第过渡元素PPT课件

结构决定 性质 1.具有较高的熔点和硬度(都是金属) 2.有变价 3.易形成配合物 4.离子大多有颜色第1页/共90页性质特征 同周期元素递变不突出,表现出许多相似性 为什么?第2页/共90页过渡系元素通性钅钅钅钅喜波黑麦卢 钅 杜钅铌 钽钇锆铪钼钨锝铼 钌铑钯锇 铱铂钪钛钒铬锰铁钴镍Zr NbMo Tc RuRhPdHf TaW Re OsIrPt VIIIIIIBIVBVBVIB VIIBRf DbSgBhHsMtUunAc-LrScTiVCrMnFeCoNiYLaLu-21222324252627283940414243444546727374757677781041051061071081091105789 103-71第一过渡系元素第二过渡系元素第三过渡系元素第3页/共90页 过渡元素的原子半径同族从上到下原子半径略增加56周期基本接近过渡元素原子半径1001101201301401501601701801902002030原子半径/ p m Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu(-) Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag(-) La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au(-)第4页/共90页 过渡元素的氧化态元 素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3氧化态 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +6 +6 +6 +7(划横线表示常见氧化态)左 右氧化态先升高后降低上下同族高氧化态趋向稳定Fe +2、+3Ru +4Os +4、+6、+8第5页/共90页金属离子中有未成对d电子如: Ti(H2O)63+ 紫色 d电子数? Fe(H2O)62+ 浅绿 d电子数? Ti(H2O)64+ 无色 为什么 ? 对应化合物就一定有颜色第6页/共90页 过渡元素水合离子大多有颜色由于含有d电子且轨道未充满; d电子可吸收可见光发生电子跃迁使其显示出互补色. 第7页/共90页 Ti Zr Hf_B 二、钛的单质的性质和用途二、钛的单质的性质和用途 四大特点四大特点1 抗腐蚀性强、可以与铂相媲美，不但可以抗氯离子和抗热浓硫酸，与硝酸作用也缓慢，成为航海设备和化工设备的理想材料。 2 机械强度高,接近钢，但密度比钢小得多，成为新兴的结构金属，特别是用于航空和航天器。 3 亲生物及有记忆性的金属，医疗上用于制造人工关节以及代替受损的骨骼。 4.耐高温,比重小.钛分族钛能溶于热的浓HCl2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2钛更易溶于HF+HCl(H2SO4)Ti+6HF=2TiF62-+2H+2H2锆和铪也有上面配合反应的性质。第8页/共90页一、存在一、存在钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2，锆以斜锆矿ZrO2和锆英石ZrSiO4的形式存在，铪总是以锆的百分之几的量和锆伴生且分离困难。二、单质的性质和用途二、单质的性质和用途钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性的金属，用于化工、海上设备，医疗、卫星等。锆和铪的性质极相似,硬度较大、导电不良、外表类似不锈钢。钛能溶于热的浓HCl2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2钛更易溶于HF+HCl(H2SO4)Ti+6HF=2TiF62-+2H+2H2锆和铪也有上面配合反应的性质。钛蓝宝石|含钛刚玉钛合金第9页/共90页三、三、ZrZr和和HfHf的分离的分离钾和铵的氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有明显的差别，可利用此性质来分离Zr和Hf。四、金属钛的制备四、金属钛的制备工业上常用FeTiO3为原料来制金属钛1、矿石中含有FeO、Fe2O3杂质,先用浓硫酸处理FeTiO3+3H2SO4=FeSO4+Ti(SO4)2+3H2OFeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2OFeO+H2SO4=FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O2、加入单质铁把Fe3+离子还原为Fe2+离子，然后使溶液冷却至273K以下使FeSO47H2O结晶析出。