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1、1,第22章 过渡元素（二）,教学要求、掌握铁、钴、镍单质及其重要化合物的性质、结构和用途。、了解铂系元素及其化合物的性质和用途。,2,第一节 铁素元素通性第二节 铁系元素的重要化合物第三节 铂系元素,本章讲解内容,请选择,3,1-1 铁系元素的基本基本性质,Fe Co NiRu Rh PdOs Ir Pt,价电子层 主要氧化态Fe 3d64s2+2，+3，+6Co 4d75s2+2，+3，+4Ni 5d86s2+2，+3，+4,由于d电子数已超出d轨道数，d电子全部参与成键的可能性减小，主要表现为低氧化态化合物稳定,第一节 铁素元素通性,铁系元素标准电极电势图,FeO42-Fe3+Fe2+F
2、e,2.20,0.771,-0.473,CoO2Co3+Co2+Co,1.416,1.82,-0.277,NiO2Ni2+Ni,1.68,-0.232,EA0/V,FeO42-Fe(OH)3Fe(OH)2Fe,0.72,-0.56,-0.887,CoO2Co(OH)3Co(OH)2Co,0.62,0.17,-0.72,Ni(OH)4Ni(OH)3Ni(OH)2Ni,0.6,0.48,-0.72,EB0/V,1、铁系金属以铁的活泼性最强，它们均可置换稀酸中的氢。2、酸介质中，高氧化态物质是强氧化剂，M3+离子的氧化性从FeCoNi依次增强。3、碱介质中，铁系单质和+2氢氧化物为较强的还原剂。,4
3、,1-2 FeH2O体系的电势PH图,0 2 4 6 8 10 12 pH,E 1.61.20.80.40.0-0.4-0.8-1.2,Fe(OH)3,Fe(OH)2,Fe2+,Fe3+,Fe,b,a,1,2,3,4,5,6,7,想一想:线(6)和线(7)的意义是什么?,O2,H2O,H2,图上各线的意义,b氧线：E=E0-0.059pH O24H+4e 2H2O,a氢线：E=-0.059pH 2H+2e 2H2O,线：E0.771V Fe3+3H+e Fe2+3H2O,线：Fe3+3H2O Fe(OH)33H+Fe3+1 M 时，PH1.53,线：Fe(OH)3+3H+e Fe2+3H2OE
4、1.04-30.059PH,线：Fe2+2e Fe E0-0.473V(E与PH无关),线:Fe2+1 M 时，PH6.45Fe2+2H2O Fe(OH)22H+,5,0 2 4 6 8 10 12 14,2.01.61.20.80.40.0-0.4-0.8-1.2,Fe(OH)3,Fe(OH)2,Fe2+,Fe3+,Fe,b,a,1,2,3,4,5,6,7,O2,H2O,H2,课堂练习：根据上述电势图，判断下列反应能否进行：1、Fe+2H+=Fe2+H2 2、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 3、3Fe2+=2Fe3+Fe,解：1、能，因为在铁稳定区域之上的氧化态物质可以与
5、铁反应，氢线在铁稳定区域之上，所以能与铁反应,2、能，因为Fe(OH)2的稳定区域在氧线之下，因此O2可以氧化氢氧化亚铁,不能，因为亚铁离子的稳定区域在铁离子与铁稳定区域之间，所以亚铁离子是稳定的，反之，它的逆反应则可以进行,6,1-3 铁系金属的性质,物理性质,具有铁磁性是铁系元素的特殊性质，它们的合金是优良的磁性质材料，它们具有金属的一般通性,化学性质,FeH2OCO2FeCO3H24FeCO36H2OO24Fe(OH)34CO24Fe(OH)32Fe2O33H2O(铁锈)3H2O,M2H+=M2+H2Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O3Co+8HNO3=3Co(NO3)2+2N
6、O+4H2O(Ni的反应类似),、常温下铁容易受潮湿的空气腐蚀，钴和镍则较稳定,、铁、钴、镍均可置换稀酸中的氢，但在浓的硫酸或浓的硝酸中铁发生钝化，与稀硝酸的反应铁被氧化为硝酸铁，钴和镍为亚硝酸盐,、在高温下它们都能与O2,S,Cl2 以及水蒸气等反应,3Fe2O2=Fe3O4FeS=FeS2Fe3Cl2=2FeCl33Fe4H2O=Fe3O44H,、Co、Ni对碱稳定，铁在浓碱溶液中会慢慢受到腐蚀,7,第二节 铁系元素的重要化合物,2-1 氧化物和氢氧化物,FeO CoO NiO Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 黑 灰绿 暗绿 白 粉红 绿Fe2O3 Co2O3 Ni2O3
7、Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3砖红 黑 黑 棕红 棕褐 黑,均不溶于水,易溶于酸,一般不溶于碱,氢氧化铁可与浓碱反应生成Fe(OH)63-,氧化还原性,按FeCoNi顺序，低价态（+2）还原性递减，高价态氧化性递增。,4Fe(OH)2O2(空气)=4Fe(OH)32Ni(OH)2Br22NaOH=2Ni(OH)32NaBr,Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2+6H2O2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2+3H2O4Ni(OH)34H2SO44NiSO4O210H2O,水溶液中不能存在Ni3+或Co3+,8,
