无机化学二十三章第四周期d区金属省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、第23章 d区金属（一）第四面期d区金属n n23-1 23-1 引言引言n n23-2 23-2 第一过渡元素基本性质第一过渡元素基本性质n n23-3 23-3 钪（自学）钪（自学）n n23-4 23-4 钛钛n n23-5 23-5 钒钒n n23-6 23-6 铬铬n n23-7 23-7 锰锰n n23-8 23-8 铁铁 钴钴 镍镍n n习题习题第1页23-1 引言第一过渡第一过渡系元素系元素第二过渡第二过渡系元素系元素第三过渡第三过渡系元素系元素第2页23-2 第一过渡系元素基本性质n n23-2-1 23-2-1 金属性质金属性质n n23-2-2 23-2-2 氧化态氧化态

2、n n23-2-3 23-2-3 最高氧化态氧化物及其水合氧化物酸碱最高氧化态氧化物及其水合氧化物酸碱性性n n23-2-4 23-2-4 氧化还原稳定性氧化还原稳定性n n23-2-5 23-2-5 配位性配位性n n23-2-6 23-2-6 水合离子颜色和含氧酸根颜色（自学）水合离子颜色和含氧酸根颜色（自学）n n23-2-7 23-2-7 磁性及催化性（自学）磁性及催化性（自学）第3页23-4 钛n n23-4-1 概述n n23-4-2 钛主要化合物第4页23-5 钒n n23-5-1 概述n n23-5-2 钒主要化合物第5页23-6 铬 n n23-6-1 概述n n23-6-2

3、 铬主要化合物n n23-6-3 含铬废水处理（自学）第6页23-7 锰n n23-7-1 概述n n23-7-2 锰主要化合物第7页23-8 铁 钴 镍n n23-8-1 铁系元素基本性质n n23-8-2 铁n n23-8-3 钴和镍 第8页金属性质 第一过渡系元素电子结构特点是第一过渡系元素电子结构特点是第一过渡系元素电子结构特点是第一过渡系元素电子结构特点是都有未都有未都有未都有未充满充满充满充满d d轨道，最外层也仅有轨道，最外层也仅有轨道，最外层也仅有轨道，最外层也仅有1-21-2个电子，个电子，个电子，个电子，过渡元过渡元过渡元过渡元素通常指价电子层结构即：素通常指价电子层结构即

4、：素通常指价电子层结构即：素通常指价电子层结构即：(n-1)dn-1)d1-101-10nsns1-21-2。它们它们它们它们(n-1)dn-1)d和和和和nsns轨道能级能量相差很小，轨道能级能量相差很小，轨道能级能量相差很小，轨道能级能量相差很小，d d电子也可部分或全部作为价电子参加成键。普电子也可部分或全部作为价电子参加成键。普电子也可部分或全部作为价电子参加成键。普电子也可部分或全部作为价电子参加成键。普通由通由通由通由+2+2价直到与族数相同氧化态价直到与族数相同氧化态价直到与族数相同氧化态价直到与族数相同氧化态(VIIIVIII例外例外例外例外)。IIIBIIIB族是它们中最活泼

5、金属，性质与碱土族是它们中最活泼金属，性质与碱土族是它们中最活泼金属，性质与碱土族是它们中最活泼金属，性质与碱土金属靠近。金属靠近。金属靠近。金属靠近。同族元素活泼性从上到下依次减弱。同族元素活泼性从上到下依次减弱。同族元素活泼性从上到下依次减弱。同族元素活泼性从上到下依次减弱。第9页氧化态 过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族数氧化态。数氧化态。数氧化态。数氧化态。1.1.第一过渡系元素除钪外都可失去第一过渡系元素除钪外都可失去第一过渡系元素除钪外都可失去第一过

6、渡系元素除钪外都可失去4 4s s 2 2形成形成形成形成+IIII氧化氧化氧化氧化态阳离子。态阳离子。态阳离子。态阳离子。2.2.因为因为因为因为3 3d d和和和和4 4s s轨道能级相近，因而可失去一个轨道能级相近，因而可失去一个轨道能级相近，因而可失去一个轨道能级相近，因而可失去一个3 3d d 电电电电子形成子形成子形成子形成+IIIIII氧化态阳离子。氧化态阳离子。氧化态阳离子。氧化态阳离子。3.3.伴随原子序数增加，氧化态先是逐步升高，到达与伴随原子序数增加，氧化态先是逐步升高，到达与伴随原子序数增加，氧化态先是逐步升高，到达与伴随原子序数增加，氧化态先是逐步升高，到达与其族数对

7、应最高氧化态，从其族数对应最高氧化态，从其族数对应最高氧化态，从其族数对应最高氧化态，从TiTi到到到到MnMn最高氧化态往往只最高氧化态往往只最高氧化态往往只最高氧化态往往只在氧化物、氟化物或氯化物中碰到，随即出现低氧化在氧化物、氟化物或氯化物中碰到，随即出现低氧化在氧化物、氟化物或氯化物中碰到，随即出现低氧化在氧化物、氟化物或氯化物中碰到，随即出现低氧化态。态。态。态。4.4.同一元素氧化态改变是连续。同一元素氧化态改变是连续。同一元素氧化态改变是连续。同一元素氧化态改变是连续。5.5.第一过渡系列后半部元素（第一过渡系列后半部元素（第一过渡系列后半部元素（第一过渡系列后半部元素（V,Cr

