第二十一章过渡元素二.ppt

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1、第二十一章第二十一章 过渡元素（二）过渡元素（二）教学要求、掌握铁、钴、镍单质及其重要化合物的性质、结构和用途。、了解铂系元素及其化合物的性质和用途。1第一节 铁素元素通性第二节 铁系元素的重要化合物第三节 铂系元素本章讲解内容请选择2Fe Co NiRu Rh PdOs Ir Pt 价电子层 主要氧化态Fe 3d64s2 +2，+3，+6Co 4d75s2 +2，+3，+4Ni 5d86s2 +2，+3，+4由于d电子数已超出d轨道数，d电子全部参与成键的可能性减小，主要表现为低氧化态化合物稳定第一节 铁素元素通性铁系元素标准电极电势图FeO42-Fe3+Fe2+Fe2.200.771-0.

2、473CoO2Co3+Co2+Co1.4161.82-0.277NiO2Ni2+Ni1.68-0.232EA0/VFeO42-Fe(OH)3Fe(OH)2Fe0.72-0.56-0.887CoO2Co(OH)3Co(OH)2Co0.620.17-0.72Ni(OH)4Ni(OH)3Ni(OH)2Ni0.60.48-0.72EB0/V1、铁系金属以铁的活泼性最强，它们均可置换稀酸中的氢。2、酸介质中，高氧化态物质是强氧化剂，M3+离子的氧化性从FeCoNi依次增强。3、碱介质中，铁系单质和+2氢氧化物为较强的还原剂。30 2 4 6 8 10 12 pHE 1.61.20.80.40.0-0.4

3、-0.8-1.2Fe(OH)3Fe(OH)2Fe2+Fe3+Feba1234567想一想:线(6)和线(7)的意义是什么?O2H2OH2图上各线的意义b氧线：E=E0-0.059pH O24H+4e 2H2Oa氢线：E=-0.059pH 2H+2e 2H2O线：E0.771V Fe3+3H+e Fe2+3H2O线：Fe3+3H2O Fe(OH)33H+Fe3+1 M 时，PH1.53线：Fe(OH)3+3H+e Fe2+3H2OE1.04-30.059PH线：Fe2+2e Fe E0-0.473V (E与PH无关)线:Fe2+1 M 时，PH6.45Fe2+2H2O Fe(OH)22H+40

4、2 4 6 8 10 12 142.01.61.20.80.40.0-0.4-0.8-1.2Fe(OH)3Fe(OH)2Fe2+Fe3+Feba1234567O2H2OH2课堂练习：根据上述电势图，判断下列反应能否进行：1、Fe+2H+=Fe2+H2 2、4Fe(OH)2+O2+2H2O =4Fe(OH)3 3、3Fe2+=2Fe3+Fe解：1、能，因为在铁稳定区域之上的氧化态物质可以与铁反应，氢线在铁稳定区域之上，所以能与铁反应2、能，因为Fe(OH)2的稳定区域在氧线之下，因此O2可以氧化氢氧化亚铁不能，因为亚铁离子的稳定区域在铁离子与铁稳定区域之间，所以亚铁离子是稳定的，反之，它的逆反应

5、则可以进行5具有铁磁性是铁系元素的特殊性质，它们的合金是优良的磁性质材料，它们具有金属的一般通性FeH2OCO2FeCO3H24FeCO36H2OO24Fe(OH)34CO24Fe(OH)32Fe2O33H2O(铁锈)3H2OM2H+=M2+H2Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O3Co+8HNO3=3Co(NO3)2+2NO+4H2O(Ni的反应类似)、常温下铁容易受潮湿的空气腐蚀，钴和镍则较稳定、铁、钴、镍均可置换稀酸中的氢，但在浓的硫酸或浓的硝酸中铁发生钝化，与稀硝酸的反应铁被氧化为硝酸铁，钴和镍为亚硝酸盐、在高温下它们都能与O2,S,Cl2 以及水蒸气等反应3Fe2O2=Fe3

6、O4FeS=FeS2Fe3Cl2=2FeCl33Fe4H2O=Fe3O44H、Co、Ni对碱稳定，铁在浓碱溶液中会慢慢受到腐蚀6第二节第二节 铁系元素的重要化合物铁系元素的重要化合物FeO CoO NiO Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 黑 灰绿 暗绿 白 粉红 绿Fe2O3 Co2O3 Ni2O3 Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3砖红 黑 黑 棕红 棕褐 黑均不溶于水,易溶于酸,一般不溶于碱,氢氧化铁可与浓碱反应生成Fe(OH)63-氧化还原性按FeCoNi顺序，低价态（+2）还原性递减，高价态氧化性递增。4Fe(OH)2O2(空气)=4Fe(OH)32Ni(O

