工业流程之元素篇一

1、工业流程之元素篇一第四周期d区金属熔点、沸点高熔点最高的单质：钨 (W) 3683土 20C硬度大硬度最大的金属：铬(Cr)摩氏9.0导电性，导热性，延展性好元奮sN1CuZuhn-040-0,282 0339wnci等直中莽HC1HSOft RdHaSOi总趋势：同一周期从左至右活泼性降低。氧化物及其水合物的酸碱性 同种元素，从高价到低价，碱性增强。Mn2O7 MnO3 MnO2 Mn2Q MnO强酸性酸性 两性 弱碱性碱性同一周期最高氧化态的氧化物及水合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。SqQ3TiQ2CrQMn2Q7强碱两性 酸性强酸同族同氧化态，自上而下酸性减弱，碱性增强。第四周期d区金

2、属含氧酸根离子： 2 - VO3 (黄色卜CI2O7 (橙色卜MnQ4(紫色)钪Sc价层电子构型：3d14s2 ?(Sc3+/Sc) = 208V是第一过渡系最活泼的金属。性质与IIIA的Al相似，单质、氧化物 SqQ3、氢氧化物Sc(OH)j都具有两性。 可与F形成ScF3：类似于Na3AIR5。也能与K+、”甩+等的硫酸盐形成复盐Kz(SQi) Sc2(SO4)3 nH2OSc + 空气(O2) T S3Sc + HO t HzSc + NaOH t Hz于 Al 相似钛Ti一.概述周期表的位置：四周期 IVB族，22 号元素价层电子构型：3d24s2主要氧化态：0、+IV、+III、(+

3、II)、( T)(1)含量并不十分短缺的元素(2) 有多种优异性质密度小(钢 7.4Ti4.54AI2.27),比钢轻 43%强度大：合金抗拉强度达180kg-mm-2，适应温度宽；耐腐蚀性强(不怕酸、碱、海水、体液 )。(3) 是较活泼的金属，但表面易形成氧化膜。2+3+2+TiO 0.10V Ti O37V Ti -.63V TiIO86V|(4) 用途广泛：飞机、潜艇材料,可增加深度 80%,达4500 m 以下； Ni-Ti记忆合金；人造关节等.二丄业制备FeTtOj壽海TiOSO,理沁1 no,*26Ti与Mg如何分离？真空蒸馏利用沸点差别或加入稀盐酸Mg溶解工业上从钛铁矿制备 Ti

4、Ck中，含有FeC3、SiC4、AlC3、VOCb、VOCb副产物, 如何分离？用分馏方法分离TiC4FeC3SiC4AIC3VOC3VOCbb.p/K 409583329453400423但TiC4与VOC3接近，分馏困难，还原为四价易于分离：2VOC3 + Cu = 2VOC2 + CuC2Ti单质化学性质(1 )溶于 HF酸(2)室温下能缓 慢溶于浓HCI或热、稀 HCI(3 )与 HNO 3反应，Ti + 4HNO 3 tHF .- g H 2TiF 6 + H 2Ti浓 hciTiCI 3(紫红)+H2 f严TiO 2+ +CuCI J生成 H 2TiO 3H 2TiO 3 .+4N

5、O 2 1+ H 2O(4)与熔融碱反应Ti +2NaOH+H2O =Na 2TiO 3 +2H 2TiO 2性质TiO 2是钛的重要化合物，俗称钛白或钛白粉 油漆、颜料TiO 2有三种晶型，金红石型、锐钛矿型和板钛矿型, 其中最重要的是锐钛矿型，半导体、催化剂。两性，以碱性为主溶于浓碱 难溶于稀酸， 可溶于浓硫 酸可溶于氢氟酸TiO 2 + 6HFH 2SO4TiONaOHTiOSO 4Ti ( SO 4)2Na 2 TiO 3 Ti生成TiO 2+,不 是Ti 4+,因电荷 多、半径小，极易水解4+ + H2。- Ti(OH)3+ + HBaCO BaTiOTi(OH)3+C0 23+ +

6、 H2OTi(OH)I -H22+ + H2OTiOT TiF,2- + 2H + + 2H 2O钛酸盐和钛氧盐钛酸盐大多难溶于水如BaTiQ是难溶于水的白色固体介电常数高，是最重要的压电陶瓷材料硫酸氧钛（TiOSQ）为白色粉末可溶于冷水均易水解，生成白色偏钛酸沉淀Na2TiO3 + 2H2O = H2TQ3 J + 2NaOHTiOSO4 + 2H2O = H2TQ3 J + H2SO4四氯化钛咼温制取TiO2+2C+2C2 = TiC4+2CO性质：1.为易挥发的共价型化合物2. 室温下为无色液体，易挥发，有刺激性气味，易溶于有机溶剂3. 极易水解，在潮湿的空气中冒白烟TiC4+3H2O