第10页/共90页3、加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4Ti(SO4)2+H2O=TiOSO4+H2SO4TiOSO4+H2O=H2TiO3+H2SO44、分离煅烧H2TiO3=TiO2+H2O5、碳氯法TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO6、在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原TiCl4只可得海棉钛.再经熔融制得钛锭。TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti1000-1100K第11页/共90页五、钛的化合物五、钛的化合物 1、TiO2：金红石、钛白，不溶于水及稀酸，可溶于HF和浓硫酸中。TiO2+6HF=H2TiF6+2H2OTi4+容易水解得到TiO2+离子钛酰离子。 TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O新制得的热的二氧化钛是淡黄色的，冷却后呈白色。且可缓慢溶解于强酸或强碱，但煅烧处理后则难溶。TiO2是一种优良颜料（安全无毒，具有铅白的遮盖力和锌白的持久性） 、催化剂、纳米材料、造纸业作增白剂、纤维工业作消光剂。第12页/共90页2、TiCl4 (1)易水解（在空气中发白烟）为偏钛酸 H2TiO3及HCl（烟雾弹）TiCl4+H2O= TiOCl2 +2HClTiCl4+3H2O= H2TiO3 +4HCl (2 )易配合 在浓HCl中生成H2TiCl6 TiCl4+2HCl=H2TiCl6 加NH4+生成黄色沉淀用锌处理四氯化钛的盐酸溶液，可得紫色的三氯化钛TiCl3 .(3)与碱反应 Ti(OH)4 (白色) TiCl4+4NaOH=H4TiO4+4NaCl (如何解释) 第13页/共90页3、Ti2(SO4)3：三价钛(紫色)的还原性比(Sn2+)稍强Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3=2Ti(SO4)2+2FeSO4 4、钛酸钡：是最重要的电陶瓷材料（做电容器）如果将钡离子与四价钛共沉淀为草酸盐或酒石酸盐，然后煅烧可以制备高纯度的钛酸钡BaTiO3 5、钛的配合物： 四价钛离子具有较高的正电荷和较小的离子半径，极化力强。水溶液中不存在简单的水合离子。 在四价钛的溶液中加入双氧水：强酸性-显红色，稀酸或中性-显橙黄色，用于比色分析。第14页/共90页一、存在一、存在钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿Pb5VO43Cl等。Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为Fe(Nb,Ta)O32如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为钽铁矿。二、单质的性质和用途二、单质的性质和用途电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的混合酸中，钽不溶于王水。钒分族(了解)V(OH)4+VO2+V +32VV +1.00.34-0.26-1.18Nb2O5Nb +3Nb-1.10.05Ta2O5Ta-0.75第15页/共90页三、钒的化合物三、钒的化合物V(+5)具有较大的电荷半径比，所以在水溶液中不存在简单的V5+离子，而是以钒氧基(VO2+、VO3+)或钒酸根(VO3-,VO43-)等形式存在。同样，氧化态为+IV的钒在水溶液中以VO2+离子形式存在。 颜色:V 2+紫色, V 3+绿色, VO 2+蓝色, VO2+淡黄色, VO43-无色, V5O14 3-红棕色, V10O28 6-橙红色1、V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的催化剂。