ch20-1 钛副族.ppt

由于镧系收缩的影响，使锆和铪两者的原子半径和离子半径非常接近，化学性质也非常相似；造成两者分离上的困难。只能采用离子交换法或溶剂萃取法进行分离。 锆铪化合物主要呈+4价; d0结构，它们的盐几乎都是无色; 氢氧化物的碱性要比酸性大，酸碱性之间的差别，比钛更显著。 耐酸性比Ti还强，但与碱可反应： Zr + 4KOH = K4ZrO4 + 2H2 物性: ZrO2 白色粉末，不溶于水，熔点高。 化性: 除HF外不与其他酸作用。 * 铪 锆 钛 Rf Hf Zr Ti ⅣB d区 于1789年被发现，到1910年才制得纯钛 其含量比较丰富,列第十位。含量比Ni、Cu、Zn、Pb、Sn、Hg等常见元素的还多 因为它难提炼,应用晚,所以称稀有元素。 20-2 钛副族 一、概述 二、钛(Ti) 提取 钛矿比较分散，重要的矿石有： 金红石(TiO2)、钛铁矿(FeTiO3)! 通常采用 !!TiO2 + 2C + 2Cl2 TiCl4 + 2CO 9000C TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2 Ar气、6000C Na 钛(Ti) 具有光泽的银白色金属 密度小、硬度大，表面形成一层氧化物保护膜，抗腐蚀性强，可用来制造超音速飞机、潜艇和化工设备 为“生物金属”，易与肌肉生长在一起，可用作人工关节 室温下稳定，高温下可与许多非金属反应 钛(Ti) 与HNO3反应，生成H2TiO3，钝化 室温下,不与无机酸反应。 能缓慢溶于热、浓HCl Ti + 4HNO3 → H2TiO3 +4NO2 + H2O 溶于HF酸! Ti + 6HF → 2H+ + [TiF6]2? + 2H2 2Ti + 6HCl → 2TiCl3 + 3H2 钛(Ti)——价电子构型3d24s2 TiCl3 TiO2 MIITiO3 TiOSO4 TiCl4 主要 化合物 +3 +4 氧化数 三、钛的重要化合物 二氧化钛(TiO2)—钛白! 性质 纯TiO2是白色难熔固体，难溶于水 有三种晶形,金红石、锐钛型、板钛型 两性，以碱性为主 !TiO2 + 2NaOH(浓) Na2TiO3 + H2O △ 溶于浓碱 难溶于稀酸，可溶于浓硫酸 !TiO2 + H2SO4(浓) TiOSO4 + H2O △ (硫酸氧钛) 生成TiO2+, 而不是Ti4+ 因为电荷多、半径小，极易水解 Ti4+ + H2O ? Ti(OH)3+ + H+ Ti(OH)3+ + H2O ? Ti(OH)22+ + H+ -H2O TiO2+ !二氧化钛(TiO2)—钛白 性质 纯TiO2是白色难熔固体，难溶于水 有三种晶形,金红石、锐钛型 、板钛型 两性，以碱性为主 可溶于氢氟酸 TiO2 + 6HF → [TiF6]2- + 2H+ + 2H2O 化学性质不活泼, 覆盖能力强、折射率高、无毒，可制造白色颜料(铅白，锌白) 与熔融的K2S2O7(KHSO4)作用 TiO2+2K2S2O7=Ti(SO4)2+K2SO4 熔融状态可得无水正盐，溶液中TiO2+ 与BaCO3熔融 TiO2+BaCO3=BaTiO3+CO2 压电性能 二氧化钛(TiO2)—硫酸法! 制取 钛铁矿(FeTiO3) 浓H2SO4分解 FeSO4+TiOSO4 水解 H2TiO3 FeSO4 TiOSO4 减压蒸发、过滤 焙烧 TiO2 FeTiO3+2H2SO4(浓) FeSO4+TiOSO4+2H2O 煮沸 TiOSO4+2H2O H2TiO3 +H2SO4 煮沸 H2TiO3 TiO2 + H2O 焙烧 二氧化钛(TiO2)—氯化法! 制取 金红石(TiO2) C+Cl2 粗TiCl4 净化 通O2焙烧 TiO2 TiCl4 + O2 TiO2 + 2Cl2 焙烧 TiO2 +2C +2Cl2 TiCl4 +2CO △ 钛酸盐和钛氧盐 钛酸盐大多难溶于水 如 BaTiO3 是难溶于水的白色固体 硫酸氧钛(TiOSO4)为白色粉末可溶于冷水 在水溶液中TiO2+以锯齿状长链(TiO)n2n+形式存在 Ti