第二十一章过渡金属(二)课件

2021/3/141第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）2021/3/141第二十一章 过渡金属（二）2021/3/142一、一、铁系元素通性铁系元素通性1.元素元素Fe铁铁Co钴钴Ni镍镍Ru钌钌Rh铑铑Pd钯钯Os锇锇 Ir铱铱Pt铂铂VIII 铁系元素铁系元素铂系元素铂系元素第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素21-1 铁系元素铁系元素2021/3/142一、铁系元素通性1.元素FeCoNi2021/3/1432.铁系元素的价层电子结构及氧化态铁系元素的价层电子结构及氧化态元素符号元素符号次外层电子数次外层电子数最外层电子数最外层电子数Fe3d64s2Co3d74s2Ni3d84s2第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1432.铁系元素的价层电子结构及氧化态元2021/3/144元素符号元素符号FeCoNi常见氧化态常见氧化态+2,+3,+6+2,+3+2一般条件下,铁常见的氧化态是2、3,与强氧化剂作用,铁可以生成不稳定的+6氧化态;钴和镍常见的氧化态都是2,与强氧化剂作用,钴可以生成不稳定的+3氧化态,而镍的+3氧化态则少见。第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/144元素符号FeCoNi常见氧化态+2,+32021/3/1453.化学性质化学性质（1）在酸性介质中）在酸性介质中现象现象:FeO42-Fe3+Fe2+Fe+2.20+0.771-0.44Co3+Co2+Co+1.808-0.277NiO2 Ni2+Ni+1.678-0.25第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1453.化学性质（1）在酸性介质中现象:2021/3/146结论结论:酸性介质中,Fe2+,Co2+,Ni2+最稳定;高氧化态的Fe(),Co(),Ni()是很强的氧化剂;还原性:Fe2+Co2+Ni2+氧化性:Fe3+Co3+Co(OH)2 Ni(OH)2;氧化性:Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3。例如例如:O2+2H2O+4e-4OH-=+0.401V(或氨水或氨水)Fe2+2OH-Fe(OH)2 (s,白色白色)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3(s,红棕色红棕色)立即立即第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/148结论:碱性介质中,铁的最稳定氧化态是+32021/3/149Co2+2OH-Co(OH)2 (s,粉红色粉红色）4Co(OH)2+O2+2H2O 4Co(OH)3(s,棕褐色棕褐色)缓慢Ni2+2OH-Ni(OH)2 (s,绿色绿色）Ni(OH)2最稳定,根本不被空气中氧所氧化。证明证明:Fe(OH)2还原性最强最不稳定Ni(OH)2还原性最弱最稳定第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/149Co2+2OH-2021/3/1410二、铁、钴、镍重要化合物的共性及个性二、铁、钴、镍重要化合物的共性及个性1.铁、钴、镍的氧化物铁、钴、镍的氧化物氧化数氧化数氧化物氧化物+2FeO氧化亚铁黑色CoO氧化钴灰绿色NiO氧化镍暗绿色+3Fe2O3氧化铁砖红色Co2O3氧化高钴黑色Ni2O3氧化高镍黑色 铁、钴、镍的氧化物性质比较铁、钴、镍的氧化物性质比较铁、钴、镍的氧化物性质比较铁、钴、镍的氧化物性质比较第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1410二、铁、钴、镍重要化合物的共性及个性12021/3/14111.铁、钴、镍铁、钴、镍+2与与+3氧化物均属于碱性氧化氧化物均属于碱性氧化物，易溶于酸，不溶于水和碱性溶液；物，易溶于酸，不溶于水和碱性溶液；2.低氧化态氧化物的碱性比高氧化态的碱性低氧化态氧化物的碱性比高氧化态的碱性强；强；3.铁、钴、镍铁、钴、镍+3氧化数的氧化物都具有较强氧化数的氧化物都具有较强的氧化性，从左到右，氧化能力增强。的氧化性，从左到右，氧化能力增强。共性共性第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1411铁、钴、镍+2与+3氧化物均属于碱性氧2021/3/14122.