2NH4VO3=V2O5+2NH3+H2OV2O5+Ca=V+CaOV2O5+NaOH=Na3VO4+3H2OV2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2+H2OVO2+Fe2+H+=VO2+Fe3+H2O2VO2+C2O42-+4H+=2VO2+2CO2+2H2O第16页/共90页2、钒酸盐和多钒酸盐 偏钒酸盐MIVO3、正钒酸盐M3IVO4、焦钒酸盐M4IV2O7和多钒酸盐M3IV3O9、M6IV10O28等。VO43-+2H+2HVO42-V2O74-+H2O(pH13)2V2O74-+6H+2V3O93-+3H2O(pH8.4)10V3O93-+12H+3V10O286-+6H2O(8pH3) 若酸度再增大，则缩合度不变，而是获得质子。V10O286-+H+HV10O285- 若pH2 . 5），耐火材料要求Al2O3和Cr2O3的总量大于60%。Cr2O3 + 3C =2Cr + 3COCr2O3 + 2Al = 2Cr + Al 2O3（铝热法）此外，电解铬明矾或电解三氧化铬，用途不同方法不同。第22页/共90页三、铬的化合物三、铬的化合物 +3 +61、Cr（+3）的化合物(1)Cr2O3和Cr(OH)3 (NH4)2Cr2O7=Cr2O3+N2+H2O Na2Cr2O7 +C= Cr2O3+ Na2 CO3 +CO2Cr2O3具有两性: Cr(OH)3也有两性 Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO4)3(绿色)+3H2O Cr2O3+2NaOH =2NaCrO2+H2O(亚铬酸钠)CrO2-在碱性条件下有强还原性 CrO4 2- +2H2O = CrO2- +4OH- -0.13V Cr3+3OH-=Cr(OH)3 CrO2-第23页/共90页(2)Cr3+的配合物Cr3+外层电子结构为3d34s04p0,它能形成d2sp3杂化的八面体结构，Cr(H2O)63+为紫色，Cr(NH3)63+为黄色.由于它的配合物稳定且配位体交换呈惰性，它的水合异构体很多。 问题问题 Cr Cr 3+3+ Al Al 3+3+ Fe Fe 3+3+有什么异同有什么异同? ?如何将它们分离如何将它们分离? ?第24页/共90页Fe3+ .Al3+ . Cr3+NH3.H2O(过量)Cr(NH3)63+Fe(OH)3 Al(OH)3NaOH(过量)Al(OH)4-Fe(OH)3第25页/共90页(3)Cr3+盐和亚铬酸盐Cr2(SO4)36H2O(绿色)、Cr2(SO4)318H2O(紫色)、Cr2(SO4)3(桃红色)，铬钾钒K2SO4Cr2(SO4)324H2O。铬化合物使兽皮的胶原羧基发生交联的过程叫铬鞣。 Cr(OH) SO4碱式硫酸铬是重要的铬鞣剂。 制备:Na2Cr2O7 +H2SO4+C12H22O11 Cr(OH) SO4 + Na2 SO4+CO2 +H2ONa2Cr2O7 +SO2 +H2OCr(OH) SO4 + Na2 SO4第26页/共90页在碱性条件下，能被过氧化氢、过氧化钠、Br2等氧化。2CrO2-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+4H2O在酸性条件下则需强氧化剂, 如KMnO4、HIO4、(NH4)2S2O8等。10Cr3+6MnO4-+11H2O=5Cr2O72-+6Mn2+22H+ 3、Cr（+6） CrO2是一种重要的磁性颜料，分散在有机粘合剂中的磁性颜料用于磁带、软盘和硬盘以储存磁信息。可由CrO3分解制备。第27页/共90页3、铬的+6化合物 K2Cr2O7 K2CrO4以铬酸盐和重铬酸盐最为重要。碱金属和铵的铬酸盐易溶于水，MgCrO4可溶，CaCrO4微溶，BaCrO4难溶。大多数金属的铬酸盐都难溶，主要以Ag+、Pb2+、Ba2+的铬酸盐为代表。铬酸钠的制备:(煅烧反应)4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2 = 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2 反射炉可用复分解法由Na2CrO4和KCl来得到K2CrO4。第28页/共90页重铬酸盐和铬酸盐在水溶液中存在下列平衡：2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙红色)+H2O酸性溶液中Cr2O72-为主,碱性溶液中CrO42-为主。在重铬酸盐溶液中除加碱可转化为铬酸盐外，加Ag+、Pb2+和Ba2+也可转化为相应的铬酸盐（不论酸碱性）。