Chapter 22 The elements of iron and platinium families -22.1 The elements of iron family -*22.2 The elements of platinium family -22.3 The outline on the d-block elements
Chapter 22 The elements of iron and platinium families 22.1 The elements of iron family *22.2 The elements of platinium family 22.3 The outline on the d-block elements
22.1 The elements of iron family -22.1.1 The elemental substances of Fe,Co,Ni -22.1.2 The compounds of Fe,Co and Ni
22.1.1 The elemental substances of Fe, Co, Ni 22.1. 2 The compounds of Fe, Co and Ni 22.1 The elements of iron family
22.1.1 The elemental substances of Fe,Co,Ni 8 9 10 Group VIII Fe Co Ni iron group Ru Rh Pd Os Ir Pplatinum group 价电子构型 重要氧化值 Fe 3d64s2 +2,+3,(+6) Co 3d74s2 +2,+3,(+5) Ni 3d84s2 +2,+3,(+4) The highest oxidation number isn't equal to serial number of the group最高氧化值不等于族序数
Group VIII Fe Co Ni iron group Ru Rh Pd Os Ir Pt platinum group The highest oxidation number isn’t equal to serial number of the group 最高氧化值不等于族序数。 价电子构型 重要氧化值 Fe 3d6 4s2 +2,+3, (+6) Co 3d7 4s2 +2,+3,(+5) Ni 3d8 4s2 +2,+3,(+4) 22.1.1 The elemental substances of Fe, Co, Ni 8 9 10
1.The existence of iron element Hematite(赤铁矿)：FeO3;Magnetite:Fe3O4; Pyrite(黄铁矿)：一FeS2;> Cobaltite(恽钴矿)：CoAsS; Pentlandite(镍黄铁矿)：NiS·FeS; 2.Physical properties of elemental iron White metal,magnetic material; The melting points of Fe,Co and Ni are similar
1. The existence of iron element •Cobaltite(辉钴矿)：CoAsS； •Pentlandite(镍黄铁矿): NiS·FeS； 2. Physical properties of elemental iron • White metal, magnetic material； • The melting points of Fe，Co and Ni are similar •Hematite(赤铁矿)：Fe2O3； Magnetite: Fe3O4； •Pyrite(黄铁矿)： FeS2；
3.The chemical properties of elemental iron Reacts with dilute acids(Co,Ni react slowly): M+2H(稀)→M2+(aq)+H2 4Fe+10Ht+NO(稀，冷)→4Fe2++NH4+H,O Fe+4H+NO(较浓)→Fe3++NO+2H,O Reacts with conc.acids: Cold conc.HNO,can passivate Fe,Co,Ni; 3Fe+8HNO3 (cold conc.)>Fe3O+8NO2(dissolved in HNO3)+4H2O However,Fe+6H++3NO(热，浓)→Fe3++3NO2+3H2O Conc.H2SOa can passivate Fe