铁、钴、镍的氢氧化物铁、钴、镍的氢氧化物氧化数氧化数氢氧化物氢氧化物+2Fe(OH)2白色(主要偏碱）Co(OH)2粉红（碱性）Ni(OH)2绿（碱性）+3Fe(OH)3红棕(两性偏碱）Co(OH)3棕褐（碱性）Ni(OH)3黑（碱性）高氧化态氧化能力增强高氧化态氧化能力增强低氧化态还原能力增强低氧化态还原能力增强 铁、钴、镍的氢氧化物性质比较铁、钴、镍的氢氧化物性质比较铁、钴、镍的氢氧化物性质比较铁、钴、镍的氢氧化物性质比较第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/14122.铁、钴、镍的氢氧化物氧化数氢氧2021/3/1413共性一共性一铁、钴、镍铁、钴、镍+2与与+3氧化态的氢氧氧化态的氢氧化物均难溶于水。化物均难溶于水。共性二共性二低氧化态的氢氧化物具有还原性，低氧化态的氢氧化物具有还原性，按按FeCoNi的顺序，还原能力依次的顺序，还原能力依次降低。降低。第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1413共性一铁、钴、镍+2与+3氧化态的氢氧2021/3/1414Ni(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 4Co(OH)2+O2+2H2O 4Co(OH)3 例如例如:第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1414Ni(OH)2+O2+2H2O4Fe2021/3/14152Ni(OH)3+6HCl 2NiCl2+Cl2+6H2OFe(OH)3+3HCl FeCl3+3H2O(酸碱反应酸碱反应)例如例如:2Co(OH)3+6HCl 2CoCl2+Cl2+6H2O（氧化还原反应）（氧化还原反应）共性三共性三高氧化态的氢氧化物具有氧化性，按高氧化态的氢氧化物具有氧化性，按FeCoNi的顺序，氧化能力依次增强。的顺序，氧化能力依次增强。第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/14152Ni(OH)3+6HCl 2021/3/1416Fe(OH)3+3HCl FeCl3+3H2O(酸碱反应酸碱反应)2Co(OH)3+6HCl 2CoCl2+Cl2+6H2O(氧化还原反应氧化还原反应)个性二个性二溶于酸的反应不同。溶于酸的反应不同。Fe(OH)2+4OH-Fe(OH)64-Fe(OH)3+3OH-Fe(OH)63-个性一个性一Fe(OH)2、Fe(OH)3可溶于浓的强碱，可溶于浓的强碱，形成配离子。形成配离子。第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1416Fe(OH)3+3HCl 2021/3/1417Fe(OH)2 氨配合物不稳定；氨配合物不稳定；Ni(OH)2 Ni(NH3)62+蓝色蓝色个性三个性三溶于氨水的反应不同：溶于氨水的反应不同：土黄色土黄色红色红色Co(OH)2 Co(NH3)62+Co(NH3)63+第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1417Fe(OH)2 氨配合2021/3/14183.铁、钴、镍的盐类性质铁、钴、镍的盐类性质（1）+2氧化数的盐氧化数的盐M2+Fe(H2O)62+Co(H2O)62+Ni(H2O)62+水合离子浅绿色粉红色亮绿色M2+Fe2+Co2+Ni2+无水盐白色蓝色黄色 铁、钴、镍的氢氧化物性质比较铁、钴、镍的氢氧化物性质比较铁、钴、镍的氢氧化物性质比较铁、钴、镍的氢氧化物性质比较+2氧化数水合离子及无水盐都显一定颜氧化数水合离子及无水盐都显一定颜色，这与色，这与M2+离子具有不成对的离子具有不成对的d电子有关。电子有关。共性一共性一第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/14183.铁、钴、镍的盐类性质（1）+2氧化2021/3/1419M2+H2O M(OH)+H+(NH4)2SO4MSO46H2O M=Fe,Co,Ni它们的硫酸盐都能与碱金属或铵的硫酸它们的硫酸盐都能与碱金属或铵的硫酸盐形成复盐。盐形成复盐。共性三共性三它们的硝酸盐、硫酸盐、氯化物和高氯它们的硝酸盐、硫酸盐、氯化物和高氯酸盐等易溶于水，并微弱水解而显酸性：酸盐等易溶于水，并微弱水解而显酸性：共性二共性二第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1419M2+H2O M2021/3/1420（2）+3氧化数的盐氧化数的盐铁、钴、镍中只有铁有+3的化合物,钴有少数+3的简单化合物,而镍()的氧化性更强,故镍几乎没有+3的简单化合物。