第20章过渡元素ⅰ刘又年主编教材配套课件.ppt

第20章 过渡元素（Ⅰ）; 本章学习要求 1.掌握过渡元素的通性。 2.熟悉钛金属的耐腐蚀性、Ti（Ⅳ）化合物的热稳定性和水解性； 3.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、其离子的存在形式与溶液pH的关系； 4.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；;5.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，二氧化锰的较强氧化性。 ;20.1.1 过渡元素简介;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。 ;20.1.2.物理性质;熔点变化示意图;密度变化示意图;20.1.3 原子半径和电离能;变化趋势：同周期 左?右 增大 同副族 上?下 不规律;20.1.4 化学性质;20.1 过渡元素概述;过渡元素大多可以形成多种氧化值的化合物。 ;20.1 过渡元素概述;Co;20.1.8 过渡元素离子的颜色; 某些具有颜色的含氧酸根离子，如 CrO42-(黄色), MnO4- (紫色)等，其颜色是由电荷迁移引起的。;20.2 钛副族元素;2.存在和提取 存在： 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，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。;金属钛的提取; 2）加入单质铁将Fe3+离子还原为Fe2+离子，冷却至273K以下使FeSO4·7H2O结晶析出。加热煮沸TiOSO4。 TiOSO4+ H2O ＝偏钛酸H2TiO3↓+H2SO4 3）分离煅烧 H2TiO3＝TiO2+H2O 4）碳氯法 TiO2+2C+2Cl2＝TiCl4+2CO 5）在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原TiCl4可得海绵钛，再经熔融制得钛锭。 TiCl4+2Mg＝2MgCl2+Ti;(2) 通过氧化物制备金属钛——氯化法;3. 单质的物理及化学性质;金属钛;钛合金;镍钛合金;20.2.2 钛的化合物 ; 2、TiCl4： 易水解为偏钛酸及TiOCl2(氯化钛酰），在浓HCl中生成H2[TiCl6] 3、Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Fe2+)稍强 Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3＝2Ti(SO4)2+2FeSO4 　 二价钛具有更强的还原性。;1. 氧化态 VB族元素包括钒V (vandanium)、铌 Nb(niobium)、钽Ta (tantalum)，属于稀有元素，价电子构型为(n-1)d3~4ns1~2，Nb的电子排布较为特殊，最稳定的氧化态是+5。 ; V、Nb、Ta以+5价最稳定，V的+4价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的混合酸中，钽不溶于王水。;2. 存在和提取 钒主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿Pb5[VO4]3Cl等。 Nb（niobium）和Ta（tantalum）因性质相似，在自然界中共生，矿物为Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为钽铁矿。; 钒、铌、钽单质均为银白色，有金属光泽，结构为体心立方，熔点均较高，且随周期数增加而升高。纯净金属硬度低、具延展性，含有杂质时则变得硬而脆。 它们单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的混合酸中，钽不溶于王水。;20.3.2 钒的化合物;1. V2O5：为两性偏酸性的氧化物,是一种重要的催化剂。 偏钒酸铵2NH4VO3＝V2O5+2NH3+H2O　 V2O5+5Ca＝2V+5CaO V2O5+NaOH＝正钒酸钠Na3VO4+3H2O V2O5+6HCl＝2VOCl2+Cl2+H2O VO2++Fe2++H+＝VO2++Fe3++H2O 2VO2++C2O42-+4H+＝2VO2++2CO2+2H2O;2. 钒酸盐和多钒酸盐;20. 4 铬副族元素;铬元素的电势图;2. 存在和提取 存在：