无机化学课件-过渡元素

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1、第22章过渡金属(Ⅰ)§22.4锰副族§22.3铬副族§22.2钛钒§22.1引言22.1引言什么是过渡元素？在周期表中的位置？分类？具有部分充填d或f壳层电子的元素§22.2钛和钒§22.2.1钛及其化合物钛的主要矿物是什么？从钛铁矿制取钛白的反应原理？Ti3+的还原性？如Ti3+与Fe3+、Cu2+的反应？TiCl4的水解性？TiO2+离子与H2O2的反应？V钛一、概述１、存在与发现1791年，W.Gregor和1795年，M.H.Klaproth仅得到二氧化钛；1910年,M.A.Hunter制得

2、钛。２、丰度与分布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，CaTiO3。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。３、提炼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3、加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4Ti(SO4)2+H2O===TiOSO4+H2SO4TiOSO4+H2O===H2TiO3↓+H2S

3、O44、分离煅烧H2TiO3===TiO2+H2O5、碳氯法TiO2+2C+2Cl2======TiCl4+2CO6、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+Ti1000-1100K钛二、钛的重要化合物１、钛（+４价）化合物a.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]+2H2OTi4+容易水解得到TiO2+离子——钛酰离子。TiO2是一种优良颜料、催化剂、纳米材

4、料。b.TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓HCl中生成H2[TiCl6]钛2、钛（+3价）化合物Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Sn2+)稍强Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3===2Ti(SO4)2+2FeSO4３、二价钛具有更强的还原性。一、概述１、存在和发现钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿Pb5[VO4]3Cl等。Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为钽铁矿。二、性质和用途电子构型为(n-1

5、)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II,V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的混合酸中，钽不溶于王水。钒钒电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II,V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的混合酸中，钽不溶于王水。2、性质和用途钒二、钒的重要化合物V(+V)具有较大的电荷半径比，所以在水溶液中不存在简单的V5+离子，而是以钒氧基(VO2+、VO3+)或钒酸根(V

6、O3-,VO43-)等形式存在。同样，氧化态为+IV的钒在水溶液中以VO2+离子形式存在。1、五氧化二钒V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的催化剂。2NH4VO3====V2O5+2NH3+H2OV2O5+NaOH===Na3VO4+3H2OV2O5+6HCl===2VOCl2+Cl2+H2OVO2++Fe2++H+===VO2++Fe3++H2O2VO2++C2O42-+4H+===2VO2++2CO2+2H2O钒2、钒酸盐和多钒酸盐偏钒酸盐MIVO3、正钒酸盐M3IVO4、焦钒酸盐M4IV2

7、O7和多钒酸盐M3IV3O9、M6IV10O28等。VO43-+2H+2HVO42-V2O74-+H2O(pH≥13)2V2O74-+6H+2V3O93-+3H2O(pH≥8.4)10V3O93-+12H+3V10O286-+6H2O(8>pH>3)若酸度再增大，则缩合度不变，而是获得质子。V10O286-+H+HV10O285-若pH=1时则变为VO2+。在钒酸盐的溶液中加过氧化氢,若溶液是弱碱性、中性或弱酸性时得黄色的二过氧钒酸离子,[VO2(O2)2]3-,此法可用于鉴定钒。*22.3.

8、5多酸型配合物同多酸和杂多酸及其盐*22.3.4钼、钨的化合物22.3.3水溶液中离子及其反应22.3.2铬的化合物22.3.1铬、钼、钨的单质§22.3铬副族多酸和多酸盐铬分族(VIB)：CrMoW铬以铬铁矿Fe(CrO2)2的形式存在，以铬铁矿为原料制备之。2.铬单质的制备22.3.1铬、钼、钨的单质价层电子构型：3d54s14d55s15d46s2氧化态：+3、+6+5、+6+5、+61.存在：铬：铬铁矿钼：辉钼矿钨：黑钨矿白钨矿制备