7、H)2Br22NaOH=2Ni(OH)32NaBrFe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2+6H2O2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2+3H2O4Ni(OH)34H2SO44NiSO4O210H2O水溶液中不能存在Ni3+或Co3+72-2 Fe2-2 Fe、CoCo、NiNi的盐的盐一、+2氧化态的盐Fe(H2O)62+Co(H2O)62+Ni(H2O)62+浅绿 粉红 亮绿无水盐:FeSO4 CoSO4 NiSO4 白 蓝 黄M2+水合离子和无水盐均有特征颜色M2+盐的溶解性易溶盐:MSO4、MCl2、M(NO3)2、M(

8、ClO4)2难溶盐:MCO3、M3(PO4)2、MSM2+离子水解性M2+H2O=M(OH)+H+M2+结晶水合物MSO47H2O （M=Fe、Co、Ni）M(NO3)26H2O (M=Fe、Co、Ni)M2+易形成复盐(NH4)2SO4MSO46H2O(M=Fe、Co、Ni)M2+盐的还原性 FeCoNi还原性减弱，稳定性增强8硫酸亚铁铵(NH4)2FeSO硫酸亚铁FeSO4硫酸镍NiSO4二氯化钴CoCl2FeSO47H2O俗称绿矾，易被空气氧化，它和硫酸铵形成的复盐硫酸亚铁铵（俗称莫尔盐）比较稳定6FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+K2S

9、O4+7H2O10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O重要的还原剂，分析上用它标定高锰酸钾的浓度硫酸镍大量用于电镀和作催化剂CoCl26H2O CoCl22H2O CoCl2H2O CoCl2 粉红 325K 紫红 363K 蓝紫 393K 蓝变色硅胶就是用硅胶浸泡CoCl2溶液后干燥而成的。二氯化钴的结晶水随温度不同而不同9铁、钴、镍中只有铁和钴才有氧化态为+3的盐，其中铁盐较多。钴盐只能存在于固态，溶于水迅速分解为Co2+盐。M3+盐的氧化性三氯化铁FeCl3溶液中结晶出的氯化铁为结晶水合物无水三氯化铁的结构与三氯化铝相似,为双聚

10、体分子Fe3+Co3+Ni3+氧化性增强，稳定性减弱2Fe+3Cl2=2FeCl3 (棕黑色)Fe+2HCl=FeCl2+H22FeCl2+Cl2+12H2O=2FeCl36H2OFeCl36H2O=Fe(OH)Cl2+HCl加热无水FeCl3的制备102-3 Fe2-3 Fe、CoCo、NiNi的配合物的配合物铁系元素的配合物大都是配位数为6的八面体型。其中钴的配合物种类最多，镍的较少铁系元素常见配合物种类：氨配合物氰根配合物硫氰根配合物羰基配合物环戊二烯基配合物一、氨基配合物铁不形成氨合物，钴的+2，+3离子都可形成氨配合物，以+3离子的较稳定，镍的+2离子能形成氨配合物 Co(NH3)6

11、2+Co(NH3)62+Ni(NH3)62+K稳 1.28105 1.61035 1.1108 颜色 黄色 红棕色 蓝色Co(NH3)62+Co(NH3)62+3d4s4p5s5s轨道上有一个电子,所以Co(NH3)62+不稳定11 Fe(CN)64-Fe(CN)63-Co(CN)64-Co(CN)63-Ni(CN)42-K稳 11035 1 1024 -1 1064 1 1022 黄色 深红色 棕色 黄色 黄色铁钴镍都可形成氰配合物，以Co3+和Fe2+的最稳定1、K4Fe(CN)6 亚铁氰化钾,俗称黄血盐Fe2+6CN-Fe(CN)64-3Fe(CN)64-4Fe3+Fe4Fe(CN)63

12、 普鲁士蓝K4Fe(CN)6Fe3+KFeFe(CN)63K+2、K3Fe(CN)6 铁氰化钾,俗称赤血盐2K4Fe(CN)6Cl22KCl2K3Fe(CN)6普鲁士蓝的结构K3Fe(CN)6+Fe2+=KFeFe(CN)6+Fe2+滕氏蓝此反应用于检验Fe2+此法可检验Fe3+极易被氧化硫酸亚铁用于处理含氰泼液12Fe3+nSCN-=Fe(SCN)n3-n(n=1-6)(血红色)Co2+4SCN-=Co(SCN)42-(蓝色,乙醚中稳定)铁钴镍都可与CO形成低价的羰基化合物,这类化合物具有挥发性,用于提纯金属键的形成键的形成羰基配合物组成特点：单核羰基配合物中，金属原子的价电子数和CO提供的配位电子数总和等于18，为反磁性物质。如：Fe(CO)5 Cr(CO)6 Mo(CO)6 Ni(CO)4132C5H5MgBr+FeCl2=Fe(C5H5)2+MgCl2Fe+K2O+2C5H6 =Fe(C5H5)2+2KOH橙黄色固体573K,N2制 备结 构夹心式结构,为共价型分子性质熔点446K,不溶于水,溶于乙醚,乙醇等有机溶剂,373K时即升华.用 途作为燃料油的添加剂,可提高效率和去烟,可作导弹和卫星的涂料,高温润滑油等。1415