8、,Mn,Fe,CoV,Cr,Mn,Fe,Co）能能能能出现零氧化态，它们与不带电中性分子配位体形成羰出现零氧化态，它们与不带电中性分子配位体形成羰出现零氧化态，它们与不带电中性分子配位体形成羰出现零氧化态，它们与不带电中性分子配位体形成羰基配合物。基配合物。基配合物。基配合物。第10页最高氧化态氧化物及其水合氧化物酸碱性同种元素，不一样氧化态氧化物，其酸碱性随氧化同种元素，不一样氧化态氧化物，其酸碱性随氧化同种元素，不一样氧化态氧化物，其酸碱性随氧化同种元素，不一样氧化态氧化物，其酸碱性随氧化数降低酸性减弱，碱性增强。数降低酸性减弱，碱性增强。数降低酸性减弱，碱性增强。数降低酸性减弱，碱性增强

9、。MnMn2 2OO7 7MnOMnO3 3MnOMnO2 2MnMn2 2OO3 3MnOMnO强酸性强酸性强酸性强酸性 酸性酸性酸性酸性 两性两性两性两性 弱碱性弱碱性弱碱性弱碱性 碱性碱性碱性碱性这是因为其水合物中非羟基氧数目降低。这是因为其水合物中非羟基氧数目降低。这是因为其水合物中非羟基氧数目降低。这是因为其水合物中非羟基氧数目降低。同一过渡系内各元素最高氧化态氧化物及水合物，同一过渡系内各元素最高氧化态氧化物及水合物，同一过渡系内各元素最高氧化态氧化物及水合物，同一过渡系内各元素最高氧化态氧化物及水合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。从左到右碱性减弱，酸性增强。从左到右碱性减弱，酸性

10、增强。从左到右碱性减弱，酸性增强。ScSc2 2OO3 3TiOTiO2 2CrOCrO3 3MnMn2 2OO7 7强碱强碱强碱强碱 两性两性两性两性 酸性酸性酸性酸性 强酸强酸强酸强酸同族元素，自上而下各元素相同氧化态氧化物及其同族元素，自上而下各元素相同氧化态氧化物及其同族元素，自上而下各元素相同氧化态氧化物及其同族元素，自上而下各元素相同氧化态氧化物及其水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。HH2 2CrOCrO4 4HH2 2MoOMoO4 4 HH2 2WOWO4 4 中强酸弱酸两性偏

11、酸性中强酸弱酸两性偏酸性中强酸弱酸两性偏酸性中强酸弱酸两性偏酸性第11页氧化还原稳定性 各元素不一样氧化态化合物氧化还原稳定性改变趋各元素不一样氧化态化合物氧化还原稳定性改变趋各元素不一样氧化态化合物氧化还原稳定性改变趋各元素不一样氧化态化合物氧化还原稳定性改变趋势与规律：势与规律：势与规律：势与规律：1.1.第四面期过渡金属元素氧化态标准电极电势从左至右第四面期过渡金属元素氧化态标准电极电势从左至右第四面期过渡金属元素氧化态标准电极电势从左至右第四面期过渡金属元素氧化态标准电极电势从左至右由负值逐步增加到正值，表明同周期金属还原性依次减由负值逐步增加到正值，表明同周期金属还原性依次减由负值逐

12、步增加到正值，表明同周期金属还原性依次减由负值逐步增加到正值，表明同周期金属还原性依次减弱。弱。弱。弱。2.2.第四面期过渡金属元素繁荣最高氧化态含氧酸标准电第四面期过渡金属元素繁荣最高氧化态含氧酸标准电第四面期过渡金属元素繁荣最高氧化态含氧酸标准电第四面期过渡金属元素繁荣最高氧化态含氧酸标准电极电势从左至右随原子序数递增而增大，即氧化态逐步极电势从左至右随原子序数递增而增大，即氧化态逐步极电势从左至右随原子序数递增而增大，即氧化态逐步极电势从左至右随原子序数递增而增大，即氧化态逐步增强。增强。增强。增强。3.3.第四面期过渡金属元素中间氧化态化合物在一定条件第四面期过渡金属元素中间氧化态化合

13、物在一定条件第四面期过渡金属元素中间氧化态化合物在一定条件第四面期过渡金属元素中间氧化态化合物在一定条件下不稳定，既可发生氧化反应，也可发生还原反应，有下不稳定，既可发生氧化反应，也可发生还原反应，有下不稳定，既可发生氧化反应，也可发生还原反应，有下不稳定，既可发生氧化反应，也可发生还原反应，有一些元素化合物（如一些元素化合物（如一些元素化合物（如一些元素化合物（如CuCu+、V V3+3+、MnMn3+3+、MnO MnO4 42-2-）还可发生歧化反应。还可发生歧化反应。还可发生歧化反应。还可发生歧化反应。第12页配位性配合能力强，易形成一系列配合物，配合能力强，易形成一系列配合物，配合能

