1、 概述,第二十二章过渡元素,概 述 ,前面学习了过渡元素（一）： 包括3 8 副族的元素过渡元素（二）则指第八副族的元素：包括：Fe Co Ni 性质更接近，称铁系； Ru Rh Pd Os Ir Pt 后面六种元素由于 “镧系收缩”的影响，性 质极为相似，故称铂系。,本章要求 ,1 掌握铁、钴、镍单质及其重要化合 物的性质、结构和用途 ； 2 了解铂系元素的性质、化合物和用途 。 第八副族是特殊的一族，它包括4、5、6三个周期的九种元素，分为两个系列铁系和铂系，属于同一族，但又属于不同周期，其性质既有共性，又有某些差异 。,一 铁系与铂系的共性： 1 都是典型的过渡元素，具有过渡元素的特性
2、； 2 共同性：（1）存在多种氧化态；（2）容易形成配合物；（3）有催化作用；（4）化合物有颜色 。二 铁系与铂系的差别：,第一节 铁系元素的通性,一 基本性质： Fe Co Ni 同周期从左到右金属性、 活泼性减弱，与主族相同。 二 存在： Fe Co Ni地壳中质量%：4.2 110-3 1.610-2存在形式：Fe2O3-赤 CoAsS NiS.FeS Fe3O4-磁 辉钴矿 镍黄铁矿 FeCO3-菱 2Fe2O3.3H2O-褐,三 物理性质：,颜色： 均为银白色金属 硬度、沸点：FeCo增大CoNi减小 密度、熔点： FeCo增大Co约等于Ni,四 化学性质：,1 活泼性：由图可见：（
3、1）无论酸介质还是碱介质，Fe最高氧化态有（+6），Ni最高有（+4），Co最高有（+3），+2氧化态均不歧化，说明 FeNi 高氧化态稳定性减弱，低氧化态稳定性增强。（2） 无论酸、碱介质中0M+2/M值都不太负，并且0Fe2+/Fe0Ni2+/Ni增大，说明都是中等活泼金属，且FeNi金属性减弱。,化学性质2,2 与酸的反应：Fe、Co、Ni 均能溶于稀酸，但 Co 和 Ni 溶得慢些 。（1）与非氧化性酸：均能与非氧化性酸反应生成M2+盐并置换出H2 。例如： Fe +2HCl稀 = FeCl2 + H2（2）与氧化性酸： 例如： Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 2Fe
4、+ 6H2SO4浓 = Fe2(SO4)+3SO2 +6H2O,铁与硝酸的反应,铁与冷的稀硝酸反应：(与浓硝酸发生钝化）4Fe + 10HNO3 = 4Fe(NO3)+NH4NO3+3H2O铁与较浓硝酸在加热条件下反应：Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2 铁与浓硝酸在加热条件下反应： Fe + 6HNO3 = Fe(NO3)3 + 3NO2+ 3H2O,化学性质3、4,3 与碱的反应： 总的来说Fe、Co、Ni在酸中稳定性 碱中，Fe可以与浓碱和熔融的碱反应，但Co、Ni在高温熔融时也不与碱反应，故实验室常用Ni坩埚作为高温熔碱反应的器皿 。 4 铁是重要的生物体
5、必需元素，钴和镍也是生物体必需元素 。,5 易形成配合物,Fe 重要的是氰配合物、硫氰配合物Fe(CN)63- Fe(SCN)6- ;Co 除氰、硫氰配合物，还有氨配合物Co(NH3)63- ;Ni 有氨和氰配合物 Ni(NH3)4-;另外本族还有羰基配合物重要的是Fe(CO)5、Ni(CO)4-。,五 用途,本族元素都有广泛的用途：Fe 是最重要的基本材料，由于地壳中含量高，所以有广泛应用，主要用其合金 ； Co 和 Ni 主要用作合金，改进铁的性能；Co还用于制蓝玻、陶瓷颜料等；Fe、Co、Ni都是重要的催化剂成分，可作催化剂 。,第二节 铁系元素的重要化合物,一 氧化物和氢氧化物 1 氧
