第二十一章过渡元素a知识课件知识讲稿.ppt

第二十一章 过渡元素第二十一章过渡元素基本要求：1.掌握铁、钴、镍重要化合物的性质、结构和用途，2.掌握Fe()、Co()、Ni()的氧化性，Fe()、Co()、Ni()的还原性3.一般了解铂系元素的性质、化合物和用途4.了解过渡元素的通性 材料与化学化工学院21-1铁系元素铁系元素铁钴镍铂系元素钌铑钯锇铱铂 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院1-1铁系元素概述存在：均以矿物形式存在赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4黄铁矿FeS2褐铁矿Fe2O33H2O菱铁矿FeCO3辉钴矿CoAsS镍黄铁矿NiSFeS价电子构型重要氧化值Fe3d64s2+3,+2(+6)Co3d74s2+2,+3,(+5)Ni3d84s2+2,+3,(+4) 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院碱性溶液0.72+6+3+20-0.56-0.877FeO42-Fe(OH)3Fe(OH)2Fe 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院由电势图可知：1、酸性溶液中，Fe2+、Co2+、Ni2+为稳定状态；FeO42-、Co3+、NiO2为强氧化剂；O2（空气中）Fe2+Fe3+，但不能氧化Co2+、Ni2+2、碱性溶液中，Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2还原性按Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2依次减弱。

Fe2+2OH-Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Co2+2OH-=Co(OH)24Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3(缓慢)Ni(OH)2+O2+H2O不反应 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院加入强氧化剂才可以Ni(OH)2+Br2+2NaOHNi(OH)3+2NaBr黑色NaOHCo2+OH-Co(OH)2Ni2+OH-Ni(OH)2粉红色绿 色空气中O2Co(OH)3缓慢白 色Fe(OH)3很快空气中O2Fe2+OHFe(OH)2 由铁至镍，M(OH)2越不易被氧化的事实也符合过渡元素氧化态稳定性变化的规律. 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院1.它们都是具有金属光泽的银白色金属，都有强磁性铁和镍有很好的延展性，钴则硬而脆2.依FeCoNi顺序，其原子半径逐渐减小，密度依次增大，熔点和沸点比较接近3.铁、钴、镍是中等活泼的金属冷浓硝酸、硫酸使它们钝化，强碱不侵蚀钴、镍，所以镍容器可盛熔融碱4.铁是重要的基本结构材料,钴、镍用于制造合金、不锈钢镍粉用于氢化时的催化剂 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院铁系元素单质1-2铁铁的常见氧化态是+2和+3，在很强的氧化条件下呈现不稳定的+6氧化态。

1、铁()的化合物a、氧化物和氢氧化物氧化亚铁()可在真空中分解草酸亚铁()制得，黑色粉末状的氧化亚铁能自燃碱和Fe()盐作用得到白色沉淀氢氧化亚铁Fe(OH)2，它迅速吸收氧转变为暗绿色，而后为棕色Fe(OH)2不仅溶于酸，也溶于浓氢氧化钠，从碱性溶液中能结晶出蓝绿色羟基配合物Na4Fe(OH)6 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院 b、硫酸亚铁 2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4Fe2O3+3H2SO4=Fe(SO4)3+3H2OFe(SO4)3+Fe=3FeSO410FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+K2SO4+2MnSO4+8H2O6FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院c、配合物Fe()的高自旋配合物Fe(H2O)62 有4个未成对电子， sp3d2杂化，是顺磁性的Fe()的低自旋配合物Fe(CN)64没有未成对电子,d2sp3杂化,是反磁性的. 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院普鲁士蓝KFe(CN)6Fex的结构 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院Fe()与环戊二烯离子C5H5形成二环戊二烯合铁(C5H5)2Fe（又称二茂铁），是一种黄色夹心式结构的晶体。

二茂铁可用作汽油的抗震剂、橡胶及硅树脂的熟化剂，二茂铁衍生物还可作火箭燃料添加剂2C5H5MgBr+FeCl2=(C5H5)2Fe+MgBr2+MgCl2 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院2.铁()的化合物双聚分子Fe2Cl6的结构FeCl3有明显的共价性，易潮解蒸汽中形成双聚分子 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院a.三氧化二铁和氢氧化铁b.三氯化铁 三氯化铁及Fe3+是中等强度氧化剂 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院c.配合物:大多为高自旋配合物，遇CN-等强配体则为低自旋配合物Fe3+(aq)+e=Fe2+(aq)Fe(CN)63-+e=Fe(CN)64-说明Fe(CN)64-比Fe(H2O)62+还原性强，或者说配位体由水分子变为CN-，增强了Fe()的稳定性氯气可把K4Fe(CN)6氧化为K3Fe(CN)6红色晶体K3Fe(CN)6赤血盐在碱性溶液中：4K3Fe(CN)6+4KOH=4K4Fe(CN)6+O2+2H2O 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院滕氏蓝：实验证明，与普鲁士蓝为同一结构Fe3+离子与SCN-形成血红色的Fe(SCN)n3-n离子。

