第十章、铁系.ppt

铁系铁系第第族包括族包括9种元素：种元素：Fe Co Ni 铁系铁系 一、铁系元素一、铁系元素一、铁系元素概述一、铁系元素概述二、铁二、铁：常见氧化态+2和+3及不稳定氧化态+6。1.氧化数为氧化数为+2的铁的化合物的铁的化合物氧化数为氧化数为+2的铁的化合物的铁的化合物1)、FeO和和Fe(OH)2 FeC2O4=FeO+CO+CO2(隔绝空气隔绝空气)FeO呈碱性，溶于酸形成二价铁盐。呈碱性，溶于酸形成二价铁盐。Fe2+2OH-=Fe(OH)2(白白)(隔绝空气隔绝空气)2Fe(OH)2+O2+H2O=2Fe(OH)3 红棕红棕 Fe(OH)2呈两性，主要是碱性，酸性很弱，但可溶于浓呈两性，主要是碱性，酸性很弱，但可溶于浓碱：碱：Fe(OH)2+4OH-=Fe(OH)64-氧化数为氧化数为+2的铁的化合物的铁的化合物2)、FeSO4：Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2 (隔绝空气隔绝空气)FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4(工业法工业法)FeSO4.7H2O 浅绿色，俗称绿矾浅绿色，俗称绿矾。FeSO4.7H2O在空气中空气中逐渐风化而失去一部分结晶水，加热逐渐脱水成无水逐渐风化而失去一部分结晶水，加热逐渐脱水成无水FeSO4，强热则分解强热则分解：2FeSO4=Fe2O3+SO2+SO3 氧化数为氧化数为+2的铁的化合物的铁的化合物 FeSO4易溶于水，且有微弱水解：易溶于水，且有微弱水解：Fe2+H2O=Fe(OH)+H+在空气中能被氧化成铁锈色的碱式盐在空气中能被氧化成铁锈色的碱式盐：2FeSO4+1/2O2+H2O=2Fe(OH)SO4 FeSO4和碱金属硫酸盐形成复盐：和碱金属硫酸盐形成复盐：M2SO4.FeSO4.6H2O。在空气中有良好的稳定性。在空气中有良好的稳定性。FeSO4.(NH4)2SO4.6H2O(摩摩尔氏盐尔氏盐)，常被用作还原剂。在定量分析中用来标定，常被用作还原剂。在定量分析中用来标定K2Cr2O7和和KMnO4浓度浓度。3)、Fe()的配位化合物 K4Fe(CN)6(低自旋低自旋)，遇，遇Fe3+立即产生名为普鲁士蓝立即产生名为普鲁士蓝的沉淀：的沉淀：K+Fe3+Fe(CN)64-=KFeFe(CN)6氧化数为氧化数为+3的铁的化合物的铁的化合物1)、三氧化铁和氢氧化铁三氧化铁和氢氧化铁 -Fe2O3 顺磁性的，顺磁性的，-Fe2O3 铁磁性的铁磁性的 Fe(NO3)3，Fe2(C2O4)3 Fe3O4 FeO+Fe2O3 混合物混合物Fe3O4(磁性氧化铁磁性氧化铁)，可通过如下，可通过如下反应制备：反应制备：3Fe+2O2=Fe3O4 6FeO+O2=2Fe3O4 3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2 O2氧化数为氧化数为+3的铁的化合物的铁的化合物 Fe(OH)3实际上实际上是是Fe2O3.nH2O，新沉淀的新沉淀的Fe2O3.nH2O呈两性，主要是碱性，易溶于酸中，溶于浓的强碱形成呈两性，主要是碱性，易溶于酸中，溶于浓的强碱形成Fe(OH)63-。2)、FeCl3：2Fe+3Cl2=2FeCl3 FeCl3具共价性，熔点、沸点较低，能溶于有机溶剂，具共价性，熔点、沸点较低，能溶于有机溶剂，673K时，它的蒸气中有双聚分子时，它的蒸气中有双聚分子Fe2Cl6存在：存在：氧化数为氧化数为+3的铁的化合物的铁的化合物 FeCl3易潮解、易溶于水。易潮解、易溶于水。FeCl3.6H2O加热水解失去加热水解失去HCl生成碱式盐。生成碱式盐。FeCl3在酸性溶液中是较强的氧化剂。在酸性溶液中是较强的氧化剂。2FeCl3+2KI=2KCl+2FeCl2+I2 2FeCl3+H2S=2FeCl2+2HCl+S 2FeCl3+SnCl2=2FeCl2+SnCl4 SnCl2还原三价铁盐是分析化学中常用的反应。还原三价铁盐是分析化学中常用的反应。三氯化铁在某些有机反应中用作催化剂。三氯化铁在某些有机反应中用作催化剂。氧化数为氧化数为+6的铁的化合物的铁的化合物Fe3+处于中间状态：处于中间状态：FeO42-+8H+3e-=Fe3+4H2O A=2.20V FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-B=0.72V氧化数为氧化数为+6的铁的化合物的铁的化合物 可见一般的氧化剂很难在酸性介质中把可见一般的氧化剂很难在酸性介质中把Fe3+氧化成氧化成FeO42-，在碱性介质中，在碱性介质中，ClO-就能将就能将Fe3+氧化成氧化成FeO42-：2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O Fe2O3+3KNO3+4KOH =2K2FeO4+3KNO2+2H2O氧化数为氧化数为+6的铁的化合物的铁的化合物 向高铁酸盐溶液中加入向高铁酸盐溶液中加入BaCl2会析出会析出BaFeO4沉淀，酸化时发生分解：沉淀，酸化时发生分解：4FeO42-+20H+=4Fe3+3O2+10H2O三、钴和镍三、钴和镍1.氧化数为氧化数为+2和和+3的钴和镍的化合物的钴和镍的化合物1)、氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物 在隔绝空气的条件下，加热在隔绝空气的条件下，加热Co()和和Ni()的碳酸的碳酸盐和草酸盐或硝酸盐，制得灰绿色的氧化钴盐和草酸盐或硝酸盐，制得灰绿色的氧化钴CoO或暗或暗绿色的氧化镍绿色的氧化镍NiO。CoO和和NiO几乎不显两性。几乎不显两性。在空气中加热钴的碳酸盐、草酸盐或硝酸盐，分解在空气中加热钴的碳酸盐、草酸盐或硝酸盐，分解生成黑色的生成黑色的Co3O4(CoO和和Co2O3的混合物的混合物)，纯净的纯净的Co2O3和和Ni2O3没得到过没得到过。三、钴和镍三、钴和镍 Ni2+BrO-+OH-=-NiO(OH)+Br-+H2O Ni2+ClO-+OH-=NiO2+Cl-+H2O 向向Co()和和Ni()盐的水溶液中加碱，可以得到相应盐的水溶液中加碱，可以得到相应的氢氧化物的氢氧化物Co(OH)2(粉红粉红)和和Ni(OH)2(绿绿)。粉红色粉红色Co(OH)2在空气中慢慢地被氧化为棕褐色的在空气中慢慢地被氧化为棕褐色的Co(OH)3，Ni(OH)2稳定，不被空气中的氧所氧化稳定，不被空气中的氧所氧化。2Ni(OH)2+2OH-+Br2=2Ni(OH)3+2Br-Co(OH)3和和Ni(OH)3在酸性介质中是强氧化剂。在酸性介质中是强氧化剂。2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2+6H2O化合物化合物