武汉大学：《大学化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二十一章 过渡金属（二I）

第二十一章过渡金属(||) ●介绍第Ⅷ族元素,9个元素,有分布应用 最广的Fe(~5%),也有含量极少的贵 重稀有金属。如:Ru,Rh(108%),Pd, 金属单质0s,密度2217②8 0s,lr(10-7%),Pt(10-6% 重最大的 分为铁系元素和铂系元素。前者为第 过渡系的Fe,Co,Ni,后者为稀有重金属 Ru,Rh,Pd,0s,lr,Pt

第二十一章 过渡金属（Ⅱ） ⚫ 介绍第Ⅷ族元素，9个元素，有分布应用 最广的Fe（～5％），也有含量极少的贵 重稀有金属。如：Ru，Rh(~10-8%)，Pd， Os，Ir(10-7%)，Pt(10-6%)。比重最大的 金属单质Os,密度22.57g/cm3 。 ⚫ 分为铁系元素和铂系元素。前者为第一 过渡系的Fe,Co,Ni，后者为稀有重金属： Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt

§21-1铁系元素 铁矿有:赤铁矿Fe203,磁铁矿Fe304,褐铁矿 2Fe2033H20,菱铁矿FeCO3,黄铁矿FeS2 钴,镍含量相对少的多,约为10-3~10-2%,其 中Go含量比cu还少2.2倍,它们常共生,辉钴 矿 CoAsS,镍黄铁矿 NiSFeS 人类对铁的发现相当早,可能与铜相当。由于需 要较高温,冶炼有困难,利用铁要比铜晚的多 最早用的铁,可能来自于陨石铁,其含铁量较 可达90%。陨石铁稍加工就可用作工具 陨石铁:19世纪末,丹麦发现了一块,重达33 吨,目前存于纽约;我国新疆也发现一块约 3.5m3,重约30吨的“天外铁

§21－1 铁系元素 铁矿有：赤铁矿Fe2 O3，磁铁矿Fe3 O4，褐铁矿 2Fe2 O3·3H2 O，菱铁矿FeCO3，黄铁矿FeS2 . 钴，镍含量相对少的多，约为10－3～10－2％，其 中Co含量比Cu还少2.2倍，它们常共生，辉钴 矿CoAsS，镍黄铁矿NiS·FeS. 人类对铁的发现相当早，可能与铜相当。由于需 要较高温，冶炼有困难，利用铁要比铜晚的多。 最早用的铁，可能来自于陨石铁，其含铁量较 高，可达90％。陨石铁稍加工就可用作工具。 陨石铁：19世纪末，丹麦发现了一块，重达33 吨，目前存于纽约；我国新疆也发现一块约 3.5m 3 ，重约30吨的“天外铁”

●有资料表明,我国人工冶铁,约在春秋战 国时期。英国学者李约琴说:欧洲的铸铁 术,是在十一或十二世纪由中国传去的。 1.Fe的应用,不需列举。有生铁(含 C1.745%),熟铁(<0.1%),钢(含C量介 于生铁和熟铁之间)。 ●2.0o:较大量的用于合金,最重要的一种 钴合金:G掺Cr,W,Fe,Ni,M中的数种, 成硬度不受温度影响的合金。可制作刀具, 如手术刀含055%,W25%,Cr15%,Mo5%。 可以在火中消毒,1000℃仍保持硬度

⚫ 有资料表明，我国人工冶铁，约在春秋战 国时期。英国学者李约琴说：欧洲的铸铁 术，是在十一或十二世纪由中国传去的。 ⚫ ⒈ Fe 的应用 , 不需 列举 。有 生铁 （ 含 C1.7~45%）,熟铁（<0.1%）,钢（含C量介 于生铁和熟铁之间）。 ⚫ ⒉ Co：较大量的用于合金，最重要的一种 钴合金：Co掺Cr，W，Fe，Ni，Mo中的数种， 成硬度不受温度影响的合金。可制作刀具， 如手术刀含Co55％，W25％，Cr15%，Mo5％。 可以在火中消毒，1000℃仍保持硬度

