无机化学课件：第22章 钛副族和矾副族 (1).ppt

第二十二章Ti副族、V副族第一节、Ti分族w ⅣB 族w Ti Zr Hfw 价电层结构: (n-1)d2ns2 一、单质Ti的性质和用途 1、含量和物理性质：地壳含量（0.63%）仅次于Fe的过渡元素，称第三金属（Fe、Al） 物理性质：密度小，强度大，比钢轻、强度大、耐高温耐腐蚀、作航空材料、潜艇、深水探测器和化工设备2、化学性质w（1）不与H2O 稀HCl、 H2SO4 、HNO3作用---致密的氧化膜 w与O、Cl、N、H的亲合力大---脱氧、脱氮剂（炼钢）；冶炼纯Ti困难的原因 w（2）可溶于浓的HCl， H2SO4 、HNO3和王水特别易溶于加有HF的酸中。

Ti + HF TiF62- + H2 （同Si） Ti + HCl TiCl3+ H2 Ti + H2SO4 Ti2 (SO4) 3 + SO2 + H2O Ti + HNO3 H2TiO3 + NO2 + H2O Ti + HCl + HNO3 TiCl4 + NOCl + H2O 3、Ti的提取wTiO2 + Cl2 + C TiCl4 + COwTiCl4 + Mg MgCl2 + Tiw熔盐电解（ CaCl2+ TiO2）wTiO2 可由钛铁矿（Ｐ702）二、二氧化钛w天然的二氧化钛称为金红石，是一种桃红色的八面体晶体，有时因含有微量的Fe、Nb、Sn、V、Cr等杂质而呈黑色。

P703w经过化学处理制造出来的纯净二氧化钛是雪白色的粉末（冷时为白色，受热时则为浅黄色〕，俗称钛白粉钛白的特点w雪白钛白是世界上最白的东西，1g钛白就可以把450多平方厘米的面积涂得雪白，其遮盖性大于锌白，持久性高于铅白，是一种宝贵的白色颜料w粘附性很强w不易起化学变化P704TiO2的用途wＰ704高级白色颜料w白色橡胶、高级纸张、化妆品等的填充剂w合成纤维的消光剂w又因TiO2的熔点很高（1800℃〕，还常被用来制造耐火玻璃、耐高温的实验器皿、瓷釉、珐琅等w催化剂TiO2的性质w二氧化钛不溶于水或稀酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸以及熔融的KOH中，显两性Ｐ704TiO2 + 6HF == H2[TiF6] + 2H2OTiO2 + H2SO4 == TiOSO4 + H2O TiO2 + 2H2SO4 == Ti(SO4 )2 + H2OTiO2 + KOH == K2TiO3+ H2O三　钛酸(TiO2 •xH2O)w新鲜水合二氧化钛，即α型钛酸，或称为正钛酸既能溶于酸也能溶于浓碱而具有两性 TiOSO4 + nH2O + 2NaOH == TiO2.nH2O + Na2SO4 + H2O　TiO2.nH2O + NaOH Na2TiO3.nH2O TiO2.nH2O + BaCO3熔融BaTiO3 + CO2w偏钛酸，即β型钛酸。

分子式也常写成H2TiO3 其反应活性比α型钛酸小 制取钛白主要有两种方法w方法1、用干燥的氧气与四氯化钛在923~1023K进行气相反应制取TiO2 TiCl4 + O2 = TiO2 + Cl2方法2、硫酸法：首先使磨细的钛铁矿与浓硫酸在343~353K反应制得可溶性硫酸盐，然后降低温度至273K以下，使FeSO47H2O结晶析出，这样既除去了钛液中的杂质，又获得了副产品绿矾FeTiO3 + 2H2SO4 == TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O　　　TiOSO4 + 2H2O == H2TiO3+H2SO4　　　　　 H2TiO3 ==TiO2 + H2O四、TiCl4w共价化合物，四面体结构，分子晶体w极易水解---发烟，可作烟雾剂 TiCl4 + H2O  H2TiO3  + HCl 特征反应wTiO2+ + H2O2  TiO(H2O2)2+桔黄色 -----定性检验和比色分析，P706五、TiCl3一种紫色的粉末状固体　　 2TiCl4 + H2==2TiCl3 + 2HCl 2TiCl4 + Zn == 2TiCl3 + ZnCl2wTiCl3水溶液中有紫色、绿色两种异构体 紫色六水合三氯化钛　[Ti(H2O)6]Cl3绿色六水合三氯化钛 [Ti(H2O)5Cl]Cl2•H2O原因？ 　wTi3+具有强还原性---在空气中不稳定,需保存在惰性气中 　  (TiO2／Ti3+)＝0.1V   (Sn4+／Sn2+)＝0.15V Ti3+ + Fe3+  TiO2+ + Fe2+ Ti3++ Cu2+ + Cl-  CuCl + TiO2++ H+ 第二节、V分族w ⅤB 族w V Nb Ta w 价电层结构: (n-1)d3ns2 Nb（ 4d45s1） 一、钒（Vanadium）w钒是一种银灰色的金属，在地壳中的丰度为0.015%，大大超过铜、锌、钙等普通元素的含量。

