钒钛基本性质-课件2.ppt
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1、课前复习 前言 第第 一一 章章 绪论(钒钛材料概况)绪论(钒钛材料概况)第一节第一节 钒矿物种类钒矿物种类 第二节第二节 钒材料的分类钒材料的分类 第三节第三节 钒材料的用途钒材料的用途 第四节第四节 钒材料的发展史钒材料的发展史 第五节第五节 钛矿物种类钛矿物种类 第六节第六节 钛材料分类钛材料分类 第七节第七节 钛材料的用途钛材料的用途 第八节第八节 钛的发展史钛的发展史 第九节第九节 钒钛材料今后的发展趋势钒钛材料今后的发展趋势本次课内容提要本次课内容提要 第第 二二 章章 钒钛基本性质钒钛基本性质 第一节第一节 金属钒的性质金属钒的性质 第二节第二节 V-O系相图系相图 第三节第三节
2、 V2O3的性质的性质 第四节第四节 VO2的性质的性质 第五节第五节 V2O5的性质的性质 第六节第六节 偏钒酸铵的性质偏钒酸铵的性质 第七节第七节 钒的某些二元非金属化合物钒的某些二元非金属化合物 第八节第八节 钒铁性质钒铁性质 第九节第九节 钒铝性质钒铝性质第十节第十节 钒的毒性钒的毒性 第十一节第十一节 金属钛的性质金属钛的性质 第十二节第十二节 TiO2(钛白)的性质(钛白)的性质 第十三节第十三节 低价钛(低价钛(Ti2O3、Ti3O5)性质)性质第十四节第十四节 偏钛酸的性质偏钛酸的性质 第十五节第十五节 四氯化钛(四氯化钛(TiCl4)的性质)的性质 第十六节第十六节 碳化钛(
3、碳化钛(TiC)的性质)的性质 第十七节第十七节 正硫酸钛正硫酸钛Ti(SO4)2和硫酸氧钛和硫酸氧钛-(TiOSO4)的性质)的性质 第十八节第十八节 钛的毒性钛的毒性 第第 二二 章章 钒钛基本性质钒钛基本性质 第一节第一节 金属钒的性金属钒的性质质 钒是一种高熔点难熔金属,常温下为固态,呈银灰色,具有体心立方晶格,原子序数23。纯钒具有良好的延展性和可锻性,在常温下可制成片、丝和箔。钒呈弱顺磁性,是电的不良导体。钒的力学性能取决于它的纯度。常温下钒的化学性质较稳定,但在高温下能与碳、硅、氮、氧、硫、氯、溴等大部分非金属元素生成化合物。钒具有较好的耐腐蚀性能,能耐淡水和海水的侵蚀,亦能耐氢
4、氟酸以外的非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)和碱溶液的侵蚀,但能被氧化性酸(浓硫酸、浓氯酸、硝酸和王水)溶解。金属钒的物理性质如下表所示:表 金属钒的物理性质 性质数据原子量50.9451熔点/189010沸点/3380密度/g/cm36.11比热容(20)/J(kgK)-1533.72热导率(20)/w(mK)-130.98超导转变温度/K5.13线膨胀系数(0100),-18.310-6电阻率(20)/cm24.826.0电阻温度系数/cm-12.182.7610-8热焓(0100)/Jmol-124.62再结晶温度/8001000晶型立方第二节第二节 V-O系相图系相图O(原子分数)%由氧-钒
5、二元相图可知,钒有多种氧化物。在V2O3和V2O4 之间,存在着可用通式VnO2n-1(3n9)表示的同族氧化物。在V2O4到V2O5之间,已知有V3O5、V3O7、V4O7、V4O9、V5O9、V6O11、V6O13等。工业上钒氧化物主要是以五氧化二钒、四氧化二钒和三氧化二钒,特别是五氧化二钒的生产尤为重要。它们的主要性质列于下表。表 钒氧化物的性质氧化物晶系,颜色比重熔点/溶解性V2O2等轴,浅灰5.761790不溶水、溶于酸V2O3菱形,黑4.8719702070不溶水、溶于HF及HNO3V2O4正方,兰黑4.24.415451967微溶水、溶于酸及碱、不溶乙醇V2O5斜方,橙黄3.35
