1 / 31

第二十章 过渡金属（ II ）

第二十章 过渡金属（ II ）. § 20.1 铁、钴、镍的单质. § 20.2 铁、钴、镍的化合物. § 20.3 水溶液中铁、钴、镍 的离子及其反应. 20.1 铁、钴、镍的单质. Ⅷ 族 Fe Co Ni 铁系 Ru Rh Pd Os Ir Pt. 铂系. 最高氧化值不等于族序数。. 3d 轨道上电子数＞ 5 ，不易形成高氧化态. 存在. 1. 存在.

kelvin
Download Presentation

第二十章 过渡金属（ II ）

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第二十章 过渡金属（II） § 20.1 铁、钴、镍的单质 § 20.2 铁、钴、镍的化合物 § 20.3 水溶液中铁、钴、镍 的离子及其反应

  2. 20.1 铁、钴、镍的单质 Ⅷ族Fe Co Ni铁系 Ru Rh Pd Os Ir Pt 铂系 最高氧化值不等于族序数。 3d 轨道上电子数＞5，不易形成高氧化态 存在

  3. 1. 存在 • 赤铁矿：Fe2O3；磁铁矿：Fe3O4； • 黄铁矿：FeS2； • 辉钴矿：CoAsS； • 镍黄铁矿：NiS·FeS； 2.单质的物理性质 • 白色金属，磁性材料； • Fe，Co和Ni熔点接近。 化性

  4. 3.单质的化学性质 • 与稀酸反应(Co，Ni反应缓慢) • 钝化 浓、冷HNO3可使Fe，Co，Ni钝化； 浓H2SO4可使Fe钝化。 • 纯Fe，Co，Ni在水、空气中稳定； • 加热时，Fe,Co,Ni可与O2,S,X2等反应。 Fe——基本结构材料 Co、Ni——合金材料 4.用途 化合物

  5. 20.2 铁、钴、镍的化合物 +2 FeO CoO NiO 黑色 灰绿 暗绿 +3 Fe2O3 Co2O3 Ni2O3 砖红 黑 黑 混合态 Fe3O4 Co3O4 性质：呈碱性，易溶于酸，难溶于水； M(OH)n

  6. O 无 + - + 2 Fe 2OH Fe(OH) (s, ) 白 2 2 O 2 Fe(OH) (s, ) 红棕 3 氢氧化物 Co

  7. 氯化羟钴(碱式氯化钴) (慢) M=Co,Ni 还原性：Fe(Ⅱ)>Co(Ⅱ)>Ni(Ⅱ) 氧化性：Fe(OH)3＜Co(OH)3＜Ni(OH)3 MX3

  8. 大 小 大 小 大 大 小 小 卤化物 氧化性 Fe(Ⅲ) Co(Ⅲ) Ni(Ⅲ) F- FeF3 CoF3 * (350℃分解) Cl-FeCl3CoCl3 * (常温分解) Br- FeBr3 * * I- * * * 稳定性 还原性 稳定性 FeCl3

  9. 52.5℃ 90℃ CoCl26H2O CoCl22H2O 紫红 粉红色 120℃ CoCl2蓝色 CoCl2H2O 蓝紫 ① FeCl3有明显的共价性，易潮解。 蒸汽中形成双聚分子 ② CoCl26H2O制变色硅胶。 离子反应

  10. [Fe(H2O)6]2+ [Fe(OH)(H2O)5]++H+ 淡绿 =10-9.5 [Fe(H2O)6]3+ [Fe(OH)(H2O)5]2++H+ 淡紫 =10-3.05 20.3 水溶液中铁、钴、镍的离子及其反应 1.Fe(Ⅱ),Fe(Ⅲ)的水溶液 • 水解性 水解

  11. [Fe(OH)(H2O)5]2+ [Fe(OH)2(H2O)4]++H+ 2[Fe(H2O)6]3+ [(H2O)4 Fe(OH)2Fe(H2O)4]4+水合铁离子双聚体+2H+ Fe3+进一步水解： 结构： Fe3+水解最终产物：Fe(OH)3 氧还

  12. - + + - 2 3 2 /V : FeO 1.91 Fe 0.769 Fe 0.4089 Fe 4 - - - 2 /V : FeO 0.9 Fe(OH) 0.5468 Fe(OH) 0.8914 Fe 4 3 2 = (O /H O) 1.229V 2 2 • 氧化还原性 Fe2+具有还原性：(保存Fe2+溶液应加入Fe) Fe3+

