过渡金属元素介绍.ppt

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1、第二十章过渡元素（Ⅰ）本章介绍重点：d区过渡元素中的Ti、V、Cr、Mn、Mo、W，其它元素的性质应与本族元素对比掌握。第一节引言第一过渡系第二过渡系第三过渡系第二节钛副族ⅣBTiZrHf1、Ti的物理性质一、单质的性质和用途、制法Ti的密度4.54g.cm-3，强度高，耐高温，硬度和钢差不多，易形成致密的保护膜；易形成合金；是亲生物金属。主要矿物有金红石(TiO2)、钛铁矿(FeTiO3)，丰度为0.45%。2、化学性质不与水、空气、稀酸等反应。钛能与热浓盐酸或热硝酸中，但Zr和Hf则不溶，它们最好溶剂是氢氟酸。Ti+6HF=[TiF6]2-+2H++2H2↑2Ti＋6HC

2、l＝2TiCl3＋3H2↑加热时可与S、N2、O2、X2等反应，甚至与C反应：Ti＋C＝TiC（2000。C）3、制取：①、FeTiO3+2H2SO4＝TOSO4+FeSO4+2H2O或FeTiO3+3H2SO4＝Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O②、TiOSO4＋2H2O＝H2TiO3↓＋H2SO4或Ti(SO4)2＋H2O＝TiOSO4＋H2SO4③、H2TiO3==TiO2＋H2O（煅烧）④、TiO2＋2C＋2Cl2==TiCl4＋CO↑（△）⑤、TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti（△）浓硫酸浸取钛矿粉还原除铁浸取液水解制H2TiO3过滤灼烧制TiO2氯化制Ti

3、Cl4金属还原金属钛流程图二、钛的化合物1、TiO2(俗称钛白)制取a、TiCl4＋O2＝TiO2＋Cl2b、参见Ti的制备思考：试比较钛白、锌白、铅白它们各自的优缺点？用何种方法来检验溶液中的Ti（Ⅳ）的含量？想一想TiO2＋6HF＝H2[TiF6]＋2H2OTiO2＋2H2SO4＝Ti(SO4)2＋2H2O钛白不溶于水，溶于氢氟酸，浓硫酸等：新制备的型钛酸，它溶于酸和碱而具有两性。TiO2·H2O+2NaOH=Na2TiO3.2H2O但钛酸不溶于酸和碱。TiO2＋BaCO3＝BaTiO3＋CO2↑2、四氯化钛（TiCl4）TiCl4是分子晶体，无色液体，极易水解。Ti

4、Cl4＋3H2O＝H2TiO3↓＋4HCl发生部分水解：TiCl4＋H2O＝TiOCl2↓＋2HCl2TiCl4＋Zn＝2TiCl3＋ZnCl22TiCl4＋H2＝2TiCl3＋2HCl易被还原剂还原。3、Ti（Ⅳ）配合物Ti4+离子具有较高的正电荷和较小的半径，易形成配合物。思考：为什么Ti4+所形成的配合物都没有颜色？？在Ti(Ⅳ）与H2O2则可形成有色的配合物，强酸溶液中显红色稀酸或中性溶液显橙色配合物[TiO(H2O2)]2+:TiO2++H2O2==[TiO(H2O2)]2+可利用此反应测定钛。注意：在溶液中不存在简单的Ti(H2O)64+，只存在[Ti(OH)2(

5、H2O)4]2-可简写为[TiO(H2O)5]2+称为钛酰离子。4、Ti（Ⅲ）的化合物TiO2+＋2H+＋e==Ti3+＋H2OＥ°＝0.1VTi2(SO4)3+Fe2(SO4)3=2Ti(SO4)2+2FeSO4因此：Ti3+溶液很容易被空气和水氧化。四、锆和Hf的化合物Zr和Hf在化合物总主要显+4价，属d0构型，所以它们的盐几乎都是无色的。Zr和Hf原子离子半径很接近，性质相似，难分离。思考：有什么方法来分离它们？根据什么性质？第三节钒分族一、存在和发现V、Nb、Ta的元素主要存在于其矿物中如铁矿中，Nb、Ta它们的半径是相近的，在自然界总是共生的。ⅤBVNbTaV主要

6、矿物有绿硫钒矿[VS2或V2S5]、铅钒矿[Pb5(VO4)3Cl等等。存在丰度为0.0015%Nb主要矿物是铌铁矿[Fe(NbO3)2]，存在丰度为0.0024%。Ta主要矿物是钽铁矿[Fe(TaO3)2]，存在丰度为2.0×10-4%。二、单质的性质和用途钒的主要用途在于冶炼特种钢，钒钢具有很大的强度、弹性以及优良的抗磨和抗冲击的性能，用于制造结构钢、弹簧钢、装甲钢和钢轨等，是汽车和飞机的优良原料钢。钒族元素单质的化学性质较活泼，常温下呈钝化态，不与H2O，空气，苛性碱及非氧化性的酸作用。但可以溶于HF酸、浓的H2SO4、硝酸和水中，在高温下可与一些非金属反应。三、钒的化

7、合物V的价电子构型为：4s23d3，主要化合价+2、+3、+4、+5最常见的是+5，存在形式VO2+、VO43-1、钒的氧化物VO（黑色）、V2O3（黑色）、VO2（深兰色）、V2O5（深红色）碱性两性两性偏酸V2O5制备①、2NH4VO3==V2O5＋2NH3↑＋H2O↑（△）②、V2O5＋2NaCl＋1/2O2==2NaVO3＋Cl2（△）NaVO3H+V2O5.H2O△V2O5③、2VOCl3＋3H2O==V2O5＋6HCl性质砖红色，无臭，无味，有毒，针状晶体，微溶于水，两性片酸性氧化物，易溶于