钛副族元素和钒副族元素课件

钛副族元素钒副族元素第20章钛副族元素和钒副族元素

钛副族元素钒副族元素第20章

钛副族元素周期表ⅣB族，钛

Ti，锆

Zr，铪Hf

钒副族元素周期表ⅤB族，钒

V，铌Nb，钽Ta

钛副族元素周期表ⅣB族，钛

Ti

钛在地壳中的质量分数为

0.56

%列第9位金红石TiO2钛铁矿FeTiO320.

1钛副族元素钛Ti钛在地壳中的质量分数金红石1791年，英国人格雷戈尔（R.W.Gregor）首先发现了金属钛，1795年，德国人克拉普罗特（M.H.Klaporth）也独立发现钛元素，1791年，英国人格雷戈尔（R.W.G

直到1910年，单质钛才被美国人亨特（M.A.Hunter）通过Na还原得到。

由于钛在自然界中的存在十分分散以及提炼钛金属的困难很大，

它长期被认为是一种稀有金属。直到1910年，单质钛才被美国人亨锆

Zr

锆在地壳中的质量分数为

0.0190

%

列第18位锆石ZrSiO4

二氧化锆矿ZrO2锆Zr锆在地壳中的质量分数锆石与Zr混生铪

Hf

铪在地壳中的质量分数为

3.310－4%与Zr混生铪Hf铪在地壳

原子的价电子层结构

(n－1)d2ns2，最稳定的氧化态为+

4，其次是+3，而+2氧化态较为少见；

特定的条件下，化合态的钛会能呈现少见的0

和–1的低氧化态。原子的价电子层结构(n－1)d2n20.

1.

1钛单质1.物理性质

密度只相当于钢的57%，而强度和硬度却与钢相近。

钛是银白色金属，高熔点。

钛的密度为4.506kg•dm－320.1.1钛单质1.物理性质

钛兼有铝和铁的优点，轻且强度又高。

与铝相比，钛的密度虽然大些，但机械强度却远比铝大。

钛兼有铝和铁的优点，轻且与铝相

纯净的钛有良好的塑性，钛越纯，塑性越强，它的韧性超过纯铁的2倍。

纯净的钛有良好的塑性，钛2.化学性质E⊖（Ti2+/Ti）=－1.630V，E⊖（Ti3+/Ti）=－1.37V

钛是一种热力学上很活泼的金属，但是，在常温下金属钛是不活泼的。2.化学性质E⊖（Ti2+/Ti）=－1

因为它的表面生成了一层极细致的、钝性的、能自行修补裂缝的氧化物膜。因为它的表面生成了一层

常温下Ti不与X2，O2，H2O反应。

也不与强酸、强碱反应，甚至和王水也不发生作用。常温下Ti不与X2，O2，2Ti+6HCl（热、浓）

——2TiCl3

＋3H2↑2Ti+3H2SO4（浓）

——Ti2SO43+3H2↑（）

钛能缓慢地溶于热的浓盐酸或浓硫酸中，得到紫色的Ti3+溶液：2Ti+6HCl（热、浓）

金属钛可溶于热的氢氟酸，Ti+6HF——[TiF6]2－+2H＋+2H2↑金属钛可溶于热的氢氟酸，Ti+

金属钛遇到硝酸时，表面的氧化物膜将得到完善，故不易发生反应。

金属钛不与热碱溶液反应。金属钛遇到硝酸时，表面的

高温时，钛相当活泼，可以通过直接化合生成氧化物TiO2、卤化物TiX4、间充型碳化物TiC等。高温时，钛相当活泼，可以

钛能在空气中燃烧，是唯一可在氮气氛中燃烧的金属。钛能在空气中燃烧，是唯一Ti+O2———

TiO2高温3Ti+2N2———Ti3N4

高温

Ti+2Cl2

———TiCl4高温Ti+O2———TiO2钛在高于300℃时能与H2

反应，生成稳定的灰色的TiH2。

TiH2在1000℃左右可以完全脱氢，是纯氢的一种有效供源。钛在高于300℃时能与H2反应，3.