H2O+4Ag+Cr2O72-=2Ag2CrO4(砖红色)+2H+H2O+2Ba2+Cr2O72-=2BaCrO4(柠檬黄)+2H+H2O+2Pb2+Cr2O72-=2PbCrO4(铬黄)+2H+实验室也常用Ag+、Pb2+和Ba2+离子来检验CrO42-离子的存在。2Ag+CrO42-=Ag2CrO4(砖红)第29页/共90页在酸性条件下重铬酸盐的氧化性在酸性条件下重铬酸盐的氧化性Cr2O72-+14H+6e-=2Cr3+7H2O =1.33V所以所以Cr2O72-在酸性介质中是强氧化剂，且还原产在酸性介质中是强氧化剂，且还原产物均为物均为Cr3+离子。如：离子。如： Cr2O72-+14H+6Fe2+=2Cr3+6Fe3+ 7H2O 此反应在分析化学中用来测定铁此反应在分析化学中用来测定铁,处理废水。处理废水。 Cr2O72-+ 14H+ + 6I- = 2Cr3+ 3I2 + 7H2O Cr2O72-+ 8H+ 3H2S= 2Cr3+ 3S + 7H2O 3CH3CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CH3COOH+ 2K2SO4+2Cr2(SO4)3+11H2O 此反应用于检验司机是否酒后开车。此反应用于检验司机是否酒后开车。第30页/共90页 Cr2O72-+ 2H+ + 4H2O2=2CrO(O2)2+5H2O检验过氧化氢的存在检验过氧化氢的存在,生成生成Cr(O2)2O（蓝色）。蓝色）。 问问:H2O2还可以用什么方法检验还可以用什么方法检验?实验室中常用的实验室中常用的铬酸洗液铬酸洗液是用热的饱和重铬酸钾溶是用热的饱和重铬酸钾溶液与浓硫酸配制的。液与浓硫酸配制的。(5克克K2Cr2O7+100ml浓浓H2SO4)2H2SO4(浓浓)+2K2Cr2O7=2CrO3+2K2SO4+2H2O 铬酸洗液的作用是什么铬酸洗液的作用是什么?失效的特征又是什么失效的特征又是什么?第31页/共90页k2Cr2O7和 Na2Cr2O7 k2Cr2O7 常用的氧化剂,基准物 总结性质:1.强氧化剂 2.加热分解 4K2Cr2O7=2Cr2O3+4K2CrO4+3O2 3.与CrO42-存在离子平衡 说明用K2Cr2O7 作基准物而不用 Na2Cr2O7的原因? Na2Cr2O7+KCl=K2Cr2O7+2NaCl(钾盐低温下溶解度小)第32页/共90页 练习 P416 17题第33页/共90页 AK2Cr2O7 B-Cl2 C-CrCl3 D-Cr(OH)3 EKCrO2 FK2CrO4第34页/共90页锰分族 Mn Tc Re一、锰分族的基本性质和用途一、锰分族的基本性质和用途直到1931年发现缺锰的龋齿动物生长不良才把它确定为必需元素。而近十几年来，科学家又把目光转移到人类的疾病发生上，当前对该领域的研究已成为矿质营养学的热点之一。如果人体内锰缺乏，则会发生体重下降、黑色的头发变红、皮炎、头发和指甲生长变慢以及低胆固醇血症。体内锰过多也会引起锰中毒。人类锰中毒对健康有严重危害，可引起中枢神经系统严重异常。如果一个人处于含锰量高于5毫克/米3的空气中，就有可能发生锰中毒危险，中毒者反应慢、动作不协调、记忆力发生障碍。锰中毒时发生免疫系统的功能障碍及肾脏、肝脏、胰腺等组织器官损害。第35页/共90页VIIB族包括锰(Mn).锝(Tc)和铼(Re)三种元素，它们的电子构型为(n-1)d5ns2。1、氧化态锰的氧化态有+2、+3、+4、+5、+6和+7等，锝有+4和+7。铼有+3、+4和+7。2、标准电极电势图MnO4-MnO4 -2MnO2Mn +MnMn +230.5642.260.951.51-1.0291.5071.6791.208MnO4-MnO4 -2MnO2Mn(OH)3MnMn(OH)20.5640.60-0.200.1-1.550.588-0.05 A B第36页/共90页二、单质的活泼性二、单质的活泼性锰单质为中等活泼的金属Mn+X2(F2,Cl2,Br2)=MnX2Mn+O2=Mn3O4 炼钢的去氧剂燃烧Mn+S=MnS共熔Mn+H2O(热水)=Mn(OH)2+H2(慢反应)Mn+2H+=Mn2+H23Mn+2HNO3=3Mn2+2NO+H2O第37页/共90页在空气中与碱共熔生成锰酸盐 2Mn+4KOH+3O2=2K2MnO4+2H2O绿色第38页/共90页四、锰的化合物 +2 +3 +4 +6 +71、锰(+2)的化合物Mn2+有d5半充满结构，因此是比较稳定的。在酸性介质中Mn2+不易被氧化，只有遇到强氧化剂时如：PbO2、K2S2O8(Ag+催化)、NaBiO3和HIO4等才可把Mn2+氧化为MnO4-。在碱性介质中Mn2+易被氧化。