无机化学概要学习教案.pptx

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1、无机化学无机化学(wjhuxu)概要概要第一页，共102页。6.1 d6.1 d区元数的通性区元数的通性(tn xn)(tn xn)1.d区元素(yun s)在周期表中的位置金属金属(jnsh)(jnsh)矿物质矿物质第1页/共102页第二页，共102页。3.d区元素的原子(yunz)半径2.d区元素(yun s)原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2第2页/共102页第三页，共102页。4.d区元素(yun s)的第一电离能总趋势：同周期(zhuq)左右由小大,幅度不大。同副族 不规律。第3页/共102页第四页，共102页。5 d区元素(yun s)的物理性质熔点(rngdin)

2、、沸点高 熔点(rngdin)最高的单质：钨(W)硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr)密度大 密度最大的单质：锇(Os)导电性，导热性，延展性好。第4页/共102页第五页，共102页。熔点(rngdin)变化示意图第5页/共102页第六页，共102页。6.金属(jnsh)活泼性总趋势：从左至右活泼(hu po)性降低。第6页/共102页第七页，共102页。总趋势：从上到下活泼性降低。(Ni2+/Ni)=0.2363V(Pd2+/Pd)=+0.92V(Pt2+/Pt)=+1.2V(估计值)第7页/共102页第八页，共102页。7 d区元素(yun s)的氧化态有多种氧化(ynghu)态。红色为常见

3、的氧化(ynghu)态。第8页/共102页第九页，共102页。8 d区元素离子(lz)的颜色Mn()Fe()Co()Ni()Cu()Zn()水合(shuh)离子呈现多种颜色第9页/共102页第十页，共102页。6.26.2第一第一(dy)(dy)过渡元素过渡元素一.钛二.钒三.Cr四.锰五.d区元素(yun s)的比较第10页/共102页第十一页，共102页。钛副族单质(dnzh)1 单质(dnzh)的性质 (1)(1)物理性质物理性质银白色，密度银白色，密度 4.54 4.54，比钢铁的，比钢铁的 7.8 7.8 小，比铝的小，比铝的 2.7 2.7大，大，较轻，强度较轻，强度(qingd)

4、(qingd)接近钢铁，兼有铝铁的优点，既轻接近钢铁，兼有铝铁的优点，既轻强度强度(qingd)(qingd)又高又高(航天材料，航天材料，眼镜架等眼镜架等)。钛第11页/共102页第十二页，共102页。2 用 途：钛及其合金广泛地用于制造喷气发动机、超音速飞机和潜水艇(防雷达、防磁性水雷)以及海军(hijn)化工设备。钛与生物体组织相容性好，结合牢固，用于接骨和制造人工关节；钛具有隔热、高度稳定、质轻、坚固等特性，由纯钛制造的假牙是任何金属材料无法比拟的，所以钛又被称为“生物金属”。因此，继 Fe、Al 之后，预计 Ti 将成为应用广泛的第三金属。第12页/共102页第十三页，共102页。3

5、d24s2 正四价最稳定(wndng)一一.钛钛钛钛特点：银白光泽，机械强度特点：银白光泽，机械强度(qingd)(qingd)大，抗腐蚀性好，大，抗腐蚀性好，氧化数多，以共价键结合，易水解氧化数多，以共价键结合，易水解 2Ti+6HCl(2Ti+6HCl(浓或热的稀浓或热的稀)2TiCl)2TiCl33+H+H22Ti+HF 2HTi+HF 2H+TiF+TiF66 2-2-+2H+2H22E E TiFTiF6 6 2-2-/Ti=-1.19/Ti=-1.19TiClTiCl44+Na Ti +NaCl+Na Ti +NaClTiClTiCl44+Mg Ti +MgCl+Mg Ti +Mg