例如：Fe2(SO4)39H2O稳定稳定Co2(SO4)318H2O不稳定不稳定例如：FeF3 FeCl3 FeBr3 都是稳定的化合物2CoCl3 2CoCl2+Cl2第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1420（2）+3氧化数的盐铁、钴、镍中只有铁2021/3/1421三、铁、钴、镍重要化合物简介三、铁、钴、镍重要化合物简介1.三氯化铁三氯化铁(Iron Trichloride)性质一性质一:水解性水解性总水解反应:性质性质Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+使使 Fe3+离子水解析出氢氧化铁沉淀，是离子水解析出氢氧化铁沉淀，是冶金和化工生产中一种典型的除铁方法。冶金和化工生产中一种典型的除铁方法。提示提示第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1421三、铁、钴、镍重要化合物简介1.三2021/3/1422Fe3+3OH-Fe(OH)32Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O但这种方法的主要缺点是Fe(OH)3具有胶体性质。第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1422Fe3+3OH-2021/3/1423性质二性质二:氧化性氧化性=+0.771V2Fe3+2I-2Fe2+I22Fe3+H2S 2Fe2+2H+S2FeCl3+SnCl2 2FeCl2+SnCl4第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1423性质二:氧化性=+0.771V2Fe2021/3/14242.硫酸亚铁硫酸亚铁（绿矾（绿矾,Ferrous Sulfate）性质一性质一:水解性水解性FeSO47H2O性质性质性质二性质二:不稳定性不稳定性性质三性质三:还原性还原性第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/14242.硫酸亚铁（绿矾,Ferrous2021/3/1425性质一性质一:水解性水解性硫酸亚铁易溶于水,在水中微弱水解,使溶液显酸性（pH=3）。Fe2+H2O Fe(OH)+H+第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1425性质一:水解性硫酸亚铁易溶于水,在水中2021/3/1426性质二性质二:不稳定性不稳定性性质三性质三:还原性还原性4FeSO4+2H2O+O2 4Fe(OH)SO4 铁锈色遇强氧化剂时,Fe2+被氧化为Fe3+:5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O6Fe2+Cr2O72-+14H+6Fe3+2Cr2+7H2O第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1426性质二:不稳定性性质三:还原性4FeS2021/3/14273.硫酸亚铁铵硫酸亚铁铵硫酸亚铁对来自空气的氧化不稳定,但硫酸亚铁与碱金属或铵的硫酸盐形成M2SO4FeSO46H2O,对空气的氧化,比硫酸亚铁稳定的多。最重要的复盐是硫酸亚铁FeSO4(NH4)2SO46H2O,俗称摩尔氏盐,是常用的还原剂。第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/14273.硫酸亚铁铵硫酸亚铁对来自空气的2021/3/14284.铁铁()的化合物的化合物FeO42-+8H+3e-Fe3+4H2O=+2.20VFeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-=+0.72V4FeO42-+20H+4Fe3+3O2+10H2O2FeO42-+16H+6Cl-2Fe3+3Cl2+8H2O结论一结论一在酸性介质中，高铁酸根是很强的在酸性介质中，高铁酸根是很强的氧化剂，而氧化剂，而Fe3+的还原性很弱。的还原性很弱。第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/14284.