无机化学_第23讲 过渡元素Ⅰ.ppt

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1、第20章过渡元素（Ⅰ）20.1过渡元素简介20.2钛副族元素20.3钒副族元素20.4铬副族元素20.5锰副族元素无机化学第20章过渡元素（Ⅰ）中南大学化学化工学院掌握过渡元素的通性熟悉钛金属的耐腐性、Ti(Ⅳ)化物的热稳定性和水解性熟悉钒的各种价态离子的颜色和水解性、V(Ⅴ)化合物的氧化性、离子存在形式与溶液pH的关系熟悉铬Cr(Ⅵ)含氧酸盐的相互转化及其氧化性，Cr(Ⅲ)氢氧化物的两性及铬化合物的颜色和难溶的铬酸盐，了解多酸型配合物熟悉锰的重要化合物—高锰酸钾的强氧化性和不稳定性，锰酸钾的不稳定性和易歧化性，二氧化锰较强氧化性本章学习要求20.1

2、.1过渡元素简介20.1过渡元素概述第20章过渡元素（Ⅰ）图20-1过渡元素在元素周期表中的位置20.1过渡元素概述通常按不同周期将过渡元素分为三个过渡系：第一过渡系：第四周期钪(Sc)→锌(Zn);第二过渡系：第五周期钇(Y)→镉(Cd);第三过渡系：第六周期镥(Lu)→汞(Hg)；第四过渡系：第七周期锕(Ac)→Uub。过渡元素在自然界中储量以第一过渡系为较多，其单质和化合物在工业上的用途也较广泛。原子的价电子层构型(n-1)d1-10ns1-2(Pd为5s0)20.1过渡元素概述第20章过渡元素（Ⅰ）20.1.2.物理性质⑴熔点、沸点高熔点最高

3、的单质：钨(W)⑵硬度大硬度最大的金属：铬(Cr)⑶密度大密度最大的单质：锇(Os)⑷导电性、导热性、延展性好20.1过渡元素概述第20章过渡元素（Ⅰ）熔点变化示意图密度变化示意图20.1过渡元素概述第20章过渡元素（Ⅰ）20.1.3原子半径和电离能20.1过渡元素概述原子半径变化趋势：同周期左右减小增大同副族上下增大（除ⅢB外）第20章过渡元素（Ⅰ）◆第一过渡系元素●第二过渡系元素□第三过渡系元素变化趋势：同周期左右增大同副族上下不规律20.1过渡元素概述第一电离能第20章过渡元素（Ⅰ）20.1.4化学性质20.1过渡元素概述单质的活泼性

4、：同周期左右降低第20章过渡元素（Ⅰ）20.1过渡元素概述单质的活泼性：同副族上下降低第20章过渡元素（Ⅰ）过渡元素大多可以形成多种氧化值的化合物。红色为常见的氧化态20.1过渡元素概述第20章过渡元素（Ⅰ）20.1.5过渡元素的氧化态20.1过渡元素概述第20章过渡元素（Ⅰ）MONNOOO20.1.7形成多种配合物CoNH3NH3NH3H3NH3NOONCoNH3NH3H3NH3NNOONH3nitronitrito第20章过渡元素（Ⅰ）20.1过渡元素概述20.1.8过渡元素离子的颜色20.1过渡元素概述第20章过渡元素（Ⅰ）过渡元素的水合离

5、子及配离子通常具有颜色。颜色是由于配离子吸收一部分可见光(400nm～800nm)发生d-d跃迁。20.2钛副族元素20.2.1钛副族元素的通性第20章过渡元素（Ⅰ）钛副族（ⅣB族）：元素包括钛Ti(titanium)、锆Zr(zirconium)、铪Hf(hafnium)，属于稀有元素，价电子构型为(n-1)d2ns2氧化态：最稳定的氧化态是+4，其次是+3，而+2氧化态很少见。在特定条件下，钛还可呈现0和-1的低氧化态。锆、铪生成低氧化态的趋势比钛小。存在形式：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。

6、锆（Zirconium）以斜锆矿ZrO2和锆英石ZrSiO4的形式存在。铪（Hafnium）总是以锆的百分之几的量与锆伴生且分离困难。20.2钛副族元素钛的提取：工业上常用FeTiO3为原料来制金属钛1）矿石中含有FeO、Fe2O3杂质，先用浓硫酸处理FeTiO3+2H2SO4＝FeSO4+2H2O+TiOSO4(硫酸氧钛/硫酸氧钛酰）2）煮沸TiOSO4：TiOSO4+H2O＝偏钛酸H2TiO3↓+H2SO43）分离煅烧：H2TiO3＝TiO2+H2O4）碳氯法：TiO2+2C+2Cl2＝TiCl4+2CO5）在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原T

7、iCl4可得海绵钛，再经熔融制得钛锭。TiCl4+2Mg＝2MgCl2+Ti第20章过渡元素（Ⅰ）20.2钛副族元素单质的物理及化学性质钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物体性及有记忆性的金属，用于化工、海上设备，医疗、卫星等。锆与铪的性质极相似,硬度较大、导电不良、外表类似不锈钢。钛能溶于热的浓HCl：2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2↑钛易溶于HF+HCl(H2SO4)：Ti+6HF=2TiF62-+2H++2H2↑第20章过渡元素（Ⅰ）20.2钛副族元素钛蓝宝石含钛刚玉钛合金镍钛合金第20章过渡元素（Ⅰ）20.2钛副族元素20.2.2钛的化合物Ti

8、O2：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是一种优良颜料、催化剂、纳米材料