第七章 d 区金属(I)-1.ppt

原子半径变化示意图 d区元素的第一电离能 5.多种氧化态 6.离子呈现多种颜色 8.元素最高氧化态水合物的酸碱性 从左到右 碱性减弱 从上到下 碱性增强 同一元素氢氧化物的碱性： 低价高价 §7.2 钛副族 Ti, Zr, Hf一、 概述 钛：1791年英国Cornish 教区牧师，兼业余化学家William Gregor 最先得到钛的不纯氧化物。1795年德国化学家M. H. Klaproth 独立发现同样的化合物，并按希腊神话中被罚生活于地球隐秘之火中的天与地的子女－－Titans之名，将新元素命名为钛（Titanium）。 钛（Ti）锆（Zr）铪(Hf)—第IVB，价电子结构（n-1）d2ns2， 稳定氧化态为＋4 M(IV)主要以共价型结合，在水溶液中主要以MO2+存在 钛主要存在于钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2 锆主要存在于锆英石ZrSiO4和斜锆石ZrO2 铪通常与锆共生（镧系收缩后果）　 二、钛单质 1. 物理性质　　银白色，密度4.54，比钢铁的7.8小，比铝的2.7大，较轻，强度接近钢铁，兼有铝铁的优点，既轻强度又高(航天材料, 眼镜架等)。 三、钛的重要化合物 TiO2: 金红石(rutile)、锐钛矿(anatase)、板钛矿(brookite)。 TiO2光催化的反应机理 2. 卤化物 （1）四氯化钛（TiCl4） 物性 无色液体（mp249k，bp409.5k），有刺鼻气味，极易水解，在潮湿空气中会发烟。 （2）三氯化钛 水合TiCl3: 紫色晶体，在TiCl3浓溶液中加无水乙醚，并通入氯化氢至饱和，则在乙醚层得到绿色的异构体，结构式分别是：[Ti(H2O)6]Cl3, [Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O. (3)与过氧化氢（H2O2）的配合物 在Ti（IV）的溶液中加入过氧化氢，在强酸性溶液中显红色，在稀酸或中性溶液显黄色。生成[TiO(H2O2)]2+。利用这一性质可用来进行钛和过氧化氢的鉴定。 §７.3 钒分 族 钒（V）铌（Nb）钽（Ta）位于周期系第VB族，统称钒副族，价电子构型（n-1）d3ns2,最高氧化态为+5，属于稀有元素。 钒族元素在自然界中分散而不集中，富集的钒矿不多。 　　铌与钽半径接近，矿物共生，分离困难。 一、 钒的重要化合物 1.五氧化二钒（V2O5） 两性偏酸 五氧化二钒是橙黄色或砖红色固体，无臭，无味，有毒。微溶于水，溶液呈淡黄色。玻璃中加入五氧化二钒可防止紫外线。 性质之最： Cr是金属中硬度最大的。高纯时，硬度降低。 W是金属中熔点最高的，有3683K。 这些性质与其电子结构有很大关系，即 原子间结合力大——金属键强。 Cr 3d54s1 Mo 4d5s1 W 5d46s2 能够提供最多的未成对电子，参与成键。 用 途： 由于铬具有高硬度、耐磨、耐腐蚀、良好光泽等优良性能，常用作金属表面的镀层(如自行车汽车精密仪器的零件常为镀铬制件)，并大量用于制造合金，如铬钢、不锈钢(铬含量在12%~14%)。 钼和钨也大量用于制造耐高温、耐磨和耐腐蚀的合金钢， 以满足刀具、钻头、常规武器以及导弹、火箭等生产的需要。 钨丝还用于制做灯丝(温度可高达2600℃不熔化，发光率高、寿命长)，高温电炉的发热元件等。 (2) 铬酸盐与重铬酸盐 钾、钠的铬酸盐和重铬酸盐是铬的最重要的盐， K2CrO4 为黄色晶体，K2Cr2O7为橙红色晶体(红矾钾)。 K2Cr2O7在高温下溶解度大(100℃时为102g/100g水），低温下的溶解度小(0℃时为5g/100g水)，易通过重结晶法提纯； 铬酸洗液: 5g 热K2Cr2O7饱和溶液＋100ml浓硫酸。　失效后如何处理？ K2Cr2O7不易潮解，又不含结晶水，故常用作化学分析中的基准物。 (4) Cr(III)的配合物 电子构型为3d3，有6个空轨道。Cr3＋具有较高的有效核电荷，半径小，有较强的正电场－－决定Cr3＋容易形成d2sp3型配合物。 Cr3+ 因配体不同而显色： 三、Mo和W的化合物 MoO3和WO3与CrO3不同，不溶于水且没有明显的氧化性。不与酸(氢氟酸除外)反应，但可溶于氨水和强碱溶液，生成相应的含氧酸盐： [MoO4]2- [Mo7O24]6- [Mo8O26]4- ①图中较高位置的状态向较低位置的状态变化是自由能降低变化，这种变化能