第20章过渡金属(I) Chapter 20 Transition Metal (I) 下页返回退出
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基本内容和重点要求 钛副族化合物 钒副族化合物 铬副族化合物 锰副族化合物 重点要求掌握钛、钒、铬、锰的重要化合 物及其性质 上页下页返回退出
上页 下页 退出 基本内容和重点要求 返回 钛副族化合物 重点要求掌握钛、钒、铬、锰的重要化合 物及其性质 锰副族化合物 铬副族化合物 钒副族化合物
20.1引 具有部分充填d或电子元素为过渡元素。过渡元素分为外过渡族元 素(d区元素)及内过渡元素(区元素)。钪Sc,钇Y,镧La和镧系元 素在性质上非常相似,常被总称为稀土元素。 d区:ⅢB~Ⅷ(m-1)d4ns42(Pd例外4d105s0) ⅢB ⅣB VB VIB VIB 钪Sc钛 钒v铬Cr锰Mn 钇Y锆Zr铌Nb钼Mo锝Te 镧La铪Hf钽Ta钨W铼Re 上页下页 退出
上页 下页 退出 20.1 引 言 具有部分充填d或f电子元素为过渡元素。过渡元素分为外过渡族元 素（d 区元素）及内过渡元素（f区元素）。钪Sc，钇Y，镧La和镧系元 素在性质上非常相似，常被总称为稀土元素。 d 区: ⅢB ~ Ⅷ (n-1)d1-9ns1-2 （Pd例外 4d 105s0 ） ⅣB 钛Ti 锆Zr 铪Hf ⅦB 锰Mn 锝Tc 铼Re ⅥB 铬Cr 钼Mo 钨W ⅤB 钒V 铌Nb 钽Ta ⅢB 钪Sc 钇Y 镧La
Periodic Table of the elements 碱金属碱土金属过渡元素 0 I H IIA 主族金属 非金属 稀有气体 OlIVA A AHe B E Ne MgDIVBVBVIB VIIIB B IB IIB AI Si P S C Ar 4k Ca Sc Ti Y Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb S Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6s Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg TI Pb Bi Rn 7 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Lun Lub 镧系 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 钢系 Ac Th PaU Np Am Cm Bk Es Fm Md 上页下页 退出
上页 下页 退出 Periodic Table of the Elements IA 碱金属 碱土金属 过渡元素 0 1 H IIA 主族金属 非金属 稀有气体 III A IVA VA VI A VII A He 2 Li Be B C N O F Ne 3 Na Mg III B IVB VB VIB VII B VIIIB IB IIB Al Si P S Cl Ar 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub 镧系 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 锕系 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
02钛副族 820.2.1钛副族概述 2022钛的重要化合物 2023错和铪的化合物 上页下页 退出
上页 下页 退出 20.2 钛副族 20.2.3 锆和铪的化合物 20.2.2 钛的重要化合物 20.2.1 钛副族概述
20.2.1钛副族概述 钛族元素价电子层结构为(n-1)d2ns2,钛、锆、铪的稳定氧化态是4, 其次+3,+2氧化态较少见。化合物主要以共价键结合(TiO2离子型) 。钛重要的矿石有金红石(TiO2)、钛铁矿( FeTio3),以及钒钛铁矿;锆 和铪是稀有金属,主要矿石有锆英石 TrIo,铪常与锆共生。 钛兼有钢和铝的优点,是热和电的良导体。 钛是强还原性 2022钛的重要化合物 1.二氧化钛 TiO2有三种晶型,最重要金红石型。TiO2具有奇妙的光电性质, 光催化研究热点。钛白是经过化学处理得到的纯净二氧化钛,重要 化工原料
20.2.1 钛副族概述 钛族元素价电子层结构为(n-1)d2ns2 ，钛、锆、铪的稳定氧化态是4， 其次+3，+2氧化态较少见。化合物主要以共价键结合（TiO2离子型） 。钛重要的矿石有金红石(TiO2 )、钛铁矿(FeTiO3 )，以及钒钛铁矿；锆 和铪是稀有金属，主要矿石有锆英石ZrSiO4 ,铪常与锆共生。 钛兼有钢和铝的优点，是热和电的良导体。 钛是强还原性 20.2.2 钛的重要化合物 1. 二氧化钛 TiO2有三种晶型，最重要金红石型。TiO2具有奇妙的光电性质， 光催化研究热点。钛白是经过化学处理得到的纯净二氧化钛，重要 化工原料