7、= H2TQ3 J + 4HCIf用于制造烟雾4. 是制备金属钛及其化合物的重要原料，有机反应催化剂三氯化钛（紫色）制取1.在500 -800 C用氢气还原干燥 TiC4气体2TiCl4 + H2=2TiCb + 2HCl2. 将钛溶于热、浓 HCl2Ti+ 6H = 2Ti+ 3出 f3. 在HCl溶液中用Zn还原Ti）2+3+2+2TiO + 4H +Zn t 2Ti +Zn + 2H2O性质：较强还原性，易被空气氧化3+2+4Ti +2H2O +O2= 4TiO + 4H四.缺的主 要化学反应归纳FeTiO,T1O；IKljh;tio3TiCl.iTKXH.OO2* 植黄色11OL.Ti

8、O, crij/ TiOSO4H,TiCL 深tit 1TiCl4tljOTiOaH2O賓色口笆、 一 .NaTiOjJTitTiCljK 色“Ti钒V一.钒的性质口 周期表的位置：四周期VB族，23号元素价层电子构型：3d34s2主要氧化态：+5、+4、（+3）、（+2）、0离子存在形式：VO2+/VO3-V02+v3+v2+物理性质：银灰色，硬度比钢大，熔沸点比钛高化学性质：在空气中稳定，表面易形成氧化膜。室温下不与水、非氧化性稀酸、稀碱作用。溶于HNO 3、王水，生成与浓 H 2S0 4-与HF 与熔融强碱作用(0V0 2 +离子：VOSO 4 + H 2VF 3 + H 22存在），逐

9、渐溶解得V0 3与 0 2, F 2与Cl 2与 Br2, I 2与 C, N 2, SiV2O5, VF 5VCl 4VBr 3, VI 3高温高一;生成硬度大，熔点很高的间充型化合物 VC, VN, VSi.钒的重要化合物钒的氧化物：具有各种美丽的颜色氧化数+1+2+3+4+5氧化物刖20b VO 13)-VO 2+FVO 2+丁V3+V2+ I无色（正） 黄（偏） 蓝绿紫缩合性（磷酸根）向钒酸盐溶液中加H +pH 12 121092.2 8.4)- V3OpH3)缩合度增大，溶液的颜色逐渐加深，即由无色变到深红色。溶液转为酸性后， 缩合度就不改变，而是获得质子的反应。6- +5-V10O

10、28 +H =H V10O285- +4-HV10O28 +H =H2 V10O28在pH= 2时，则有五氧化二钒水合物的红棕色沉淀析出。如果加入足够的酸(pH= 1)溶液中存在稳定的黄色 VO离子。钒酸根的氧化性? +2+?a(VO2 /VO2 )=1.0V在酸性介质是中等强度的氧化剂，被HC、Fe2+、H2C2O4、酒石酸、乙醇等还原为；_ +2+_ 2+3+_VO2+ Fe +2H= VO + Fe + 出0钒酰离子亚钒酰离子黄色蓝色2VO2+ +H2C2O4+2t 2VO2+ 2CO2 t +2H2O 被Sn2*还原为V3+2VO2+Sn2+4H+t 2V3+Sn4+2H2O被出、Zn

11、等强还原剂，逐步还原到V2+。ZnZn绿色 紫色vo/ xo2+蓝色+4) VO2+的还原性2+- -2+5VO +MnO4 +H2O t 5VO +Mn +2H钒酸盐与H2O2反应-VO43-W o2-可被取代 弱碱或中性：VO43-+H2O2 T VQ(O2)23-(黄色) 强酸性：VO4S+H2O2 T V(O2)3+(红棕色)三.钒的重要反应H 2H2H2?无氧化性恤和溶液酸性涪液中*匸“為定+h：so4 g)憾杵落液EC rOH）J -有还康杵兀论酸性吨破性期液. 5 TT ）均不穏尢主要氧化物和氧化物的水合物1主要氧化数最常见状态颜色酸碱性+2Cr(OH)2蓝碱性:+3Cr 2O

12、3 Cr(OH)3绿 灰绿两性+6CrO 3H 2 Cr 2 O 7H 2CrO 4暗红 橙红黄酸性(+3)铬的化合物(亮绿)Ci2O3(绿);Cr(OH)3(灰绿);CrC3(绿色)；Ci2(SO4)3(紫);CrQ(1) C12O3 和 Cr(OH)3C12O3:油漆的颜料“各绿”物理性质：微溶于水，熔点高，稳定性高， 制备： (NH4)2Cl2O7N 2+CBO3+4H2ONa2Ci2O7 +C= C2O3+ Na2 CO3 +CO2Na2Ci2O7 + S = CrO3 + Na2SO4燃烧4Cr + 3O2 = 2C2O3化学性质：类同 AI2O3，显两性。Ci2O3也既溶于强酸，又