6、化物：Fe、Co、Ni都能形成+2、+3氧化态的氧化物，这些氧化物均不溶于水, 均有色，均以碱性为特征，均可溶于酸 。MO 均可由相应草酸盐隔绝空气加热制得。隔绝空气加热： 从上MC2O4 = CO + CO2 + FeO -黑色 到下 CoO -灰绿 还原 NiO -暗绿 减弱,M2O3可在空气中灼烧低氧化态盐制取,例如：2FeSO4 = Fe2O3 + SO2 + SO3 O2 + 4NiCO3 = 2Ni2O3 + 4CO2 O2 + 4CoCO3= 2Co2O3 + 4CO2性质递变规律：,Fe2O3有、两种构型, Fe2O3是顺磁性的，因为有单电子, Fe3+: 3d5 赤铁矿即 型
7、 是铁磁性的。即顺磁性非常明显的物质 。,Fe2O3碱性偏酸,Fe2O3除了以碱性为特征，还表现一定的弱酸性。与碱共热生成铁酸盐：Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2铁酸盐易水解 Fe2O3：2NaFeO2 + H3O = 2NaOH + Fe2O3,2 氢氧化物,Fe、Co、Ni (+2)、(+3)氧化态的氢氧化物都难溶于水；都有特征的颜色 例如：Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 白色 粉红 绿色 Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3 棕红色 棕色 黑色 （+2）氧化态的均为碱性，（+3）氧化态的均为两性偏碱 。 制备：均可由可溶性盐与碱作用而
8、制取 。,二 铁、钴、镍的盐,1 （+2）氧化态的盐： 铁系元素可以形成多种（+2）氧化态的盐，较常见的有氯化物、硫酸盐、硝酸盐 - 等。共性如下： （1）强酸盐易水解； （2）弱酸盐都难溶于水；（3）易形成配合物；（4）它们的硫酸盐均能与碱金属硫酸盐或(NH3)2SO4形成复盐- 。例如：绿矾 - FeSO4.7H2O 浅绿，摩尔盐 - (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O 浅蓝绿色，绿矾是较重要的亚铁盐。,第三节 铂系元素简介,铂系元素：按密度不同分为两组 Ru Rh Pd - d = 12g/Cm3 轻铂系Os Ir Pt - d = 22g/Cm3 重铂系 两组均为稀有金属 ，由于
9、这些元素性质有很多相似之处，且在自然界里常共生，因此统称为铂系元素 。,一 通 性,基本性质：见表22-2可见：从左到右随 Z 增大0(M2+/M)增大不多，但半径 r 增大较多，所以金属活泼性从左到右增强，与铁系相反。氧化态稳定性与铁系相同：即 高价稳定性从左到右减弱； 低价稳定性从左到右增强 。 d 电子 5 ，不易有等于族号氧化数。,二 特 性,1 总的来说铂族金属化学性质以稳定性为特征，表现在：（1）常温下对空气、氧气都稳定，不与 S 、F2 、Cl2等反应， 但高温下可反应，生成相应的物质 。,稳定性（2）、（3）,（2）铂族对酸的稳定性比同周期各族都高, 表现在：Ru 、 Rh 、 Os 、 Ir 都不溶于普通强酸甚至王水，但 Pt 溶于王水或 HCl + HClO4 Pd可溶于浓HNO3或热的H2SO4 ，也说明金属性从左到右增强 。 （3）在氧化剂存在下与碱共熔可转化为可溶物 。,特 性 2、3,2 可吸收气体： 大多数铂系金属都能吸收气体，其中钯吸收氢的能力特别强，可用作储氢材料 。 3 可用于制备催化剂 。,三 铂系金属的化合物,1 氧化物： 2 卤化物：铂系卤化物多数是带有鲜艳颜色的固体 。 所有铂系金属都生成四卤化物。 3 配合物： 铂系的六种元素都能生成氯配合物。例如： (NH4)2PtCl6 (NH4)2PdCl6,
