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文档简介
1、关于铬副族和锰副族第一张,PPT共四十三页,创作于2022年6月 铬的主要矿物是铬铁矿FeCr2O4 (FeOCr2O3),另外还有铬铅矿PbCrO4,铬赭石矿Cr2O3。红宝石的红色正是因为含微量的铬。 铬副族VIB 铬 Cr 3d54s1 钼 Mo 4d55s1 钨 W 5d46s2 钼的主要矿物有辉钼矿MoS2、钼钙矿CaMoO4、钼铅矿PbMoO4。 钨的主要矿物有黑钨矿(Fe、Mn)WO4、白钨矿CaWO4。第二张,PPT共四十三页,创作于2022年6月21-1-1 铬的单质1. 物理性质: 铬是银白色金属,熔、沸点高,硬度大(硬度最大的金属) 。含铬12%的钢称为“不锈钢”。2.
2、化学性质: 室温条件下,铬在空气和水中稳定。升高温度,可与多种非金属元素反应。 21-1 铬及其化合物第三张,PPT共四十三页,创作于2022年6月 纯铬可以抵抗稀酸的侵蚀,与硝酸甚至王水作用会使铬钝化,一般认为是由于表面生成一层致密的氧化物的缘故,但还有争议。Cr还能与热浓硫酸反应: 2Cr + 6H2SO4(热浓) Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Cr具有较强的还原性,未钝化时能溶于稀酸。 Cr + 2HCl(稀) CrCl2(蓝色) + H2 4CrCl2 + 4HCl + O2(空气) 4CrCl3(绿色) + 2H2O 第四张,PPT共四十三页,创作于2022年6月3
3、. 制备: FeCr2O4(s)Na2CO3 (s)强热Na2CrO4(s)Fe2O3 (s)H2ONa2CrO4(aq)浸取H2SO4 酸化Na2Cr2O7(s)C加热Cr2O3(s)Al加热Cr(s)O2第五张,PPT共四十三页,创作于2022年6月21-1-2 铬(III)的化合物一、氧化物和氢氧化物1三氧化二铬 制备: 4Cr + 3O22Cr2O3 (NH4)2Cr2O7Cr2O3 + N2 + 4H2O第六张,PPT共四十三页,创作于2022年6月(NH4)2Cr2O7热分解(火山实验chemical volcano)第七张,PPT共四十三页,创作于2022年6月1三氧化二铬 制备
4、: 4Cr + 3O2 2Cr2O3 (NH4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2 + 4H2O Cr2O3是绿色固体,微溶于水,可作染料,俗称铬绿,具有刚玉结构,熔点高(2708K)。高温灼烧过的Cr2O3对酸和碱均为惰性。Cr2O3是两性氧化物:Cr2O3H+OHCr3+或CrO2Cr(OH)4-第八张,PPT共四十三页,创作于2022年6月Cr2(SO4)3 + 6NaOH 2Cr(OH)3 + 3Na2SO42. 氢氧化铬灰蓝色胶状沉淀两性:Cr(OH)3 + 3 H+ Cr3+ + 3 H2OCr(OH)3 + OH- CrO2- + 2H2O或写成Cr(OH)4-Cr3+ + OH
5、- Cr(OH)3 H+ + CrO2- + H2O紫色 灰蓝色 绿色氢氧化铬在溶液中存在如下平衡:第九张,PPT共四十三页,创作于2022年6月CrO2 H2O2CrO42 + H2OI2CrO42 + I 在碱性溶液中,Cr(III)主要以亚铬酸盐形式存在,具有较强的还原性,易被氧化为黄色的CrO42 。CrO42- + 2H2O + 3e = 2CrO2 + 4OH E= -0.13V二、Cr3+盐和CrO2盐1. 还原性第十张,PPT共四十三页,创作于2022年6月 在酸性溶液中Cr(III)主要以Cr3+的形式存在,还原性较弱,只有强氧化剂才能将它氧化为橙红色的 Cr2O72。 Mn
6、O4- , Cr2O72 + Mn2+S2O82-Cr3+Cr2O72 + SO42Ag+, Cr2O72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O E=1.232V第十一张,PPT共四十三页,创作于2022年6月 由于Cr3+的电荷高,易于OH-结合,水解性较强。2Cr3+ + 3S2- + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S 2Cr3+ + 3CO32- + 3H2O = 2Cr(OH)3 + 3CO2 水合氯化铬加热脱水时水解:CrCl36H2O = Cr(OH)Cl2 + 5H2O + HCl 而水合硫酸铬加热脱水时不水解,是因为产物硫酸不挥发。2. 水解性第十
