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1、第二十章过渡元素§本章摘要§1.钛副族Ti,Zr,Hf 钛的存在与冶炼 钛单质 钛的重要化合物 锆与铪2.钒副族 钒单质 钒的重要化合物 铌和钽3.铬副族 铬单质 Cr(III)化合物 Cr(VI)化合物 常见离子的分离 重铬酸钾的生产 钼和钨4.锰副族 锰单质 Mn(II)化合物 Mn(IV)化合物 Mn(VI)化合物 Mn(VII)化合物 锝和铼5.铁系元素 铁系元素的单质 化合物的颜色 化合物的水解性 氧化－还原性质 难溶化合物 铁系元素的配位化合物6.铂系单质 铂系单质 简单化合物 配合物 IIIB-VIII八列称为过渡元素,(有时将IB、IIB列入)
2、,而La系和Ac系称为内过渡系.Sc,Y和其它镧系元素的性质相近,所以常将这17种元素总称为稀土元素.此章中,主要讲Ti——Ni七列元素.§1.钛副族Ti,Zr,Hf 一.钛的存在与冶炼1.稀有元素 Ti属于稀有元素，“稀有”是历史上形成的概念，以现在的观点看有三方面含义: 存在量少，或分散无富矿； 提炼困难； 开发和研究得晚. “稀有元素”总要具有上面的一条或几条。 Ti这种所谓“稀有元素”2.钛的冶炼 由于高温时,Ti和O,N生成氧化物和氮化物,熔融时,和碳酸盐,硅酸盐等形成碳化物和硅化物,所以冶炼比较困难. 工业上以钛铁矿为原料，制取钛单质。
3、 先用浓H2SO4处理磨碎的钛铁矿粉:具有第二和第三两条。 Ti有富矿红金石(TiO2)和钛铁矿(FeTiO3)，在地壳中含量为0.42%,居第10位。 Zr以锆石等形式存在,居20位,比熟知的Cu和Zn都多. FeTiO3+3H2SO4---Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O 矿石中的FeO和Fe2O3也同时转变成了硫酸盐，加入Fe粉，还原Fe2(SO4)3至FeSO4，冷却使FeSO4·7H2O(绿矾)结晶，得副产品。 水解Ti(SO4)2: Ti(SO4)2+H2O---TiOSO4(硫酸氧钛)+H2SO4 TiOSO4+2H2O---H2
4、TiO3(沉淀白色，偏钛酸)+H2SO4 煅烧H2TiO3制得TiO2 H2TiO3TiO2+H2O 氯化、耦合制TiCl4 TiO2+2C+2Cl2TiCl4(l)+2CO(气体) 在Ar气氛保护下，用熔镁还原TiCl4蒸气 TiCl4(g)+2Mg(l)---Ti+2MgCl2(l)(熔融,Ar气保护) 可以将剩余的Mg和生成的MgCl2蒸发掉，或用盐酸将Mg和MgCl2溶掉，得海绵钛再熔炼，得Ti单质。也可直接氯化金红石矿粉，制TiCl4，完成钛的冶炼。 二钛单质 1.物理性质 银白色，密度4.54，比钢铁的7.8小，比铝的2.7大，较轻，强
5、度接近钢铁，兼有铝铁的优点，既轻强度又高(航天材料,眼镜架等)。 制作记忆性合金NT合金(镍钛合金,NT)，加工成甲形状，在高温下处理(300-1000℃)数分钟至半小时，于是NT合金对甲形状产生了记忆。在室温下，对合金的形状改变，形成乙形状，以后遇到高温加热,则自动恢复甲形状。如:固定接头 亲生物性，人造骨,可与生物体骨肉易长在一起。2.化学性质 热力学上很活泼，但表面钝化，在常温下极稳定。常温不与X2、O2、H2O反应，不与强酸(包括王水)，以及强碱反应。钛合金耐酸碱腐蚀。但高温时钛相当活泼: Ti+O2---TiO2(红热) Ti+2Cl2---Ti
6、Cl4(600K) 3Ti+2N2---Ti3N4(800K) Ti的以上反应均达到最高氧化态。 2Ti+6HCl---2TiCl3(紫色)+3H2（气体） 最好的溶剂是氢氟酸或氢氟酸与盐酸的混合液，产生: Ti+6HF—+2H++2H2（气体） Ti不溶于热碱，但和熔融碱作用: 2Ti+6KOH---2K3TiO3+3H2(熔融） 总之,钛密度小，强度高，抗酸碱腐蚀，有记忆性，亲生物性，在地壳中储量高，是极有前途的结构材料，被誉为“第三金属”和“二十一世纪金属”。 三钛的重要化合物 1.二氧化钛1°与酸的作用 TiO2白色粉末，俗称钛白，不溶于H
7、2O、稀酸和稀碱中，在一定的条件下可溶于热浓H2SO4中。 TiO2+2H2SO4(浓)Ti(SO4)2+2H2O 电场过强，在水中易水解成: 称为钛氧基或钛酰基，因此上述反应可写成: TiO2+H2SO4(浓)TiOSO4+H2O 和之间有如下平衡: 水溶液中不能析出Ti(SO4)2，却可以析出白色粉末TiOSO4·H2O。 TiO2与KHSO4共熔，得可溶性盐类: TiO2+2KHSO4---TiOSO4+K2SO4+H2O（熔融）2°与碱性化合物作用 TiO2+MgO---MgTiO3(熔融） TiO2+B
