第二十一章过渡元素二.ppt

本章讲解内容 * 第二十一章 过渡元素（二） [教学要求] １、掌握铁、钴、镍单质及其重要化合物的性质、结构和用途。 ２、了解铂系元素及其化合物的性质和用途。 第一节 铁素元素通性 第二节 铁系元素的重要化合物 第三节 铂系元素 请选择 1-1 铁系元素的基本基本性质 Ⅷ Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt 价电子层 主要氧化态 Fe 3d64s2 +2，+3，+6 Co 4d75s2 +2，+3，+4 Ni 5d86s2 +2，+3，+4 由于d电子数已超出d轨道数，d电子全部参与成键的可能性减小， 主要表现为低氧化态化合物稳定 第一节 铁素元素通性 铁系元素标准电极电势图 FeO42-——Fe3+——Fe2+——Fe 2.20 0.771 -0.473 CoO2——Co3+——Co2+——Co 1.416 1.82 -0.277 NiO2——Ni2+——Ni 1.68 -0.232 EA0/V FeO42-——Fe(OH)3——Fe(OH)2——Fe 0.72 -0.56 -0.887 CoO2——Co(OH)3——Co(OH)2——Co 0.62 0.17 -0.72 Ni(OH)4——Ni(OH)3——Ni(OH)2——Ni 0.6 0.48 -0.72 EB0/V 1、铁系金属以铁的活泼性最强，它们均可置换稀酸中的氢。 2、酸介质中，高氧化态物质是强氧化剂，M3+离子的氧化性从Fe—Co—Ni依次增强。 3、碱介质中，铁系单质和+2氢氧化物为较强的还原剂。 1-2 Fe─H2O体系的电势─PH图 0 2 4 6 8 10 12 pH E 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0 -0.4 -0.8 -1.2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Fe2+ Fe3+ Fe b a 1 2 3 4 5 6 7 想一想:线(6)和线(7)的意义是什么? O2 H2O H2 图上各线的意义 b─氧线：E=E0 -0.059pH O2＋4H+＋4e 2H2O a─氢线：E= -0.059pH 2H+＋2e 2H2O 1线： E°＝0.771V Fe3++3H++e Fe2++3H2O 线2： Fe3+＋3H2O Fe(OH)3＋3H+ [Fe3+]＝1 M 时，PH＝1.53 线3： Fe(OH)3+3H++e Fe2++3H2O E＝1.04 - 3×0.059PH 线4： Fe2+＋2e Fe E0＝-0.473V (E与PH无关) 线5:[Fe2+]＝1 M 时，PH＝6.45 Fe2+＋2H2O Fe(OH)2＋2H+ 0 2 4 6 8 10 12 14 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0 -0.4 -0.8 -1.2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Fe2+ Fe3+ Fe b a 1 2 3 4 5 6 7 O2 H2O H2 课堂练习：根据上述电势图，判断下列反应能否进行： 1、Fe+2H+=Fe2++H2 2、4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3 3、3Fe2+=2Fe3+＋Fe 解：1、能，因为在铁稳定区域之上的氧化态物质可以与铁反应，氢线在铁稳定区域之上，所以能与铁反应 2、能，因为Fe(OH)2的稳定区域在氧线之下，因此O2可以氧化氢氧化亚铁 不能， 因为亚铁离子的稳定区域在铁离子与铁稳定区域之间，所以亚铁离子是稳定的，反之，它的逆反应则可以进行 1-3 铁系金属的性质 物理性质 具有铁磁性是铁系元素的特殊性质，它们的合金是优良的磁性质材料，它们具有金属的一般通性 化学性质 Fe＋H2O＋CO2＝FeCO3＋H2 4FeCO3＋6H2O＋O2＝4Fe(OH)3＋4CO2 4Fe(OH)3＝2Fe2O3·3H2O(铁锈)＋3H2O M＋2H+=M2+＋H2↑ Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 3Co+8HNO3=3Co(NO3)2+2NO↑+4H2O (Ni的反应类似) １、常温下铁容易受潮湿的空气腐蚀，钴和镍则较稳定 ２、铁、钴、镍均可置换稀酸中的氢，但在浓的硫酸或浓的硝酸中铁发生钝化，与稀硝酸的反应铁被氧化为硝酸铁，钴和镍为亚硝酸盐 ３、在高温下它们都能与O2,S,Cl2 以及水蒸气等反应 3Fe＋2O2=====Fe3O4 Fe＋S=====FeS 2Fe＋