无机化学课件:第十六章d区元素(一).ppt
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- 无机化学 课件 第十六 元素
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1、*16.7 金属有机化合物金属有机化合物*16.6 铂系元素简介铂系元素简介16.5 铁铁 钴钴 镍镍16.4 锰锰16.3 铬铬 钼钼 钨钨 多酸型配合物多酸型配合物16.2 钛钛 钒钒16.1 d区元素概述区元素概述16.1.5 d区元素离子的颜色区元素离子的颜色16.1.4 d区元素的氧化态区元素的氧化态16.1.3 d区元素的化学性质区元素的化学性质16.1.2 d区元素的物理性质区元素的物理性质16.1.1 d区元素的原子半径和区元素的原子半径和 电离能电离能1.d区元素在周期表中的位置3. d区元素的原子半径2. d区元素原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2 (Pd为
2、5s0)总趋势:同周期 左右由小大,幅度不大。 同副族 不规律。4.d区元素的第一电离能熔点、沸点高 熔点最高的单质:钨(W)硬度大 硬度最大的金属:铬(Cr)密度大 密度最大的单质:锇(Os)导电性,导热性,延展性好。熔点变化示意图元素 Sc Ti V Cr Mn - -1.63 -1.2 (估算值) -0.90 -1.18 可溶该金属的酸 各种酸 热 HCl HF HNO3,HF 浓 H2SO4 稀 HCl H2SO4 稀 HCl H2SO4等 元素 Fe Co Ni Cu Zn -0.409 -0.282 -0.236 +0.339 -0.762 可溶该金属的酸 稀 HCl H2SO4等
3、 缓慢溶解在 HCl等酸中 稀 HCl H2SO4等 HNO3, 浓热 H2SO4 稀 HCl H2SO4等 V/MM2EV/MM2E1. 第一过渡系的单质比第二过渡系的单质 活泼; 例:第一过渡系除Cu外均能与稀酸作用, 第二、三过渡系仅能溶于王水、 氢氟酸,而Ru,Rh,Os,Ir不溶于王水。2. 与活泼非金属(卤素和氧)直接形成化合物。3. 与氢形成金属型氢化物: 如:VH18,TaH0.76,LaNiH5.7 。4. 与硼、碳、氮形成间充型化合物。总趋势:从上到下活泼性降低。V852. 0/HgHgV402. 0/CdCdV762. 0/ZnZn222EEEE(Ni2+/Ni) =0.
4、2363VE(Pd2+/Pd) = +0.92VE(Pt2+/Pt) = +1.2V(估计值)多种氧化态。例如:Mn的氧化态呈连续状,Mn(CO)5Cl(+1),Mn(CO)5,NaMn(CO)5(-1)。注:红色为常见的氧化态。Mn () Fe() Co() Ni() Fe() Cu()水合离子呈现多种颜色。钛钛 钒钒16.2.2 钒及其化合物钒及其化合物16.2.1 钛及其化合物钛及其化合物B钛 Ti锆 Zr铪 Hf(n-1)d2ns2本族特征氧化态本族特征氧化态 +41 概述 四川攀枝花钒钛铁矿(FeTiO3)探明储量约15亿吨。钛是未来的钢铁:质轻,抗腐蚀,硬度大,是宇航、航海、化工设
5、备等的理想材料。 钛合金还有记忆功能( TiNi合金)、超导功能 (NbTi合金)和储氢功能(TiMn、TiFe等)。钛能与骨骼肌肉生长在一起,称为“生物金属”。16.2.1 钛及其化合物钛及其化合物TiHFH2TiF6 + H2浓浓HClTiCl3(紫红紫红)+H2Cu2+TiO2+CuClTiO2H2SO4TiOSO4NaOHNa2TiO3BaCO3BaTiO3+CO2TiCl4 + H2O =TiO2H2O + HClTiCl4+ Zn =TiCl3 + ZnCl2TiO2+ + H2O2 =桔红色桔红色,用来鉴定,用来鉴定TiTiO(H2O2)2+2 主要性质钛铁钛铁矿矿浓浓H2SO4