7、二张,PPT共四十三页,创作于2022年6月三、配合物 Cr(III)电子构型为3d3,具有6个空轨道,半径也较小,容易形成d2sp3型配合物,在水溶液中就是以Cr(H2O)63+形式存在。 CrCl36H2O是一个配合物,由于含配体不同而有不同的颜色,Cr(H2O)6Cl3 (紫色), Cr(H2O)5ClCl2H2O (浅绿色),Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O (暗绿色)。 H2O被NH3逐步取代,可生成一系列不同颜色的配合物。第十三张,PPT共四十三页,创作于2022年6月 铬酸盐和重铬酸盐在水溶液中存在着下列平衡: 2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O 加酸可使平
8、衡向右移动,Cr2O72-离子浓度升高;加碱可以使平衡左移,CrO42-离子浓度升高。故在酸性溶液中,主要以Cr2O72-形式存在,在碱性溶液中,则以CrO42-形式为主。21-1-3 铬(VI)的化合物 最常见的+6价铬盐是铬酸钾K2CrO4和重铬酸钾K2Cr2O7(俗称红矾钾,分析化学中的基准物)。第十四张,PPT共四十三页,创作于2022年6月 除了在加酸,加碱条件下可使这个平衡发生移动外,如向此溶液中加入Ba2+、Pb2+或Ag+离子,由于这些离子与CrO42-离子反应而生成溶度积较低的铬酸盐,也能使平衡向左移动: Cr2O72- + 2Ba2+ + H2O = 2H+ + 2BaCr
9、O4 (黄色) Cr2O72- + 2Pb2+ + H2O = 2H+ +2 PbCrO4 (黄色) Cr2O72- + 4Ag+ + H2O = 2H+ + 2Ag2CrO4 (砖红色) 上述反应可用于离子鉴定。第十五张,PPT共四十三页,创作于2022年6月Cr2O72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O EA=1.232V 重铬酸盐在酸性溶液中是强氧化剂。 Cr2O72- + 3H2S + 8 H+ = 2 Cr3+ + 3 S+ 7 H2OCr2O72- + 6 I- + 14 H+ =2 Cr3+ + 3 I2 + 7 H2OCr2O72- + 6 Fe2+ +
10、14 H+ = 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O定量测定Fe含量的基本反应。 加热时,还可以氧化浓HCl和HBr K2Cr2O7 + 14 HCl = 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7 H2O第十六张,PPT共四十三页,创作于2022年6月另外,利用重铬酸钾的强氧化性,3CH3CH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O 利用该反应可监测司机是否酒后开车。 鉴定: Cr2O72 + 4H2O2 + 2H+ 2CrO5 + 5H2O (乙醚) 生成蓝色的过氧化铬,可用于鉴定Cr(VI
11、)或H2O2 。第十七张,PPT共四十三页,创作于2022年6月 铬酸洗液是重铬酸钾饱和溶液和浓硫酸的混合物,有强氧化性。洗液经使用后,红棕色逐渐转生成暗绿色。若全部变成暗绿色,说明Cr(VI)已转化成为Cr(III),洗液已失效。 往重铬酸钾的溶液中加入浓H2SO4,可以析出橙红色的CrO3晶体。 K2Cr2O7 + 2H2SO42KHSO4 + 2CrO3 + H2O CrO3有毒,易溶于水生成铬酸(酸酐),是一种强氧化剂。第十八张,PPT共四十三页,创作于2022年6月小知识:铬元素在生命过程中的作用 铬是人体必需的微量元素,在肌体的糖代谢和脂质代谢中发挥特殊作用。三价铬对人体有益,而六
