天津大学无机化学课件第十三章过渡元素

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1、第一节过渡元素概述无机化学多媒体电子教案第十三章过渡元素第一节过渡元素概述7/20/20211课件7/20/20212课件第二节钛族、钒族元素无机化学多媒体电子教案第十三章过渡元素第二节钛族、钒族元素7/20/20213课件13-2-1钛族、钒族元素概述13-2-1钛族、钒族元素概述d区ⅣBTiZrHfRf钛锆铪ⅤBVNbTaDb钒铌钽Rf、Db为人工合成放射性元素稀有金属分散稀有元素7/20/20214课件d区ⅣBTiZrHfRf钛锆铪ⅤBVNbTaDb钒铌钽于1789年被发现，到1910年才制得纯钛,其相

2、对丰度比较高,列第十位。含量比Ni、Cu、Zn、Pb、Sn、Hg等常见元素还多。因为它难提炼,应用晚,所以称稀有元素。13-2-1钛族、钒族元素概述7/20/20215课件钛(Ti)提取钛矿比较分散，重要的矿石有：金红石(TiO2)、钛铁矿(FeTiO3)、钒钛铁矿(攀枝花)通常采用TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO9000CTiCl4+2MgTi+2MgCl2Ar气、6000C7/20/20216课件钛(Ti)具有光泽的银白色金属密度小、硬度大，表面形成一层氧化物保护膜，抗腐蚀性强，可用来制造超音速

3、飞机、潜艇和化工设备为“生物金属”,易与肌肉生长在一起，可用作人工关节室温下稳定，高温下可与许多非金属和水蒸气反应7/20/20217课件钛(Ti)与HNO3反应，生成H2TiO3室温下能缓慢溶于浓HCl或热、稀HClTi+4HNO3→H2TiO3+4NO2+H2O溶于HF酸Ti+6HF→2H++[TiF6]2+2H22Ti+6HCl→2TiCl3+3H27/20/20218课件锆(Zr)、铪(Hf)锆用作耐腐蚀材料和反应堆核燃元件的外壳材料铪用作反应堆的控制棒锆和铪性质相似，分离困难分离方法目前主要有：离

4、子交换法:用强碱型酚醛树脂R-N(CH3)3Cl-作阴离子交换剂2.溶剂萃取法：用三辛胺萃取锆的硫酸盐+7/20/20219课件钒(V)海洋生物、海参、海鞘等能从海水中摄取钒，浓集到血液中，据测定，海参、海鞘等烧成的灰分中，含钒量高达15%具有光泽的银灰色金属，熔点高、硬度大，可以刻划玻璃和石英纯钒富有延展性，但含大量杂质时,非常脆，一敲就碎在地壳中分布分散，没有富矿，几乎所有的铁矿都含有钒7/20/202110课件钒(V)某些钒的化合物具有重要的生理作用，如胆固醇的生物合成主要用作制造钒钢，它具有强度大、弹

5、性好、抗磨损、抗冲击等优点，用于汽车、飞机等的制造钒的化合物有毒，吸多了，会得肺水肿常温下不与碱、非氧化性酸作用，能溶于氢氟酸、浓硝酸、浓硫酸和王水7/20/202111课件铌(Nb)、钽(Ta)铌是某些硬质钢的组成元素，特别是耐高温的特种钢钽具有低生理反应和不被人体排斥性能，用于制作修复骨骼的金属板材、缝合神经的丝和箔铌和钽性质类似，分离困难7/20/202112课件13-2-2钛的重要化合物13-2-2钛的重要化合物钛(Ti)——价电子构型3d24s2氧化数+4+3主要化合物TiO2M(II)TiO3Ti

6、OSO4TiCl4TiCl37/20/202113课件二氧化钛(TiO2)—钛白性质纯TiO2是白色难熔固体，难溶于水有三种晶形,金红石、锐钛型、板钛型两性，以碱性为主TiO2+2NaOH(浓)Na2TiO3+H2O△溶于浓碱△难溶于稀酸，可溶于浓硫酸TiO2+H2SO4(浓)TiOSO4+H2O(硫酸氧钛)生成TiO2+,而不是Ti4+因为电荷多、半径小，极易水解Ti4++H2OTi(OH)3++H+Ti(OH)3++H2OTi(OH)2+H+-H2OTiO2+2+7/20/202114课件二氧化钛(TiO

7、2)—钛白性质纯TiO2是白色难熔固体，难溶于水有三种晶形,金红石、锐钛型、板钛型两性，以碱性为主可溶于氢氟酸TiO2+6HF→[TiF6]2-+2H++2H2O化学性质不活泼,覆盖能力强、折射率高、无毒，可制造高级白色油漆和白色颜料具有半导体性能，是光催化反应常用的半导体材料是乙醇脱水、脱氢的催化剂7/20/202115课件二氧化钛(TiO2)—硫酸法制取钛铁矿(FeTiO3)用浓H2SO4煮沸、过滤FeSO4+TiOSO4煮沸H2TiO3FeSO4TiOSO4冷却、减压蒸发、过滤过滤、烘干、焙烧TiO2F

8、eTiO3+2H2SO4(浓)FeSO4+TiOSO4+2H2O煮沸TiOSO4+2H2OH2TiO3+H2SO4煮沸H2TiO3TiO2+H2O焙烧7/20/202116课件二氧化钛(TiO2)—氯化法制取金红石(TiO2)C+Cl2粗TiCl4净化通O2焙烧TiO2TiCl4+O2TiO2+2Cl2焙烧TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO△7/20/202117课件钛酸盐和钛氧盐钛酸盐大多