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　第 23 章 d 区元素（一）第四周期 d 区元素 孝感学院化学系tel:0712-2345464　[ 教学要求 ] 1. 了解过渡元素的通性。 2. 了解单质及其重要化合物的性质。了解铬元素电势图及其应用。 3. 了解锰元素电势图及其应用，掌握锰的重要化合物的性质。 4. 了解和掌握铁钴镍的氧化物、氢氧化物和配合物的性质。 [ 教学重点 ] 1. 过渡元素的通性 2. 铬、锰、铁钴镍 的重要化合物的结构和性质 [ 教学难点 ] 铬、锰、铁钴镍 的重要化合物的结构和性质 [ 教学时数 ] 4 学时 [ 教学内容 ] 1. 钛及其化合物 2. 钒及其化合物 3. 铬及其化合物 4. 锰及其化合物 5. 铁、钴、镍及其化合物 23-1 钛及其化合物 钛是过渡金属元素，在地壳中的丰度是 0.63 ％，居元素分布序列中的第十位 。 钛的主要矿物有钛铁矿 FeTiO 3 、金红石 TiO 2 和组成复杂的钒钛铁矿，我国四川攀枝花地区有极丰富的钒钛铁矿。 1. 钛的性质 纯净的钛具有银白色的金属光泽，有良好的可塑性，是一种新兴的结构材料。它的密度为 4.54g ／ cm 3 ，比钢轻。机械强度却与钢相似。钛兼有钢和铝的优点，且耐热性能好，熔点高达 1933K ，是制造飞机、火箭和宇宙飞船等最好的材料。钛被誉为宇宙金属。 在酸性溶液中， φ A θ （ Ti 2+ /Ti ） = － 1.63V φ A θ （ TiO 2 /Ti ） = － 0.88V 从标准电极电势看 , 钛是还原性很强的金属 , 但因在钛的表面容易生成致密的、钝性的氧化物薄膜，使得钛具有优良的抗腐蚀性，特别是对海水的抗腐蚀力很强。用钛制造的轮船不用涂漆，在海水中也不会生锈。 钛能溶于热的盐酸和热硝酸中。钛的最好的溶剂是氢氟酸或含有氟离子的酸，因为 F - 与钛生成配合物促进钛的溶解。 Ti + 6HF = [TiF 6 ] 2 - + 2H + + 2H 2 ↑ 2. 钛的制备 由于钛在高温下化合能力极强，可与氧、碳、氮以及其他许多元素化合，甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也不能使用，因此钛的最大的缺点是难于提炼。现在制备金属钛常用的方法是在 1070K ，于氩气氛中用熔融的金属镁还原四氯化钛蒸气。 1070K? TiCl 4 + 2Mg == Ti + 2MgCl 2 除用镁作还原剂外，还可以用金属钠为还原剂从 TiCl4 制取金属钛。 TiCl 4 + 4Na == Ti + 4NaCl 3 、二氧化钛 天然的二氧化钛称为金红石，是一种桃红色的晶体，有时因含有微量的 Fe 、 Nb 、 Sn 、 V 、 Cr 等杂质而呈黑色。经过化学处理制造出来的纯净二氧化钛是雪白色的粉末，俗称钛白。 钛白是世界上最白的东西，其遮盖性大于锌白，持久性高于铅白，是一种宝贵的白色颜料。钛白不仅雪白，而且粘附性很强，不易起化学变化。特别可贵的是钛白无毒，因此钛白用途广泛，除用作高级白色颜料外，还可用作白色橡胶、高级纸张等的填充剂，合成纤维的消光剂。 还常被用来制造耐火玻璃、耐高温的实验器皿、瓷釉、珐琅等。 二氧化钛不溶于水或稀酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中。 TiO 2 + 6HF == H 2 [TiF 6 ] + 2H 2 O TiO 2 + H 2 SO 4 == TiOSO 4 + H 2 O 二氧化钛溶于浓硫酸所得的溶液虽然是酸性的，但加热煮沸发生水解，得到不溶于酸、碱的水合二氧化钛沉淀，一般称为偏钛酸，即β型钛酸。分子式也常写成 H 2 TiO 3 。 TiOSO 4 + 2H 2 O == TiO 2 H 2 O ( 或写成 H 2 TiO 3 ) + H 2 SO 4 若加碱中和水解新制备的 TiOSO 4 的酸性溶液，得到新鲜水合二氧化钛，即α型钛酸。 钛白是重要的化工原料，制取钛白主要有两种方法： ① 用干燥的氧气与四氯化钛在 923~1023K 进行气相反应制取 TiO 2 。 ② 硫酸法：首先使磨细的钛铁矿与浓硫酸在 343~353K 反应制得可溶性硫酸盐，然后降低温度至 273K 以下，使 FeSO 4 · 7H 2 O 结晶析出，这样既除去了钛液中的杂质，又获得了副产品绿矾。 FeTiO 3 + 2H 2 SO 4 == TiOSO 4 + FeSO 4 + 2H 2 O TiOSO 4 水解即可析出白色的偏钛酸沉淀，即二氧化钛的水合物。煅烧所得的偏钛酸，即可制得 TiO 2 。 TiOSO 4 + 2H 2 O == H 2 TiO 3 + H 2 SO 4 H 2 TiO 3 ==TiO 2 + H 2 O 4 、四氯化钛 四氯化钛是分子晶体，在常温下是一种无色液体，熔点为 250K ，沸点为 409K ，具有刺激性的嗅味儿，它在水中