此反应很灵敏用于Fe3+的比色测定Fe3+nSCN-=Fe(SCN)n3-nn=1-6 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院Fe(H2O)63+的水解2Fe(H2O)63+(H2O)4Fe(OH)2Fe(H2O)44+2H+ 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院水合铁离子双聚体黄铁矾：M2Fe(SO4)(OH)12(M=K+、Na+、NH4+)铁的硫酸盐生成的复盐黄钠铁钒：Na2Fe6(SO4)4(OH)12在水中溶解度小，颗粒大，容易过滤，在水法冶金中，已广泛采用生成黄铁钒的方法除去杂质铁 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院3.铁()的化合物铁()酸根离子在浓碱中稳定，在中性或酸性中迅速分解：Fe(OH)3+ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O2FeO2FeO4 42-2-(aq)+10H(aq)+10H+ +(aq)(aq)2Fe2Fe3+3+(aq)+5H(aq)+5H2 2O(l)+3/2OO(l)+3/2O2 2(g)(g) 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院1-3钴和镍1、氧化数为+2和+3的钴和镍的化合物氢氧化钴()和氢氧化镍()都是强氧化剂：2Co(OH)3+9HCl=2CoCl2+Cl2+6H2O氯化钴分子中结晶水数目不同，水合氯化钴显出不同的颜色：CoCl26H2OCoCl22H2O 紫红 CoCl2H2O 蓝紫粉红色52.590120CoCl2蓝色 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院配合物：Co(NH3)63+K稳=1.61035Co(NH3)62+K稳=1.28105Co(H2O)63+e=Co(H2O)62+强氧化性稳定Co(NH3)63+e=Co(NH3)62+稳定较强还原性2Co(NH3)62+1/2O2+H2O=2Co(NH3)62+2OH-Co(H2O)63+H2O=Co(NH3)62+1/2O2+2H+ 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院羰基配合物和EAN(18电子)规则 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院EAN规则：中心体的电子数加上配体提供给中心体的电子数等于某一稀有气体的电子构型(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2p)4(2px)2(2p*)0(2p*)0给予Ni的sp3杂化轨道接受Ni的d电子CO的分子轨道 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院Mn2(CO)10Co2(CO)8:四异硫氰合钴()配离子鉴定Co2+在水中不稳定,溶于丙酮、戊醇，在有机溶剂中较稳定 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院 Ni与丁二酮肟在中性，弱酸性或弱碱性溶液中形成鲜红色沉淀（螯合物），用于鉴定Ni2+、丁二酮肟又称镍试剂。

丁二酮肟鲜红色 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院2-1概述铂系元素包括Vlll族中的钌、铑、钯和锇、铱、铂六种元素根据它们的密度，钌、铑、钯称轻铂系金属；锇、铱、铂称重铂系金属但由于这二组元素在性质上有很多相似之处，并且在自然界里也常共生而存在，因此统称为铂系元素21-2铂系元素 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院铂和钯的重要化合物1、氯铂酸及其盐3Pt+4HNO3+18HCl3H2PtCl6+4NO+8H2O2、铂()-乙烯配合物 稀HClK2PtCl4+C2H4 = KCl + KPtCl3(C2H4)蔡斯盐 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院3-1过渡金属单质的某些物理性质过渡金属具有金属所特有的晶格：六方紧密堆积晶格或面心立方紧密堆积晶格，且表现出典型的金属性（金属光泽，抗拉强度高，延展性高，机械加工性能好，导热电性好）过渡金属的ns电子和(n-1)d电子都可能形成金属键，因而金属键较强，原子的半径较小21-3过渡金属的通性 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院3-2过渡金属的电离势各级电离势是电子分层、形成各种氧化态的标志。

总趋势：同周期左右I1由小大,幅度不大同一副族不规律 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院 由于镧系收缩，使第三过渡系和第二过渡系的原子半径很接近惰性电子对效应”使6s电子较难电离，因而第三过渡系普遍比第一、第二过渡系金属不活泼，其I1要高 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院3-3过渡金属的氧化态及其稳定性1、有多种氧化态红色为常见的氧化态可变氧化态的范围很宽在过渡系列两端氧化态较低，在B和族达到最高价 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院2、氧化态同一过渡系列的最高氧化态的氧化性随原子序数的递增而增强 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院同族过渡金属最高氧化态的氧化性随周期数的增加略有下降 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院3-4过渡金属及其化合物的磁性磁矩n：成单电子数铁、钴、镍具有铁磁性 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院 第二十一章 过渡元素 材料与化学化工学院1.下列物质不能大量在溶液中共存的是（）(A)Fe(CN)63-和OH-(B)Fe(CN)63-和I-(C)Fe(CN)64-和I2(D)Fe3+和Br-2.下列离子中氧化性最强的是（）(A)CoF63-(B)Co(NH3)63+(B)(C)Co(CN)63-(D)Co3+3.下列新制备出的氢氧化物沉淀在空气中放置，颜色不发生变化的是（）(A) Fe(OH)2(B)Mn(OH)2(B) (C)Co(OH)2(D)Ni(OH)24.同一族过渡元素，从上到下，氧化态的变化是（）(A)趋向形成稳定的高氧化态(B)先升高后降低(C)趋向形成稳定的低氧化态(D)没有一定规律答案：C答案：D答案：D答案：A。