Mn2+2OH-=Mn(OH)2白色2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2(MnO2H2O)棕色Mn2+在水溶液中以Mn(H2O)62+存在，肉色。除MnCO3、Mn3(PO4)2、MnS难溶,一般都易溶。第39页/共90页2、锰的四价化合物（海底以锰结核形式存在）MnO2是稳定而重要的化合物，也是制备各种锰化合物的原料.但能表现出氧化性及还原性。在酸性介质中MnO2具有较强的氧化性，如与浓盐酸反应可制氯气。另外还有。 MnO2+H2SO4(浓)=MnSO4+O2+H2O在碱性介质中MnO2能被氧化为MnO42-，这也是制高锰酸钾的重要一步。MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O二氧化锰除用于氧化剂还可做催化剂。第40页/共90页3、锰(+4)和锰(+7)的化合物Mn(+6)最重要的化合物是墨绿色的K2MnO4。3MnO42-+2H2O2MnO4-+MnO2+4OH-碱性增强则MnO42-稳定性增高,在PH13.5时稳定碱性降低则有利于其歧化，如通往CO2或加醋酸就可使它歧化。3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2+2CO32- MnO4-MnO4 -2MnO20.5640.600.588MnO4-MnO4 -2MnO20.5642.261.679 AB第41页/共90页 碱性条件下加氧化剂或电解也可氧化锰酸钾。 2MnO42-+Cl2=2MnO4-+2Cl- 2MnO42-+2H2O=2MnO4-+H2+2OH-第42页/共90页Mn(+7)最重要的化合物是紫色晶体KMnO4，其水溶液呈紫红色、缓慢分解，光能催化其分解，因此其水溶液保存于棕色瓶中。KMnO4是最重要的氧化剂、消毒剂(PP粉)。KMnO4在不同介质中被还原的产物也不同。通常在酸性条件下的产物是Mn2+(注：当KMnO4过量时，反应生成的Mn2+要和KMnO4反应生成MnO2)，在中性条件下的产物是MnO2,在碱性条件下的产物是MnO42-。试写酸、碱、中性介质中KMnO4与SO32-的反应方程式。 KMnO4热分解反应式（锰酸钾、二氧化锰、O2）。第43页/共90页KMnO4是常用的氧化剂,还原产物取决与什么?1.酸介质-Mn2+(粉红)2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O2.近中性-MnO2 (暗棕)2KMnO4+3K2SO3+H2O=2MnO2+3K2SO4+2KOH3.碱性介质-MnO42- (绿色)2KMnO4+K2SO3+2KOH=2K2MnO4+K2SO4+H2O第44页/共90页归纳的KMnO4制备和用途3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2(电解) 用途第45页/共90页Mn2(CO)10 的 Mn(0)： Mn(0) : Mn2(CO)10d2sp35CO5CO 金属金属键(锰的配合物)1. 1. 单键单键第46页/共90页Re: 5d56s2 3e Re3+ 5d4Re3+ dz2 dxy dyz dxz dx2-y2Re3+ dz2 dxy dyz dxz dx2-y2|头碰头|肩并肩|面对面成键成键键点击，观看动画第47页/共90页练习P416页20题 A-MnO2 B-MnSO4 C-O2 D-Mn(OH)2 E-MnO(OH)2 F-K2MnO4 G-KMnO4第48页/共90页铁系元素铁系元素铁钴镍铂系元素钌铑钯锇铱铂钌铑钯锇 铱铂铁钴镍 RuRhPdOsIrPt VIIIFeCoNi262728444546767778第49页/共90页铁系元素是周期表中较为特殊的一族 特殊在哪里呢?1.不分主副族2.具有水平相似性3.不再呈现与族数相同的最高氧化态第50页/共90页铁的氧化态有+II、+III、+VI，钴和镍有+II、+III、+IV。一、单质的性质一、单质的性质钴和镍在常温下对水和空气都较稳定，它们都溶于稀酸中，但不与强碱发生作用，故熔融碱性物质可以用镍制容器。和铁不同，钴和镍与浓硝酸激烈反应，与稀硝酸反应较慢。钴和镍也都是生物体必需的元素。钴在体内的重要化合物是维生素B12，它是人类和几乎所有动植物都必需的营养物。镍对促进体内铁的吸收,红细胞的增长,氨基酸的合成均有重要的作用。