内蒙古民族大学无机化学吉大武大版-第21章节铁系和铂系元素课件

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1、第二十一章铁系和铂系元素铁系元素Iron,cobaltandnickel铁、钴、镍的单质铁、钴、镍的化合物水溶液中铁、钴、镍的离子及其反应21.1.1铁、钴、镍的单质Ⅷ族FeCoNi铁系RuRhPdOsIrPt铂系稀有元素贵金属最高氧化值不等于族序数由于Fe2+(3d6)再丢失一个3d电子能成为半充满的稳定结构(3d5)，而Co2+(3d7)和Ni2+(3d8)却不能，因此，相应地容易得到Fe(Ⅲ)的化合物，而不易得到Ni(Ⅲ)的化合物。价电子构型重要氧化值Fe3d64s2+3,+2,(+6)Co3d74s

2、2+2,+3,(+4)Ni3d84s2+2,+3,(+4)1.单质的存在：均以矿物形式存在赤铁矿Fe2O3辉钴矿CoAsS磁铁矿Fe3O4黄铁矿FeS2镍黄铁矿NiS•FeS镍过去主要由古巴进口，自从开发了甘肃金川大镍厂后才得以自给自足。2.单质的物理性质(1)白色金属，钴略带灰色；磁性材料。(2)m.p.Fe>Co>Ni(1535>1495>1453℃)因为d轨道中单电子逐渐减少，金属键减弱。铁、钴、镍的单质Simplesubstrance价电子结构3d6～84s2，性质很相似，熔沸点和电负性都相差不大。

3、Fe的第三电离能较小，所以Fe直接氯化得FeCl3，而Co和Ni只能生成二氯化物。Fe、Co、Ni的电离势3.单质的化学性质(1)M+2H+(稀)=M2++H2Co、Ni反应缓慢(2)钝化:浓、冷HNO3可使Fe、Co、Ni钝化浓H2SO4可使Fe钝化。(3)纯Fe、Co、Ni在水、空气中稳定;加热时，Fe、Co、Ni可与O2、S、X2等反应Blastfurnace(鼓风炉)CaO(s)+SiO2(s)→CaSiO3(l)CaO(s)+Al2O3(s)→Ca(AlO2)2(l)6CaO(s)+P4O10(s

4、)→2Ca3(PO4)2(l)Slag(炉渣)矿，焦碳，石灰石炉渣Basicoxygenprocess（炼钢）Ablastofoxygenandpowderedlimestoneisusedtopurifymoltenironby,respectively,oxidizingandcombiningwiththeimpuritiespresentinit.21.1.2铁、钴、镍的化合物(1)氧化物(2)氢氧化物(3)卤化物(4)硫酸盐(5)高铁酸盐(6)硫化物1.氧化物铁、钴、镍均能形成+2和+3氧化数的氧

5、化物，它们的颜色各不相同。FeOCoONiO(黑色)(灰绿色)(暗绿色)Fe2O3Co2O3Ni2O3(砖红色)(黑色)(黑色)铁除了生成+2、+3氧化数的氧化物之外，还能形成混合氧化态氧化物Fe3O4，经X射线结构研究证明：Fe3O4是一种铁(Ⅲ)酸盐，即FeⅡFeⅢ[FeⅢO4]。Fe、Co、Ni的+2，+3氧化数的氧化物均能溶于强酸，而不溶于水和碱，属碱性氧化物。它们的+3氧化物的氧化能力按铁—钴—镍顺序递增。2.氢氧化物Fe(OH)2、Ni(OH)2碱性，Co(OH)2两性。Co(OH)2+2HCl

6、=CoCl2+2H2OCo(OH)2+2NaOH(浓)=Na2[Co(OH)4]Co(OH)2、Ni(OH)2均可溶于NH3·H2O中，而Fe(OH)2不溶于NH3·H2O中。Fe(OH)3、Co(OH)3和Ni(OH)3均为碱性化合物,新生成的Fe(OH)3可部分溶于OH-中，得Fe(OH)4-，但并不以此说Fe(OH)3具有两性。Co2++OH-Co(OH)2Ni2++OH-Ni(OH)2粉红色绿色加入强氧化剂空气中O2Co(OH)3缓慢Ni(OH)2+Br2+2NaOH=Ni(OH)3(黑色)+2Na

7、BrFe(OH)3很快空气中O2Fe2++OH–Fe(OH)2红棕色Fe2O3·XH2O暗棕色Co2O3·XH2OCo2++OH-Co(OH)2粉红色Co(OH)Cl氯化羟钴(碱式氯化钴)蓝色还原性：Fe(Ⅱ)>Co(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)M=Co、Ni高氧化态氢氧化物的氧化性按铁—钴—镍顺序依次递增。CoCl2+(NH4)2S→CoSCoCl2+NaOH→Co(OH)2Co(OH)2+H2O2→Co(OH)3NiCl2+(NH4)2S→NiSNiCl2+NaOH→Ni(OH)2(3)卤化物氧化性大小Fe(Ⅲ)C

8、o(Ⅲ)Ni(Ⅲ)FeF3CoF3*FeCl3CoCl3*(常温分解)FeBr3*****小大稳定性大小大小还原性稳定性FeCl3有明显的共价性，易潮解。蒸汽中形成双聚分子CoCl26H2O变色硅胶CoCl26H2OCoCl22H2O紫红CoCl2H2O蓝紫粉红色52.5℃90℃120℃CoCl2蓝色如何解释CoCl26H2O在受热失水过程中颜色的多变性？实现d–d跃迁所需能量大小决定d轨道的分裂能