3. The chemical properties of elemental iron • Reacts with dilute acids (Co, Ni react slowly): Cold conc. HNO3 can passivate Fe, Co, Ni； 2 2 M 2H ( ) M (aq) H 稀 4Fe 10H NO ( , 4Fe NH4 H2 O - 2 3 稀 冷） Fe 4H NO ( Fe NO 2H2 O -- 3 3 较浓） • Reacts with conc. acids: Fe 6H 3NO ( , Fe 3NO2 3H2 O - 3 3 热 浓） 3Fe+8HNO3（cold conc.) Fe3O4+8NO2 (dissolved in HNO3 )+ 4H2O Conc. H2SO4 can passivate Fe . However
3.React with metalloids Fe,Co and Ni can react with O2,S,X,when heated Fe+O2- 15c→Fe,O3和Fe,O4 Co+O2- 50c→Co,0,和Co0 Ni+O2s0c→NiO Pure Fe,Co,Ni are stable in water and air; 4.Forming carbonyl compounds with CO (与CO形成羰合物)：Fe(CO)5,Co2(CO)s,Ni(CO)
•Fe,Co and Ni can react with O2 , S, X2 when heated. 2 3 3 4 150℃ FeO2 Fe O 和Fe O 3. React with metalloids Co O Co3 O4 CoO 500℃ 2 和 Ni O NiO 500℃ 2 4. Forming carbonyl compounds with CO (与CO形成羰合物): Fe(CO)5，Co2 (CO)8，Ni(CO)4 • Pure Fe, Co, Ni are stable in water and air；
22.1.2 The compounds of Fe,Co and Ni 硫酸亚铁铵 Important 氯化铁 硝酸铁 氯化亚铁 硫酸亚铁 (Mohr盐) compound FeCl3 FeNO3)3· FeC2·4 9H2O H2O FeSO4·7H2O (NH)Fe (SO4)2·6H2O 颜色和 黑褐色 淡紫色晶 透明淡蓝 状态 层状晶体 体 色晶体 淡绿色晶体 绿色晶体 密度 2.898 1.68 1.937 1.895~1.893 1.87 (g·cm3) 熔点/℃ 306 47.2 371℃时沸腾， 部分分解， 100℃时已显著 50℃时失 在空气中风 化变为白色 挥发，见光还 去一部分 FeCl2·2 受热时 原为FeCl2。 HNO3,高 H,O在空 粉末，热至73 的变化 温下分解 FeCl3·6H2O 气其中部 ℃时变白，90 100℃左右失 为 分氧化变 ℃时熔融， 去结晶水 37℃熔化， 250℃时开始 100℃挥发， Fe2O3(125 为草绿色 ℃沸腾) 分解，失去 250℃分解出 SO3 FezO3等 64.5(10 26.5,能溶于 溶解度 918, 也能溶 ℃)易溶 甘油，不溶 26.9(20℃)， (g100g HO) 于乙醇、甘油、 在潮湿空气 83.8 于乙醇， 于乙醇，水 中和水溶液 (无水盐) 乙醚和丙酮中 不溶于乙 溶液易被氧 醚 化 中较稳
22.1.2 The compounds of Fe,Co and Ni 氯化铁 FeCl3 硝酸铁 Fe(NO3 )3· 9H2O 氯化亚铁 FeCl2·4 H2O 硫酸亚铁 FeSO4·7H2O 硫酸亚铁铵 (Mohr 盐) (NH4 )2 Fe (SO4 )2·6H2O 颜色和 状态 黑褐色 层状晶体 淡紫色晶 体 透明淡蓝 色晶体 淡绿色晶体 绿色晶体 密度 (g·cm-3) 2.898 1.68 1.937 1.895~1.893 1.87 熔点/℃ 306 47.2 - - 受热时 的变化 371℃时沸腾， 部分分解， 100℃时已显著 挥发，见光还 原为 FeCl2。 FeCl3·6H2O 37℃熔化， 100℃挥发， 250℃分解出 Fe2O3等 50℃时失 去一部分 HNO3，高 温下分解 为 Fe2O3 (125 ℃沸腾) FeCl2·2 H2O 在空 气其中部 分氧化变 为草绿色 在空气中风 化变为白色 粉末，热至 73 ℃时变白，90 ℃时熔融， 250℃时开始 分解，失去 SO3 100℃左右失 去结晶水 溶解度 (g/100g H2O) (无水盐) 91.8，也能溶 于乙醇、甘油、 乙醚和丙酮中 83.8 64.5(10 ℃)易溶 于乙醇， 不溶于乙 醚 26.5，能溶于 甘油，不溶 于乙醇，水 溶液易被氧 化 26.9(20℃)， 在潮湿空气 中和水溶液 中较稳定 Important compound