铁()的化合物FeO42-+2021/3/1429高铁酸盐只存在于较浓的碱溶液中,稀释FeO42-溶液,则析出Fe(OH)3沉淀:4FeO42-+10H2O Fe(OH)3+3O2+8OH-2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O=+0.89VClO-+H2O+2e-Cl-+2OH-结论二结论二在强碱性介质中，高铁酸根的氧化性不强，而氢氧化铁的还原性较强。第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1429高铁酸盐只存在于较浓的碱溶液中,稀释F2021/3/1430四、水溶液中铁、钴、镍的配位反应四、水溶液中铁、钴、镍的配位反应1.氨配合物氨配合物Fe2+2NH3H2O Fe(OH)2(s)+2NH4+Fe3+3NH3H2O Fe(OH)3(s)+3NH4+Ni2+6NH3H2O Ni(NH3)62+蓝色在水溶液中Co2+比Co3+稳定，在氨配合物溶液中，Co3+比Co2+稳定。提示提示Co2+6NH3H2O Co(NH3)62+Co(NH3)63+O2土黄色红色第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1430四、水溶液中铁、钴、镍的配位反应1.2021/3/1431 原因原因:标准电极电势的变化配离子的稳定性配离子的结构=+1.808VCo(H2O)63+e-Co(H2O)62+Co(NH3)63+e-Co(NH3)62+=+0.1VO2+2H2O+4e-4OH-=+0.401V4Co(NH3)62+O2+2H2O 4Co(NH3)63+4OH-标准电极电势的变化标准电极电势的变化:第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1431 原因:标准电极电势的变化=+1.802021/3/1432Co3+6NH3 Co(NH3)63+K稳=c(Co(NH3)63+)/cc(Co3+)/c c(NH3)/c 6=1.61035K稳=c(Co(NH3)62+)/cc(Co2+)/c c(NH3)/c 6=1.28105Co2+6NH3 Co(NH3)62+配离子的稳定性配离子的稳定性:第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1432Co3+6NH3 2021/3/14332.硫氰化物硫氰化物Fe3+nSCN-Fe(NCS)n3-n(血红色血红色)异硫氰合铁()配离子鉴定反应Co3+4SCN-Co(NCS)42-(天蓝色天蓝色)四异硫氰合钴()配离子鉴定反应第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/14332.硫氰化物Fe3+nSCN-2021/3/14343.氰配合物氰配合物（1）黄血盐）黄血盐(Potassium Ferrocyanide)FeS Fe(CN)2(s)K4Fe(CN)6(s,黄黄)KCNKCN六氰合铁()酸钾,又名亚铁氰化钾、黄血盐。性质性质K+Fe(CN)64-+Fe3+KFeFe(CN)6(s,蓝蓝)普鲁士蓝普鲁士蓝 鉴定鉴定Fe3+反应反应第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/14343.氰配合物（1）黄血盐(Pot2021/3/1435（2）赤血盐）赤血盐(Potassium Ferricyanide)2K4Fe(CN)6+Cl2 2KCl+2K3Fe(CN)6(s,红红)六氰合铁()酸钾,铁氰酸钾,赤血盐。K+Fe(CN)63-+Fe2+KFeFe(CN)6(s,蓝蓝)鉴定鉴定Fe2+反应反应滕氏蓝 性质性质第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1435（2）赤血盐(Potassium F2021/3/1436NiNi离子的鉴定离子的鉴定离子的鉴定离子的鉴定:Ni2+2DMG+2NH3 Ni(DMG)2(s)+2NH4+鲜红色鲜红色Ni(DMG)2C=NC=NN=CN=CNiHOOHOOCH3CH3H3CH3C丁二 CH3C=NOH CH3C=NOH月亏第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素2021/3/1436Ni离子的鉴定:Ni2+2DMG+22021/3/1437二茂铁二茂铁第二十一章第二十一章 过渡金属（二）过渡金属（二）21.1 铁系元素铁系元素FeCl2+NaC5H5 Fe(C5H5)2(什么立体结构什么立体结构)+NaCl2021/3/1437二茂铁第二十一章 过渡金属（二）21