無機(jī)化學(xué)課件--過渡元素(已修改)
2025-01-27 15:07 本頁面
【正文】 第 22章 過渡金屬 (Ⅰ) 167。 錳 副族 167。 鉻 副族 167。 鈦 釩 167。 引言 引 言 什么是過渡元素？在周期表中的位置？分類？ 具有部分充填 d 或 f 殼層電子的元素 167。 鈦和釩 167。 鈦及其化合物 鈦的主要礦物是什么？ 從鈦鐵礦制取鈦白的反應(yīng)原理？ Ti3+的還原性？如 Ti3+與 Fe3+、 Cu2+的反應(yīng)？ TiCl4的水解性？ TiO2+離子與 H2O2的反應(yīng)？ V 鈦 一、概述 １、存在與發(fā)現(xiàn) 1791年， 1795年， 到二氧化鈦； 1910年 , 。 ２、豐度與分布 鈦在地殼中的儲量相當(dāng)豐富 (%)，主要礦物是鈦鐵礦 FeTiO3和 金紅石 TiO2， CaTiO3。 鋯以斜鋯礦ZrO2和鋯英石 ZrSiO4的形式存在，鉿總是以鋯的百分之幾的量和鋯伴生且分離困難。 ３、提煉和用途 鈦抗腐蝕性強、密度小、親生物及有記憶性的金屬，用于化工、海上設(shè)備，醫(yī)療、 衛(wèi)星 等。 鋯和鉿的性質(zhì)極相似 ,硬度較大、導(dǎo)電不良、外表類似不銹鋼。 鈦 加熱煮沸 Ti(SO4)2和 TiOSO4 Ti(SO4)2+H2O===TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+H2O===H2TiO3↓+H2SO4 分離煅燒 H2TiO3===TiO2+H2O 碳氯法 TiO2+2C+2Cl2======TiCl4+2CO 在 1070K用熔融的鎂在氬氣氛中還原 TiCl4可得海棉鈦，再經(jīng)熔融制得鈦錠。 TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti 10001100K 鈦 二、鈦的重要化合物 １、鈦（ +４價）化合物 a. TiO2：金紅石、鈦白，白色粉末，不溶于水及稀酸，可溶于 HF和濃硫酸中。 TiO2+6HF===H2[TiF6]+2H2O Ti4+容易水解得到 TiO2+離子 —— 鈦酰離子。 TiO2是一種優(yōu)良顏料、催化劑、納米材料。 b. TiCl4：易水解，為偏鈦酸及 TiOCl2，在濃HCl中生成 H2[TiCl6] 鈦 鈦（ +3價）化合物 Ti2(SO4)3：三價鈦的還原性比 (Sn2+)稍強 Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3===2Ti(SO4)2+2FeSO4 ３、 二價鈦具有更強的還原性。 一、概述 １、存在和發(fā)現(xiàn) 釩的主要礦物有：綠硫釩礦 VS2或 V2S5，釩鉛礦Pb5[VO4]3Cl等。 Nb和 Ta因 性質(zhì)相似 ，在自然界中共生，礦物為Fe[(Nb,Ta)O3]2如果 Nb的含量多就稱鈮鐵礦，反之為鉭鐵礦。 二、性質(zhì)和用途 電子構(gòu)型為 (n1)d3ns2價態(tài)有 +V、 +IV、 +III、 +II, V、 Nb、 Ta以 +V價最穩(wěn)定， V的 +IV價也較穩(wěn)定。 它們的單質(zhì)容易呈鈍態(tài)、都溶于硝酸和氫氟酸的混合酸中，鉭不溶于王水。 釩 釩 V ( O H ) 4+V O 2+V +3 2VV +1. 0 0. 34 0. 26 1. 18N b 2 O 5 N b +3 N b1. 10. 05 T a 2 O 5 T a0. 75 電子構(gòu)型為 (n1)d3ns2價態(tài)有 +V、 +IV、 +III、 +II, V、 Nb、 Ta以 +V價最穩(wěn)定， V的 +IV價也較穩(wěn)定。 它們的單質(zhì)容易呈鈍態(tài)、都溶于硝酸和氫氟酸的混合酸中，鉭不溶于王水。 性質(zhì)和用途 釩 二、釩的重要化合物 V(+V)具有較大的電荷半徑比，所以在水溶液中不存在簡單的 V5+離子，而是以釩氧基 (VO2+、 VO3+)或釩酸根 (VO3,VO43)等形式存在。同樣，氧化態(tài)為 +IV的釩在水溶液中以 VO2+離子形式存在。 五氧化二釩 V2O5：為兩性偏酸性的氧化物，是一種重要的催化劑。 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 釩 釩酸鹽和多釩酸鹽 偏釩酸鹽 MIVO正釩酸鹽 M3IVO焦釩酸鹽M4IV2O7和多釩酸鹽 M3IV3O M6IV10O28等。 VO43+2H+?2HVO42?V2O74+H2O(pH≥13) 2V2O74+6H+?2V3O93+3H2O(pH≥) 10V3O93+12H+?3V10O286+6H2O(8pH3) 若酸度再增大，則縮合度不變，而是獲得質(zhì)子。 V10O286+H+?HV10O285 若 pH=1時則變?yōu)?VO2+。 在釩酸鹽的溶液中加過氧化氫 ,若溶液是弱堿性、中性或弱酸性時得 黃色的二過氧釩酸離子 , [VO2(O2)2]3,此法可用于鑒定釩。 * 多酸型配合物 同多酸和雜多酸及其鹽 * 鉬、鎢的化合物 水溶液中離子及其反應(yīng) 鉻的化合物 鉻、鉬、鎢的單質(zhì) 167。 鉻副族 多酸和多酸鹽 鉻分族 (VIB)： Cr Mo W 鉻以鉻鐵礦 Fe(CrO2)2的形式存在，以鉻鐵礦為原料制備之。 2. 鉻單質(zhì)的制備 鉻、鉬、鎢的單質(zhì) 價層電子構(gòu)型： 3d 54s1 4d 55s1 5d 46s2 氧化態(tài)： + +6 + +6 + +6 1. 存在： 鉻：鉻鐵礦 鉬：輝鉬礦 鎢：黑鎢礦 3222 OCrF e O)C r O(Fe ?或2MoS4III WO)Mn,Fe( 4CaW O白鎢礦 制備 1000 ℃ ~13
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