6、Cl22制备制备(zhbi)(zhbi)：第13页/共102页第十四页，共102页。重要(zhngyo)化合物：1)TiO2 钛白两性(lingxng)偏碱：TiO2+H2SO4(浓)TiOSO4TiO2+2NaOH NaTiO3+H2O制备(zhbi)：TiCl4+O2 TiO2+Cl2923-1023K923-1023K第14页/共102页第十五页，共102页。TiOSO4+2H2O TiO2H2O +H2SO4硫酸硫酸(li sun)(li sun)法：法：FeTiOFeTiO33(钛铁矿钛铁矿)+2H)+2H22SOSO44(浓浓)TiOSO TiOSO44+FeSO+FeSO44+2

7、H+2H22OO偏钛酸，偏钛酸，型钛酸型钛酸过滤过滤,洗涤洗涤,焙烧焙烧TiOTiO22第15页/共102页第十六页，共102页。用途(yngt)：TiO2 的化学性质不活泼，且覆盖能力强、折射率高，可用于制造高级白色油漆(yuq)。它兼有锌白(ZnO)的持久性和铅白 Pb(OH)2CO3 的遮盖性，最大的优点是无毒，在高级化妆品中作增白剂。TiO2 也用作高级铜板纸的表面覆盖剂，以及用于生产增白尼龙。TiO2 粒子具有半导体性能，且以其无毒、廉价、催化活性高、稳定性好等特点，成为目前多相光催化反应最常用的半导体材料。第16页/共102页第十七页，共102页。2)TiCl4 无色液体(yt)，

8、有刺鼻气味，极易水解，在3)潮湿空气中会发烟。水解(shuji)性：TiCl4+3H2O H2TiO3+4HCl(烟)利用 TiCl4的水解(shuji)性，可制作烟幕弹第17页/共102页第十八页，共102页。制备(zhbi)：与还原剂：3TiCl4+H2 2TiCl3+2HClTiO2+2Cl2+2C TiCl4+2CO1000-1100K 1000-1100K 加入加入(jir)C(jir)C使反应使反应SS增大，使增大，使G 0G Sn2)3TiO2 Al 6H 3Ti3 Al3 3H2O Ti3 Fe3 H2O TiO2 Fe2 2H此反应(fnyng)用于Ti3的滴定，用KSCN作

9、指示剂可用作含钛试样的钛含量(hnling)测定第19页/共102页第二十页，共102页。TiClTiCl33Ti(HTi(H22O)O)55ClClClCl22 HH22O O 绿色绿色Ti(HTi(H22O)O)66ClCl33 紫色紫色TiTi的测定的测定(cdng)(cdng)TiOTiO2+2+H+H22OO22 TiO(H TiO(H22OO22)2+2+橙色橙色(稀酸稀酸,中性中性)红色（强酸）红色（强酸）第20页/共102页第二十一页，共102页。E二二.钒钒VO2+VO2+V3+V2+V1.00.34黄 兰 绿 紫-0.26-0.26-1.2-1.2特点：银灰色，硬度特点：银

10、灰色，硬度(yngd)(yngd)钢，用于制造钒钢；钢，用于制造钒钢；纯钒有延展性，不纯的硬而脆纯钒有延展性，不纯的硬而脆重要重要(zhngyo)(zhngyo)化合物化合物第21页/共102页第二十二页，共102页。两性(lingxng)：以酸性为主，溶于强碱生成钒酸盐：V2O5+6OH-(冷)VO43-(正钒酸根)+3H2OV2O5+2H+(强)VO2+(钒氧根)+2H2O氧化(ynghu)性：V2O5+6H+2Cl-2VO2+3H2O+Cl2V2O5+2OH-(热)VO3-(偏钒酸根)+H2O第22页/共102页第二十三页，共102页。制备制备(zhbi)(zhbi)2NH2NH44VO

