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钒 铌 钽 电子结构 :(n-1)d 3 ns 2

第三节 钒分族（ VB 族）. 钒 铌 钽 电子结构 :(n-1)d 3 ns 2. 3-1 钒的物理性质、存在和用途. 钒的主要用途在于冶炼特种钢，钒钢具有很大的强度、弹性以及优良的抗磨和抗冲击的性能，可制造弹簧钢、装甲钢等。. 钒离子的半径与 Fe 3+ 半径相近，矿石为钒铁矿，类似的有 铌 铁矿，钽铁矿（伴生）。. 其最高氧化物主要呈酸性，又称“酸土金属”，与钛分族等相似，都是稳定而难溶解的稀有金属。. 稀 土金属. 酸性条件下. 一、氧化物性质. 碱性条件下. V 2 O 5. 3-2 钒的化合物. 要理解钒的化合物性质，最重要的是弄清楚以下两点：.

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Presentation Transcript

  1. 第三节 钒分族（VB族） 钒 铌 钽 电子结构:(n-1)d3ns2 3-1钒的物理性质、存在和用途 钒的主要用途在于冶炼特种钢，钒钢具有很大的强度、弹性以及优良的抗磨和抗冲击的性能，可制造弹簧钢、装甲钢等。 钒离子的半径与Fe3+半径相近，矿石为钒铁矿，类似的有铌铁矿，钽铁矿（伴生）。 其最高氧化物主要呈酸性，又称“酸土金属”，与钛分族等相似，都是稳定而难溶解的稀有金属。

  2. 稀土金属

  3. 酸性条件下 一、氧化物性质 碱性条件下 V2O5 3-2 钒的化合物 要理解钒的化合物性质，最重要的是弄清楚以下两点： 1） 矾在化合物中主要以+5氧化态存在，被还原时为+4氧化态； 2）在水溶液中主要以钒氧基（VO2+ ）或含氧酸根（VO43- VO3-）等形式存在。 为何不以简单V5+存在？ V2O5＋6NaOH==2Na3VO4＋3H2O V2O5＋2NaOH ==2NaVO3＋H2O V2O5＋H2SO4＝(VO2)2SO4＋H2O 两性（偏酸性）

  4. 二、离子的性质 0.34 -0.26 1.0 VO2+ ——VO2+——V3+——V2+ 酸性溶液中以VO2+（钒酰离子）存在，具有一定氧化性，在浓盐酸中它可氧化Cl-. V2O5＋H2SO4＝(VO2)2SO4＋H2O V2O5＋6HCl浓==2VOCl2＋Cl2＋3H2O VO2+＋Fe2+＋2H+==VO2+＋Fe3+＋H2O 2VO2+＋H2C2O4＋2H+==2VO2+＋2CO2↑＋2H2O 碱性溶液中V+5一般以VO43-存在，氧化性很弱. 钒浓度可用硫酸亚铁或草酸铵滴定 2Na3VO4＋12HCl＋Zn==2VOCl2(蓝色)＋ZnCl2＋6NaCl＋6H2O Na3VO4＋8HCl＋Zn==VCl3(绿色)＋ZnCl2＋3NaCl＋4H2O

  5. VO43- + 4H+===VO2++2H2O VO2+ + 4OH- ==VO43- +2H2O [VO2(O2)2]3-＋6H+ [V(O2)] +＋H2O2＋2H2O 红棕色 黄色 随缩合度的增大，颜色加深 三、钒酸盐离子的缩合与转化 要求理解 pH ≈ 2 pH≥13 pH≥8.4 pH≥3 pH =1 VO43- V2O74- V3O93- V10O286- V2O5·xH2O VO2+ 黄 无色 浅黄 黄 深红色 红棕色 当往溶液中逐渐加酸时，发生一系列缩合反应 只要求一般性了解

  6. 第四节 铬分族（铬 钼 钨） 4-1 概 述 Cr 主要矿物是铬铁矿(FeCr2O4)。 主要矿物是辉钼矿(Mos2)。丰度为0.00011%。 Mo W 是黑钨矿[(Fe,Mn)WO4]和白钨矿（CaWO4），丰度为0.00013%。 硬度、密度大，熔点高，机械性能强。铬是金属中硬度最大的，抗腐蚀、银白色金属光泽，应用于电镀工业，钨是所有金属中熔点最高的，用于制灯丝钻头和耐高温材料。它们均用于制合金钢，如不锈钢就是含铬12%的合金钢。

