无机化学第3版 宋天佑下册 22 铁系元素和铂系元素.ppt

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1、铁系元素铂系元素过渡金属元素小结第22章铁系元素和铂系元素元素周期表VIII族中的9种元素，按其性质分为两个系RuRhPdOsIrPt铂系元素FeCoNi铁系元素22.1铁系元素铁Fe赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4菱铁矿FeCO3褐铁矿2Fe2O3·3H2O铁在地壳中的质量分数为4.1%列第4位。黄铁矿FeS2由于含硫量高，不适合炼铁，是制造H2SO4的重要原料。钴在地壳中的质量分数为2.010－3%钴Co砷钴矿CoAs2辉钴矿CoAsS硫钴矿Co3S41735年，瑞典人布兰特Brandt在斯德哥尔摩用木炭还原砷辉钴矿制得金属钴。（）镍在地壳中的

2、质量分数为8.010－3%镍Ni硅镁镍矿Ni，Mg6Si4O10OH2镍黄铁矿Ni，Fe9S8（）（）（）红砷镍矿NiAs1751年，瑞典人克朗斯塔特（Cronstedt）在斯德哥尔摩用木炭还原红砷镍矿制得金属镍。铁系元素的价电子构型为：(n-1)d6~8ns2除两个s电子参与成键外，内层的d轨道电子也可能参与成键，铁系元素除形成稳定的+2氧化态外，还有其它氧化态。铁的稳定氧化态为+2和+3，也存在不稳定的+6氧化态。钴和镍的稳定氧化态为+2。22.1.1铁系元素的单质通常情况下，Fe呈灰色，但纯铁是银白色，Co呈灰色，Ni呈银白色，均具有金属光泽

3、。Co硬而脆，Fe，Ni延展性好。依Fe，Co，Ni顺序，其原子半径略有减小，密度略有增大，熔点降低。单质铁通常是在高温条件下由碳还原铁的氧化物制得。高纯的铁可使用氢还原高纯度的氧化铁或直接用五羰合铁[FeCO5]热分解制得。（）金属钴的提取通常先由碳或铝在高温下还原其氧化物，再经电解纯化而获得。铁、钴、镍属于中等活泼的金属，活泼性依次递减。极细的铁粉在空气中可能迸发火光。成块状的纯铁、钴、镍单质在空气和纯水中稳定。含有杂质的铁在潮湿的空气中可缓慢锈蚀，形成结构疏松的棕色铁锈Fe2O3•H2O：Fe——Fe2++2e–O2+2H2O+4e–——4OH

4、–4FeOH2+O2——2Fe2O3+4H2O（）铁的锈蚀发生必须有氧气、水及一种电解质的存在，其电化学过程：经过强氧化性物质如浓硝酸等处理过的铁表面，形成一层致密的氧化膜，可以保护铁表面免受潮湿空气的锈蚀。钴和镍被空气氧化可生成薄而致密的膜，这层膜可保护金属使之不被腐蚀。钴在加热条件下与空气中的氧反应，温度较低时生成Co3O4和CoO，升温至900℃以上，Co3O4分解，于是氧化产物为CoO。加热条件下，镍与氧气反应生成NiO。铁在红热情况下，与硫、氯、溴等剧烈作用。在200~300℃条件下，与卤素反应生成FeF3，FeBr3，及FeI2。由于Fe

5、3+的氧化能力及I-的还原能力，FeI3不稳定。赤热条件下，水蒸气与铁反应生成氢气和Fe2O3。钴与氟化合成CoF3，与其他卤素化合只能得到CoⅡ化合物。（）镍与氟反应生成的氟化物保护膜阻止反应的继续进行。Fe，Co，Ni对碱稳定，Ni的稳定性最高，可用Ni制坩埚处理熔碱。金属镍尤其是微细的镍粉，有很强的吸收分子氢的能力，最多可吸收935倍于自身体积的氢。22.1.2铁系元素的简单化合物黑色的红棕色的黑色的铁有3种常见的氧化物FeOFe2O3Fe3O41.铁的简单化合物Fe3O4+8HCl——FeCl2+2FeCl3+4H2O将Fe3O4溶于稀盐酸，

6、在溶液中存在Fe2+和Fe3+:Fe3O4可以认为是铁酸亚铁FeFeO22（）在隔绝空气的条件下加热分解草酸亚铁，可制得黑色粉末状的FeO：FeC2O4——FeO+CO↑+CO2↑这样的氧化铁具有很高的活性，在空气中能自燃。FeⅡ盐与碱液在无氧条件下作用得到白色FeOH2沉淀，（）（）与空气中的氧作用迅速转变为灰蓝绿色。产物分别是FeⅡ和FeⅢ氢氧化物的混合物及水合Fe2O3，最后转化为棕红色的FeOH3。（）（）（）FeOH2溶于酸，也微溶于浓氢氧化钠溶液，但并不以此称其具有两性。（）亚铁盐在空气中易被氧化，其复盐FeSO4•NH42SO4•6H2

7、O为浅蓝绿色晶体，称为摩尔盐，在空气中较稳定。（）铁的硫酸盐、硝酸盐易溶于水，且由于水解作用溶液不同程度地呈酸性。铁的碳酸盐、磷酸盐等弱酸盐都难溶于水。由于d轨道处于未充满状态，Fe的水合离子具有一定的颜色：[FeH2O6]2+呈浅绿色，[FeH2O6]3+呈浅紫色。（）（）Fe3+的水解严重，故其强酸盐溶于水，得不到淡紫色的水合离子[FeH2O6]3+。（）而是逐渐水解生成[FeOHH2O5]2+（）（）[Fe2OH2H2O8]2+（）（）水合硫酸亚铁FeSO4•7H2O为蓝绿色晶体，俗称绿矾。它是制备其他铁化合物的常用原料。硫酸铁是一种常见的Fe

8、Ⅲ原料，其与NH42SO4形成的复盐NH4FeSO42•12H2O俗称铁铵矾，可用于鞣革。（）（）（）FeC