11、VO3 3 V V22OO55(橙红橙红)+2NH)+2NH33+H+H22OO2VOCl2VOCl33(三氯氧化钒三氯氧化钒)+3H)+3H22O VO V22OO55+6HCl+6HClNHNH44VOVO3 3 +稀稀HH22SOSO44 V V22OO55(砖红色砖红色)第23页/共102页第二十四页，共102页。2）钒酸及其盐钒酸盐分类钒酸盐分类(fn li)(fn li)偏钒酸盐偏钒酸盐 MMVOVO33，正钒酸盐正钒酸盐 MM33VOVO44 ，焦钒酸盐焦钒酸盐 MM22V V22OO77 ，多钒酸盐多钒酸盐 MM33V V33OO99 等，等，第24页/共102页第二十五页，共

12、102页。pH 13 VO43-无色，存在于强碱(qin jin)溶液中pH=2 在VO43-中加酸，缩合(suh)，经H2V5O163-得到V2O5 红棕色pH369K369KK K22CrCr22OO77+H+H22SOSO44(浓浓)2CrO)2CrO33 +K +K22SOSO44+H+H22OO过量暗红色第40页/共102页第四十一页，共102页。CrO3 有强氧化性，与有机物(如酒精)剧烈反应(fnyng)，甚至着火、爆炸。CrO3 易潮解，溶于水主要生成铬酸，溶于碱生成铬酸盐：CrO3+H2O=H2CrO4(黄色(hungs)CrO3+2 NaOH=Na2CrO4(黄色(hung

13、s)+H2O第41页/共102页第四十二页，共102页。铬酸盐与重铬酸盐 K2CrO4:黄色(hungs)晶体，K2Cr2O7:橙红色晶体(红矾钾)。K2Cr2O7:不易潮解，不含结晶水，化学分析(huxu fnx)中的基准物。当 pH11 时：Cr()几乎(jh)100 以 CrO42-形式存在；当 pH1.2 时：其几乎(jh)100 以 Cr2O72-形式存在。pH值的影响pH6：CrO42-为主OHOCr 2HCrO 2H2CrO2272424+-+-(黄)(橙)第42页/共102页第四十三页，共102页。第43页/共102页第四十四页，共102页。BaCrO4+H+Ba2+Cr2O7

14、 2-+H2O溶解度的影响(yngxing)（Ksp,铬酸盐 13.5第60页/共102页第六十一页，共102页。中性、酸性中较稳定，碱性(jin xn)中易被氧化2 2 2 2）锰）锰）锰）锰()()()()盐盐盐盐MnO2+2H2O+2e Mn(OH)2+2OH-E E=-0.05VOO22+2H+2H22O+4e 4OHO+4e 4OH-E E=0.4V配合配合(pih)(pih)性：可与性：可与SCN-SCN-，CN-CN-形成配合形成配合(pih)(pih)物物第61页/共102页第六十二页，共102页。还原性：还原性：说明：鉴定(jindng)Mn2+常用NaBiO3 酸化时用HN

15、O3 C(Mn2+)很低时，很灵敏第62页/共102页第六十三页，共102页。MnS(肉色(rus)）MnS Ksp=2.5 MnS Ksp=2.5 1010-10-10第63页/共102页第六十四页，共102页。热稳定性：强氧化(ynghu)性（主）：还原性（一定(ydng)程度）：MnO2+2MnO4-+4OH-3MnO42-+2H2OMnO2+4HCl Cl2+MnCl2+2H2O3 3）MnOMnO2 23MnO2 Mn3O4+O2530530CC黑色无定形粉末(fnm)，不溶于水和稀酸pH13.5第64页/共102页第六十五页，共102页。在水溶液中不稳定，形成(xngchng)配离