用途

金属钛特有的银灰色调不论是采用高抛光、丝光，还是亚光方式处理，都有上好的表面效果。3.用途金属钛特有的银灰色调不论钛是除贵金属以外最合适的首饰材料，市场上俗称钛金。钛是除贵金属以外最合适的

液体钛几乎能溶解所有的金属，与多种金属形成合金。液体钛几乎能溶解所有的钛镍合金有较强的形状记忆应变性、较好的恢复应力和较高的记忆寿命，被公认是最佳形状记忆合金。钛镍合金有较强的形状记忆

铌钛合金在低于临界温度

4K时，呈现出零电阻的超导功能，主要用于制造高场超导磁体。

铌钛合金在低于临界温度4K

钛铁合金具有吸附氢的特性，在氢气的分离、净化、储存和运输、制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面很有前途。钛铁合金具有吸附氢的特性，在

金属钛无磁性，在很大的磁场中也不会被磁化，无毒，与人体组织和血液有很好的相容性，所以被医疗界用于制造人造关节和接骨。金属钛无磁性，在很大的磁场中

金属钛抗阻尼性强，受到机械振动或电振动后，与金属钢、铜相比，其自身振动衰减时间最长，因此可作音叉、音响扬声器的振动膜。金属钛抗阻尼性强，受到机械振4.金属钛的提炼

金属钛难提取，不仅因为它熔点高，而且高温下易与空气、氧气、氮气、碳和氢气反应。4.金属钛的提炼金属钛难提取，不仅因为它熔

工业上从钛铁矿（FeTiO3）出发提取单质钛。工业上从钛铁矿（FeTiO3）

先用浓硫酸处理磨碎的钛铁矿粉，使矿石溶解。FeTiO3+3H2SO4

———

TiSO4

2+FeSO4+3H2O（

）

同时加入

Fe

粉，防止Fe2+

被氧化。先用浓硫酸处理磨碎的钛铁FeTiO3+TiSO4

2+H2O——TiOSO4+H2SO4（）

低温下结晶析出

FeSO4·7H2O，过滤后稀释、加碱和加热均可促进体系中TiSO4

2水解，生成硫酸氧钛。（）TiSO42+H2O——TiOSO4

进一步水解，生成偏钛酸TiOSO4+2H2O——

H2TiO3+H2SO4H2TiO3——TiO2+H2O

煅烧

H2TiO3制得

TiO2进一步水解，生成偏钛酸TiOSO4+2H2O

将得到的TiO2

与碳、氯气共热生成TiCl4：△TiO2+2Cl2+2C——TiCl4+2CO将得到的TiO2与碳、氯气△TiO2+

最后，在Ar气氛中用金属镁或钠还原TiCl4

蒸气制取Ti：800oCTiCl4

（g）+2Mg（l）———Ti+2MgCl2（l）最后，在Ar气氛中用金属镁或800oC

用水浸取除去可溶盐后，即得到海绵状钛，再在惰性气氛下熔炼，得较纯的Ti单质。用水浸取除去可溶盐后，即得到

实验室中制取少量金属钛，可以在H2

气氛或真空条件下，使用钼制的容器通过下面反应完成：900

℃TiO2+2CaH2———Ti+2CaO

+2H2实验室中制取少量金属钛，可以900℃TiO20.

1.

2钛的含氧化合物1.二氧化钛

自然界中的二氧化钛，最常见的存在形式是金红石。20.1.2钛的含氧化合物1.二氧金红石是红色或桃红色晶体，其中钛为6配位八面体结构，因含有微量的Fe，Sn，Cr，V等杂质而呈黑色。金红石是红色或桃红色晶体，

无水二氧化钛为白色粉末，俗称钛白，是重要的化工产品。无水二氧化钛为白色粉末，俗（1）性质

二氧化钛属于两性化合物，但其酸性和碱性都很弱。TiO2不溶于

H2O，也不溶于稀酸和稀碱中。

（1）性质二氧化钛属于两性化合物，但

在一定条件下，

TiO2可溶于热浓

H2SO4中TiO2+2H2SO4

——

TiSO4

2+2H2O（）在一定条件下，TiO2可溶于TTiO2+H2SO4——

TiOSO4+H2O

从硫酸溶液中析出的产物为硫酸氧化钛

TiOSO4

。Ti4+电场过强，在水中易水解成

TiO2+

形式。TiO2+H2SO4——TiOSO4

二氧化钛不溶于稀碱溶液，但一定条件下能与碱性化合物作用生成偏钛酸盐，例如:熔融TiO2+MgO———MgTiO3二氧化钛不溶于稀碱溶液，但熔融TiO2+TiO2+BaCO3———BaTiO3+CO2↑熔融BaTiO3

具有显著的压电效应——即受到机械压力时两端的表面之间产生电势差。TiO2+BaCO3———BaTiO3（2）用途

纯净的TiO2

在温度较低时呈白色，受热后则显浅黄色，是极好的白色涂料。（2）用途纯净的TiO2在温度较低时具有折射率高、着色点强、覆盖力大、化学性能稳定、无毒等优点。具有折射率高、着色点强、因此，TiO2作为白色颜料和增白剂广泛用于油漆、造纸、塑料、橡胶、化纤、搪瓷等工业部门。因此，TiO2作为白色颜料和TiO2

