稀土元素的反应-周敏教学内容.ppt

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1、稀土元素的化学反应学号：126406347专业：应用化学姓名：周敏一、稀土金属的化学性质1、在过渡元素中，稀土元素化学性质较活泼。稀土金属可以作为强还原剂。在空气中，稀土元素的稳定性随其原子序数的增加而增加。2、在一定温度下，稀土元素与惰性气体以外的其他非金属元素反应形成二元化合物。3、稀土金属还与许多金属形成某些具有特殊性能的化合物，例如SmCo6具有优良磁性。4、稀土金属还能与水反应，生成氢氧化物和氢气。Re+H2O=RE(OH)3+H25、溶于盐酸、稀硫酸及硝酸中，生成相应的稀土盐。稀土元素的氧化物1、二价稀土元素的氧化物的制备液氮中，在-33℃或

2、更低温度下，令Yb与O2作用或在低压下于200-300℃使金属与O2反应可制备YbO。2Yb+O2→2YbO2、三价稀土元素的氧化物的制备镧系金属在高于453K（Sc为773K）时能被空气迅速氧化，放出大量热，生成Ln2O3。4Ln+3O2→2Ln2O3稀土氧化物的性质1、稀土氧化物不溶于水和碱溶液中，但能溶于无机酸（除HF和H3PO4）生成相应的盐。2、氧化物可与水结合生成氢氧化物3、稀土氧化物在加热时，可发生如下两个变化过程2RE2O3→4REO+O2（轻稀土）RE2O3→2RE+3O2（重稀土）4、稀土氧化物在高温下得分解反应为：RE2O3(s)

3、→2REO(g)+O(g)稀土元素的氢氧化物（1）二价稀土元素的氢氧化物用NaOH溶液和金属Eu反应生成Eu(OH)2Eu+3H2O→Eu(OH)2+H2（2）三价稀土元素的氢氧化物将氨水或碱加入稀土盐溶液中，沉淀出RE(OH)3：3NH3+LaCl3+3H2O→La(OH)3+3NH4Cl稀土元素的卤化物1、无水卤化物制备（1）稀土金属可以直接卤化。2RE+3X2→2REX3（2）水合物脱水，需在脱水剂存在下进行。RE3·nH2O→REOX+2HX+(n-1)H2O稀土元素氢化物（１）与H2的反应稀土元素可以直接与H2反应，生成ReH2或者ReH3以及

4、非整比氢化物。H2+RE→REH2（２）氢化物的化学性质REH2、REH3（RE≠Eu，Yb）均能与水反应，生成相应的氢氧化物，并放出氢气REH2+H2O→REOH+H2稀土元素硼化物1、在熔化的硼酸盐浴中电解稀土氧化物来制备。2、用碳还原稀土元素的氧化物和硼的氧化物如：La2O3+4B2O3+15C→2LaB4+15CO3、用碳化硼还原稀土氧化物如：Y2O3+3B4C→2YB6+3CO4、用单质硼还原稀土氧化物在1500-1800oC下反应2Sc2O3+22B→4ScB4+3B2O2(g)稀土元素碳化物稀土与碳生成三种主要类型的碳化物：RE3C，REC

5、2和RE2C3。制备方法如下：（1）将稀土氧化物和碳放在坩埚中，加热至2000℃，当碳略过量时，可生成二碳化物。RE2O3+7C2→REC2+3CO（2）稀土金属氢化物和石墨混合，在真空中加至1000oC，亦可得到碳化物。稀土元素硅化物1、稀土的硅化物有RESi、RESi2、RE3Si5、RE5Si和RE3Si2等类型。2、制备方法有：（1）在熔化的硅酸盐浴中电解稀土氧化物（2）用硅还原稀土氧化物（3）单质直接化合将单质硅和金属粉末混合作成团块，在真空中融化，可制得RESi2。稀土元素硫化物（1）在封闭管中将RE与S按一定比例混合，缓慢升温，然后保持在1

6、000oC,可得RES。RE+S→RES（2）用Al还原混合物保持1000-1200oC，产生RE3S4，继续加热到1500oC，在1.33Pa真空下，得RES，而Al2S3可升华分出。9RE2S3+2Al→6RE3S4+Al2S3↑3RE3S4+2Al→9RES+Al2S3↑稀土元素配位化合物1、稀土元素配位数往往大于6，具有7、8、9、10，甚至高达12。稀土配合物的键型特点是以离子型为主。另外较大的稀土离子半径是决定配合位数的主要因素。2、稀土配合物的主要类型有：离子缔合物、螯合物（分子型和离子型）、多元配合物（混合型和离子缔合型）、疏水加水型等。

7、稀土元素含氧酸盐（一）稀土元素的碳酸盐1、向可溶性的稀土盐溶液中加入略过量的(NH4)2CO3溶液，可生成稀土碳酸盐沉淀。2RE3++3CO32-→RE2(CO3)3↓2、RE2(CO3)3在900℃时热分解为氧化物。在有水存在时，分解过程中存在这中间碱式盐RE2O3·2CO2·2H2O。（二）稀土元素的硝酸盐1、把稀土氧化物溶解在一定浓度（1：1）硝酸中，并使溶液蒸发结晶可得到水合硝酸盐。2、稀土元素的硝酸盐RE(NO3)3,热分解时放出氧和氧化氮，最后转化为氧化物。稀土金属有机化合物稀土金属有机化合物可以分为三类：（1）环稀化合物（2）σ建化合物（3

8、）羰基化合物。无水稀土氯化物与环戊二烯钠在四氢呋喃溶液中可制得环戊二烯类化合物。