化学竞赛元素部分——d区.ppt

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1、d区dBlock1主要内容第一过渡系元素的单质及化合物性质2d区元素通性及存在形式12通性过渡金属原子半径小，s、d电子均参与形成金属键，金属键较强。（与主族元素相比密度较大、硬度较高，熔沸点高）第一过渡系原子半径从左到右依次减小，到Cu、Zn增大；第一过渡系密度左到右依次增大，到Cu、Zn减小；从上到下原子半径增大（增大幅度小于主族元素）；第二、第三过渡系元素半径相近，第三过渡系元素密度非常大；(n-1)d轨道电子参与成键。3通性与主族元素相比，过渡金属元素的电离能随着离子电荷的增加不出现突变，只是逐渐增大，(n-1)d电子与ns电子间能量接近，因此可呈现多种氧化态；第三过渡系元素的电

2、离能比前两过渡系大4含量较丰富的元素元素TiClCMnwt%0.420.140.0870.085用途广泛：飞机；潜艇材料,可增加深度80%达4500m以下；Ni-Ti记忆合金；亲生物金属，可做人造关节等。有多种优异性质密度：4.54g·cm-3，比钢轻43%强度大：合金抗拉强度达180kg·mm-2，适应温度宽耐腐蚀(不怕酸、碱、海水)钛(titanium)5F226单质的反应室温下呈惰性，不与无机酸反应，但能溶于热的浓HCl以及含F－的酸中2Ti+6HCl===2TiCl3+3H2↑Ti+6HF===2TiF62-+2H++2H2↑（HF+HCl或H2SO4，锆和铪也能发生此配位反应。

3、）Ti在高温能与氢化合形成非整比化合物TiH1.7～2.0、还可以与卤素、氧、硫等反应，与碳、氮、硼形成间隙化合物TiC、TiN、TiB。7钛的应用：记忆合金原形放入热水后再放入冷水8钛的制备工业上常用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+3H2SO4===FeSO4+Ti(SO4)2+3H2OFeTiO3+2H2SO4===FeSO4+TiOSO4+2H2O2.加入单质铁把Fe3+离子还原为Fe2+，然后溶液冷却至273K以下使FeSO4·7H2O结晶析出。3.加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4溶液，使之水解Ti(SO4)2+

4、H2O===TiOSO4+H2SO4TiOSO4+H2O===H2TiO3↓+H2SO44.分离煅烧H2TiO3===TiO2+H2O9TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO800~900℃TICl4海绵钛Mg(l)MgCl2(l)制备海绵钛反应器示意图Ar钛的制备5.碳氯法TiCl4在950℃真空分馏纯化1000℃下真空蒸馏除去Mg、MgCl2，电弧熔化铸锭TiCl4+2MgTi+2MgCl2800℃Ar6.熔融的镁还原TiCl4可得海棉钛10反应TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)在298K时的△rGq=151kJ·mol-1，因其为熵减反应，△Sq=-3

5、8.3kJ·mol-1，因此升温对于反应无益，如果把反应：C(s)+O2(g)=CO2(g)△rGq=-394kJ·mol-1耦合到上述反应中，可得：TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+CO2(g)△rGq=-243kJ·mol-1问题：为什么在由TiO2制备TiCl4时，反应中要加入C而不能直接由TiO2和Cl2反应来制取？110.1–0.37–1.63TiO2+Ti3+Ti2+Ti–0.86钛的化合物金红石的结构不溶于水及稀酸，可溶于HF和浓硫酸中。新制的二氧化钛为淡黄色，冷却后呈白色。且可缓慢溶解于强酸或强碱，但煅烧处理后则难溶。TiO2+6HF===H2

6、[TiF6]+2H2OTi4+容易水解得到TiO2+离子——钛酰离子。TiO212TiO2TiCl4H2△TiO2•xH2O白色TiCl3紫色MgNaTiO3TiOSO4HClH2OH2TiCl6深黄色△C,Cl2Ti△浓H2SO4浓NaOH钛的化合物TiCl4：易水解（可做烟雾弹）TiCl4+H2O=TiOCl2+2HClTiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl在浓HCl中生成H2[TiCl6]Ti(IV)的检验：TiO2++H2O2＝[TiO(H2O2)]2+TiCl413Ti(III)用锌处理四氯化钛的盐酸溶液，可得紫色的三氯化钛TiCl3，溶液中加入乙醚，并通入氯化氢，醚层则

7、呈绿色。Ti(III)是一个很强的还原剂，Eq＝0.10V，比Sn2+强，还原反应速度很快，能将硝基化合物还原为胺：RNO2+4Ti3++2H2O＝RNH2+4TiO2++2H+ClO4－+8Ti3++8H+＝8Ti4++Cl－+4H2OTiCl3与CuCl2的反应产物是什么？14压电陶瓷材料钙钛矿(CaTiO3)型晶体结构。钛酸钡分离钾和铵的氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有明显的差别，可利用此性质来分离Zr和Hf。BaTiO3Zr，