The important compounds of Co(II and Ni(II) 氯化钴 硫酸钴 氯化镍 硫酸镍 硝酸镍 CoCL2·6H,0 CoS04·7H0 NiCl2·6HO NiS04·7H,O Ni(NO3)2 ·6H20 颜色和状态 粉红色晶体 淡紫色晶体 草绿色晶体 暗绿色晶体 青绿色晶体 密度/(g·cm) 1.92 1.924 3.55(无水) 1.98 2.05 熔点/℃ 722(无水) 9698 1001(无水) 在干空气中 57℃时溶于 30~35℃开始 风化，无水 加热时失去 易风化，在 灼烧时得无 其结晶水 结晶水，灼 潮湿空气中 水粉末，无 受热时的变化 CoCL,为蓝色 水NiSO,呈 中，进一步 粉末，能升 热时，也不 易潮解，在 亮黄色，在 加热失去结 华 易分解 真空中加热 晶水，灼烧 升华不分解 空气中吸水 时可得NiO? 50.4,能溶 36.21,易溶 96.3,能溶 溶解度 于丙酮和乙 于甲醇，无 64.2,溶于 32(10℃)，不 溶于乙醇和 于乙醇，在 醇中 水CoSO4极 乙醇 醚中 空气中易风 难溶于水 化或潮解
The important compounds of Co(Ⅱ) and Ni(Ⅱ) 氯化钴 CoCl2·6H2O 硫酸钴 CoSO4·7H2O 氯化镍 NiCl2·6H2O 硫酸镍 NiSO4·7H2O 硝酸镍 Ni(NO3 )2 ·6H2O 颜色和状态 粉红色晶体 淡紫色晶体 草绿色晶体 暗绿色晶体 青绿色晶体 密度/(g·cm-3) 1.92 1.924 3.55(无水) 1.98 2.05 熔点/℃ 722(无水) 96~98 1001(无水) 受热时的变化 30~35℃开始 风化，无水 CoCl2为蓝色 粉末，能升 华 加热时失去 结晶水，灼 热时，也不 易分解 在干空气中 易风化，在 潮湿空气中 易潮解，在 真空中加热 升华不分解 灼烧时得无 水粉末，无 水 NiSO4呈 亮黄色，在 空气中吸水 57℃时溶于 其结晶水 中，进一步 加热失去结 晶水，灼烧 时可得 Ni2O3 溶解度 50.4，能溶 于丙酮和乙 醇中 36.21，易溶 于甲醇，无 水 CoSO4极 难溶于水 64.2，溶于 乙醇 32(10℃)，不 溶于乙醇和 醚中 96.3，能溶 于乙醇，在 空气中易风 化或潮解
The elemental potential diagram of Fe,Co and Ni E8V:Fe01.91Fe3t0.769Fe2+-0.4089Fe C03+1.95C02+-0.282C0 NiO21.68Ni2+-0.2363Ni E/V:FeO:0.9 Fe(OH):-0.5468 Fe(OH)2-0.8914 Fe Co(0H)30.17_Co(OH)h-0.73_Co NiO,0.49 Ni(OH)2 0.69 Ni
/V：FeO 0.9 Fe(OH)3 0.5468 Fe(OH)2 0.8914 Fe 2 4 - - - EB /V：FeO 1.91 Fe 0.769 Fe 0.4089 Fe 2 3 2 4 - - EA The elemental potential diagram of Fe, Co and Ni Co 1.95 Co 0.282 Co 3 2 - NiO 1.68 Ni 0.2363 Ni 2 2 - Co(OH)3 0.17 Co(OH)2 - 0.73 Co NiO 0.49 Ni(OH) 0.69 Ni 2 2
Comparison of redox ability of their halides 小 Oxidation ability,大 Fe(III) Co(III) Ni(II)大 小F FeF3 CoF3 米 (350℃decompose) stability CI FeCl3 CoCl3 米 reducibility (decompose at r.t. Br FeBr3 米 大 米 米 米 大 小 小 Stability
Comparison of redox ability of their halides Oxidation ability 小 大 Fe(Ⅲ) Co(Ⅲ) Ni(Ⅲ) F - FeF3 CoF3 * (350℃ decompose) Cl- FeCl3 CoCl3 * (decompose at r.t.) Br- FeBr3 * * I - * * * 大 小 Stability 大 小 大 小 reducibility stability