第十五章d区元素一

第十五章d区元素一内容摘要：

O H T iO H S O无机化学 TiO2 具有两性，将 TiO2 与强碱共熔即得钛酸盐。 TiO2 溶于氢氟酸中生成 H2[TiF6]： 2 2 6 2T iO 6H F H [ T iF ] 2H O 钛酸可视为二氧化钛的水化物 (TiO2xH2O)。 在室温下用碱作用于 Ti(Ⅳ) 盐溶液所得的是 α钛酸；而煮沸 Ti(Ⅳ) 盐溶液使之水解 , 则得到 β 钛酸。 这两种钛酸都是 白色固体 ，不溶于水，具有两性。 α钛酸的反应活性比 β 钛酸大得多。 两种钛酸不同之处是其粒子大小及聚结程度。 钛酸盐易水解： 2 3 2 2N a T iO 2H O T iO( O H ) 2N a O HTiO(OH)2 称为偏钛酸，可写 为 H2TiO3,是一种 白色晶体。 无机化学 纯 TiCl4 是无色透明的液体，沸点 为 136℃ ，易水解： 4 2 2 2T iC l ( 2 ) H O T iO H O 4 H Clxx    TiO2 很稳定，因此直接还原 TiO2 制备金属钛很困难。 工业上生产金属钛时，先制备 TiCl4，再将 TiCl4 还原为金属钛。 四氯化钛通常是 采用 TiO2 的还原与氯化联合 法制备： 2 2 4T iO 2 C 2 Cl 4 T iC l 4 H Cl  第三节 钒 一、钒的单质 二、钒的重要化合物 无机化学 一、钒的单质 钒是 银灰色 金属，硬度比钢大，其熔点、沸点比钛高。 钒钢具有很大的硬度、很高的弹性和优良的抗磨损、抗冲击性能，用于制造汽车和飞机。 钒易钝化，常温下在空气中是稳定的，能抵抗空气氧化和海水腐蚀。 钒不与强碱溶液、稀 硫酸溶液、盐酸作用，但溶于氢氟酸、浓硫酸、硝酸和王水中。 加热时，钒能与大多数非金属化合。 钒与氧气、氟气反应生成 V2O VF5，与氯气反应仅生成 VCl4，与溴、碘反应则生成 VBr VI3。 无机化学 二、钒的重要化合物 (一 ) 五氧化二钒 加热偏钒酸铵可获得极纯的五氧化二钒 : 4 3 2 5 3 22 N H V O V O 2 N H H O 五氧化二钒呈 橙黄色 至 砖红色 ，无臭、无味、有毒、微溶于水。 V2O5 是两性氧化物，能溶于强碱生成钒酸盐或偏钒酸盐： 也能溶于强酸溶液，生成淡黄色的 ： ↑ ↑ 32 5 4 2V O 6O H 2 V O 3H O+2 5 2 2V O 2H 2V O H O+2VO无机化学 V2O5 具有强氧化性，可被还原为 VO V2OVO 等。 V2O5 与盐酸作用时，则被还原 为 V(Ⅳ) 化合物： 2 2 2 2V O 6H C l 2V O C l C l 3H O  ↑ 五氧化二钒主要用作催化剂，如 在 SO2 接触氧化法制造硫酸作催化剂。 无机化学 (二 ) 钒酸及其盐 五氧化二钒溶于水生成钒酸。 制成游离的钒酸有偏钒酸 (HVO3)和四钒酸 (H2V4O11)。 钒没有硝酸盐或碳酸盐，最重要的含氧酸盐是硫酸盐。 将 V2O5 溶于硫酸溶液只得到 V2O5 的硫酸溶液。 钒酸盐的形式是多种多样的。 在水溶液中，存在下列平衡： 3 + 44 2 7 2 p H 1 3 2 V O 2 H V O H O ≥4 + 32 7 3 9 2 p H 8 .4 3 V O 6 H 2 V O 3 H O ≥3 + 63 9 1 0 2 8 2 8 p H 3 1 0 V O 1 2 H 3 [ V O ] 6 H O无机化学 4+2 1 0 2 8 2 2 p H 3 [ H V O ] 1 4 H 1 0 V O 8 H O6 + 51 0 2 8 1 0 2 8 [ V O ] H [ H V O ]5 + 41 0 2 8 2 1 0 2 8 [ H V O ] H [ H V O ] 随着 溶液 pH 的降低，单钒酸根逐渐脱水缩合而成多钒酸根。 这是因为钒与氧间的结合并不十分牢固，其中 的 O2 可以 与 H+ 结合成水的缘故。 钒酸根离子在溶液中的缩合平衡，除 与 pH 有关之外，还与溶液浓度有关。 在上述钒酸根中，因成酸元素的原子都多于一个，因此称为 同多酸 ，它们的盐称为 同多酸盐。 同多酸是由多个含氧酸分子彼此缩水而成。 无机化学 钒酸不但本身容易缩水成为多酸，并且也能与一些其他含氧酸缩水形成含有两种成酸元素的杂多酸，它们的盐称为 杂多酸盐。 钒酸盐在强酸性溶液中具有氧化性。 在酸性溶液中，钒的元素标准电极电势图为： 具有强氧化性，可 被还原为 VO2+。 + 2 + 3 + 2 +a2 1 .6 0 .3 4 0 .2 55 1. 18 /V V O V O V V VE +2VO VO2+ 具有较弱的氧化性，只有用较强的还原剂才能将其还原为 V3+； V2+ 和 V3+ 在空气中易被氧化为 VO2+。 第四节 铬、钼和钨 一、铬、钼和钨的单质 二、铬的化合物 三、钼和钨的化合物 Mo 无机化学 第 6 族元素包括、钼、钨三种元素。 Cr 和 Mo 元素的价层电子组态分别为 3d54s1 和 4d55s1， W 元素的价层电子组态为 5d44s2。 Cr、 Mo、 W 元素都有6 个价电子，最高氧化值为 +6。 虽然 Cr 和 Mo 元素具有相同的价层电子组态，但由于受镧系收缩的影响， Mo 元素与 Cr 元素在性质上有许多不同，而与 W 元素在性质上相近。 Cr 元素的常见氧化值为 ++ +6，其氧化值为 +6 的化合物是强氧化剂。 Mo 和 W 元素的主要氧化值为 +6，也有 + +5 不稳定的氧化值。 无机化学 一、铬、钼和钨的单质 铬、钼和钨都是 灰白色 金属，它们的熔点和沸点都很高。 铬在金属中硬度是最大的。 Cr、 Mo、 W 元素的第一电离能并不特别高，但单质的金属性并不活泼，这是由于它们容易钝化的缘故。 为了防止生锈，常在铁制品表面上镀一层铬，这一镀层能长期保持光亮。 常温下，铬能溶于稀盐酸和浓硫酸中，钼和钨溶于硝酸和氢氟酸的混合溶液中，但钨的溶解速度缓慢。 在高温下，铬、钼和钨都能与活泼非金属单质反应，与碳、氢、硼元素也能形成化合物。 铬、钼、钨都是重要的合金元素。 无。