16、子后稳定如Mn(CN)63-酸性(sun xn)中，Mn3+有强氧化性4 4）MnMn3+3+第65页/共102页第六十六页，共102页。E MnO4-MnO42-MnO2 0.560.63MnO42-+2H2O =MnO2+2MnO4-+4OH-MnO42-MnO42-绿色绿色(l s)(l s)在在pH 13.5pH 13.5才能稳定存在才能稳定存在3MnO42-+2CO+2CO22 MnO MnO22+2MnO+2MnO44-+2CO+2CO332-2-5 5 5 5）锰）锰）锰）锰()盐盐盐盐第66页/共102页第六十七页，共102页。6)MnO6)MnO4 4-KMnO4 (紫黑色晶

17、体(jngt)强氧化(ynghu)性1.51V)/MnMnO(24=+-E溶液的酸度不同(b tn)，MnO4-被还原的产物不同(b tn)：第67页/共102页第六十八页，共102页。不稳定性加热(ji r)(见光)遇酸浓碱4MnO4MnO44-+4H+4H+(微酸微酸)4MnO)4MnO22+3O+3O22+2H+2H22OO4MnO4MnO44-+4OH+4OH-4MnO 4MnO442-2-+O+O22+2H+2H22OO2KMnO2KMnO44 K K22MnOMnO44+MnO+MnO22(s)+O(s)+O22 220 220 CC第68页/共102页第六十九页，共102页。Mn

18、(VII)价电子层结构(jigu)为 3d 0，无 d 电子，显色？因为 MnO4-中，Mn-O 之间有较强的极化效应，吸收(xshu)可见光后使 O2-端的电子向 Mn(VII)跃迁，吸收(xshu)红、黄光，显紫色，与 VO43-、CrO42-相似。第69页/共102页第七十页，共102页。铁系元素铁钴镍铂系元素(yun s)钌铑钯锇铱铂五五.铁铁 钴钴 镍镍第70页/共102页第七十一页，共102页。(1)铁系元素的熔、沸点随原子序数的增加而降低，这可能是因为3d轨道中成单电子数依次减少，金属晶体中自由电子数减少，金属键减弱的缘故；(2)它们都具有金属光泽，都是铁磁性物质；(3)密度随原

19、子序数的增大而增大，这是由于铁系元素的原子半径(bnjng)随原子序数的增大而变小的缘故。物 理 性 质(wl xngzh)第71页/共102页第七十二页，共102页。铁系金属的二价强酸盐几乎(jh)都溶于水，如硫酸盐、硝酸盐和氯化物。铁系元素的碳酸盐、磷酸盐及硫化物等弱酸盐在水中都是难溶的。铁系元素的氢氧化物和氧化物不溶于水。这些难溶化合物易溶于强酸。Co(OH)2和Ni(OH)2易溶于氨水，在有NH4Cl存在时，溶解度增大。化合物的溶解性第72页/共102页第七十三页，共102页。化合物颜色(yns)Fe2近无色近无色 Fe(H2O)62呈浅绿色呈浅绿色 Fe(H2O)63淡紫色淡紫色 C

20、o2蓝色蓝色 Co(H2O)62粉红色粉红色 Ni2黄色黄色 Ni(H2O)62亮绿色亮绿色 铁系金属(jnsh)离子的d轨道处于未充满状态，它们的水合离子和化合物均具有不同的颜色随着配体和价态的不同,会呈现不同的颜色。第73页/共102页第七十四页，共102页。族 Fe Co Ni 铁系 Ru Rh Pd Os Ir Pt铂系最高氧化(ynghu)值不等于族序数。1.单质(dnzh)的性质第74页/共102页第七十五页，共102页。1.）存在(cnzi)辉钴矿：CoAsS；镍黄铁矿：NiSFeS；2.）单质(dnzh)的物理性质白色金属(jnsh)，磁性材料；Fe，Co和Ni熔点接近。赤铁矿