14、力强，易形成一系列配合物，配合能力强，易形成一系列配合物，因因因因d d轨轨轨轨道不满而参加成键时易形成内轨型配合物。道不满而参加成键时易形成内轨型配合物。道不满而参加成键时易形成内轨型配合物。道不满而参加成键时易形成内轨型配合物。它们电负性较大，金属离子与配体间相互作它们电负性较大，金属离子与配体间相互作它们电负性较大，金属离子与配体间相互作它们电负性较大，金属离子与配体间相互作用加强，形成较稳定配合物。用加强，形成较稳定配合物。用加强，形成较稳定配合物。用加强，形成较稳定配合物。中心离子半径在中心离子半径在中心离子半径在中心离子半径在0.0750.060.0750.06nmnm范围内配合物

15、范围内配合物范围内配合物范围内配合物表现较突出，主要表现在配位体交换慢，有些表现较突出，主要表现在配位体交换慢，有些表现较突出，主要表现在配位体交换慢，有些表现较突出，主要表现在配位体交换慢，有些很慢。如：很慢。如：很慢。如：很慢。如：CrClCrCl3 36H6H2 2OO在水溶液中长久放在水溶液中长久放在水溶液中长久放在水溶液中长久放置：置：置：置：Cr(HCr(H2 2O)O)4 4ClCl2 2+(绿色绿色绿色绿色)+)+HH2 2OOCr(HCr(H2 2O)O)5 5ClCl2+2+(浅绿色浅绿色浅绿色浅绿色)+)+ClCl-Cr(HCr(H2 2O)O)5 5ClCl2+2+H+

16、H2 2OOCr(HCr(H2 2O)O)6 6 3+3+(蓝紫色蓝紫色蓝紫色蓝紫色)+)+ClCl-过渡元素性质区分于其它类型元素，是和它过渡元素性质区分于其它类型元素，是和它过渡元素性质区分于其它类型元素，是和它过渡元素性质区分于其它类型元素，是和它们含有不全满们含有不全满们含有不全满们含有不全满d d电子相关，这是过渡元素特点，电子相关，这是过渡元素特点，电子相关，这是过渡元素特点，电子相关，这是过渡元素特点，也是学习过渡元素化课时应充分注意。也是学习过渡元素化课时应充分注意。也是学习过渡元素化课时应充分注意。也是学习过渡元素化课时应充分注意。第13页概述一、存在一、存在一、存在一、存在

17、钛在地壳中储量相当丰富钛在地壳中储量相当丰富钛在地壳中储量相当丰富钛在地壳中储量相当丰富(0.45%)(0.45%)，主要矿物是钛铁，主要矿物是钛铁，主要矿物是钛铁，主要矿物是钛铁矿矿矿矿FeTiOFeTiO3 3和金红石和金红石和金红石和金红石TiOTiO2 2，锆以斜锆矿锆以斜锆矿锆以斜锆矿锆以斜锆矿ZrOZrO2 2和锆英石和锆英石和锆英石和锆英石ZrSiOZrSiO4 4形式存在，铪总是以锆百分之几量和锆伴生且形式存在，铪总是以锆百分之几量和锆伴生且形式存在，铪总是以锆百分之几量和锆伴生且形式存在，铪总是以锆百分之几量和锆伴生且分离困难。分离困难。分离困难。分离困难。二、单质性质和用途

18、二、单质性质和用途二、单质性质和用途二、单质性质和用途钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性金属，钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性金属，钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性金属，钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性金属，用于化工、海上设备，医疗、用于化工、海上设备，医疗、用于化工、海上设备，医疗、用于化工、海上设备，医疗、卫星卫星卫星卫星等。锆和铪性质极等。锆和铪性质极等。锆和铪性质极等。锆和铪性质极相同相同相同相同,硬度较大、导电不良、外表类似不锈钢。硬度较大、导电不良、外表类似不锈钢。硬度较大、导电不良、外表类似不锈钢。硬度较大、导电不良、外表类似不锈钢。钛能溶于热浓钛能溶于热浓

19、HCl2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2钛更易溶于钛更易溶于HF+HCl(H2SO4)Ti+6HF=2TiF62-+2H+2H2锆和铪也有上面配合反应性质。锆和铪也有上面配合反应性质。钛钛蓝蓝宝宝石石|含含钛钛刚刚玉玉镍钛合金镍钛合金钛合金钛合金第14页概述三、三、三、三、ZrZrZrZr和和和和HfHfHfHf分离分离分离分离钾和铵氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有显著差异，钾和铵氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有显著差异，钾和铵氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有显著差异，钾和铵氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有显著差异，可利用此性质来分离可利用此性质来分离可利用此性质来分离可利用此性质来分离ZrZr和

20、和和和HfHf。四、金属钛制备四、金属钛制备四、金属钛制备四、金属钛制备工业上惯用工业上惯用工业上惯用工业上惯用FeTiOFeTiO3 3为原料来制金属钛为原料来制金属钛为原料来制金属钛为原料来制金属钛1 1、矿石中含有、矿石中含有、矿石中含有、矿石中含有FeOFeO、FeFe2 2OO3 3杂质杂质杂质杂质,先用浓硫酸处理先用浓硫酸处理先用浓硫酸处理先用浓硫酸处理FeTiOFeTiO3 3+3H+3H2 2SOSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Ti(SO+Ti(SO4 4)2 2+3H+3H2 2OOFeTiOFeTiO3 3+2H+2H2 2SOSO4 4=FeSO=FeSO4 4+T