6、FeTiO3+3H2SO4 =TiOSO4+FeSO4+3H2OFeO,Fe2O3 + H2SO4 =FeSO4,Fe2(SO4)3Fe3+ Fe2+TiO2+ SO42FeFe2+ TiO2+ SO42冷却冷却FeSO47H2OTiO2+SO42H2OH2TiO3TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4煅烧煅烧TiO2 H2TiO3 = TiO2+H2O缺点缺点?3 钛铁矿制备TiO2副产物的利用及环境保护问题。 VB V 钒 3d34s2 Nb 铌 4d45s1 Ta 钽 5d36s2钒钢坚硬,韧性好,抗腐蚀性好V V2 2O O5 5是工业重要催化剂是工业重要催化剂V2O5N
7、aOHNa3VO4H2SO4(VO2)2SO4V2O5+6HCl = 2VOCl2+Cl2+H2O离子色彩丰富离子色彩丰富:V2+紫、紫、 V3+绿绿 、VO2+兰、兰、 VO2+、 VO3黄黄酸根极易聚合酸根极易聚合:V2O7 4 、V3O9 3 、V10O286 pH下降,聚合度增加,颜色从黄色黄色深红,深红,酸度足够大时为VO2+16.2.2 钒及其化合物钒及其化合物*16.3.4 多酸型配合物多酸型配合物 同多酸和杂多酸及其盐同多酸和杂多酸及其盐*16.3.3 钼、钨的化合物钼、钨的化合物16.3.2 铬的化合物铬的化合物16.3.1 铬、钼、钨的单质铬、钼、钨的单质铬分族(VIB):
8、Cr, Mo, W, Sg价层电子构型:(n-1)d 4-5ns1-2 灰白色金属,熔沸点高,硬度大。表面易形成氧化膜。 室温时纯铬溶于稀HCl,H2SO4,在浓HNO3中钝化。高温下与活泼的非金属及C,B,N反应。颜色熔点/受热时的变化CrO3 (铬酐)暗红色198250分解为Cr2O3与O2K2CrO4黄色975熔融不分解K2Cr2O7 (红矾)橙红色398熔融不分解Cr2O3 (铬绿)绿色2330不分解CrCl36H2O紫色83失去结晶水KCr(SO4)212H2O 暗紫色89失去结晶水Cr2O3 (铬绿)颜色存在的pH橙红2黄6Cr3+(aq) 绿色酸性亮绿强碱Cr2+(aq) 蓝酸性
9、水溶液中铬的各种离子 -272OCr-24CrO-4Cr(OH) Cr2+(aq) Cr3+(aq) 铬元素的电势图Cr Cr Cr OCr23272-0.741.33-0.41-0.91Cr Cr(OH) Cr(OH) CrO2424-0.12-1.1-1.4-1.3EB/ VEA/ V1000 1300H2O浸取H2SO4酸化Fe(CrO2)2(s)Na2CO3 (s)Na2CrO4(s)Fe2O3 (s)Na2CrO4(aq)Na2Cr2O7(aq)Na2Cr2O7K2Cr2O7KCl242328COCrO8NaO2Fe232227OCO8Na)4Fe(CrO2427224242OHSO
10、NaOCrNaSOHCrO2Na1.铬()的化合物(1) Cr() 化合物的制备:碱熔法(2) 以K2Cr2O7为原料制备其他含铬化合物K2Cr2O7CrO3(铬酐)(NH4)2Cr2O7CrO2Cl2(氯化铬酰)KCr(SO4)212H2O(铬钾矾)CrCl3H2ONH3冷却浓H2SO4KCl,浓H2SO4浓H2SO4, SO2浓HClOH(s)2CrOSOK)(SOHOCrK234242722浓(暗红色,针状)(3) Cr() 含氧酸及其离子在溶液中的转化pH的影响pH6:CrO42-为主。OHOCr 2HCrO 2H2CrO2272424(黄)(橙)H2Cr2O7, H2CrO4均为强酸
11、,仅存在于稀溶液24444227272CrOH HCrO HCrOH CrOH OCrH OHCr 0.85K a2 9.55K a1 3.2107K a2(4) Cr() 的难溶盐10.02)OCr(Ag7722Ksp101.1)CrO(Ag1242Ksp2H)(s,CrO2AgOHOCr4Ag422272砖红2H)(s,2BaCrOOHOCr2Ba422722柠檬黄2H)(s,2PbCrOOHOCr2Pb422722黄铬酸盐比相应的重铬酸盐溶解度小。O7H2KCl2721.33V)/CrO(Cr32EOH4Cr23SOH83SOOCr232423272O7H2Cr3S8HS3HOCr232
