第21章过渡金属(Ⅱ) Chapter 21 Transition Metal ( II 下页返回退出
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基本内容和重点要求 21.1铁系元素 212铂系元素 21.3过渡金属通性 重点要求掌握铁、钴、镍、铂等常见 重要金属的化合物及其性质 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 重点要求掌握铁、钴、镍、铂等常见 重要金属的化合物及其性质 21.3 过渡金属通性 21.2 铂系元素 21.1 铁系元素
211铁系元素 21.1.1铁系元素概述 21.12铁 2113钴和镍 上页下页退出
上页 下页 退出 21.1.1 铁系元素概述 21.1.3 钴和镍 21.1.2 铁 21.1 铁系元素
21.1.1铁系元素概述 Ⅷ族 Fe Co Ni Ru rh pd Os r Pt 元素 价电子构型重要氧化态 Fe 3642 +2,+3,(+6) Co 3d4s2 +2+3,(+5) Ni 3d42 +2,+3、(+4) 最高氧化值不等于族序数。 上页下页退出
上页 下页 退出 21.1.1 铁系元素概述 Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt Ⅷ族 元 素 价电子构型 重要氧化态 Fe 3d 64s 2 +2,+3,(+6) Co 3d 74s 2 +2,+3,(+5) Ni 3d 74s 2 +2,+3,(+4) 最高氧化值不等于族序数
铁约占地壳质量的5.1%,居元素分布序列中的第四位。铁最高氧化态+6 ,常见氧化态+2和+3。钴和镍最高氧化态为+4,氧化态有+3和+2。 酸性溶液中,Fe2+、Co2+、N离子稳定,空气中Fe2+被氧化为Fe3;碱 性介质,铁最稳定氧化态+3,而钻和镍的最稳定氧化态+2;在干态,Fe直 接氯化却得FeCl3,因为Fe的第三电离势较小。Co和N同氯气反应不能生成 三氯化物。 Fe2++2OH=Fe(OH)2↓ 4 Fe(O2+02+2H20=4 Fe(OH)3+ 单质铁、钴、镍银白色金属。有铁磁性。铁是最重要结构材料。钴和镍 主要用于制造合金。如钴、铬、钨的合金具有很高的硬度和防锈性能。镍 粉可做加氢反应的催化剂,镍制坩埚在实验室里常用。 上页下页退出
上页 下页 退出 ➢ 铁约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列中的第四位。铁最高氧化态+6 ，常见氧化态+2和+3。钴和镍最高氧化态为+4，氧化态有+3和+2。 ➢ 酸性溶液中，Fe2+ 、Co2+ 、Ni2+离子稳定，空气中Fe2+被氧化为Fe3+；碱 性介质，铁最稳定氧化态+3，而钴和镍的最稳定氧化态+2；在干态，Fe直 接氯化却得FeCl3，因为Fe的第三电离势较小。Co和Ni同氯气反应不能生成 三氯化物。 Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 ↓ 4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 ↓ ➢ 单质铁、钴、镍银白色金属。有铁磁性。铁是最重要结构材料。钴和镍 主要用于制造合金。如钴、铬、钨的合金具有很高的硬度和防锈性能。镍 粉可做加氢反应的催化剂，镍制坩埚在实验室里常用