21、iOSO+TiOSO4 4+2H+2H2 2OOFeO+HFeO+H2 2SOSO4 4=FeSO=FeSO4 4+H+H2 2OOFeFe2 2OO3 3+3H+3H2 2SOSO4 4=Fe=Fe2 2(SO(SO4 4)3 3+3H+3H2 2OO2 2、加入单质铁把加入单质铁把加入单质铁把加入单质铁把FeFe3+3+离子还原为离子还原为离子还原为离子还原为FeFe2+2+离子，然后使离子，然后使离子，然后使离子，然后使溶液冷却至溶液冷却至溶液冷却至溶液冷却至273273KK以下使以下使以下使以下使FeSOFeSO4 47H7H2 2OO结晶析出。结晶析出。结晶析出。结晶析出。第15页概

22、述3 3、加热煮沸、加热煮沸、加热煮沸、加热煮沸Ti(SOTi(SO4 4)2 2和和和和TiOSOTiOSO4 4Ti(SOTi(SO4 4)2 2+H+H2 2O=TiOSOO=TiOSO4 4+H+H2 2SOSO4 4TiOSO4+H2O=H2TiO3+H2SO44、分离煅烧、分离煅烧H2TiO3=TiO2+H2O5、碳氯法、碳氯法TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO6、在、在1070K用熔融镁在氩气氛中还原用熔融镁在氩气氛中还原TiCl4可得海棉钛，再经熔融制得钛锭。可得海棉钛，再经熔融制得钛锭。TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti1000-1100K第16页钛主要化合物

23、1 1、TiOTiO2 2：金红石、钛白，白色粉末，不溶金红石、钛白，白色粉末，不溶金红石、钛白，白色粉末，不溶金红石、钛白，白色粉末，不溶于水及稀酸，可溶于于水及稀酸，可溶于于水及稀酸，可溶于于水及稀酸，可溶于HFHF和浓硫酸中。和浓硫酸中。和浓硫酸中。和浓硫酸中。TiOTiO2 2+6HF=H+6HF=H2 2TiFTiF6 6+2H+2H2 2OOTiTi4+4+轻易水解得到轻易水解得到轻易水解得到轻易水解得到TiOTiO2+2+离子离子离子离子钛酰离子。钛酰离子。钛酰离子。钛酰离子。TiOTiO2 2是一个优良颜料、催化剂、纳米材料。是一个优良颜料、催化剂、纳米材料。是一个优良颜料、催

24、化剂、纳米材料。是一个优良颜料、催化剂、纳米材料。2 2、TiClTiCl4 4：易水解，为偏钛酸及易水解，为偏钛酸及易水解，为偏钛酸及易水解，为偏钛酸及TiOClTiOCl2 2，在在在在浓浓浓浓HClHCl中生成中生成中生成中生成HH2 2TiClTiCl6 6 3 3、TiTi2 2(SO(SO4 4)3 3：三价钛还原性比三价钛还原性比三价钛还原性比三价钛还原性比(SnSn2+2+)稍强稍强稍强稍强TiTi2 2(SO(SO4 4)3 3+Fe+Fe2 2(SO(SO4 4)3 3=2Ti(SO=2Ti(SO4 4)2 2+2FeSO+2FeSO4 4二价钛含有更强还原性。二价钛含有更

25、强还原性。二价钛含有更强还原性。二价钛含有更强还原性。第17页概述一、存在和发觉一、存在和发觉一、存在和发觉一、存在和发觉钒主要矿物有：绿硫钒矿钒主要矿物有：绿硫钒矿钒主要矿物有：绿硫钒矿钒主要矿物有：绿硫钒矿VSVS2 2或或或或V V2 2S S5 5，钒铅矿钒铅矿钒铅矿钒铅矿PbPb5 5VOVO4 4 3 3ClCl等。等。等。等。NbNb和和和和TaTa因因因因性质相同性质相同性质相同性质相同，在自然界中共生，矿物为，在自然界中共生，矿物为，在自然界中共生，矿物为，在自然界中共生，矿物为Fe(Nb,Ta)OFe(Nb,Ta)O3 3 2 2假如假如假如假如NbNb含量多就称铌铁矿，反

26、之为钽铁含量多就称铌铁矿，反之为钽铁含量多就称铌铁矿，反之为钽铁含量多就称铌铁矿，反之为钽铁矿。矿。矿。矿。二、单质性质和用途二、单质性质和用途二、单质性质和用途二、单质性质和用途电子构型为电子构型为电子构型为电子构型为(n-1)dn-1)d3 3nsns2 2价态有价态有价态有价态有+V V、+IV+IV、+III+III、+II,+II,V V、NbNb、TaTa以以以以+V V价最稳定，价最稳定，价最稳定，价最稳定，V V+IVIV价也较稳定。价也较稳定。价也较稳定。价也较稳定。它们单质轻易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸混合酸它们单质轻易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸混合酸它们单质轻易呈钝态、都