  13. Fe3+中等强度氧化剂。(FeCl3烂板剂) 红 配位

  14. 土黄色 红色 Cl- 蓝色 蓝色 SO42- 浅绿色(不易观察到) 2.水溶液中的配合反应 氨配合物 注1

  15. 注1： 加入NH4Cl促使平衡右移 实验时先加入NH4Cl,后加入NH3•H2O看不到蓝色。 注2： 注3

  16. d γ d ε dγ dε 注3： 稳定性 外轨型、高自旋 内轨型、低自旋 SCN-

  17. 硫氰配合物 异硫氰合铁(Ⅲ)配离子 鉴定Fe3+ 四异硫氰合钴(Ⅱ)配离子 鉴定Co2+ 实验中用固体KSCN或NH4SCN CN-

  18. 黄 土黄 氰配合物 常用盐：K4[Fe(CN)6] 黄血盐 黄色 K3[Fe(CN)6] 赤血盐 晶体为红色 鉴定

  19. 3.离子的鉴定 Fe离子的鉴定： Fe2+的鉴定：(酸性条件) 滕氏蓝 Fe3+的鉴定：(酸性条件) 制油漆、油墨、蜡笔、颜料 普鲁士蓝 Ni2+

  20. Ni离子的鉴定 丁二肟 鲜红色 羰基

  21. ﹡羰基配合物 P1032 σ Π 反馈键 ﹡夹心配合物 Fe 二茂铁 ——环戊二烯基 夹心型结构 比较

  22. 的异同 同：1）水合离子均为 2）易成矾； 3）适量碱中生成M(OH)3胶状沉淀; 4）易水解。 异： 1）颜色不同； 淡紫色 紫色 无色 2） M(OH)3不同； Fe(OH)3 Cr(OH)3 Al(OH)3 红棕色 灰绿色 白色 偏碱性 两性 两性 与氨水作用 不溶于氨 溶 不溶 3）还原性不同 弱 碱性中 无 易被氧化 小结

  23. Ni(NH3)62+蓝 NH3 ·H2O Ni2(OH)2SO4浅绿 NH3 ·H2O Ni2+(SO42-)淡绿 OH- Ni(OH)2(s,果绿) NaClO NiO(OH)(s,黑) 浓HCl Ni2+ Fe2+ H+ Fe(OH)2 NH3 ·H2O Fe2+ 淡绿 OH- Fe(OH)2(s,白) O2 Fe(OH)3(s,红棕) HCl Fe3+ Co(NH3)63+红 O2 Co(NH3)62+黄 NH3·H2O Co(OH)Cl(s,蓝) NH3· H2O Co2+(Cl-)粉红 OH- Co(OH)2(s,粉红) NaClO Co(OH)3(s,红棕) 浓HCl Co2+（CoCl4,蓝） 2- 鉴定：Fe(NCS)n3-n血红 Co(NCS)42- 天蓝 Ni(DMG)2(s,鲜红) KFe [Fe(CN)6]x(s,蓝) （丙酮） 小结： 通性

  24. 20.4　过渡金属的通性 一、原子的电子层结构 二、原子半径 三、电离势 四、氧化数 五、物理性质 六、金属活泼性 七、离子的颜色 八、配位性 九、磁性

  25. 一、原子的电子层结构 价层电子构型的通式为： 特点：除ⅠB,ⅡB元素(n-1)d轨道全满， 其余元素具有未充满的(n-1)d轨道 例外： 二、原子半径 P1045图 同周期，从左→右，随Z的增加，原子半径r 缓慢减小， 铜族前后又稍增大。为什么？ 同族，自上→下 ，半径略有增大，第一与第二过渡系列相差较大，而第二与第三过渡系列非常接近。 为什么？ 如Nb和ta，Zr和Hf，Mo和W，Tc和Re

  26. 短周期平均为 10pm； 相邻原子间减 小幅度平均值： d区过渡元素平均为 4pm； （新增电子填充在（n-1）d 轨道） f区镧系元素平均为1pm。 （新增电子填充在（n-2）f 轨道） 镧系元素从左到右，原子半径减小幅度更小，这是由于新增加的电子填入外数第三层上，对外层电子的屏蔽效应更大，外层电子所受到的 Z* 增加的影响更小。镧系元素从镧到镱整个系列的原子半径减小不明显的现象称为镧系收缩。 图

  27. 镧系收缩 元素的原子半径变化趋势 电离能

  28. 三、电离能 P1047表 同周期，从左→右，随Z的增加，总的趋势是增大 ，但不规则 形成d轨道半满或全满过程的较低。如Fe的I3 四、氧化数 (1)有多种氧化态 ns与(n-1)d能级相近，除ns电子外， (n-1)d电子也可部分可全部参与成键 (2)氧化态大多连续变化 (3)第一过渡系元素，随Z的增加，最高氧化态先升年降 (4)同族，自上→下 ，高氧化态趋于稳定(Zn副族除外) 如，第一过渡系列除Sc外，几乎都存在+2态； 但在第二、第三系列中，除Pd，Pt外，+2态几乎都歧化； Cr3+稳定，而Mo(Ⅲ)、W(Ⅲ)是强还原剂； CrO3是强氧化剂，而MoO3、WO3则稳定 MnO4-是强氧化剂，而ReO4-稳定，氧化性弱 低氧化态

  29. (5)许多过渡金属可形成低氧化数：0，-2，-1 0-1-2-3 五、物理性质 单质熔点、沸点较高（除锌副族），密度大，导电导热性良好 原子半径小，相对原子质量大，d电子参与成键，金属键强 金属中熔点最高的？最低的？ 硬度最大的？密度最大的？ 活泼性

  30. 六、金属活泼性 水溶液中可由电极电势判断 （1）除Cu外， (2)同一族，上→下，除ⅢB外，活泼性下降 七、离子颜色 （1）d轨道未满时，由d-d跃迁引起，分裂能不同，吸收光不同 （2）电荷跃迁引起 紫色 淡黄色 黄色 橙红色 配位性

  31. 八、配位性 过渡元素易形成配合物 （1）具有能级相近的价轨道，(n-1)d、ns、np 具有空轨道，可接受电子 （2）半径小，d轨道未饱和，d电子对核的屏蔽效应小， 有效核电荷 较大，对配体有较强吸引力。 九、磁性 多数有未成对电子，表现顺磁性。

More Related