Go原子量58.9其中2C具有放射性,穿 透力特强。将近Ra的60倍。用于治疗恶性肿 瘤,不伤害有机体 ●钴是人体内微量元素,维生素B12的成分,它 影响核酸和蛋白质的合成,促进红细胞发育 和成熟。 ●羊饲料中如果缺少钴,将会引起严重的脱毛 症,只要每昼夜加1毫克,便可治好 有人发现青光眼急性发作时,血中钴含量减 少,采用“钴食”疗法,能使患者的眼压很 快恢复正常

⚫Co60原子量58.9。其中60 27Co具有放射性，穿 透力特强。将近Ra的60倍。用于治疗恶性肿 瘤，不伤害有机体。 ⚫钴是人体内微量元素，维生素B12的成分，它 影响核酸和蛋白质的合成，促进红细胞发育 和成熟。 ⚫羊饲料中如果缺少钴，将会引起严重的脱毛 症，只要每昼夜加1毫克，便可治好。 ⚫有人发现青光眼急性发作时，血中钴含量减 少，采用“钴食”疗法，能使患者的眼压很 快恢复正常

3.Ni最大用途也是作合金。钢中加Ni,增强机 械强度,抗拉强度。航空材料中的改进经常 以N基合金作为对比。它也是不锈钢的成分 之一。抗腐蚀抗酸性,电镀上常用。 ●除此之外,Ni合金还有功能性的作用。Ni Ti记忆合金,在转变温度之上(较硬)把它 加工成形,这是它的“永久记忆形状”,转 变温度之下(较软)可以任意冷加工变形, 但温度上升至转变温度之上,就恢复“永久 记忆”的形状。 ●36%的镍钢,体积不随温度变化,这在精密 仪器中非常重要。46%的Ni一Fe,膨胀系数 也小,与Pt,玻璃相似,称“类铂

⒊ Ni最大用途也是作合金。钢中加Ni，增强机 械强度，抗拉强度。航空材料中的改进经常 以Ni基合金作为对比。它也是不锈钢的成分 之一。抗腐蚀抗酸性，电镀上常用。 ⚫ 除此之外，Ni合金还有功能性的作用。Ni－ Ti记忆合金，在转变温度之上（较硬）把它 加工成形，这是它的“永久记忆形状” ，转 变温度之下（较软）可以任意冷加工变形， 但温度上升至转变温度之上，就恢复“永久 记忆”的形状。 ⚫ 36％的镍钢，体积不随温度变化，这在精密 仪器中非常重要。46％的Ni－Fe，膨胀系数 也小，与Pt，玻璃相似，称“类铂”

NiCd电池手机上可用: Cd+2NiOoH+2H,O=--=Cd(OH)2+2Ni(OH)2 其特点:牢固,抗震,可大电流(脉冲式)放电 (2000~5000mA)寿命可达15000小时。 4.催化剂、磁性材料 Fe,Co,Ni均为磁性材料,永久磁铁。 Fe,Go,Ni单质可与稀酸反应,与前过渡金 属有差别。与Mn接近。但在浓HNO2或Cr202 盐的酸中,有钝化作用(Mn无钝化行为)。 M+2H==M2+H2↑

Ni－Cd电池手机上可用： Cd+2NiOOH+2H2O====Cd(OH)2+2Ni(OH)2 其特点：牢固，抗震，可大电流（脉冲式）放电 （2000～5000mA）寿命可达15000小时。 ⒋ 催化剂、磁性材料 Fe，Co，Ni均为磁性材料，永久磁铁。 Fe，Co，Ni单质可与稀酸反应，与前过渡金 属有差别。与Mn接近。但在浓HNO3或Cr2 O7 2- 盐的酸中，有钝化作用（Mn无钝化行为）。 M+2H+==M2++H2 ↑