27、溶于硝酸和氢氟酸混合酸它们单质轻易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸混合酸中，钽不溶于王水。中，钽不溶于王水。中，钽不溶于王水。中，钽不溶于王水。第18页钒主要化合物V(+V)V(+V)含有较大电荷半径比，所以在水溶液含有较大电荷半径比，所以在水溶液含有较大电荷半径比，所以在水溶液含有较大电荷半径比，所以在水溶液中不存在简单中不存在简单中不存在简单中不存在简单V V5+5+离子，而是以钒氧基离子，而是以钒氧基离子，而是以钒氧基离子，而是以钒氧基(VOVO2 2+、VOVO3+3+)或钒酸根或钒酸根或钒酸根或钒酸根(VOVO3 3-,VO,VO4 43-3-)等形式存在。一样，等形式存在。一样，等形式存

28、在。一样，等形式存在。一样，氧化态为氧化态为氧化态为氧化态为+IVIV钒在水溶液中以钒在水溶液中以钒在水溶液中以钒在水溶液中以VOVO2+2+离子形式存离子形式存离子形式存离子形式存在。在。在。在。1 1、V V2 2OO5 5：为两性偏酸性氧化物，是一个主为两性偏酸性氧化物，是一个主为两性偏酸性氧化物，是一个主为两性偏酸性氧化物，是一个主要催化剂。要催化剂。要催化剂。要催化剂。2 2NHNH4 4VOVO3 3=V=V2 2OO5 5+2NH+2NH3 3+H+H2 2OOV V2 2OO5 5+Ca=V+CaO+Ca=V+CaOV V2 2OO5 5+NaOH=Na+NaOH=Na3 3V

29、OVO4 4+3H+3H2 2OOV V2 2OO5 5+6HCl=2VOCl+6HCl=2VOCl2 2+Cl+Cl2 2+H+H2 2OOVOVO2 2+Fe+Fe2+2+H+H+=VO=VO2+2+Fe+Fe3+3+H+H2 2OO2VO2VO2 2+C+C2 2OO4 42-2-+4H+4H+=2VO=2VO2+2+2CO+2CO2 2+2H+2H2 2OO第19页钒主要化合物四、钒酸盐和多钒酸盐四、钒酸盐和多钒酸盐四、钒酸盐和多钒酸盐四、钒酸盐和多钒酸盐 偏钒酸盐偏钒酸盐偏钒酸盐偏钒酸盐MMI IVOVO3 3、正钒酸盐正钒酸盐正钒酸盐正钒酸盐MM3 3I IVOVO4 4、焦钒酸盐

30、焦钒酸盐焦钒酸盐焦钒酸盐MM4 4I IV V2 2OO7 7和多钒酸盐和多钒酸盐和多钒酸盐和多钒酸盐MM3 3I IV V3 3OO9 9、MM6 6I IV V1010OO2828等。等。等。等。VOVO4 43-3-+2H+2H+2H2HVOVO4 42-2-V V2 2OO7 74-4-+H+H2 2O(pH13)O(pH13)2V2V2 2OO7 74-4-+6H+6H+2 2V V3 3OO9 93-3-+3H+3H2 2O(pH8.4)O(pH8.4)1010V V3 3OO9 93-3-+12H+12H+3V3V1010OO28286-6-+6H+6H2 2O(8pH3)O(8

31、pH3)若酸度再增大，则缩合度不变，而是取得质子。若酸度再增大，则缩合度不变，而是取得质子。若酸度再增大，则缩合度不变，而是取得质子。若酸度再增大，则缩合度不变，而是取得质子。V V1010OO28286-6-+H+H+HVHV1010OO28285-5-若若若若pH=1pH=1时则变为时则变为时则变为时则变为VOVO2 2+。在钒酸盐溶液中加过氧化氢在钒酸盐溶液中加过氧化氢在钒酸盐溶液中加过氧化氢在钒酸盐溶液中加过氧化氢,若溶液是弱碱性、中性若溶液是弱碱性、中性若溶液是弱碱性、中性若溶液是弱碱性、中性或弱酸性时得或弱酸性时得或弱酸性时得或弱酸性时得黄色二过氧钒酸离子黄色二过氧钒酸离子黄色二过

32、氧钒酸离子黄色二过氧钒酸离子,VOVO2 2(O(O2 2)2 2 3-3-,此法此法此法此法可用于判定钒。可用于判定钒。可用于判定钒。可用于判定钒。第20页概述一、存在一、存在一、存在一、存在CrCr矿物有铬铁矿矿物有铬铁矿矿物有铬铁矿矿物有铬铁矿FeCrFeCr2 2OO4 4(FeOCr(FeOCr2 2OO3 3)、MoMo有辉钼矿有辉钼矿有辉钼矿有辉钼矿MoSMoS2 2、WW有黑钨矿有黑钨矿有黑钨矿有黑钨矿(Fe,Mn)WOFe,Mn)WO4 4、白钨矿白钨矿白钨矿白钨矿CaWOCaWO4 4。二、单质性质和用途二、单质性质和用途二、单质性质和用途二、单质性质和用途CrCr、MoM