21.1.2铁 1.氧化数为+2的铁的化合物 氢氧化亚铁:主要呈碱性,酸性很弱,但能溶于浓碱。 硫酸亚铁:制取:2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4 溶液中析出的是浅绿色的七水合硫酸亚铁 FeSO, 7H2O,俗称绿矾。 硫酸亚铁易溶于水,在水中有微弱的水解,使溶液显酸性;硫酸亚铁被 空气氧化,2FeSO4+1/202+H2O→2Fe(OHSO4 硫酸亚铁与碱金属硫酸盐形成复盐M2SO4FeSO46H2O。最重要的复盐 是FeSO4(NH小SO46H2O(摩尔氏盐),常被用作还原试剂。 10FesO 4+ 2KMnO4+ 8H2SO45Fe2 (SO4)3+K,sO4+ 2MnSO4+ 8H20 6Feso4+ K2Cr2O,+ 7H2SO43Fe2 So4)3+ K2SO4 Cr2(SO4)3+ 7H2O
1. 氧化数为+2的铁的化合物 氢氧化亚铁：主要呈碱性，酸性很弱，但能溶于浓碱。 硫酸亚铁：制取：2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4 溶液中析出的是浅绿色的七水合硫酸亚铁FeSO4·7H2O，俗称绿矾。 硫酸亚铁易溶于水，在水中有微弱的水解，使溶液显酸性；硫酸亚铁被 空气氧化，2FeSO4 + 1/2O2 + H2O → 2Fe(OH)SO4 硫酸亚铁与碱金属硫酸盐形成复盐M2 ISO4·FeSO4·6H2O。最重要的复盐 是FeSO4·(NH4 ) 2SO4·6H2O(摩尔氏盐)，常被用作还原试剂。 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4→ 5Fe2 (SO4 ) 3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2 (SO4 ) 3 + K2SO4 + Cr2 (SO4 ) 3 + 7H2O 21.1.2 铁
配合物:黄血盐KFe(CN)d3H2O,赤血盐K3Fe(CN,普鲁士蓝、滕 氏蓝 KEefe(CNl。滕氏蓝和普鲁士蓝的组成与结构一样,如图21-3 K++Fe3+[Fe(CN4→ KEefe(CNl普鲁士蓝 K++Fe2++[Fe(CN)dF3→ KEefe(CNl↓滕氏蓝 2k4Fe(CNdl+C2→→2KCl+2k3Fe(CNl 4K3 Fe(CN)61+ 4KoH-4KIFe(CN6+02+ 2H20 Fe3++SCN→[Fe(SCN)2+(血红色) 二茂铁(CH2Fe是一种夹心式结构的配位化合物。Fe2和CH之间是 由CH5环的π轨道与Fe2的空d轨道重叠形成。 2CSHSMgBr+FeCl2(CsHs)2Fe+ MgBr2 MgCl2 上页下页退出
上页 下页 退出 配合物：黄血盐K4 [Fe(CN)6 ]·3H2O，赤血盐K3 [Fe(CN)6 ]，普鲁士蓝、滕 氏蓝 KFe[Fe(CN)6 ]。滕氏蓝和普鲁士蓝的组成与结构一样，如图21-3。 K+ + Fe3+ + [Fe(CN)6 ] 4-→ KFe[Fe(CN)6 ]↓普鲁士蓝 K+ + Fe2+ + [Fe(CN)6 ] 3→ KFe[Fe(CN)6 ] ↓滕氏蓝 2K4 [Fe(CN)6 ] + Cl2 → 2KCl + 2K3 [Fe(CN)6 ] 4K3 [Fe(CN)6 ] + 4KOH → 4K4 [Fe(CN)6 ] + O2 + 2H2O Fe3+ + SCN- ↔ [Fe(SCN)] 2+ (血红色) 二茂铁(C5H5 ) 2Fe是一种夹心式结构的配位化合物。Fe2+和C5H5 -之间是 由C5H5 -环的π轨道与Fe2+的空d轨道重叠形成。 2C5H5MgBr + FeCl2→ (C5H5 ) 2Fe + MgBr2 + MgCl2