13、溶于强碱。+3+Ci2O3+6H t 2Cr +3H2OCrzO3+2OH-+3H2S 2Cr(0H)f 制备： (NH4)2Cr2O7TN 2+CBO3+4H2O Cr(OH)3灰绿色沉淀，两性，性质类同AI(OH)3氧化物、氢氧化物为两性(2)+水解性；*灰绿) CrllhSSHMCrO.)|C6: CrO42为主(MpH2: C12O72-为主?调节溶液pH值，可使两者之间相互转化。?(2)5072-与CrO42侗的转化溶解度的影响?Ksp(Ag2CrQ)=1.1 X-0; KJp(Ag2Cr2O7)=2.0 X 800K2 = Mn3O 4 + O2(g)3. (+6)锰的化合物K2M

14、nO4：暗绿色晶体，稳定存在于强碱性溶液(pH14.4)，在酸性、中性介质均 易发生歧化。2 - + 3MnO4 + 4H = 2MnO4 + MnO2 + 2出02 3MnO4 + 2H2O = 2MnO4 + MnO2 + 4OH4. (+7)锰的化合物KMnO4：紫黑色晶体，易溶于水。(1)最常用的氧化剂之一，?(MnO4 /Mn2+)=1.51V可氧化 Fe2J fF, I t IQ , Cl C2, H2S2 _2 _2 _2 _TS 或 SO4 , SO3 t SO , C2O4 t CQ,H2O2to 2, Sn t Sn , Mn t MnO2等。溶液的酸度不同，MnO4被还原

15、的产物不同： 2 - +2+2 MnO4 + 5SO3 + 6H = 2Mn + 5SO4 + 3出。- 2 2 - -2MnO4 +3SO3 +出。=2MnO2+3SO4 + 2OH2MnO4 +SQ2 +2OH = 2MnO42 +SO42 + H2O(2)不稳定性(见光)遇酸4MnO 4 - + 4H +(微酸)=4MnO 2 + 3O 2 + 2H 2O(见光)中性或弱碱4MnO 4 - + 2H 2。= 4MnO 2 + 3O 2 + 4OH -浓碱4MnO 4 - + 4OH - = 4MnO 42 - + O 2 + 2H 2O加热KMnO473K4 =2MnO 4 + MnO

16、2 + O 25. （+7）Mn 的化合物制备2MnO 2+4K0H + O 或.3MnO 2+6KOH+KCIO2= 2K 2MnO 4 + 2H 2O熔融3 =3K 2MnO 4+KCI+3H 2OK2MnO 4 + 2CO 2 = 2KMnO 4 + MnO 2+ 2K 2CO 32K 2MnO 4 + Cl 2 = 2KMnO 4 + 2KCI电解2K 2MnO 4 + 2H 2O = 2KMnO 4 + 2KOH+ H 2阳极(Ni): 阴极(Fe):2MnO 42 - 2e- = 2MnO 4H 20 + 2e - = H 2 + 2OH -2KMnO4+H;SO4 (浓里绥 Mn

17、:O +K2SO4+H2OMn:O- +冷水)=2HA1dO4(强酸MnS nHXg色）n-或H Ac巧so3=-x ,iizs企6贞即4 庐OlI-TOsCH+)SjOfl1-KOHCH l漆）E或0（歧化）MnO,(黑福丫I1T 诚 CO, 徳ibMnOMnoJ绿铁钴镍一.单质的一业特件1 都是具有光洋的银白色金風、具有突出的 融磁怪为铁磁怪物低氣化隹“价电了构型重耍氧化值Fe3dtf4s24 尹 3,()Co3(TXb2s+3,f+5)Ni3(P4v,+3,t+4)皈高氧化値不零丁旅序数3. 为中寿需叢的金用FeCONl-0.473-0.277-0.232高温、Fc与甩X用.生成隔5和血

18、琴 第温，寸晞RC、稀R筋6作用生成W诩H玷在鞭浹小6中钝花，讼在浓占他中钝花在高ST.与6反应*生咸、jCMThCO与6作用.生戒w CoCht MCh与曽作用，生成F砧，CoS. XiSFp与fi&Hk作曲Fdt呈，生底1*0劝二*存在办铁tr= fo3!感铁*=吗5； 黄铁矿:FcS:j 辉钻矿：CoAsS;铮黃铁药；NiS KeS； 三，单區的物理性區 白色金屈，磁性材料； 叫CcfllNl熔点接近“HNOjHS.生jfiFffNOj)一一班、力的审让辐FrO(OCX施絢、NiO(eft)Fe：O1 Co.OS)0CM 誰F刘CM熬1.性庚I“j都足Jft性氟优翎期涪J l难涪*水和W