33、o价电子构型为价电子构型为价电子构型为价电子构型为(n-1)dn-1)d5 5nsns1 1，WW价电子构型为价电子构型为价电子构型为价电子构型为5 5d d4 46s6s2 2，它们中它们中它们中它们中6 6个电子都能够参加成键。个电子都能够参加成键。个电子都能够参加成键。个电子都能够参加成键。按按按按CrCr、MoMo、WW次序最高氧化态稳定性增强，低氧化次序最高氧化态稳定性增强，低氧化次序最高氧化态稳定性增强，低氧化次序最高氧化态稳定性增强，低氧化态稳定性减弱。态稳定性减弱。态稳定性减弱。态稳定性减弱。Cr+2HCl(Cr+2HCl(稀稀稀稀)=)=CrClCrCl2 2(蓝色蓝色蓝色蓝

34、色)+)+HH2 2 4CrCl4CrCl2 2(蓝色蓝色蓝色蓝色)+4)+4HCl+OHCl+O2 2(空气空气空气空气)=4)=4CrClCrCl3 3(绿色绿色绿色绿色)+2)+2HH2 2OOCrCr与浓硫酸生成三价盐，与浓硫酸生成三价盐，与浓硫酸生成三价盐，与浓硫酸生成三价盐，但不溶于浓硝酸但不溶于浓硝酸但不溶于浓硝酸但不溶于浓硝酸(钝化钝化钝化钝化)，MoMo只溶于浓硝酸及王水，只溶于浓硝酸及王水，只溶于浓硝酸及王水，只溶于浓硝酸及王水，WW只溶于只溶于只溶于只溶于HFHF和硝酸混酸。和硝酸混酸。和硝酸混酸。和硝酸混酸。铬可形成保护膜铬可形成保护膜铬可形成保护膜铬可形成保护膜,但其

35、硬度高。用于电渡但其硬度高。用于电渡但其硬度高。用于电渡但其硬度高。用于电渡,含铬含铬含铬含铬12%12%钢称为钢称为钢称为钢称为“不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢”。钼和钨也用于合金钢。钼和钨也用于合金钢。钼和钨也用于合金钢。钼和钨也用于合金钢。第21页铬主要化合物1 1、三价铬化合物、三价铬化合物、三价铬化合物、三价铬化合物(1)(1)CrCr2 2OO3 3和和和和Cr(OH)Cr(OH)3 3(NH(NH4 4)2 2CrCr2 2OO7 7=Cr=Cr2 2OO3 3+N+N2 2+H+H2 2OOCr2O3含有两性。含有两性。Cr3+3OH-Cr(OH)3H2O+HCrO2H+CrO2-+

36、H2O紫色紫色 灰蓝色灰蓝色 绿色绿色(2)Cr(III)配合物配合物Cr(III)外层电子结构为外层电子结构为3d34s04p0,它能形成它能形成d2sp3杂杂化八面体结构，化八面体结构，Cr(H2O)63+为紫色，因为它配合物稳为紫色，因为它配合物稳定且配位体交换呈惰性，三价铬盐溶液有时显绿色，如：定且配位体交换呈惰性，三价铬盐溶液有时显绿色，如：Cr(H2O)4Cl2+等。等。Cr(III)不溶于氨水只能与液氨反应，所以不能用氨不溶于氨水只能与液氨反应，所以不能用氨水来分离三价铬和铝。水来分离三价铬和铝。第22页铬主要化合物(3)(3)Cr(III)Cr(III)盐和亚铬酸盐盐和亚铬酸盐

37、盐和亚铬酸盐盐和亚铬酸盐CrCr2 2(SO(SO4 4)3 36H6H2 2O(O(绿色绿色绿色绿色)、CrCr2 2(SO(SO4 4)3 318H18H2 2O(O(紫色紫色紫色紫色)、CrCr2 2(SO(SO4 4)3 3(桃红色桃红色桃红色桃红色)，铬钾钒，铬钾钒，铬钾钒，铬钾钒KK2 2SOSO4 4CrCr2 2(SO(SO4 4)3 324H24H2 2OO。在碱性条件下，三价铬以亚铬酸根形式存在，能被在碱性条件下，三价铬以亚铬酸根形式存在，能被在碱性条件下，三价铬以亚铬酸根形式存在，能被在碱性条件下，三价铬以亚铬酸根形式存在，能被过氧化氢、过氧化钠、过氧化氢、过氧化钠、过氧

38、化氢、过氧化钠、过氧化氢、过氧化钠、BrBr2 2等氧化。等氧化。等氧化。等氧化。2 2CrOCrO2 2-+3H+3H2 2OO2 2+2OH+2OH-=2CrO=2CrO4 42-2-+4H+4H2 2OO在酸性条件下，三价铬以在酸性条件下，三价铬以在酸性条件下，三价铬以在酸性条件下，三价铬以CrCr3+3+离子形式存在，要使其离子形式存在，要使其离子形式存在，要使其离子形式存在，要使其氧化为六价铬则需强氧化剂。如氧化为六价铬则需强氧化剂。如氧化为六价铬则需强氧化剂。如氧化为六价铬则需强氧化剂。如KMnOKMnO4 4、HIOHIO4 4、(NH(NH4 4)2 2S S2 2OO8 8等

