福州大学：《大学基础化学》课程教学课件（PPT讲稿）第二十一章 过渡金属（Ⅱ）§21.1 铁系元素 §21.2 铂系元素

第二十一章 过渡金属（川） ● 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%),Pd, 0s,1r(10-7%),Pt(10-%)。比重最大的 金属单质0s,密度22.57g/cm3。 ● 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,Os,Ir,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

§21一1铁系元素 铁矿有： 赤铁矿Fe203,磁铁矿Fe04, 褐铁矿 2Fe2033H,0,菱铁矿feC03,黄铁矿FeS2 钴，镍含量相对少的多，约为10一3~10-2%，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 3.5m3,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.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

⚫ 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

Co0原子量58.9。其中°2，Co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B2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”

Ni一Cd电池手机上可用： Cd+2NiOOH+2H,O====Cd(OH)2+2Ni(OH) 其特点：牢固，抗震，可大电流（脉冲式）放电 (20005000mA)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,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HNO或Cr,0,2 盐的酸中，有钝化作用(M无钝化行为)。 M+2H=M2++H,↑

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(IV)),(Fe(VI)); p°AFeO,2-220_Fe3+0.77_Fe2+-0.44_Fe Co3+1.81_Co2+-0.28 Co NiO2168_Ni2+=025Ni φ°BFeO42-0.72_Fe(OH3=056Fe(OH2-088 Fe Co(OH)3017_Co(OH)2=0.73_C0 NiO2 0.49 Ni(OH)2-0.72 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

Fe3+有一定的氧化性，Co3+有很强的氧化性， NV)有更强氧化性。 碱性中： Fe(OH)2一一→Fe(OH)3(空气中易转化) 白色 棕色 Co(OHD2一一→Co(OH田（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+3C10-+4OH=2Fe042+3C1F+5H20 问：①Co(OH3+HCl(aq)→？ ②C1O4040_C103033C1020.66C10_C12C1 050 0.89 φBFeO42-072_Fe(OH3 (标态下)有那些盐可以把Fe(OH3氧化成 FeO4 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？

(I)Fe+:Fe,O3,FeO,(混合价)顺磁性铁 磁性？ FeCl,明显的共价性：mp(555K), bp(588K: ①氧化性： 2Fe3++H,S=-2Fe2++SJ+2H+ 2Fe3++2I-=2Fe2++l2 2Fe3++Fe-3Fe2+ 2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+ 2Fe3++Sn2+==2Fe2++Sn4+ Fe3++H,O+V3+==Fe2++VO2++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＋