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1、第二十一章,过渡元素(),无机化学,1.掌握铁、钴、镍单质及其重要化合物的性质、结构和用途。2.了解铂系元素及其化合物的性质和用途。,教学要求,第二十一章 过渡元素（二）,第一节 铁系元素通性第二节 铁系元素的重要化合物第三节 铂系元素,本章讲解内容,一、铁系元素的基本性质,第一节 铁系元素通性,价电子层 主要氧化态Fe 3d64s2+2，+3，+6Co 3d74s2+2，+3，+4Ni 3d84s2+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,氧化态,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
2、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。,铁系元素标准电极电势图,FeH2OCO2FeCO3H24FeCO36H2OO24Fe(OH)34CO24Fe(OH)32Fe2O33H2O(铁锈)3H2O,化学性质,2.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+2价盐,1.常温下铁容易受潮湿的空气腐蚀，钴和镍则较稳定,单质均为具有光泽的银白色金属。,具有磁性，为铁磁性物质，其合金为良好的磁性材料。,3.在高温下它们都能与O2，S，Cl2 以及水蒸气等反应,3Fe2O2Fe
3、3O4FeS FeS2Fe3Cl22FeCl33Fe4H2OFe3O44H2,4.Co、Ni对碱稳定，铁在浓碱溶液中会慢慢受到腐蚀,M2H+=M2+H2Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O3Co+8HNO3=3Co(NO3)2+2NO+4H2O(Ni的反应类似),第二节 铁系元素的重要化合物,一、氧化物和氢氧化物,混合价态混合物Fe3O4经结构研究表明为FeFeFeO4 它具有强磁性、良好导电性,弱碱性：,均为碱性氧化物,难溶于水和碱,溶于强酸,均难溶于水，为碱性氧化物,缓慢氧化,Co2+2OH-Co(OH)24Co(OH)2+O2+2H2O 4Co(OH)3,强氧化剂,2Ni(OH)
4、2+ClO-+H2O 2Ni(OH)3+Cl-2Ni(OH)2+Br2+2H2O 2Ni(OH)3+2HBr,空气氧化,Fe2+2OH-Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,还原性,中和,HCl、H2SO4,被还原,被还原,Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2+6H2O2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2+3H2O4Ni(OH)34H2SO44NiSO4O210H2O,2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO42-+5H2O+3Cl-,4FeO42-+20H+4Fe3+3O2+10H2O,高
5、铁酸的制备：,高铁酸盐很不稳定，遇酸分解：,二、盐类,2Fe3+H2S2Fe2+S+2H+2Fe3+2I-2Fe2+I22Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+,M2+盐的溶解性,易溶盐:MSO4、MCl2、M(NO3)2难溶盐:MCO3、M3(PO4)2、MS,M2+盐的还原性,FeCoNi还原性减弱，稳定性增强,4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O,配制Fe(II)盐溶液时：1.加入酸，防止水解 2.加入铁钉，使 Fe+2Fe3+3Fe2+,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（俗称摩尔盐）比较稳定,6
6、FeSO4+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,重要的M2+盐,二氯化钴的结晶水随温度不同而不同,变色硅胶就是用硅胶浸泡CoCl2溶液后干燥而成的。,重要的M3+盐,Fe3+的水解,因水解，溶液呈黄色或红棕色pH增大,缩聚成红棕色胶状沉淀pH=45，形成水合三氧化二铁沉淀,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
7、Co2+盐。,无水三氯化铁的结构与三氯化铝相似,为双聚体分子,2Fe+3Cl2 2FeCl3,无水FeCl3的制备,M3+盐的氧化性,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,三、Fe、Co、Ni的配合物,1.氨基配合物,FeCl2可与NH3气形成Fe(NH3)6Cl2，但易水解 Fe(NH3)6Cl2+6H2O Fe(OH)2+4NH3H2O+2NH4Cl,2.氰基配合物,Fe(CN)64-Fe(CN)63-Co(CN)64-Co(CN)63-Ni(CN)42-黄色 深红色 棕色 黄色 黄色,极易被氧化,K4Fe(CN)6，俗称黄血盐,Fe2+6CN-
8、Fe(CN)64-K+Fe(CN)64-Fe3+KFeFe(CN)6普鲁士蓝,K3Fe(CN)6，俗称赤血盐,2K4Fe(CN)6Cl22KCl2K3Fe(CN)6,K3Fe(CN)6+Fe2+=KFeFe(CN)6+2K+,滕氏蓝,3.硫氰基配合物,4.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,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,结构,夹心式结构,为共价型分子,用途,作为燃料油的添加剂,可提高效率,可作导弹和卫星
9、的涂料,高温润滑油等。,5.二茂铁,制 备,价电子层 主要氧化态Ru 4d75s1+4Rh 4d85s1+3Pd 4d10+2Os 5d66s2+6，+8Ir 5d76s2+3，+4Pt 5d96s1+2，+4,m.p，b.p降低，金属键减弱形成低价的倾向增强从上到下，形成高价的倾向增强。,一、铂系元素的基本性质,催化活性高，有机合成中常用Pt和Pd,第三节 铂系元素,1.在常温下，只有粉末Os会慢慢氧化，形成挥发性的具有特殊气味的OsO4，其余稳定，在高温下会与F2，Cl2，S等反应,化学性质,2.对酸稳定，Pd可溶于浓硝酸，王水或热的浓硫酸,3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2O,Pt可溶于王水,3.所有铂系金属在氧化剂存在下，与碱共熔，生成可溶性化合物。注意：铂还常用做制铂坩锅，但在使用时不能用来加热与其反应的物质。如：王水，Na2O2等,4.易形成配合物 如：PtCl62-,