39、。等。等。等。1010CrCr3+3+6MnO+6MnO4 4-+11H+11H2 2O=5CrO=5Cr2 2OO7 72-2-+6Mn+6Mn2+2+22H+22H+第23页铬主要化合物2 2、铬、铬、铬、铬(VI)VI)化合物化合物化合物化合物以铬酸盐和重铬酸盐最为主要。以铬酸盐和重铬酸盐最为主要。以铬酸盐和重铬酸盐最为主要。以铬酸盐和重铬酸盐最为主要。碱金属和铵铬酸盐易溶于水，碱金属和铵铬酸盐易溶于水，碱金属和铵铬酸盐易溶于水，碱金属和铵铬酸盐易溶于水，MgCrOMgCrO4 4可溶，可溶，可溶，可溶，CaCrOCaCrO4 4微溶，微溶，微溶，微溶，BaCrOBaCrO4 4难溶。难

40、溶。难溶。难溶。大多数金属铬酸盐都难溶，主要以大多数金属铬酸盐都难溶，主要以大多数金属铬酸盐都难溶，主要以大多数金属铬酸盐都难溶，主要以AgAg+、PbPb2+2+、BaBa2+2+铬酸盐为代表。铬酸盐为代表。铬酸盐为代表。铬酸盐为代表。工业上主要是用铬铁矿与碳酸钠混合在空气中锻烧工业上主要是用铬铁矿与碳酸钠混合在空气中锻烧工业上主要是用铬铁矿与碳酸钠混合在空气中锻烧工业上主要是用铬铁矿与碳酸钠混合在空气中锻烧来制铬酸钠。其主要反应为：来制铬酸钠。其主要反应为：来制铬酸钠。其主要反应为：来制铬酸钠。其主要反应为：FeCrFeCr2 2OO4 4+8Na+8Na2 2COCO3 3+7O+7O2

41、 2=8Na=8Na2 2CrOCrO4 4+2Fe+2Fe2 2OO3 3+8CO+8CO2 2 反射炉反射炉可用复分解法由可用复分解法由Na2CrO4和和KCl来得到来得到K2CrO4。第24页铬主要化合物重铬酸盐和铬酸盐在水溶液中存在以下平衡：重铬酸盐和铬酸盐在水溶液中存在以下平衡：重铬酸盐和铬酸盐在水溶液中存在以下平衡：重铬酸盐和铬酸盐在水溶液中存在以下平衡：2 2CrOCrO4 42-2-(黄色黄色黄色黄色)+2)+2HH+CrCr2 2OO7 72-2-(橙红色橙红色橙红色橙红色)+)+HH2 2OO酸性溶液中酸性溶液中酸性溶液中酸性溶液中CrCr2 2OO7 72-2-为主为主为

42、主为主,碱性溶液中碱性溶液中碱性溶液中碱性溶液中CrOCrO4 42-2-为主。为主。为主。为主。在重铬酸盐溶液中除加碱可转化为铬酸盐外，加在重铬酸盐溶液中除加碱可转化为铬酸盐外，加在重铬酸盐溶液中除加碱可转化为铬酸盐外，加在重铬酸盐溶液中除加碱可转化为铬酸盐外，加AgAg+、PbPb2+2+和和和和BaBa2+2+也可转化为对应铬酸盐。也可转化为对应铬酸盐。也可转化为对应铬酸盐。也可转化为对应铬酸盐。HH2 2O+4AgO+4Ag+Cr+Cr2 2OO7 72-2-=2Ag=2Ag2 2CrOCrO4 4(砖红色砖红色砖红色砖红色)+2)+2HH+HH2 2O+2BaO+2Ba2+2+Cr+

43、Cr2 2OO7 72-2-=2BaCrO=2BaCrO4 4(黄色黄色黄色黄色)+2)+2HH+HH2 2O+2PbO+2Pb2+2+Cr+Cr2 2OO7 72-2-=2PbCrO=2PbCrO4 4(黄色黄色黄色黄色)+2)+2HH+从而使平衡向着生成铬酸盐方向移动。从而使平衡向着生成铬酸盐方向移动。从而使平衡向着生成铬酸盐方向移动。从而使平衡向着生成铬酸盐方向移动。试验室也惯用试验室也惯用试验室也惯用试验室也惯用AgAg+、PbPb2+2+和和和和BaBa2+2+离子来检验离子来检验离子来检验离子来检验CrOCrO4 42-2-离离离离子存在。子存在。子存在。子存在。第25页铬主要化合

44、物在酸性条件下重铬酸盐氧化性在酸性条件下重铬酸盐氧化性在酸性条件下重铬酸盐氧化性在酸性条件下重铬酸盐氧化性CrCr2 2OO7 72-2-+14H+14H+6e+6e-=2Cr=2Cr3+3+7H+7H2 2OO =1.33V=1.33V所以所以所以所以CrCr2 2OO7 72-2-在酸性介质中是强氧化剂在酸性介质中是强氧化剂在酸性介质中是强氧化剂在酸性介质中是强氧化剂(比高锰酸根离比高锰酸根离比高锰酸根离比高锰酸根离子氧化性稍弱子氧化性稍弱子氧化性稍弱子氧化性稍弱)，且还原产物均为，且还原产物均为，且还原产物均为，且还原产物均为CrCr3+3+离子。如：离子。如：离子。如：离子。如：CrC