5.常见价态:Fe2,Co2+,Ni2+;Fe3, (Co+),(Ni(V),(Fe(vD); opoa Fe042-220_Fe3+0.77 Fe2+=0.44Fe Co3+1.81Co2+-0.28Co NiO1.68Ni12+-0.25N (porFeoa072 Fe(oh3--056 Fe(Od)2-0.88 Fe Co(OH)3-0.17 Co(OH)2-0.73 C N1O,0.49 NI(OH),_0.72_Ni

⒌ 常见价态：Fe2+ ，Co2+ ，Ni2+；Fe3+ ， (Co3+)，(Ni(IV)), (Fe(VI))； A FeO4 2－ 2.20 Fe3＋ 0.77 Fe2＋ －0.44 Fe Co3＋ 1.81 Co2＋ －0.28 Co NiO2 1.68 Ni2+ －0.25 Ni B FeO4 2－ 0.72 Fe(OH)3 －0.56 Fe(OH)2 －0.88 Fe Co(OH)3 0.17 Co(OH)2 －0.73 Co NiO2 0.49 Ni(OH)2 －0.72 Ni

Fe+有一定的氧化性,Co3有很强的氧化性, Ni(IV)有更强氧化性。 碱性中 Fe(OH)2→Fe(OH)3(空气中易转化) 白色 棕色 Co(OH2Co(OH)3(空气中也可转化) 橙红色 棕褐色 NI(OH)2 NiO2(空气不变、加Br2水可转化) 绿色 黑色

Fe3+ 有一定的氧化性，Co3+有很强的氧化性， Ni(IV) 有更强氧化性。 碱性中： Fe(OH)2――→Fe(OH)3 (空气中易转化) 白色 棕色 Co(OH)2――→Co(OH)3 (空气中也可转化) 橙红色 棕褐色 Ni(OH)2――→NiO2 (空气不变、加Br2 水可转化) 绿色 黑色

FeO42-不稳定: 2Fe(OH)3+3CI0 +40H==2Fe042+3CI +5H2O 可:①Co(OH+HCl(aq)→? 2C104 0.40 CIO3 0.33 CIO2 0.66 CIO 050 089 opB Feo4_0. 72 Fe(oh) (标态下)有那些盐可以把Fe(OH3氧化成 FeO2 ③能否得到Fel3?FeBr3?CoCl3?

FeO4 2－不稳定： 2Fe(OH)3+3ClO－+4OH－==2FeO4 2－+3Cl－+5H2O 问：①Co(OH)3+HCl(aq) →? ②ClO4 －__0.40__ClO3 －__0.33__ClO2 －__0.66__ClO－ Cl2__Cl－ ∣__________0.50__________∣___0.89__∣ B FeO4 2－ 0.72 Fe(OH)3 （标态下）有那些盐可以把Fe(OH)3氧化成 FeO4 2－ ③能否得到FeI3？FeBr3？CoCl3？

(1)Fe3:Fe2O3,Fe3O4(混合价)顺磁性铁 磁性? FeCl3明显的共价性:m553), bp(588K); ①氧化性 2Fe3++HS===2Fe2++S+2H+ 2Fe3++2I=2Fe2++l 2Fe3++Fe===3Fe2+ 2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+ 2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+ Fe3++HO+V3+===Fe2++V02++2H+

⑴ Fe3+：Fe2O3，Fe3O4 (混合价) 顺磁性 铁 磁性？ FeCl3 明 显 的 共 价 性 ： mp(555K)， bp(588K)； ① 氧化性： 2Fe3＋+H2 S===2Fe2＋+S↓+2H＋ 2Fe3＋+2I－===2Fe2＋+I2 2Fe3＋+Fe===3Fe2＋ 2Fe3＋+Cu===Cu2＋+2Fe2＋ 2Fe3＋+Sn2＋===2Fe2＋+Sn4＋ Fe3＋+H2O+V3＋===Fe2＋+VO2＋+2H＋