8、2-2 Fe、Co、Ni的盐,一、+2氧化态的盐,Fe(H2O)62+Co(H2O)62+Ni(H2O)62+浅绿 粉红 亮绿无水盐:FeSO4 CoSO4 NiSO4 白 蓝 黄,M2+水合离子和无水盐均有特征颜色,M2+盐的溶解性,易溶盐:MSO4、MCl2、M(NO3)2、M(ClO4)2难溶盐:MCO3、M3(PO4)2、MS,M2+离子水解性,M2+H2O=M(OH)+H+,M2+结晶水合物,MSO47H2O（M=Fe、Co、Ni）M(NO3)26H2O(M=Fe、Co、Ni),M2+易形成复盐,(NH4)2SO4MSO46H2O(M=Fe、Co、Ni),M2+盐的还原性,FeCoN
9、i还原性减弱，稳定性增强,9,重要的M2+盐,硫酸亚铁铵(NH4)2FeSO,硫酸亚铁FeSO4,硫酸镍NiSO4,二氯化钴CoCl2,FeSO47H2O俗称绿矾，易被空气氧化，它和硫酸铵形成的复盐硫酸亚铁铵（俗称莫尔盐）比较稳定,6FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+K2SO4+7H2O10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O,重要的还原剂，分析上用它标定高锰酸钾的浓度,硫酸镍大量用于电镀和作催化剂,CoCl26H2O CoCl22H2O CoCl2H2O CoCl2 粉红 325K
10、紫红 363K 蓝紫 393K 蓝变色硅胶就是用硅胶浸泡CoCl2溶液后干燥而成的。,二氯化钴的结晶水随温度不同而不同,10,二、+3氧化态的盐,铁、钴、镍中只有铁和钴才有氧化态为+3的盐，其中铁盐较多。钴盐只能存在于固态，溶于水迅速分解为Co2+盐。,M3+盐的氧化性,三氯化铁FeCl3,溶液中结晶出的氯化铁为结晶水合物,无水三氯化铁的结构与三氯化铝相似,为双聚体分子,Fe3+Co3+Ni3+,氧化性增强，稳定性减弱,2Fe+3Cl2=2FeCl3(棕黑色),Fe+2HCl=FeCl2+H22FeCl2+Cl2+12H2O=2FeCl36H2OFeCl36H2O=Fe(OH)Cl2+HCl,
11、加热,无水FeCl3的制备,11,2-3 Fe、Co、Ni的配合物,铁系元素的配合物大都是配位数为6的八面体型。其中钴的配合物种类最多，镍的较少,铁系元素常见配合物种类：氨配合物氰根配合物硫氰根配合物羰基配合物环戊二烯基配合物,一、氨基配合物,铁不形成氨合物，钴的+2，+3离子都可形成氨配合物，以+3离子的较稳定，镍的+2离子能形成氨配合物,Co(NH3)62+Co(NH3)62+Ni(NH3)62+K稳 1.28105 1.61035 1.1108 颜色 黄色 红棕色 蓝色,Co(NH3)62+,Co(NH3)62+,3d,4s,4p,5s,5s轨道上有一个电子,所以Co(NH3)62+不稳
12、定,12,二、氰配合物,Fe(CN)64-Fe(CN)63-Co(CN)64-Co(CN)63-Ni(CN)42-K稳 11035 1 1024-1 1064 1 1022 黄色 深红色 棕色 黄色 黄色,铁钴镍都可形成氰配合物，以Co3+和Fe2+的最稳定,1、K4Fe(CN)6 亚铁氰化钾,俗称黄血盐,Fe2+6CN-Fe(CN)64-3Fe(CN)64-4Fe3+Fe4Fe(CN)63 普鲁士蓝K4Fe(CN)6Fe3+KFeFe(CN)63K+,2、K3Fe(CN)6 铁氰化钾,俗称赤血盐,2K4Fe(CN)6Cl22KCl2K3Fe(CN)6,普鲁士蓝的结构,K3Fe(CN)6+Fe
13、2+=KFeFe(CN)6+Fe2+,滕氏蓝,此反应用于检验Fe2+,此法可检验Fe3+,极易被氧化,硫酸亚铁用于处理含氰泼液,13,三、硫氰配合物,Fe3+nSCN-=Fe(SCN)n3-n(n=1-6)(血红色)Co2+4SCN-=Co(SCN)42-(蓝色,乙醚中稳定),四、羰基配合物,铁钴镍都可与CO形成低价的羰基化合物,这类化合物具有挥发性,用于提纯金属,键的形成,键的形成,羰基配合物组成特点：单核羰基配合物中，金属原子的价电子数和CO提供的配位电子数总和等于18，为反磁性物质。如：Fe(CO)5 Cr(CO)6 Mo(CO)6 Ni(CO)4,14,五、二茂铁,2C5H5MgBr+FeCl2=Fe(C5H5)2+MgCl2Fe+K2O+2C5H6=Fe(C5H5)2+2KOH,橙黄色固体,573K,N2,制 备,结 构,夹心式结构,为共价型分子,性质,熔点446K,不溶于水,溶于乙醚,乙醇等有机溶剂,373K时即升华.,用 途,作为燃料油的添加剂,可提高效率和去烟,可作导弹和卫星的涂料,高温润滑油等。,15,