6、7650690微溶水、溶于酸及碱、不溶乙醇第三节第三节 V2O3的性质的性质 V2O3是灰黑色有光泽的结晶粉末;不溶于水及碱;是强还原剂。熔点很高(2070)。具有导电性。常温下暴露于空气中数月后,被氧化变成靓青蓝色的VO2。工业上制取方法:是用氢气、一氧化碳、氨氨气、天然气、煤气等气体还原气、天然气、煤气等气体还原V2O5或钒酸铵制取。第四节第四节 VO2的性质的性质 二氧化钒是深兰色晶体粉末,温度超过128时为金红石型结构。VO2是两性氧化物,溶于酸和碱。VO2是钒氧化物中研究最多的一种,原因在于有金属非金属转变的性质。由于VO2的薄膜形态不易因反复相变而受到损坏,因此,其薄膜形态受到了比
7、其它粉体、块体更为广泛的研究。提拉法制备VO2薄膜第五节第五节 V2O5的性质的性质 V2O5是一种无味、无嗅、有毒的橙黄色或红棕色的粉末,微溶于水(约0.07g/L),溶液呈微黄色。V2O5大约670熔融,冷却时结晶成黑紫色正交晶系的针状晶体。片状五氧化二钒 粉状五氧化二钒 V2O5是两性氧化物,与Na2CO3一起共熔得到不同的可溶性钒酸钠。V2O5+3Na2CO32Na3VO4+3CO2V2O5+2Na2CO32Na4V2O7+2CO2V2O5+Na2CO32NaVO3+CO2 因为在V2O5晶格中比较稳定地存在着脱除氧原子而得的阴离子空穴,因此在7001125范围内,可逆地失去氧,这种现
8、象可解释为V2O5的催化性质。2V2O52V2O4+O2 V2O5可用偏钒酸铵在空气中于500左右分解制得。V2O5是最重要的钒氧化物,工业上用量最大。工业五氧化二钒的生产,用含钒矿石、钒渣、含碳的油灰渣等提取,制得粉状或片状五氧化二钒。它大量作为制取钒合金的原料,少量作为催化剂。第六节第六节 偏钒酸铵的性质偏钒酸铵的性质 偏钒酸铵(NH4VO3)是白色或带淡黄色的结晶粉末,在水中的溶解度较小。偏钒酸铵是工业上生产V2O5的中间产物。偏钒酸铵在真空中加热到135开始分解,超过210时分解生成V2O4和V2O5。表 偏钒酸铵热分解条件及产物 温度温度/气氛气氛分解产物分解产物250空气和氧气空气
9、和氧气NH3V2O5250空气空气(NH4)2O3V2O5340空气空气(NH4)2OV2O45V2O5420440空气空气NH3,V2O5310325氧气氧气V2O5约约200氢气氢气约约320氢气氢气(NH4)2O3V2O5约约400氢气氢气(NH4)2OV2O45V2O5约约1000氢气氢气V6O13,V2O3,V2O4350二氧化碳、氮或二氧化碳、氮或氩氩(NH4)2OV2O45V2O5400500二氧化碳、氮或二氧化碳、氮或氩氩V6O13200240氮气和氢气氮气和氢气(NH4)2O3V2O5320氮气和氢气氮气和氢气(NH4)2OV2O45V2O5400氮气和氢气氮气和氢气V6O1
10、3225水蒸气水蒸气(NH4)2O3V2O5 除了偏钒酸铵外,五价钒(V5+)的铵盐还有很 多种,如:(NH4)2V4O11、(NH4)2V6O16、(NH4)4V6O17、(NH4)4V10O27、(NH4)6V10O33、(NH4)2V12O31、(NH4)6V14O38、(NH4)10V18O40、(NH4)6V20O53、(NH4)8V26O69等。工业生产五氧化二钒时,采用酸性铵盐沉钒时,在不同钒浓度和pH值等沉钒条件下,可以得到上述的钒酸铵沉淀,通常称之为多钒酸铵(英文缩写为APV),是制取V2O5的中间产品,多为橙红色或橘黄色,也称为”黄饼”。APV在水中的溶解度较小,随着温度升
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