TiCl4+02→Ti02+2Cl2 FeTio,+2HSo,- Tioso,+ FeSo,+2HO TiOSO4+2H20-T1O2 H2O+H2SO4 TiO2H2O(H2TiO3)--偏钛酸。TiO2与碳酸盐熔融可制得偏钛酸盐 。如偏钛酸钡(具有显著的“压电性能”,用于超声波发生装置中)制 备 TiO2+BaCO3→ Baio3+CO2↑ TiO2难溶于水,具有两性(以碱性为主),由Ti(Ⅳ)溶液与碱反应所制得 的TO2(实际为水合物)可溶于浓酸和浓碱,生成硫酸氧钛和偏钛酸钠 TiO2+H,SO(K)=TiOSO4+H,O TiO,+2NaOH(*)=Na,TiO3 +H,O 由于T电荷多、半径小,极易水解,所以TⅣ)溶液中不存在T计 。TiO2可看作是由T二级水解产物脱水而形成的。TiO2也可与碱共熔 ,生成偏钛酸盐。此外,TiO2还可溶于氢氟酸中: TiO2+6HF=ITiF612-+ 2H++ 2H20
TiCl4 + O2 → TiO2 + 2Cl2 FeTiO3 + 2H2SO4 → TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O TiOSO4 + 2H2O → TiO2·H2O↓ + H2SO4 TiO2·H2O (H2TiO3 )----偏钛酸。TiO2与碳酸盐熔融可制得偏钛酸盐 。如偏钛酸钡（具有显著的“压电性能”，用于超声波发生装置中）制 备 TiO2 + BaCO3 → BaTiO3 + CO2 ↑ TiO2难溶于水，具有两性(以碱性为主)，由Ti(Ⅳ)溶液与碱反应所制得 的TiO2 (实际为水合物)可溶于浓酸和浓碱，生成硫酸氧钛和偏钛酸钠 TiO2 + H2SO4 (浓) = TiOSO4 + H2O TiO2 + 2NaOH(浓) = Na2TiO3 + H2O 由于Ti4+电荷多、半径小，极易水解，所以Ti(Ⅳ)溶液中不存在Ti4+ 。TiO2可看作是由Ti4+二级水解产物脱水而形成的。TiO2也可与碱共熔 ，生成偏钛酸盐。此外，TiO2还可溶于氢氟酸中： TiO2 + 6HF = [TiF6 ] 2- + 2H+ + 2H2O
2.钛(ⅣV)卤化物 口四氯化钛(riCL4)是钛最重要的卤化物,通常由TiO2、氯气和焦碳在 高温下反应制得。TiCl为共价化合物(正四面体构型),其熔点和沸点 分别为232℃和136.4℃,常温下为无色液体,在水中或潮湿空气中极易 水解,可用做烟雾弹:TiCl4+2H2O→TiO2+4HCl TiCl4是制备钛的其它化合物的原料。利用氮等离子体,由TiC可 获得仿金镀层TiN 2TICI4+N2=2TIN+ 4Cl2 Ti4离子具有较高正电荷和较小半径(68pm),T离子有很强极 化能力,在Ti(I)水溶液中不存在简单的水合配离子Ti(H2O)d+,而 是碱式氧基盐,如Ti(OH2(H2O小l2+
2. 钛（IV）卤化物 ❑ 四氯化钛(TiCl4 )是钛最重要的卤化物，通常由TiO2、氯气和焦碳在 高温下反应制得。TiCl4为共价化合物（正四面体构型），其熔点和沸点 分别为-23.2℃和136.4℃, 常温下为无色液体，在水中或潮湿空气中极易 水解，可用做烟雾弹： TiCl4 + 2H2O → TiO2 + 4HCl ❑ TiCl4是制备钛的其它化合物的原料。利用氮等离子体，由TiCl4可 获得仿金镀层TiN： 2TiCl4 + N2 = 2TiN + 4Cl2 ❑ Ti4+离子具有较高正电荷和较小半径（68pm），Ti4+离子有很强极 化能力，在Ti（IV）水溶液中不存在简单的水合配离子[Ti(H2O)6 ] 4+ ，而 是碱式氧基盐，如[Ti(OH)2 (H2O)4 ] 2+
口在T(Ⅳ)盐的酸性溶液中加入H2O2则生成较稳定的橙色配合物 ITiO(H,O2)12 TiO2++H202=TiO(H202)12+ 可利用此反应测定钛 口TiCl还原可得到TC3,如 2TiCl4+H2=-2TiCl3+ 2HCI 2TiCl4+Zn=2TiCI3+ZnCI2 Ti与盐酸反应也得到TiCl3:2Tit+6HCl=2riCl3+3H TiCl36H2O晶体的两种异构体 ITi(H20)6CI3 紫色 无水乙醚,HCl Ti(2O)CCl2H2O绿色 上页下页 退出
上页 下页 退出 ❑在Ti(Ⅳ）盐的酸性溶液中加入H2O2则生成较稳定的橙色配合物 [TiO(H2O2 )]2+: TiO2+ + H2O2 = [TiO(H2O2 )]2+ 可利用此反应测定钛。 ❑ TiCl4还原可得到TiCl3，如 2TiCl4 + H2 = 2TiCl3 + 2HCl 2TiCl4 + Zn = 2TiCl3 + ZnCl2 Ti 与盐酸反应也得到TiCl3： 2Ti+ 6HCl = 2TiCl3 + 3H2 TiCl3·6H2O晶体的两种异构体 [Ti(H2O)6 ]Cl3 紫色 [Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O 绿色 无水乙醚, HCl
202.3锆和铪的化合物 锆盐和钛盐水溶液相似,容易按下式水解: ZrOCl,+(x+1H,O-ZrO, ' XH,O+2HCI rO2xH2O也称α-型锆酸,可溶解在稀酸中,容易生成 溶胶,即被吸附的酸或碱所胶溶。加热产生β-型锆酸沉淀, 它含有少量水,难溶于酸中,这些情况和钛酸的两种构型相 似 锆和铪的分离可利用含氟配合物溶解度的差别来进行。 上页下页 退出
上页 下页 退出 锆盐和钛盐水溶液相似，容易按下式水解： ZrOCl2 + (x + 1)H2O → ZrO2·xH2O +2HCl ZrO2·xH2O也称α-型锆酸，可溶解在稀酸中，容易生成 溶胶，即被吸附的酸或碱所胶溶。加热产生β-型锆酸沉淀， 它含有少量水，难溶于酸中，这些情况和钛酸的两种构型相 似。 锆和铪的分离可利用含氟配合物溶解度的差别来进行。 20.2.3 锆和铪的化合物