  7. 4-2 铬的化合物 一、Cr(Ⅲ)化合物 加热 (NH4)2Cr2O7=====Cr2O3＋N2↑＋4H2O Cr2O3+H2SO4==Cr2(SO4)3+H2O １、Cr2O3和Cr(OH)3 Cr2(SO4)3+6NaOH==2Cr(OH)3↓+3Na2SO4 Cr2O3的重要性质 —两性 Cr2O3 H+ OH- OH- OH- Cr(OH)3 Cr3+ Cr(OH)4- H+ H+ 注意:Cr6+致癌,而Cr3+毒性较小

  8. Cr3+离子的价轨道 2、铬(Ⅲ)配合物 4p ↑ ↑ ↑ 4s 由于Cr3+有2个空d轨道，因此它容易进行d2sp3杂化形成6配位数的配合物。 3d 想一想:如何利用这种性质鉴别三价铝、铁和铬离子？ Cr3+ Al3+ Fe3+ Cr3+、Al3+、Fe3+的差别 氢氧化物两性，易形成配合物 氢氧化物两性，难形成配合物 氢氧化物弱碱性，可形成配合物

  9. 二、铬（Ⅵ）酸盐 1. 制备方法 H+ H+ CrO2- Cr(OH)3↓ Cr3+ OH- OH- 这两种盐的主要性质是它们的氧化还原性 1.33 V EA0 Cr2O72- ————Cr3+ -0.13 V EB0 CrO42-————Cr(OH)3 碱性溶液中只用弱氧化剂即可制备Cr6+ 2CrO2-＋3H2O2＋OH-＝2CrO42-＋4H2O 绿色 黄色 加热 酸性溶液中必须用强氧化剂反应制备Cr6+ 2Cr3+＋3S2O82-＋7H2O =====Cr2O72-＋6SO42-＋14H+ 10Cr3+＋6MnO4-＋11H2O======5Cr2O72-＋6Mn2+＋22H+

  10. - + - - + + 2 2 2CrO 2H 2HCrO Cr O H O 4 4 2 7 2 (黄) (橙) 2. Cr2O72-与CrO42-间的转化 CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 黄色 橙红色 • pH值的影响 pH<2：Cr2O72-为主 pH>6：CrO42-为主

  11. H+ CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O 黄色 橙红色 3.难溶铬酸盐 OH- 重金属离子的铬酸盐的溶解度一般比重铬酸盐的溶解度小，所以，在溶液中总是生成MCrO4沉淀 PbCrO4 黄色 Ag2CrO4 砖红 BaCrO4 黄色 难溶铬酸盐都易溶于稀酸： MCrO4+2H+ =M2+ + H2CrO4 4. 铬酸盐的氧化性 氧化性随酸度 的增加而增强 1.33 V EA0 Cr2O72- ————Cr3+ 重铬酸钾是实验室常用的氧化剂之一,是洗液的主要成分. -0.13 V EB0 CrO42-————Cr(OH)3

  12. + - - - - + - - + + + - + + + + + + + - + + + + + + + + + + + + + = + + + + + + + + 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 4 2 3 3 3 3 K 2KCl Cr O (s) 7H O 14HCl( ) 3Cl 2CrCl Cr Cr Cr Cr O O O O (Cr O 3Sn 6Fe 3SO 6I /Cr 14H ) 14H 14H 8 H 1.33V 3I 6Fe 3Sn 3SO 2Cr 2Cr 2Cr 2 Cr 7H 7H O 7H 4 H O O O 浓 2 2 7 2 3 2 2 2 2 2 7 7 7 7 2 7 3 2 4 2 2 2 2 氧化性随酸度 的增加而增强

  13. 练习： • 1.写出下列反应方程式： • K2Cr2O7+H2C2O4 • K2Cr2O7+HCl(浓) • CrCl3 + NaOH(过量) • K2Cr2O7+NaOH+NaCl • 2.铬盐是一种很重要的工业原料 • 想一想：如何降低废水中六价重金属铬离子的毒性？ • 洗液失效后如何才能使其恢复清洗功能？

  14. 洗液：K2Cr2O7饱和溶液+H2SO4（浓） 铬酐 (暗红色，针状)

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