19、L 柑”3价筑化恸都捉右航化性.井且航弹他力 严 L %O严 M；Oj】*Oi足務徑结化槪.寤觸15(1凹卜知切反買酗石乙制备隔抱空气=22mo + co3 + co2Fe(0nh Fe2O3 + 3H2O吕3Fe+2O,=F3O4Co(OH)( 1(蓝)氯化規钻Uft盍盂化钻)二 Fh Co, 3啲SIS化物还原性增議/ + 2011 Co(OII)?(|&a)| 6 CoCOHjs棕) Cq:OjiH2O(15)FetOHj.t 白) COH).(粉红)苇 iOH)媒) Fe(OHh(铃红 Co窥化怜墙强yi + ion - m(oid2(果蛹)F 土 +2OH-鈕=FeCo(ll)NXn

20、)Fe3- + 3OH-=FefOHJi.红棕)re(OH). + 3HCL FtCJ, + 3H.nHMOHh + 6IK I($)ZMCh - Cli + (SfLOM=Coi=.(+n)Fe. Co. M的it1. f+n)Fs匚讥CM盐的H以性強酸盐期瀋J水*霸酸盐难涪水(2) 呵溶性盐在水中楼溶液显酸性(有微弱的 水解h从瀋液中斯出韶悴，営右结品水. MSO4 H2o MCI，6H.O 1小0沖唔Ho(3) 水合歳子都昴一定的嗾色IFHHehF-浅绿CotHjO*-粉红 ri(H:O)d 亮绿(4) 郝叮械金晶或NTV的疑酸就析岀 靈崽如11狂沁沙码011心尔诜2.几种車要的(n)K

21、(l)rSO4 711.0 绿矶制 FI HjSOj = FeSOj + Il；(g)性质*还晾性4FeSO 4 2H.O + O. = 4Fe(OH)SO4 在酸件介质中的亀眾用在緘杵介质 在酸性介压中,FQJFP；fflKMnOK:r;O7. Ch等强筑化剂* 配制FFifc水溶液，一是加酸，二是加F.”(DCnChtO舟备：Co+ CljCoCljnfefet -个娈出的于就中结岛水 敕口不同而早现不同的顧et aCL粉红藍红门口护!；。兰空：0Xf1!2X in J5(p)l.flX io J1(p)不涪子水z.fjx i(rie(y)F* + H;S + FpS(s + 2?Hj+C

22、o- + n,S + 2XH,Co?s(s) + 2NH4- 苇卩f + H,s + 工XH、=r MS(s) + 2NM/君 14 卩佇 + 211亠才一 HiS(a)+ Fe2-CqS,形ritjfi由T品塑辅瓷而不再谊于噸”为什么铁、钴、镍的氯化物中只能见到FeC3而不曾见到 CoC3、 NiCb;铁的氯化物中常见到的是FeC3而不曾见到Feb ?Fel31.制备,干法2Fe + 3K2FeC13羯法Fe(OH)5 十 HCI =Fed,十 3H:OFtsOj 4 6HCI JFcCIj + 3H2O或Fl 亠 2H_ 1F- + FeSF卫严1Y 4- 2KI = 2- 4- I2 +

23、 2Kf 十= Sn4* + 2FZFc*T O)sp+ Fe(0HMHe)j +H2阳血0讣 J (He), Fe(OHJ c(H;O)Jr 水合铁离子双聚体+2II-F严水解忘终产物工FOH)j在喊性介廉有还总性6血利+3萨b/V fcOj1-。宀 Fe(OHh2FHOH)3C1O-+4OH = :FeOHCl+5H.O 红高段酸根 KC1O,也能发生上述反应仁*、AP、的井同点郴同点：水合虧子的配位数相同；昜形咸矶； 遇适圣減生成脳性的般狀沉沁易水不同点：水合謎子的胺芭不同， Cr(H;O)4J7S), fFeOLO Fe(OHh + 1NH* Fp3 + 3NH+3H:O = Ff(O

24、H)j(s)十 3MV说明在水瀋液审不谢5到铁的刼合轴Cw1* I6NH.G(、H)旷一 CoH.Jd1 CI/丄黄角红低Co(on)CKs)fi注1;Co(OH)CI+ NHf+ 5NH3=Co(B j)* |=+H :O +CV 加入ISHl促快平衡右穆实愛时先拥入MLC1,后加入NH0I卫看 不到遇色注珀(仃:用丄。)一 1J29VgfOj OK-) = U.401VA(Co/CoJ- - L82V砰(5、也疋丿 Co(论h： J = 0JV8V4 Co +O,+2 H3O=4|Cd(MI3M?j +40113.氟配合物人逾鹤配合物F/+ + 2CN 一 FeN)：(*)，K JFe(CN%茂血補在命虞;F tnSCN-FQCSXpW血红 n 1 6ZKdlCN + CL 2KCl + 2K4be(C6|碱杵条件下分