第51页/共90页铁系元素还原性增强还原性增强Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2白色白色粉红色粉红色绿色绿色Fe(OH)3Co(OH)3Ni(OH)3棕红色棕红色棕色棕色黑色黑色氧化性增强氧化性增强第52页/共90页Woodward and Eschenmoser第53页/共90页缺铁的直接结果是导致贫血，但一般症状并不很明显，除非严重性贫血。近年来，大量证据还表明铁是益智元素之一。铁缺乏可引起心理活动和智力发育的障碍及行为改变。研究表明，6-24月龄的儿童若发生缺铁性贫血，其学习和记忆能力比同月龄的正常儿童显著下降，同时还表现为易疲劳、有恐惧感。对年龄较大的儿童或青少年缺铁性贫血者进行认知能力测验，得到了与上述一致的结果。缺铁性贫血的另一个特点是在寒冷环境中保持体温能力受损。这种异常产生的原因可能是与甲状腺激素分泌减少有关。可通过输血使这种异常得到改善。实验研究表明高水平铁可能有致癌作用或促进肿瘤生长，强有力的证据是血色素沉着症患者肝癌发病率较高。高水平铁还能引起心血管疾病、早衰和大脑异常。第54页/共90页钢铁铁分为几类?生铁 钢 熟铁 1.7% C0.1%第55页/共90页动物血液的颜色 与载O2物质中的中心原子有关 红色 蓝色 绿色 Fe Cu V第56页/共90页例题:某中心离子在八面体弱磁场n=4.9BM,n=4,而在八面体强场n=0BM，n=0.由此推导出中心离子的d电子数为6,即可能是Co3+或Fe2+弱场 高自旋 强场 低自旋 与事实相符. 第57页/共90页问题讨论 说明CO CN- NO2-为什么对人体有毒?第58页/共90页三、重要化合物三、重要化合物1、氢氧化物M2+2OH-=M(OH)2 Fe(OH)2在空气中易被氧化为Fe(OH)3 +3稳定 Co(OH)2在空气中可被氧化为Co(OH)3但较慢。 Ni(OH)2在空气中不被氧化为Ni(OH)3。+2稳定 Co(OH)2、Ni(OH)2在碱性条件下可被NaClO、溴水等氧化为相应的三价氢氧化物。新沉淀的Fe(OH)3略有两性，能溶于热的浓KOH溶液，生成K3Fe(OH)6钴和镍的M2O3或M(OH)3都是强氧化剂，当与盐酸反应时生成MCl2与氯气。第59页/共90页Fe Co Ni的不同 1.4Fe(OH)2(白)+O2+2H2O=4Fe(OH)3(红棕色) 2.4Co(OH)2(粉红)+O2+2H2O=4Co(OH)3(棕黑色) 3.Ni2+2OH-=Ni(OH)2(绿色) 说明只有Ni(OH)2稳定第60页/共90页还原性增强还原性增强Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2白色白色粉红色粉红色绿色绿色Fe(OH)3Co(OH)3Ni(OH)3棕红色棕红色棕色棕色黑色黑色氧化性增强氧化性增强第61页/共90页练习写出Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3与HCl的反应方程式1.Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O2.2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2+6H2O3.2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2+6H2O第62页/共90页2、+2盐 Fe(H2O)62+浅绿色，Co(H2O)62+粉红色，Ni(H2O)62+亮绿色。无水Fe2+盐白色,Co2+蓝色，Ni2+黄色。(NH4)2SO4FeSO46H2O摩尔氏盐。FeSO47H2O称为绿矾。它与摩尔氏盐都是常用的还原剂,但由于摩尔氏盐较稳定,在分析化学中用得多。CoCl2常用于干燥剂硅胶中的变色剂。CoCl2 6H2OCoCl2 2H2OCoCl2 H2OCoCl2325K363K393K粉红紫红蓝色蓝色当干燥硅胶吸水后，逐渐由蓝色变为粉红色，表示干燥剂失效，放在烘箱中受热失水后可再用。第63页/共90页3、+2价盐-Fe2+不稳定,易氧化 6FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3 +K2SO4+7H2O2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2 (+3氧化性)如何配制FeSO4的澄清溶液?第64页/共90页3、+3盐 思考 FeFe（H H2 2O O）6 6 3+3+呈现很浅的紫色，为什么平时我们看到的三价铁盐溶液的颜色却是黄色或棕黄色或棕红色？ Fe3+的Z/r比值大，三价铁盐易水解，生成的羟基水合物呈黄色 思考 为什么迄今为止人们还没能制得FeI3？ 三价铁盐具有弱氧化性，可把Sn2+、I-、H2S、Cu等氧化。 +3钴盐和+3镍盐很不稳定具有强氧化性，例如同盐酸反应：Co(NH3)6 3+ + 6H+ +Cl- = Co 2+ + 1/2Cl2 + 6NH4+第65页/共90页Fe3+的性质:1.离子势大.易水解2.中等程度的氧化能力3.易形成配合物.但不生成NH3配合物Fe3+nSCN-=Fe(NCS)nn-3 (血红色) 检验Fe3+ n=1-6K3Fe(CN)6 (赤血盐) (深蓝色)K4Fe(CN)6 (黄血盐) KFe(CN)6Fe 第66页/共90页4、氧化数为+6的铁的化合物 铁（）在强碱性条件下，则可被一些氧化剂氧化成紫色的高铁酸盐，例如： 2Fe(OH)3 + 3ClO - + 4OH- = 2FeO42- + 3Cl +5H2OFe+5CO=Fe(CO)5 Ni+4CO=Ni(CO)4 Co2(CO)8第67页/共90页 羰基配合物：通常金属价态较低通常金属价态较低 1. 1. 金属与羰基成键特征：以金属与羰基成键特征：以Ni(CO)4为例为例Ni(0) 3d84s2 3d 4s 4pNi(CO)4 四面体 sp3杂化问题实测：NiC键长184pm 理论：NiC键长198pm；CO把电子给予Ni，Ni上负电荷过剩,使该化合物不稳定,而事实Ni(CO)4十分稳定。第68页/共90页(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2p)4(2px)2(2p*)0(2p*)0给予Ni的sp3杂化轨道接受Ni的d电子 一方面，CO把一对电子填入Ni的sp3杂化轨道中形成键，一方面又以空的2p*轨道接受来自Ni d轨道的电子，形成键，从而增加配合物的稳定性，但削弱了CO内部成键，活化CO了分子。CO的分子轨道点击，观看动画第69页/共90页2. 羰基簇合物羰基簇合物 过渡元素能和CO形成许多羰基簇合物。 羰基簇合物中金属原子多为低氧化态并具有适宜的d轨道。 双核和多核羰基簇合物中金属原子与羰基的结合方式有：端基（1个CO和1个成簇原子相连）；边桥基（1个CO与2个成簇原子相连）；面桥基（1个CO与3个成簇原子相连）。 端基边桥基面桥基第70页/共90页 金属金属(MM)键是原子簇合物最基本的共同特点。金属金属(MM)键第71页/共90页3. 重要的盐 FeSO4 FeCl2 还原剂 FeCl3 氧化性 3Fe2+NO+4H+NO+2H2O3Fe3+Fe(H2O)62+NOFe(NO)(H2O)52+H2O 棕色 鉴定Fe2+ NO Cu2+2Fe3+=Cu2+2Fe2+ 制作线路板 FeCl3可使蛋白质凝集止血剂. 3第72页/共90页四、配合物四、配合物1、氨配合物Fe2+、Fe3+离子不形成氨配合物。Co2+6NH3Co(NH3)62+(不稳定易被氧化)Co(NH3)63+e-=Co(NH3)62+ B=0.1V4Co(NH3)62+O2+H2O=4Co(NH3)63+4OH-思考：这两种配合物成键类型有什么不同？磁矩测定Co(NH3)62+有3个未成对电子，杂化类型为sp3d2，Co(NH3)63+中无未成对电子，杂化类型为d2sp3，稳定性增强。Ni(NH3)62+是稳定的配合物，有2个未成对电子，杂化类型为sp3d2。第73页/共90页2、硫氰配合物Fe3+离子与SCN-形成血红色的Fe(NCS)n3-n离子。此反应很灵敏，如果Fe3+离子浓度太低，可用乙醚或异戊醇萃取。Co2+离子与SCN-形成蓝色的Co(SCN)42-离子。此配离子不稳定，可用丙酮或戊醇萃取。Ni2+离子的硫氰配合物很不稳定。3、氰配合物Fe3+，Co3+，Fe2+，Co2+，Ni2+都能与CN-形成配合物。亚铁盐与KCN溶液反应得Fe(CN)2沉淀，KCN过量时沉淀溶解。第74页/共90页铁系元素5、二茂铁最典型的是环戊二烯基铁（亦称二茂铁），它可由下列反应制得：FeK2O+ 2573KN2KOHFe2+ 2Fe(C5H5)2经X射线证明，其结构为夹心式的。二茂铁为橙黄色固体，熔点为446K，不溶于水，易溶于乙醚、苯、乙醇等有机溶剂中，373K即升华。从各种性质看，都表明它是典型的共价化合物。第75页/共90页 桥基配位(3C5H5)Fe(2NO)2的结构 桥基配位时，NO为3电子给予体与 2 个或 3个金属原子相连，例如： (5 C5H5)Fe(NO)2 。 在(5C5H5)3Mn3(NO)4中，其中3个NO是二桥基配位，一个NO是三桥基配位。 