12、272O7H2Cr3I14H6IOCr2322722CrCl3Cl)14HCl(s)OCrK32722浓O7H2Cr6Fe14H6FeOCr2332272O7H2Cr3Sn14H3SnOCr2342272(5) K2Cr2O7的氧化性2.铬()的化合物制备:性质:O4HNOCrOCr)(NHO2Cr3O4Cr2232722432243222332Cr(OH)2OHOCrO3HO3HCrH6OCr3Cr4Cr(OH) s (Cr(OH)3)(OCrOH322绿OH)(适量OHH(灰绿)(亮绿色)(1) Cr2O3的制备与性质(2) Cr(OH)3H的水解362O)Cr(H (3)Cr(H2O)6
13、3+ Cr(OH)(H2O)52+ + H+2Cr(H2O)63+ (H2O)4Cr(OH)2Cr (H2O)44+ + 2H+ +2H2O 104K 102.7K )g(3CO) s (2Cr(OHO3H3COCr2)g(S3H) s (Cr(OHO6H3SCr2232-23323223)蓝色Zn)(2Cr22Zn(s)Cr3 14HSOOCrOH7OS32Cr24272Ag22823O8H2CrO2OHO3H2Cr(OH)224224(4) Cr()的还原性与氧化性碱性条件下易被氧化。 Cr2+(aq) Cr3+(aq)V33. 1)Cr/OCr(3272酸性条件:EV12. 0)Cr(O
14、H)/CrO(-424碱性条件:E(5) Cr()的配位性紫色) ClOCr(H362配位数为6,Cr3+采用d2sp3杂化轨道成键。蓝绿色) OHClOCrCl(H2252绿色) OH2ClO(HCrCl2422如:水合异构体242243CrOOHCr(OH)OHCrO5H)2CrO(O2HO4HOCr222222722722222OCrOH)2CrO(O 戊醇(乙醚)蓝色O)H(C)CrO(O)CrO(O2522222 乙醚H+(NH4)2Cr2O7(橙黄)Cr2O3(s,绿)CrCr(OH)3(灰绿)Cr(OH)4(亮绿)-Cr2O7(橙红)2-CrO4(黄)2-BaCrO4(s,柠檬黄
15、)Ag2CrO4(s,砖红)PbCrO4(s,黄)Cr3+CrO(O2)2(蓝)O2,H+H+H+H+H+过量OH -OH -氨水或适量OH -H2O2Cl2Br2ClO-Sn2+, Fe2+SO3, H2SI -(Cl-)2-S2O82-H2O2OH -乙醚Ag+Ba2+Pb2+Ba2+Pb2+Ag+H+Cr2+O2Zn16.4.1 锰的单质锰的单质rGm*16.4.3 锰的锰的Gibbs函数变函数变 -氧化值图氧化值图16.4.2 锰的化合物锰的化合物锰分族(VIIB):Mn Tc Re Bh 价电子构型:(n-1)d5ns222222HMn)(2HMnH(s)Mn(OH)O2HMn稀锰单
16、质的性质:白色金属,硬而脆 活泼金属:1.182V/Mn)(Mn2E34222432MnFMnFFMnF)(XMnXXMnOMnO23Mn和与氧、卤素等非金属反应:O2HMnO2K3O4KOH2Mn2422 熔融在氧化剂存在下与熔融的碱作用:16.4.2 锰的化合物锰的化合物Mn的价电子构型:3d54s2Mn的氧化值呈连续状:从-2+7。常见氧化值:+7,+6,+4和+2。常见化合物:KMnO4 ,K2MnO4,MnO2, MnSO4和MnCl2。 除MnO2外,余者均易溶于水,相应含锰离子分别为:。和,2244MnMnOMnO锰的重要化合物性质表水溶液中锰的各种离子及其性质氧化值 +7 +6
17、 +3 +2 颜色 紫红色 暗绿色 红色 淡红色d电子数 d0 d1 d4 d54MnO24MnO362O)H(Mn262O)H(Mn存在于溶液 中的条件中性 pH13.5 易歧化 酸性锰元素电势图:Mn18. 1Mn51. 1Mn95. 0MnO27. 2MnO5545. 0MnO2322441.7001.231.51Mn56. 1Mn(OH)10. 0OH)(Mn20. 0MnO6175. 0MnO5545. 0MnO2322440.5965-0.0514酸性溶液V/EA碱性溶液V/EB强氧化性O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234溶液的酸度不同,MnO4被还原的产物不同:1.
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