第二十二章：钛副族和钒副族

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,B,钛,Ti,锆,Zr,铪,Hf,(,n,-1)d,2,n,s,2,本族特征氧化态,+4,22.1,钛分族,22.1.1,概述,第,22,章 钛副族和钒副族,钛,Titanium,(1),含量并不十分短缺的元素,钛为稀有元素、亲氧元素，自然界主要以氧化物或含氧酸盐的形式存在。,金属钛可被浓热盐酸溶解,，,但最好的溶剂,(,反应试剂,),则是氢氟酸或含有,F,-,离子的无机酸：,Ti(s,) + 6,HF(aq,) + 2H,2,O(l) = TiF,6,2-,(aq) + 2H,3,O,+,(aq) + 2 H,2,(g),(2),有多种优异性质,d,= 4.54g cm-3,，,比钢轻,43%,强度大：合金抗拉强度达,180kg mm,-2,，,适应温度宽, 耐腐蚀,(,不怕酸、碱、海水、体液,),(3),用途广泛：,飞机；潜艇材料,可增加深度,80%,达,4500 m,以下；,Ni-Ti,记忆合金；人造关节等。,超导功能,(,Nb,Ti,合金）和储氢功能（,Ti,Mn,、,Ti,Fe,等）。,单质提取,TiCl,4,在,950,真空分馏纯化,TiCl,4,+ 2 Mg Ti,+ 2 MgCl,2,800,Ar,1000,下真空蒸馏除去,Mg,、,MgCl,2,，,电弧熔化铸锭,为什么在由,TiO,2,制备,TiCl,4,时，反应中要,加入,C,而不能直接由,TiO,2,和,Cl,2,反应来,制取？,单独的氯化反应,TiO,2,(s) +2Cl,2,(g) = TiCl,4,(l) + O,2,(g) ,在,25,时的,rG,0,即便增加温度也无济于事， 因为它是一个熵减反应， 如果把反应,C(s,) + O,2,(g) = CO,2,(g),耦合到上述反应中，可得：,TiO,2,(s) + 2C (s) +2Cl,2,(g) = TiCl,4,(l) + CO,2,(g),原来不能进行的反应就能进行了。,Question 7,Ti,HF,H,2,TiF,6,+ H,2,浓,HCl,TiCl,3,(,紫红,),+H,2,Cu,2,+,TiO,2+,+CuCl,TiO,2,H,2,SO,4,TiOSO,4,NaOH,Na,2,TiO,3,BaCO,3,BaTiO,3,+CO,2,TiCl,4,+ H,2,O,=,TiO,2,H,2,O +,HCl,TiCl,4,+ Zn,=,TiCl,3,+ ZnCl,2,TiO,2+,+ H,2,O,2,=,桔红色,，用来鉴定,Ti,TiO(H,2,O,2,),2+,22.1.2,主要性质,它属于简单四方晶系（,a,=,b,c,，,=,=,= 90,）。,氧原子呈畸变的六方密堆积，钛原子占据一半的八面体空隙，而氧原子周围有,3,个近于正三角形配位的钛原子，所以钛和氧的配位数分别为,6,和,3,。,TiO,2,是钛的重要化合物，俗称钛白或钛白粉，由于它在耐化学腐蚀性，热稳定性、抗紫外线粉化及折射率高等方面所表现的良好性能，因而得到广泛应用。,自然界中,TiO,2,有三种晶型，金红石型、锐钛矿型和板钛矿型，其中最重要的是金红石型。,钛铁,矿,浓H,2,SO,4,FeTiO,3,+,3H,2,SO,4,=,TiOSO,4,+FeSO,4,+3H,2,O,FeO,，,Fe,2,O,3,+ H,2,SO,4,FeSO,4,，Fe,2,(SO,4,),3,Fe,3+,Fe,2+,TiO,2+,SO,4,2,Fe,Fe,2+,TiO,2+,SO,4,2,冷却,FeSO,4,7H,2,O,TiO,2+,SO,4,2,H,2,O,H,2,TiO,3,TiOSO,4,+2H,2,O,=,H,2,TiO,3,+H,2,SO,4,煅烧,TiO,2,H,2,TiO,3,=,TiO,2,+H,2,O,22.1.3,钛铁矿制备,TiO,2,22.2,钒分族,VB,V,钒,3d,3,4s,2,Nb,铌,4d,4,5s,1,Ta,钽,5d,3,6s,2,钒钢,坚硬，韧性好，抗腐蚀性好,V,2,O,5,是工业重要催化剂,V,2,O,5,NaOH,Na,3,VO,4,H,2,SO,4,(VO,2,),2,SO,4,V,2,O,5,+6HCl,=,2VOCl,2,+Cl,2,+H,2,O,离子色彩丰富：,V,2+,紫、,V,3+,绿 、,VO,2+,兰、,VO,2,+,、,VO,3,黄,酸根极易聚合：,V,2,O,7,4,、,V,3,O,9,3,、,V,10,O,28,6,pH,下降，聚合,度增加，颜色从,无色,黄色,深红，酸度足够大时为,VO,2,+,