NO究竟是以直线型端基、弯曲型端基配位 还是以桥基配位可以通过红外光谱进行鉴别 第76页/共90页 乙烯配合物 稀HClK2PtCl4+C2H4 = KCl + KPtCl3(C2H4) 蔡斯盐第77页/共90页重要配合物 氨配合物: Co(NH3)63 +、Ni(NH3)42 + 、 Ni(NH3)62 + 、 Co(NH3)62+ ( n=0 ) ( n=2 ) （不稳定） Fe2+ Fe3+无此配合物 .第78页/共90页Co2(CO)8: Co2(CO)8中Co(0): Co(0): 三个CO孤电子对三个CO孤电子对CO桥键M-M键d2sp3第79页/共90页 过渡金属与富勒烯配合物富勒烯配合物可稳定存在的原因： 富勒烯上烯键(六元环间的碳碳双键)与中心金属 组成反馈键，此类键通常具有较强的键能； 在这类的配合物内存在配体金属配体之间的 超共轭作用，电子的离域增大了配合物的稳定性。 富勒烯上六元环间的碳碳双键C=C ( 看作酸配体)常以2形式与过渡金属(如Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Ni、Cr、Mo、W等)结合生成配合物。第80页/共90页第81页/共90页例题1、写出鉴别Fe2+ 和Fe3+的三种方法。（1）KSCN（ Fe3+ ）；（2）K4Fe(CN)6（ Fe3+ ）；（3） K3Fe(CN)6（ Fe2+ ）2、如何分离Fe 2+ 、Co 2+ 、Mn 2+ ?要复原H2SO4H2O2NH4+NH3H2OpH=9Fe 2+ 、Co 2+ 、Mn 2+Fe 3+ 、Co 2+ 、Mn 2+Fe(OH)3Mn 2+ 、 Co (NH3) 62+ H+Fe 3+铁粉Fe 2+H2O2MnO(OH) 2Co (NH3) 63+HClCo 2+H2SO4H2O2Mn 2+第82页/共90页练习3、下列离子中磁性最大的是哪一个？ V2+、Mn2+、Cr3+、Fe2+4、Fe(+3)、Co(+3)、Ni(+3)的氢氧化物与盐酸反应分别生成 ， 和 ，这说明 比较稳定。 5、在酸性溶液中还原性最强的是 。 Co 2+; Ni 2+; Fe 2+; Mn 2+6、下列配合物中还原性最强的是 。Fe(H2O)62+; Fe(CN)64-; Co(NH3)62+; Co(H2O)62+7、比较还原性：Co(H2O)62+； Co(NH3)62+; Co(CN)64-; Fe(CN)64-; 第83页/共90页铂系元素 1. Ru Ph Pd Os Ir Pt 2.是难溶.难熔的金属,但能溶于王水中. 3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2O 常见氧化态:+2 +4 +6第84页/共90页铂的三大特性 1.高抗化学腐蚀: 熔化 K2SO4 Na2CO3 HF 有别于玻璃和陶瓷,做电极,坩埚. 2.易形成配合物 K2PtCl4 H2PtCl6 Pt(OH)44- 3.易吸收气体 作气体催化剂 680-850H2/一体积Pd第85页/共90页重要反应铂与王水反应生成H2PtCl6试写出其反应方程式。已知铂系元素与铁系元素一样可形成很多配合物，多数情况下是配位数为6的八面体结构。氧化态为+II的钯和铂离子都是d8结构，可形成平面正方形的配合物。这六种元素都能生成氯配合物。将这些金属与碱金属的氯化物在氯气流中加热即可形成氯配合物。在含有铂系氯配离子的酸溶液里加人NH4Cl或KCl，就可得到难溶的铵盐或钾盐。H2PtCl6+2KCl=K2PtCl6+2HClH2PtCl6+2NH4Cl=(NH4)2PtCl6+2HCl将铵盐加热，结果只有金属残留下来，这种方法可用于金属的精制。第86页/共90页Pt(II)5d8 5d 6s 6pdsp2杂化第87页/共90页练习回答下列用途所依据的性质：1、重铬酸钾用做基准试剂用在分析化学中用来标定 亚铁离子。2、三氯化铁用做水处理剂和在制版中用做刻蚀剂。3、Cu（+1）的某些配合物溶液在氮肥厂用于吸收原料 气中残存的 少量CO。 p3784、氯化钴掺入硅胶用以检验硅胶在做干燥剂时的吸 水程度。5、氯化锌在金属焊接中用于消除表面氧化物。6、磷酸氢二钠用于定性鉴定溶液中的MoO42-。p4047、PdCl2溶液用于检验气体中微量的CO。第88页/共90页二氯化钯的应用：鉴定二氯化钯的应用：鉴定CO和催化乙烯合成乙醛和催化乙烯合成乙醛 Pt、Au、Ag的冶炼经常是采取从铜精炼时的阳极泥中回收的方法。第89页/共90页感谢您的观看！第90页/共90页