第23章d区金属第四周期d区金属.PPT

教学重点 1. 过渡元素的通性 2. 铬、锰、铁钴镍 的重要化合物的结构和性质 第23章 d区金属（一）第四周期d区金属 23-1 引言 23-2 第一过渡元素的基本性质 23-3 钪（自学） 23-4 钛 23-5 钒 23-6 铬 23-7 锰 23-8 铁 钴 镍 习题 23-2 第一过渡系元素的基本性质 23-2-1 金属的性质 23-2-2 氧化态 23-2-3 最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性 23-2-4 氧化还原稳定性 23-2-5 配位性 23-2-6 水合离子的颜色和含氧酸根颜色（自学） 23-2-7 磁性及催化性（自学） 23-4 钛 23-4-1 概述 23-4-2 钛的重要化合物 23-5 钒 23-5-1 概述 23-5-2 钒的重要化合物 23-6 铬 23-6-1 概述 23-6-2 铬的重要化合物 23-6-3 含铬废水的处理（自学） 23-7 锰 23-7-1 概述 23-7-2 锰的重要化合物 23-8 铁 钴 镍 23-8-1 铁系元素的基本性质 23-8-2 铁 23-8-3 钴和镍 23.2.1 金属的性质 过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族数的氧化态： 1.第一过渡系元素除钪外都可失去4s 2形成+II氧化态阳离子。 2.由于3d和4s轨道能级相近，因而可失去一个3d 电子形成+III氧化态阳离子。 3.随着原子序数的增加，氧化态先是逐渐升高，达到与其族数对应的最高氧化态（从Ti到Mn的最高氧化态往往只在氧化物、氟化物或氯化物中遇到），随后出现低氧化态。 4.同一元素氧化态的变化是连续的。 5.第一过渡系列后半部的元素（V,Cr,Mn,Fe,Co）能出现零氧化态，它们与不带电的中性分子配位体形成羰基配合物。 各元素不同氧化态化合物氧化还原稳定性的变化趋势与规律： 1.第四周期过渡金属元素氧化态的标准电极电势从左至右由负值逐渐增加到正值，表明同周期金属还原性依次减弱。 2.第四周期过渡金属元素的最高氧化态含氧酸的标准电极电势从左至右随原子序数的递增而增大，即氧化性逐渐增强。 3.第四周期过渡金属元素的中间氧化态化合物在一定条件下不稳定，既可发生氧化反应，也可发生还原反应，有一些元素的化合物（如Cu+、 V3+、Mn3+、 MnO42-）还可发生歧化反应。 ①过渡元素的价电子层轨道有能量相近的且未充满的(n－1)d、ns、np轨道，可以通过不同形式的杂化(如d2sp3杂化、dsp2杂化，sp3杂化等等)形成成键能力较强的杂化轨道，以接受配体提供的孤电子对，形成多种形式的配合物。 ② (n－1)d轨道上的电子屏蔽效应较小，使有效核电荷增大，核对电子的引力增强，极化力较强。 ③过渡金属离子的电子层结构是属18电子构型。这种电子构型的极化能力和变形性都是很强的。 过渡金属离子是形成配合物的好的中心体。　　 　　 23-4-1 概述 　　一、存在 　　钛在地壳中的质量百分含量为0.45％，但大部分的钛是处于分散状态，主要的矿物有金红石TiO 2和钛铁矿FeTiO3。其次是组成复杂的钒钛铁矿，它主要含有钛铁矿和磁铁矿两种矿物。我国四川攀枝花地区有极丰富的钒钛矿，储量约15亿吨。 　　纯净的钛具有银白色的金属光泽，有良好的可塑性，是一种新兴的结构材料。它的密度为 4.54g ／ cm 3 ，比钢轻。机械强度却与钢相似。钛兼有钢和铝的优点，且耐热性能好，熔点高达 1933K ，是制造飞机、火箭和宇宙飞船等最好的材料。钛被誉为宇宙金属。钛在医学上有着独特的用途，可用它代替损坏的骨头，而被称为“亲生物金属”。钛以抗腐蚀性强、密度小、亲生物性能及记忆性，广泛用于化工、海上设备，医疗、卫星等。 概述 　　三、Zr和Hf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 　　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+3H2O 　　FeTiO3+2H2SO4===FeSO4+TiOSO4+2H2O FeO+H2SO4==FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O 　　2、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FeSO4·7H2O结晶析出。 概述 　　3、加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 Ti(SO4)2+H2O===TiOSO4+H2SO4 钛的重要化合物 　 1、TiO2：金红石、钛白，白色粉末，不溶于水及稀酸，可溶于HF和浓硫酸中。