无机化学下册：第二十一章 过渡元素(2).ppt

本章讲解内容 * * 无机化学 1. 掌握铁、钴、镍单质及其重要化合物的性质、结构和用途。 2. 了解铂系元素及其化合物的性质和用途。 教学要求 第二十一章 过渡元素（二） 第一节 铁系元素通性 第二节 铁系元素的重要化合物 第三节 铂系元素 一、 铁系元素的基本性质 第一节 铁系元素通性 铁系元素 铂系元素 6 周 期 5 周 期 4 周 期 5d96s1 5d76s2 5d6 6s2 Pt Ir Os 4d10 4d85s1 4d75s1 Pd Rh Ru 3d84s2 3d74s2 3d64s2 Ni Co Fe Ⅷ Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt 价电子层 主要氧化态 Fe 3d64s2 +2，+3，+6 Co 3d74s2 +2，+3，+4 Ni 3d84s2 +2，+3，+4 由于d电子数已超出d轨道数，d电子全部参与成键的可能性减小， 主要表现为低氧化态化合物稳定 氧化态 1.铁系金属以铁的活泼性最强，它们均可置换稀酸中的氢。 2. 酸介质中，高氧化态物质是强氧化剂，M3+离子的氧化性从Fe—Co—Ni依次增强。 3. 碱介质中，铁系单质和+2氢氧化物为较强的还原剂。 铁系元素标准电极电势图 FeO42-——Fe3+——Fe2+———Fe 2.20 0.771 -0.44 CoO2——Co3+———Co2+———Co 1.416 1.808 -0.277 NiO2——Ni2+———Ni 1.68 -0.25 φA/V FeO42-——Fe(OH)3——Fe(OH)2——Fe 0.72 -0.56 -0.877 CoO2——Co(OH)3——Co(OH)2——Co 0.62 0.17 -0.73 Ni(OH)4——Ni(OH)3——Ni(OH)2——Ni 0.6 0.48 -0.72 φB/V Fe＋H2O＋CO2＝FeCO3＋H2 4FeCO3＋6H2O＋O2＝4Fe(OH)3＋4CO2 4Fe(OH)3＝2Fe2O3·3H2O(铁锈)＋3H2O 化学性质 2. 铁、钴、镍均可置换稀酸中的氢，但在浓的硫酸或浓的硝酸中铁发生钝化，与稀硝酸的反应铁被氧化为硝酸铁，钴和镍为+2价盐 1. 常温下铁容易受潮湿的空气腐蚀，钴和镍则较稳定 单质均为具有光泽的银白色金属。 具有磁性，为铁磁性物质，其合金为良好的磁性材料。 3. 在高温下它们都能与O2，S，Cl2 以及水蒸气等反应 3Fe＋2O2＝Fe3O4 Fe＋S ＝FeS 2Fe＋3Cl2＝2FeCl3 3Fe＋4H2O＝Fe3O4＋4H2 4. Co、Ni对碱稳定，铁在浓碱溶液中会慢慢受到腐蚀 M＋2H+=M2+＋H2↑ Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 3Co+8HNO3=3Co(NO3)2+2NO↑+4H2O (Ni的反应类似) 第二节 铁系元素的重要化合物 一、氧化物和氢氧化物 黑色 黑色 砖红色 Ni2O3 Co2O3 Fe2O3 +3 暗绿色 灰绿色 黑色 NiO CoO FeO +2 混合价态混合物——Fe3O4 经结构研究表明为FeⅡFeⅢ[FeⅢO4] 它具有强磁性、良好导电性 Fe2O3 α-Fe2O3顺磁性 γ-Fe2O3铁磁性 NiO CoO FeO Ni2O3 Co2O3 Fe2O3 弱碱性： 均为碱性氧化物, 难溶于水和碱, 溶于强酸 还原性递增 氧化性递增，稳定性递减 Fe2O3 + 6HCl ＝ 2FeCl3 + 3H2O Co2O3 + 6HCl ＝ 2CoCl2+Cl2 +3H2O Ni2O3 + 6HCl ＝ 2NiCl2+Cl2 +3H2O 绿色 粉红 白色 Ni(OH)2 Co(OH)2 Fe(OH)2 +2 黑色 棕黑色 红棕色 Ni(OH)3 Co(OH)3 Fe(OH)3 +3 均难溶于水，为碱性氧化物 还原性减弱 绿色 粉红 白色 Ni(OH)2 Co(OH)2 Fe(OH)2 +2 缓慢氧化 Co2++2OH- ＝ Co(OH)2 4Co(OH)2+O2 +2H2O ＝ 4Co(OH)3 强氧化剂 2Ni(OH)2+ClO- +H2O ＝ 2Ni(OH)3 +Cl- 2Ni(OH)2+Br2+ 2H2O ＝2Ni(OH)3 +2HBr 空气氧化 Fe2++2OH- ＝ Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2 +2H2O ＝ 4Fe(OH)3 还原性 黑色 棕色 红棕色 Ni(OH)3 Co(OH)3 Fe(OH)3 +3 中和 HC