21、：Fe2O3；磁铁矿：Fe3O4；黄铁矿：FeS2；第75页/共102页第七十六页，共102页。3.）单质(dnzh)的化学性质与稀酸反应(fnyng)(Co，Ni反应(fnyng)缓慢)纯Fe，Co，Ni在水、空气(kngq)中稳定；加热时，Fe,Co,Ni可与O2,S,X2等反应。钝化浓、冷HNO3可使Fe，Co，Ni钝化；浓H2SO4可使Fe钝化。第76页/共102页第七十七页，共102页。1)1)氧化物氧化物FeO(黑)CoO(灰绿)NiO(暗绿)Fe2O3 两性偏碱 偏铁酸钠NaFeO2NaNa22COCO33共熔共熔Co2O3(黑)Ni2O3(黑)较强氧化(ynghu)性HClHC

22、lCoCo2+2+NiNi2+2+Cl+Cl222.2.2.2.氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物(qn yn hu(qn yn hu(qn yn hu(qn yn hu w)w)w)w)第77页/共102页第七十八页，共102页。2）氢氧化物(qn yn hu w)白(s,Fe(OH)2OHFe222O无+-+)红棕(s,Fe(OH)32O第78页/共102页第七十九页，共102页。氯化羟钴(碱式氯化钴)(慢)还原性：Fe()Co()Ni()M=Co,Ni第79页/共102页第八十页，共102页。还原性增强还原性增强Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2白色

23、白色粉红色粉红色绿色绿色Fe(OH)3Co(OH)3Ni(OH)3棕红色棕红色棕色棕色黑色黑色氧化性增强氧化性增强第80页/共102页第八十一页，共102页。3 M(3 M()盐盐盐盐FeFe2+2+Co Co2+2+Ni Ni2+2+还原性还原性 稳定性稳定性Fe2+具有还原性：(保存Fe2+溶液(rngy)应加入Fe)第81页/共102页第八十二页，共102页。CoCl26H2O 变色(bins)硅胶CoCl26H2OCoCl22H2O 紫红 CoCl2H2O 蓝紫粉红色52.590120CoCl2蓝色第82页/共102页第八十三页，共102页。CoClCoCl22 6H6H22O CoS

24、OO CoSO44 7H7H22O O 粉红色晶体粉红色晶体 淡紫色晶体淡紫色晶体NiClNiCl22 6H6H22O NiSOO NiSO44 7H7H22O Ni(NOO Ni(NO33)22 6H6H22OO草绿色晶体草绿色晶体 暗绿色晶体暗绿色晶体 青绿色晶体青绿色晶体第83页/共102页第八十四页，共102页。FeS CoS NiS黑色不溶于水6.310-18410-21()210-25()3.210-19()1.010-24()2.010-26()稀酸溶性但CoS,NiS形成后由于(yuy)晶型转变而不再溶于酸。4 Fe(4 Fe(),Co(),Co(),Ni(),Ni()的硫化物

25、的硫化物的硫化物的硫化物第84页/共102页第八十五页，共102页。Fe3+性质(xngzh)：水解(shuji)性5 M()5 M()盐盐盐盐 Fe3+Co3+Ni3+氧化性增强Fe(H2O)63+Fe(OH)(H2O)52+H+淡紫=10-3.05 盐的水解与金属离子的电荷高低有关，金属离子的电荷越高，极化(j hu)能力越强，盐越容易水解。第85页/共102页第八十六页，共102页。Fe3+水解最终(zu zhn)产物：Fe(OH)3结构(jigu)：Fe3+进一步水解(shuji)：Fe(OH)(H2O)52+Fe(OH)2(H2O)4+H+2Fe(H2O)63+(H2O)4 Fe(O

26、H)2Fe(H2O)44+水合铁离子双聚体 +2H+第86页/共102页第八十七页，共102页。Fe3+中等(zhngdng)强度氧化剂。(FeCl3烂板剂)红第87页/共102页第八十八页，共102页。Fe3+,Fe2+配位(pi wi)数为六，Co2+、Co3+、Ni2+配位(pi wi)数为四或六。Co2+NH3.H2O Co(NH3)6(土黄色)第88页/共102页第八十九页，共102页。介质(jizh)可以改变电对的氧化还原性质 在强碱中Fe(OH)3可以被氧化(ynghu)生成紫色的FeO422 Fe(OH)3 3 Cl2 10 OH 2 FeO42 6 Cl 8 H2OFeO42

