《过渡元素》PPT课件

《《过渡元素》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十九章过渡元素过渡金属(一)具有部分充填d电子或f轨道电子的元素，包括周期表第四、五、六周期从ⅡB族到Ⅷ族的元素。根据电子结构的特点，又可把过渡元素分为外过渡元素(d区元素)及内过渡元素(f区元素)两大组。钛副族一、钛副族概述它们在地壳中的丰度，如：TiZrHf0.62%0.02%4.5×10-4%稀有元素电子层结构为(n-1)d2ns2，最稳定氧化态是+4，其次是+3，失去四个电子后，其电荷高、半径小，因此它们的M(Ⅳ)化合物主要以共价键结合，水溶液常以MO2+形式存在。容易水解，由于镧系收缩，导致Zr和Hf性质十分相似，分离困

2、难，其基本性质、电极电势图和物理性质见P933和P934。金属钛及其合金有小的密度和机械强度，是优良的耐酸材料。虽然Ti的还原电位较负，但由于表面形成致密的、钝性的氧化物保护膜，致使在室温下不与无机酸反应。钛最好的溶剂是HF。Ti+6HF===TiF62-+2H++2H2用金属钠、镁还原四氯化钛可制取金属钛。TiCl4+2Mg===Ti+2MgCl2二、钛的重要化合物TiO2TiO2有三种晶型，最重要的是金红石型，属四方晶系，自然界金红石是红色或桃红色，纯净的TiO2为白色，其制备为：一种是用干燥的氧气在923-1023K对TiCl

3、4进行气相氧化：TiCl4+O2===TiO2+2Cl2另一种是用钛铁矿同浓H2SO4：FeTiO3+2H2SO4===TiOSO4+FeSO4+2H2OTiOSO4+2H2O===TiO2.H2O+H2SO4TiO2+为“钛酰”TiO2化学性质稳定，物理性能优异，是高级白色颜料，在造纸工业作填充剂。合成纤维中作消光剂。TiO2不溶于水和稀酸，溶于热浓H2SO4：TiO2+H2SO4===TiOSO4，加热酸性TiOSO4发生水解，得到不溶于酸、碱的水合TiO2(β型钛酸)。若加碱于钛盐溶液，得到新鲜水合TiO2(α型钛酸)，它能溶

4、于稀酸，也能溶于稀碱：TiO2+2NaOH===Na2TiO3+H2OTiCl4TiCl4是钛的最重要卤化物，以它为原料可以制备一系列钛化合物和金属钛。常温下TiCl4为液体(b.p.408K)，其制备：TiO2+2C+2Cl2===TiCl4+2CO或TiO2与COCl2、SOCl2、CCl4等反应。TiO2+CCl4===TiCl4+CO2TiCl4极易水解，暴露在潮湿的空气中发白烟：TiCl4+H2O===TiOCl2(钛酰氯)+2HClTiCl4+3H2O===TiO2.nH2O+4HCl1100K770KTiCl4高温H2

5、还原或锌处理四氯化钛的盐酸溶液，可得紫色TiCl3：TiCl4+H2===TiCl3+2HClTiCl4+Zn===2TiCl3+ZnCl2水溶液析出[Ti(H2O)6]Cl3的紫色晶体，于TiCl3水溶液中加入乙醚并通HCl至饱和，则在乙醚层得到六水合三氯化钛的另一种绿色异构体[Ti(H2O)5Cl]Cl2.H2O。ΦΘ(TiO2+/Ti3+)=0.1V，故Ti3+是还原剂，其还原性比Sn2+强，Ti3可将Fe3+还原成Fe2+。三、Zr和Hf的化合物(不要求)高温钒副族一、V、Nb、Ta概述见P943。由于钒族各金属比同周期的钛

6、族金属有较强的金属键，因而，具有较高的熔点和沸点。根据电极电势，钒族金属是强还原剂，但由于呈钝态，因而在室温下化学活性较低。V在常温下能抗空气、海水、苛性碱、H2SO4、HCl的腐蚀，但溶于HF、浓H2SO4、HNO3和王水，尤其是Nb、Ta，能抵抗除HF以外的所有无机酸、包括王水的腐蚀。钒主要用来制钒钢，Nb主要用于合金制备，Ta主要用于化学工业中的耐酸设备。二、钒的重要化合物V5+离子比Ti4+有更大的电荷半径比，水中不存在简单V5+离子。V5+是以钒氧基(VO2+、VO3+)或钒的含氧酸根(VO43-、VO3-)存在。V2O5

7、V2O5是制备其它钒化合物的重要原料。V2O5是橙黄色或砖红色、无嗅、无味、有毒、微溶于水。V2O5有较强的酸性、弱的碱性及较强的氧化性，易溶于碱：V2O5+NaOH===Na3VO4+3H2O能溶于强酸中生成VO2+：V2O5+2H+===2VO2++H2OV2O5+HCl===2VOCl2+Cl2+3H2O钒酸盐和多钒酸盐V(V)在水溶液中的存在形式随pH值变化而变化：碱度和酸度很高的溶液中分别以VO43-(VO3-)和VO2+存在。中间酸碱度的溶液中则形成一系列组成和颜色各不相同的聚氧阴离子。聚合度增大，溶液颜色逐渐加深：pH

8、＞12.612～99～77～6.52.2～1＜1主要物种VO43-V2O6(OH)3-V3O93-V10O286-VO2+颜色近无色红棕色淡黄在酸性溶液中，钒酸盐是一个强氧化剂。VO2++2H++e===VO2++H2OΦΘ=1.0V