w大部分钒呈分散状态(以氧化态3+，5+存在于矿物中)，且钒几乎不生成自己的矿物而分散在铁矿或铝矿中 钒被列为稀有金属因提取和分离比较困难，钒的性质w室温下钒的化学活泼性较低不与空气、水、苛性碱作用，也不和非氧化性的酸作用，但溶于氢氟酸、浓硫酸、硝酸和王水中 2V + 6HF == 2H3VF6 + 3H23V + 10HNO3 == 3VO(NO3)2 + 4NO+ 5H2Ow在高温时，钒能和大多数非金属化合，并可与熔融的苛性碱发生作用 2V + O2 ==2VO 4V + 3O2 == 2V2O3 2V2O3 + O2 == 4VO2 4V + 5O2 == 2V2O5 V + 2Cl2 == VCl4钒的主要用途w冶炼特种钢 钒钢具有很大的强度、弹性、以及优良的抗磨损和抗冲击的性能广泛用于结结构钢、弹簧钢、工具钢、装甲钢和钢轨构钢、弹簧钢、工具钢、装甲钢和钢轨。

特别对汽车和飞机制造业有重要意义w钒的盐类的颜色五光十色，如二价钒盐常呈紫色，三价钒盐呈绿色，四价钒盐呈浅蓝色，而五氧化二钒是红色的这些色彩缤纷的钒的化合物被制成鲜艳的颜料，把它们加到玻璃中制成彩色的玻彩色的玻璃璃，也可用来制造，也可用来制造彩色墨水彩色墨水w钒的化合物大多数都是有毒的，吸入人体中会使人得肺水肿病二、V2O5w五氧化二钒是钒的重要化合物之一 它显橙黄色或砖红色，无嗅、无味、有毒它大约在923K熔融，冷却时结晶成橙色针状结晶它的结晶热很大，当迅速结晶时会因灼热而发光V2O5性质w微溶于水，每100g水能溶解0.07gV2O5，溶液呈黄色，显酸性，pH值约为5～6 V2O5 + 2H2O ==HVO3 + H3VO4 （偏钒酸) （正钒酸）wV2O5为两性偏酸性的氧化物，主要显酸性： V2O5 + 6NaOH == 2Na3VO4 + 3H2O 也具有微弱的碱性： V2O5 + H2SO4(pH<1) == (VO2)2SO4 + H2Ow较强的氧化性。

V2O5 + 6HCl == 2VOCl2 + Cl2 + 3H2O三、钒酸盐w易缩合 VO43-+H+ pH<13 V2O74- pH>8.4 V3O93- pH 3 -8 V10O186- pH=2 V2O5 pH=1 VO2+w具有氧化性，还原产物与还原剂的还原性有关 VO2+ + Fe 2+ + H+ VO2+ + Fe3+ 兰色兰色 VO2+ + I- + H+ V3+ + I2 绿色绿色 VO2+ + Zn + H+ V2+ + Zn2+ 紫色紫色 （（兰色兰色  绿色绿色 紫色紫色））w 正钒酸根离子正钒酸根离子VO43-是水合离子易与是水合离子易与H2O2作用。

作用在弱碱性、中性或弱酸性溶液中：在弱碱性、中性或弱酸性溶液中： VO43- + 2H2O2 = = [VO2(O2)2]3- + 2H2O 黄色黄色在强酸性溶液中：在强酸性溶液中： VO43- + H2O2 + 6H+ = = [V(O2)]3++ 4H2O 红棕色红棕色 鉴定钒的反应，也可以用于钒的比色分析鉴定钒的反应，也可以用于钒的比色分析过渡金属元素小结过渡金属元素小结wP710。