2.氧化数为+3的铁的化合物 三氧化二铁:具有和γ两种构型。型顺磁性,γ型铁磁性。自然的赤铁 矿是型。FeO和Fe2O3的混合氧化物Fe3O4(磁性氧化铁),具有磁性, 是电的良导体,是磁铁矿的主要成分。 氢氧化铁:通常称为氢氧化铁的红棕色沉淀实际上是Fe2O3nH2O,习惯 上写作Fe(OH新沉淀出来的水合三氧化二铁具有两性,主要呈碱性 ,易溶于浓的强碱溶液形成[Fe(OH离子。 三氯化铁:具有明显共价性,易潮解,溶解在有机溶剂(如丙酮)中 以双聚分子Fe2Cl存在,Fe3在酸性溶液中是较强氧化剂。 2FeCl3+2KI-2KCl+ 2FeCl2+I2 2 FeCl3+ H2s-2FeCl2+ 2HCI+S 2 FeCl3+ SnCI2-2FeCl2+ SnCI
2. 氧化数为+3的铁的化合物 三氧化二铁：具有α和γ两种构型。α型顺磁性，γ型铁磁性。自然的赤铁 矿是α型。FeO和Fe2O3的混合氧化物Fe3O4（磁性氧化铁），具有磁性， 是电的良导体，是磁铁矿的主要成分。 氢氧化铁：通常称为氢氧化铁的红棕色沉淀实际上是Fe2O3·nH2O，习惯 上写作Fe(OH)3。新沉淀出来的水合三氧化二铁具有两性，主要呈碱性 ，易溶于浓的强碱溶液形成[Fe(OH)6 ] 3-离子。 三氯化铁：具有明显共价性，易潮解，溶解在有机溶剂（如丙酮）中， 以双聚分子Fe2Cl6存在，Fe3+在酸性溶液中是较强氧化剂。 2FeCl3 + 2KI → 2KCl + 2FeCl2 + I2 2FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + 2HCl + S 2FeCl3 + SnCl2 → 2FeCl2 + SnCl4
Fe3离子在溶液中明显地水解,水解过程很复杂。首先,发生 逐级水解,其次,随着水解的进行,同时发生各种类型的缩合反 应(P1023)。 当溶液中酸过量时,Fe3主要以Fe(H2O)3存在。当pH=2-3时 ,聚合倾向增大,形成聚合度大于2的多聚体,最终导致生成红 棕色胶状水合三氧化二铁沉淀。加热时,颜色变浅? 3氧化数为+6的铁的化合物 在酸性介质中高铁酸根离子FeO2是一个强氧化剂,在强碱性 介质中,Fe(I能被一些氧化剂如NaCO所氧化: 2Fe(OH)3+3C10+ 40H--2Feo4+ 3CI+ 5H2O 上页下页退出
上页 下页 退出 Fe3+离子在溶液中明显地水解，水解过程很复杂。首先，发生 逐级水解，其次，随着水解的进行，同时发生各种类型的缩合反 应（P1023）。 当溶液中酸过量时，Fe3+主要以[Fe(H2O)6 ] 3+存在。当pH=2-3时 ，聚合倾向增大，形成聚合度大于2的多聚体，最终导致生成红 棕色胶状水合三氧化二铁沉淀。加热时，颜色变浅？ 3 氧化数为+6的铁的化合物 在酸性介质中高铁酸根离子FeO4 2-是一个强氧化剂，在强碱性 介质中，Fe(III) 能被一些氧化剂如NaClO所氧化： 2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- → 2FeO4 2- + 3Cl- + 5H2O
21.1.3钴和镍 Co、Ni常见氧化态:+2、+3 氧化物和氢氧化物 CoO NiO 灰绿色)(暗绿色) 02 Nio (黑色) (黑色) Co、Ni的+2,*3氧化数的氧化物均能溶于强酸,而不溶 于水和碱,属碱性氧化物。它们的+3氧化态氧化物的氧 化能力按铁—钴—镍顺序递增而稳定性递降 上页下页退出
上页 下页 退出 21.1.3 钴和镍 Co、Ni常见氧化态：+2、+3 • 氧化物和氢氧化物 CoO NiO (灰绿色) (暗绿色) Co2O3 Ni2O3 (黑色) (黑色) Co、Ni的+2，+3氧化数的氧化物均能溶于强酸，而不溶 于水和碱，属碱性氧化物。它们的+3 氧化态氧化物的氧 化能力按铁—钴—镍顺序递增而稳定性递降