第20章-钛副族和钒副族

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1、第20章钛副族和钒副族20.1钛副族元素20.2钒副族元素第20章钛副族和钒副族(ElementofTitaniumandVanadiumFamily)1第20章钛副族和钒副族基本要求：了解钛副族元素通性及重要化合物；了解钒副族元素通性及重要化合物；熟悉过渡金属元素的通性。重点：钛、钒的单质及重要化合物的重要性质；过渡金属元素的通性。难点：过渡金属元素的通性。221Sc钪22Ti钛23V钒24Cr铬25Mn锰26Fe铁27Co钴28Ni镍29Cu铜30Zn锌MLK88239Y钇40Zr锆41Nb铌42

2、Mo钼43Tc锝44Ru钌45Rh铑46Pd钯47Ag银48Cd镉NMLK8188271Lu镥72Hf铪73Ta钽74W钨75Re铼76Os锇77Ir铱78Pt铂79Au金80Hg汞ONMLK8181882103Lr铹104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun*111Uuu*112Uub*PONMLK818321882IIBIVBIIIBVBVIBVIIBVIIIIB电子层钛族元素第20章钛副族和钒副族概述3钛在地壳中丰度居第十位，是稀有金属。TiZrHf地壳中的丰度/%

3、第20章钛副族和钒副族概述4价层电子构型及氧化态(n-1)d2ns2元素钛锆铪稳定氧化态+3，+4+4+4低氧化态：钛还有+3氧化态族氧化态：最稳定的氧化态+4（族氧化态）第20章钛副族和钒副族概述520.1钛副族20.1.1钛副族单质第20章钛副族和钒副族20.1钛副族1、单质的性质（1）物理性质抗腐蚀性密度小（4.54g/cm3)熔点高(1933K)强度大(与钢相似)被称为宇宙金属6钛能溶于热盐酸、浓硫酸和热硝酸中钛最好的溶剂是氢氟酸：Ti+6HF[TiF6]2-+2H++2H2（2）化学性质第

4、20章钛副族和钒副族20.1钛副族钛副族元素在高温时很活泼，可以与C、N、B等形成间充型化合物。可以与Al、Sb、Be、Cr、Fe等形成金属间化合物。7钛历年产量一览表年1948195219571968197819902000产量/kt0.0030.962045.053104.1652104202、单质的用途性能无磁性耐腐蚀耐压力应用制造轮船制造军舰潜水艇制造潜水艇功能抗腐蚀防跟踪耐水压第20章钛副族和钒副族20.1钛副族83、制备第20章钛副族和钒副族20.1钛副族1、金属钛的提炼方法1：通过钛铁

5、矿提TiO2FeTiO3+2H2SO4→TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O→H2TiO3+H2SO4H2TiO3→TiO2+H2O9第20章钛副族和钒副族20.1钛副族方法2：通过氧化物来制备TiO2+2C+2Cl2→TiCl4+2COTiCl4+2MgTi+2MgCl21070KTiCl4+4NaTi+4NaCl方法3：通过熔盐电解制备10第20章钛副族和钒副族20.1钛副族（2）锆、铪的分离锆、铪的矿物常是共生的，因此一般采取离子交换或溶剂萃取法进行制备。离子交换法依据Zr、Hf与阴离

6、子树脂结合能力的不同而分离。溶剂萃取法依据Zr、Hf与有机配体结合能力的不同而分离。11第20章钛副族和钒副族20.1钛副族20.1.2钛副族元素重要的化合物1、氧化物TiO2有金红石、锐钛矿、板钛矿三种晶型。常见的是金红石型。二氧化钛(TitaniumDioxide)TiO2为红色或桃红色，如含有微量Fe、Nb、Sn等杂质二呈黑色。12FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2OTiOSO4+2H2OH2TiO3(s)+H2SO4H2TiO3TiO2+H2O制备第20章钛副族和钒副族

7、20.1钛副族TiCl4+O2→TiO2+2Cl2或：13二氧化钛不溶于水或稀酸，但溶于氢氟酸和热的浓硫酸中：TiO2+H2SO4TiOSO4+H2OTiO2+2NaOHNa2TiO3+H2O性质——两性偏碱第20章钛副族和钒副族20.1钛副族14[Ti(H2O)6]4++2H2O[Ti((OH)2(H2O)4]2++2H3O+(TiO)n2n+链（TiO2+称为钛铣离子）TiOOTiOOTiOOTiTiTiTiTi4+较高的正电荷较小的半径(68pm)极化力强不存在水合离子第20章钛副族和钒副族20

8、.1钛副族15天然的二氧化钛称为金红石(Rutile)，为桃红色晶体。纯净的二氧化钛称为钛白，为雪白色粉末，受热时则呈浅黄色。用途第20章钛副族和钒副族20.1钛副族16二氧化钛的用途消光剂颜料填充剂耐火材料第20章钛副族和钒副族20.1钛副族光催化剂太阳能电池17第20章钛副族和钒副族20.1钛副族2、钛酸、偏钛酸及其盐制备TiO2+H2SO4β型钛酸加热煮沸TiOSO4+4OH-+2H+Ti(OH)4+SO42-+H2Oα型钛酸α型钛酸活泼，可溶于强