12、价铬有毒。 铬作为葡萄糖耐量因子的组成部分,对调节体内糖代谢,维持体内正常的葡萄糖耐量起重要作用。缺铬表现为葡萄糖耐量受损,并可能伴有高血糖、尿糖,每日在膳食中补充500 g以上的有机铬对治疗糖尿病有利。 铬能影响脂质代谢,降低血中胆固醇和甘油三脂的含量,预防心血管病。缺铬导致脂质代谢失调,易诱发冠状动脉硬化导致心血管病。每日在膳食中补充200 g以上的有机铬对治疗高血脂症有利。第十九张,PPT共四十三页,创作于2022年6月21-2-1 钼和钨的单质 钼、钨都是高熔点、沸点的重金属,可用于制作特殊钢材,钨是所有金属中熔点最高的,故被用作灯丝。钼和钨可做特种钢,被称作“战略金属”。 钼和钨与非
13、氧化性的酸不反应,浓硝酸,王水,或硝酸和氢氟酸的混合溶液。21-2 钼、钨及其化合物第二十张,PPT共四十三页,创作于2022年6月一、三氧化钼和三氧化钨MoO3是白色固体;WO3是淡黄色固体。21-2-2 钼和钨的含氧化合物 2Mo/ W + 3O2 2MoO3 / WO3 MoO3和WO3都是酸性氧化物,难溶于水,溶于氨水和强碱溶液生成含氧酸盐。MoO3 + 2NH3H2O (NH4)2MoO4 + H2O WO3 + 2NaOH Na2WO4 + H2O第二十一张,PPT共四十三页,创作于2022年6月二、钼酸、钨酸及其盐 当可溶性钼酸盐或钨酸盐用强酸酸化时,可析出黄色的水合钼酸 (H2
14、MoO4H2O) 和白色的水合钨酸 (H2WO4xH2O)沉淀。 酸性按 H2CrO4 H2MoO4 H2WO4 顺序迅速减弱。 钼酸盐和钨酸盐的氧化性也比铬酸盐弱的多。第二十二张,PPT共四十三页,创作于2022年6月三、多酸及多酸盐7H2MoO4 H6Mo7O24 + 4H2O(七钼酸或仲钼酸) (NH4)6Mo7O244H2O是一种微量化学肥料1. 同多酸: 两个或两个以上同种简单含氧酸分子缩合而成的酸称为同多酸,它们的盐称为同多酸盐。 在钼酸和钨酸的溶液中加入酸,就会形成缩合度不等的多钼酸和多钨酸,随着 pH 值减小,同多酸的聚合程度增大。第二十三张,PPT共四十三页,创作于2022年
15、6月2. 杂多酸: 由两种不同含氧酸分子缩水而成的酸称为杂多酸,其盐称为杂多酸盐。 如钼酸铵和磷酸根离子可生成黄色12-磷钼酸铵沉淀,可用于鉴定磷酸根离子。 3 NH4+ +12 MoO42- + PO43 + 24 H+ = (NH4)3 PMo12O406H2O + 6H2O第二十四张,PPT共四十三页,创作于2022年6月P(Mo12O40)3七钼酸根3. 结构: 基本结构单元是MoO6,WO6八面体。第二十五张,PPT共四十三页,创作于2022年6月小知识:钼元素的生物功能 钼是第二、三过渡系元素中唯一的生物体必需的微量元素。很多种酶中都含有钼。如豆科植物根瘤中的固氮酶,人体的黄嘌呤氧
16、化酶等。 钼是大脑所必需的七种微量元素Fe,Cu,Zn,Mn,Mo,Se,I之一。缺钼会导致神经异常,智力发育迟缓,影响骨骼生长。钼过量又会造成心腔扩张,心肌肥大,甲状腺肿大,钙磷代谢失调等。第二十六张,PPT共四十三页,创作于2022年6月锰副族 VIIB:锰 Mn 3d54s2 锝 Tc 4d55s2 铼 Re 5d56s2 锰最重要的矿物是软锰矿MnO2、黑锰矿Mn3O4、方锰矿MnO和菱锰矿MnCO3等;近年来在深海发现大量的锰矿锰结核。第二十七张,PPT共四十三页,创作于2022年6月21-3 锰及其化合物21-3-1 锰的单质金属锰是银白色金属,粉末状的锰为灰色。 锰是钢的一种重要
17、添加剂,因为它能脱除氧和硫,从而改进钢的强度。制备:3MnO2 Mn3O4 + O2 (直接反应太过剧烈) 3Mn3O4 + 8A1 9Mn + 4A12O3第二十八张,PPT共四十三页,创作于2022年6月锰是活泼金属: Mn + O2 Mn3O4 Mn + X2 MnX2 Mn + H2O(热) Mn(OH)2 + H2 Mn + H+ Mn2+ + H2 第二十九张,PPT共四十三页,创作于2022年6月21-3-2 锰的化合物 一、锰(II)的化合物 溶解性Mn(II) 的强酸盐易溶于水,如 MnSO4、MnCl2 和Mn (NO3)2等;而弱酸盐MnS、MnCO3、MnC2O4和氢氧