27、 Ba2 BaFeO4（红棕色）在酸性条件下，FeO42 氧化(ynghu)性极强而不稳定4 FeO42 20 H 4 Fe3 3 O2 10 H2O 第89页/共102页第九十页，共102页。2 Fe(CN)64 I2 2 Fe(CN)63 2 I2 Fe2 I2 12 F 2 FeF63 2 I2 Co(NH3)62 I2 2 Co(NH3)63 2 I 有配体存在时，低价金属(jnsh)离子的还原性增强第90页/共102页第九十一页，共102页。氨配合(pih)物蓝色Cl-蓝色SO42-浅绿色(不易(b y)观察到)土黄色红色6 6 配合配合(pih)(pih)物物第91页/共102页第

28、九十二页，共102页。注2：注1：加入NH4Cl促使(csh)平衡右移实验时先加入NH4Cl,后加入NH3H2O看不到蓝色。第92页/共102页第九十三页，共102页。钴的氰配合物2Co(CN)64-+H2O=2Co(CN)63-+2OH-+H2Co(CN)64-为一个相当强的还原剂，实验测得其有一个未成对电子。其原因为：Co2+离子在CN-强配位(pi wi)场作用下，有1个电子被激发到能量很高的5s轨道中，这个高能量的电子很容易失去，从而显示出很强的还原性。第93页/共102页第九十四页，共102页。氰配合(pih)物黄土黄常用(chn yn)盐：K4Fe(CN)6 黄血盐 黄色 K3Fe

29、(CN)6 赤血盐 晶体为红色碱性条件(tiojin)下分解：第94页/共102页第九十五页，共102页。硫氰配合(pih)物异硫氰合铁()配离子(lz)四异硫氰合钴()配离子(lz)实验中用固体KSCN或NH4SCN鉴定Fe3+鉴定Co2+第95页/共102页第九十六页，共102页。Fe离子(lz)的鉴定：Fe2+的鉴定：(酸性(sun xn)条件)滕氏蓝Fe3+的鉴定(jindng)：(酸性条件)普鲁士蓝KFe(CN)6Fex 的结构7.7.7.7.离子的鉴定离子的鉴定第96页/共102页第九十七页，共102页。Cu2+的鉴定(jindng)：(弱酸性)红棕S2-的鉴定(jindng)：K

30、+的鉴定(jindng)：六亚硝酸合钴()酸钾五氰亚硝基合铁()酸根+42NHCO-+-+25346)(NOFe(CN)NO4HFe(CN)红第97页/共102页第九十八页，共102页。Ni离子(lz)的鉴定丁二肟鲜红色第98页/共102页第九十九页，共102页。Fe2+H+Fe(OH)2 NH3 H2O Fe2+淡绿 OH-Fe(OH)2(s,白)O2 Fe(OH)3(s,红棕)HClFe3+鉴定(jindng)：Fe(NCS)n3-n 血红KFe(CN)6Fex(s,蓝)小结(xioji)：第99页/共102页第一百页，共102页。Co(NH3)63+红 O2Co(NH3)62+黄 NH3

31、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-Co(NCS)42-天蓝(tinln)（丙酮）小结(xioji)：第100页/共102页第一百零一页，共102页。Ni(NH3)62+蓝 NH3 H2ONi2(OH)2SO4浅绿 NH3 H2ONi2+(SO42-)淡绿 OH-Ni(OH)2(s,果绿)NaClO NiO(OH)(s,黑)浓HClNi2+Ni(DMG)2(s,鲜红(xinhng)小结(xioji)：第101页/共102页第一百零二页，共102页。