45、r2 2OO7 72-2-+14H+14H+6Fe+6Fe2+2+=2Cr=2Cr3+3+6Fe+6Fe3+3+7H+7H2 2OO此反应在分析化学中用来测定铁。此反应在分析化学中用来测定铁。此反应在分析化学中用来测定铁。此反应在分析化学中用来测定铁。3 3CHCH3 3CHCH2 2OH+2KOH+2K2 2CrCr2 2OO7 7+8H+8H2 2SOSO4 4=3CH=3CH3 3COOH+COOH+2K2K2 2SOSO4 4+2Cr+2Cr2 2(SO(SO4 4)3 3+11H+11H2 2OO此反应用于检验司机是否酒后开车。此反应用于检验司机是否酒后开车。此反应用于检验司机是否酒

46、后开车。此反应用于检验司机是否酒后开车。检验过氧化氢存在检验过氧化氢存在检验过氧化氢存在检验过氧化氢存在,生成生成生成生成Cr(OCr(O2 2)2 2OO。试验室中惯用铬酸洗液是用热饱和重铬酸钾溶液与试验室中惯用铬酸洗液是用热饱和重铬酸钾溶液与试验室中惯用铬酸洗液是用热饱和重铬酸钾溶液与试验室中惯用铬酸洗液是用热饱和重铬酸钾溶液与浓硫酸配制。浓硫酸配制。浓硫酸配制。浓硫酸配制。2 2HH2 2SOSO4 4(浓浓浓浓)+2)+2KK2 2CrCr2 2OO7 7=2CrO=2CrO3 3+2K+2K2 2SOSO4 4+2H+2H2 2OO橙红色橙红色橙红色橙红色CrOCrO3 3是强氧化剂

47、是强氧化剂是强氧化剂是强氧化剂,还可用于钝化金属。还可用于钝化金属。还可用于钝化金属。还可用于钝化金属。第26页概述一、锰分族基本性质和用途一、锰分族基本性质和用途一、锰分族基本性质和用途一、锰分族基本性质和用途直到直到直到直到19311931年发觉缺锰龋齿动物生长不良和生殖功效年发觉缺锰龋齿动物生长不良和生殖功效年发觉缺锰龋齿动物生长不良和生殖功效年发觉缺锰龋齿动物生长不良和生殖功效障碍，才把它确定为必需元素。尤其伴随家禽、家畜障碍，才把它确定为必需元素。尤其伴随家禽、家畜障碍，才把它确定为必需元素。尤其伴随家禽、家畜障碍，才把它确定为必需元素。尤其伴随家禽、家畜养殖业发展。而近十几年来，科

48、学家又把目光转移到养殖业发展。而近十几年来，科学家又把目光转移到养殖业发展。而近十几年来，科学家又把目光转移到养殖业发展。而近十几年来，科学家又把目光转移到人类疾病发生上，当前对该领域研究已成为矿质营养人类疾病发生上，当前对该领域研究已成为矿质营养人类疾病发生上，当前对该领域研究已成为矿质营养人类疾病发生上，当前对该领域研究已成为矿质营养学热点之一。学热点之一。学热点之一。学热点之一。假假假假如如如如人人人人体体体体内内内内锰锰锰锰缺缺缺缺乏乏乏乏，则则则则会会会会发发发发生生生生体体体体重重重重下下下下降降降降、黑黑黑黑色色色色头头头头发发发发变红、皮炎、头发和指甲生长变慢以及低胆固醇血症。

49、变红、皮炎、头发和指甲生长变慢以及低胆固醇血症。变红、皮炎、头发和指甲生长变慢以及低胆固醇血症。变红、皮炎、头发和指甲生长变慢以及低胆固醇血症。体体体体内内内内锰锰锰锰过过过过多多多多也也也也会会会会引引引引发发发发锰锰锰锰中中中中毒毒毒毒。人人人人类类类类锰锰锰锰中中中中毒毒毒毒对对对对健健健健康康康康有有有有严严严严重重重重危危危危害害害害，可可可可引引引引发发发发中中中中枢枢枢枢神神神神经经经经系系系系统统统统严严严严重重重重异异异异常常常常。假假假假如如如如一一一一个个个个人人人人处处处处于于于于含含含含锰锰锰锰量量量量高高高高于于于于5 5毫毫毫毫克克克克/米米米米3 3空空空空气气

50、气气中中中中，就就就就有有有有可可可可能能能能发发发发生生生生锰锰锰锰中中中中毒毒毒毒危危危危险险险险，中中中中毒毒毒毒者者者者反反反反应应应应慢慢慢慢、动动动动作作作作不不不不协协协协调调调调、记记记记忆忆忆忆力力力力发发发发生生生生障障障障碍碍碍碍。锰锰锰锰中中中中毒毒毒毒时时时时也也也也发发发发生生生生生生生生殖殖殖殖系系系系统统统统、兔兔兔兔疫疫疫疫系系系系统统统统功功功功效效效效障障障障碍碍碍碍及肾脏、肝脏、胰腺等组织器官损害。及肾脏、肝脏、胰腺等组织器官损害。及肾脏、肝脏、胰腺等组织器官损害。及肾脏、肝脏、胰腺等组织器官损害。第27页概述VIIBVIIB族包含锰、锝和铼三种元素，它