18、化物Mn(OH)2难溶,但它们可以溶于强酸中,这是过渡元素的一般规律。 第三十张,PPT共四十三页,创作于2022年6月2 还原性: MnS、MnCO3、MnC2O4和Mn(OH)2在空气中放置或加热,都会被氧化为黑色的亚锰酸。MnS + O2 +H2O = MnO(OH)2 + S2MnCO3 + O2 + 2H2O = 2MnO(OH)2 + 2CO2 在碱性溶液中,Mn2+还原性较强,易被氧化。Mn2+(淡粉红色) + 2OH- Mn(OH)2 白色 2Mn(OH)2 + O2 2MnO(OH)2 棕色 在水质分析中用于测定水中的溶解氧。第三十一张,PPT共四十三页,创作于2022年6月
19、3 Mn2+ + 2 MnO4- + 2 H2O = 5 MnO2(棕色) + 4 H+ 在酸性溶液中Mn2+是最稳定的氧化态,还原性较弱,只能被强氧化剂氧化: 2Mn2+5BiO3- + 14H+ = 2MnO4- + 5Bi3+ + 7H2O 2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O = 2MnO4- +16H+ + 10SO42- 2Mn2+ + 5PbO2 + H+ = 2MnO4- + 5Pb2+ + 2H2OAg 可用于鉴定Mn2+,但Mn2+的浓度和用量不宜过大,否则:第三十二张,PPT共四十三页,创作于2022年6月 酸根有氧化性的二价锰盐热稳定性较差,高温分解时 Mn(I
20、I) 被氧化。如: Mn(NO3)2 = MnO2 + 2 NO2 Mn(ClO4)2 = MnO2 + Cl2 + O2 3 Mn(II)盐的热稳定性 二价锰盐中,硫酸锰最稳定,可形成一系列 水合物,加热时不分解,易脱水。 MnSO47H2O MnSO45H2O MnSO44H2O MnSO4H2O第三十三张,PPT共四十三页,创作于2022年6月4. 配合物 Mn2+ 组态 3d5,与 H2O、Cl- 等弱场配体形成外轨、高自旋型配合物:如 Mn(H2O)62+ 和 MnCl64-等。如 Mn(CN)64-与 CN- 强配体形成内轨、低自旋型配合物:第三十四张,PPT共四十三页,创作于20
21、22年6月二、Mn(IV)化合物-MnO2 MnO2是棕黑色粉末,难溶于水、稀酸和稀碱。它具有两性,如可以溶于浓碱生成亚锰酸盐。MnO2 + 2 NaOH(浓) Na2MnO3 + H2O在碱性介质中具有还原性2MnO2 + 4KOH + O2 2K2MnO4 + 2H2O3MnO2 + 6KOH + KClO3 3K2MnO4 + 3H2O + KCl第三十五张,PPT共四十三页,创作于2022年6月MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + Cl2+ 2H2O在酸性溶液中是强氧化剂:4MnO2 + 6H2SO4(浓) = 2Mn2(SO4)3 + O2 + 6H2O 2Mn2(SO4
22、)3 + 2H2O 4MnSO4 + O2 + 2H2SO4 2MnO2+ 2H2SO4(浓)2MnSO4 + O2 + 2H2O MnO2可用作火柴的助燃剂,某些有机反应的催化剂,以及合成磁性材料铁氧体 MnFe2O4 的原料等。第三十六张,PPT共四十三页,创作于2022年6月三、Mn(VI)化合物-锰酸盐 加酸平衡向右移动生成紫色的MnO4-,即使很弱的酸如CO2或HAc,也能促进歧化反应进行完全。 3K2MnO4 + 2CO2 2KMnO4 + MnO2+ 2K2CO3 Mn(VI)最重要的化合物是深绿色的K2MnO4。锰酸盐只能在强碱性溶液中稳定存在,在中性或近中性溶液中易歧化。 3MnO42- + 2H2O 2MnO4- + MnO2 + 4OH- 3MnO42- + 4H+ 2MnO4- + MnO2 + 2H2O第三十七张,PPT共四十三页,创作于2022年6月 另外,采用电解的方法也可以由锰酸盐制备高锰酸盐。 阳极: 2MnO42- 2e 2MnO4- 阴极: 2H2O + 2e H2+ 2OH- 总反应为: 2K2MnO4 + 2H2O 2KMnO4 + 2KOH + H2或者加入氧化剂Cl2或NaClO氧化: 2K2MnO4+ Cl2 2KMnO4 + 2
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