H2TiO3↓+H2SO4 3、分离煅烧 H2TiO3＝TiO2+H2O 4、碳氯法 TiO2+2C+2Cl2＝TiCl4+2CO 5、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 五、钛的化合物 1、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。 Ti