第二十章 钛副族元素.ppt

第一课件网： 钛副族元素自然界分布广而分散且含量较多， 在地壳中的丰度是0.56%，主要存在于 金红石（TiO2），钛铁矿（FeTiO3), 钙铁矿（CaTiO3）和榍石（CaTiSiO3）等。我国 钛铁矿储量居世界第一位 锆以锆英石（ZrSiO3）,斜锆石（ZrO2） 由于镧系收缩的影响使锆和铪非常相似， 非常难分离 金红石（TiO2） 钛铁矿（FeTiO3) 锆英石（ZrSiO3） 20——1——1 钛副族元素的单质 颜色 银白色 （1）物理性质 1. 单质的性质 钛的优良性能 ① 密度小，强度大：强度/质量 是金属中最大的， 而且塑性好 ② 耐高温和低温：熔点高达1680℃ ， 高温和低温下可长期使用 ③抗腐蚀性强：常温下不受硝酸，王水 潮湿氯气等影响，用于制造飞行器，誉称 宇宙金属 （2）化学性质 从元素电势图来看：Ti3+/Ti 和Ti2+/Ti Ti单质是钝化金属，表面生成有一层薄致密，钝性， 能自行修补裂纹的氧化膜 常温下不与酸碱发生作用。但可溶于热的浓盐酸和硫酸 2Ti+6HCl(浓、热）=2TiCl3+3H2 2Ti+3H2SO4(浓）=Ti2(SO4）3+3H2 溶于热硝酸中生成 TiO2·nH2O 钛副族均可溶于HF :Ti + 6HF = TiF62- + 2H+ + 2H2 因为配合物破坏了表面氧化物薄膜，改变了电势 MO2 MX4 MN MC 钛是唯一能在氮气中燃烧的金属 Zr 可吸收O2 H2 N2 CO CO2. 还可以与Sn Fe Os Nb形成合金 Hf只溶于浓硫酸，在普通酸和碱中腐蚀速率2——12微米/年 2. 单质的用途 色调好 唯一对对人类植物神经、味觉没有影响的金属 抗阻尼强 几乎能溶解一切金属 Ti——Ni Nb——Ti Ti——Mn, Ti——Fe 钛合金 3.单质的制备 电解 新方法制备 TiO2 + Cl_ === Ti + Cl2 （1）Ti 的提取 K2「HfF6」在氢氟酸中的溶解性略大于K2「ZrF6」, 进行多次溶解——结晶操作 2RN（CH3）3Cl + K2「MF6」=== 「RN（CH3）3」2「MF6」+2KCl 「RN(CH3)3」2「MF6」+ 2HCl === H2「MF6」+ 2RN(CH3) 3Cl (最后一段所讲） 利用 K2「ZrF6」与 K2「HfF6」等配合物的 溶解度的不同来分离锆和铪 （2） Zr 和 Hf 分离 20——1——2 钛副族元素的重要化合物 1，氧化物 金红石 ： MX2 型晶体 四方晶系 Ti 配位数 为6 O 为3 FeTiO3＋2H2SO4 (浓）= TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O TiOSO4 + 2H2O = TiO2·H2O + H2SO4 TiO2·H2O (煅烧) =TiO2( 钛白) + H2O 923～1023K TiCl4 + O2 ========== TiO2 + 2Cl2 白色无水二氧化钛不溶于水也不容于寺稀酸， 但是可以溶在HF 和 热浓硫酸中 TiO2 + 6HF===H2「TiF6」+ 2H2O TiO2 + 2H2SO4(浓） === Ti(SO4)2 + 2H2O 但是从硫酸溶液中析出的是 TiOSO4·H2O TiO2 + H2SO4 === TiOSO4 + H2O （1）制备 (2) 性质 Ti4+电荷大 半径小 极易与水作用 得到 TiO2+ 但无法得证 水溶液中无「Ti(H2O)6」4+ 但在TiO2+ 盐溶液中有「Ti(OH)2(H2O)4」 即TiO2+ 晶体中含有锯齿长链的 Ti 和 O 原子相间的（TiO）n 2n+ Ti Ti O O O O Ti Ti TiO2不溶于碱性溶液 但能与熔融的碱作用生成偏钛酸盐 TiO2 + 2KOH ===K2TiO3 + H2O 两性氧化物 酸性，碱性弱 TiO32+ TiOSO4等水解 白色涂料 （折射率高 + 着色力强 + 遮盖力大 + 化学性质稳定 + 无毒） 在高分子化学工业中和造纸业中充当退光剂和增白剂 新型太阳能电池的主要材料（TiO2 在光照射时， 内部电子发生激发，产生带负电的电子 和带正