受到一定能量的光照射后，内部电子会发生激发，产生带负电荷的电子和带正电荷的空穴，故可作为新型太阳能电池的主要材料。TiO2受到一定能量的光照射后，内

将二氧化钛作置于溶液中，在电场作用下，电子和空穴的迁移可在其表面产生活性基，活性基的强氧化能力能够清除其表面附着的各种有机物，且自身不发生分解。将二氧化钛作置于溶液中，在电场

因此，在排气净化、脱臭、水处理、防污等领域有着广泛的应用空间。又因其性能稳定，价廉易得，无毒无公害，被誉为“环境友好催化剂”。因此，在排气净化、脱臭、水处（3）制备TiO2

可以用浓硫酸处理钛铁矿获得。也可以在923~1023K温度下，通过四氯化钛与干燥的氧气制取：TiCl4+O2——TiO2+2Cl2高温（3）制备TiO2可以用浓硫酸处理钛铁矿获得。2.钛酸及其盐

钛盐与碱反应，可得-钛酸氢氧化钛沉淀（）TiCl4+4NaOH——TiOH4+4NaCl（）2.钛酸及其盐钛盐与碱反应，可

钛盐在低温下水解也可以得到

-钛酸。

-钛酸可以写成TiOH4

或H4TiO4。（

）-钛酸活性大，可溶于酸或碱。钛盐在低温下水解也可以得（）

将钛盐溶液煮沸，水解生成

-

钛酸TiSO4

2+4H2O——TiOH4+2H2SO4

（）（）将钛盐溶液煮沸，水解生成TiS

这种水解即使加强酸也不能抑制。

得到的

-

钛酸不活泼，不溶于酸也不溶于碱。这种水解即使加强酸也不能得到TiIV的氧化物的水化物尚不十分明确，实际上应写成TiO2•nH2O形式。（）TiIV的氧化物的水化（Ti（IV）的极化能力强，不能从水溶液中得到其含氧酸根的正盐，只能得到水解产物，如TiOSO4

和TiONO3

2等。（）Ti（IV）的极化能力强，不能从（

向酸性Ti（IV）盐的溶液中加入H2O2，反应物为橙色。

若体系中的pH为8，反应物为黄色，强碱性体系时为无色。向酸性Ti（IV）盐的溶液中加

向TiOSO4

的浓硫酸溶液中加入

H2O2

时生成红色固体，其化学式为

TiO2SO4。（）

这类反应可用于TiIV或过氧化氢的比色鉴定。（）向TiOSO4的浓硫酸溶液中加入

H20.

1.

3钛的卤化物1.四氯化钛

钛的四卤化物有：

TiF4，TiCl4，TiBr4

和TiI4，TiF4

为离子化合物，其余为共价化合物。20.1.3钛的卤化物1.四氯化TiCl4

为无色液体，有刺激性气味，极易水解，在空气中冒

“

白烟

”TiCl4+2H2O——

TiO2+4HClTiCl4为无色液体，有刺激性气

在体系中加入盐酸可以一定程度地抑制水解，使水解反应部分发生，得到钛酰氯TiOCl2

：TiCl4+H2O———TiOCl2↓+2HClHCl中在体系中加入盐酸可以一定程度TiCl4+TiCl4

在浓盐酸中与Cl-

作用生成[TiCl6]2-

：TiCl4+2HCl（浓）——H2[TiCl6]TiCl4在浓盐酸中与Cl-作用生

这种酸只能存在于溶液中，若向溶液中加入NH4+，则析出黄色的NH4

2[TiCl6]晶体。（）这种酸只能存在于溶液中，若（）

工业上，通过将TiO2

与碳、氯气共热生成TiCl4：△TiO2+2Cl2+2C——TiCl4+2CO工业上，通过将TiO2与碳、氯气共热生成

还可以通过金属钛的氯化制备

TiCl4，关键是防止水解。>300℃Ti+2Cl2

———TiCl4

为防止

TiCl4

的水解，反应物

Cl2

要严格除水。还可以通过金属钛的氯化制备>300℃2.三氯化钛

单质钛在加热情况下与盐酸反应得TiCl3紫色溶液。

从水溶液中可以析出紫色晶体

[

TiH2O

6]Cl3。（）2.三氯化钛单质钛在加热情

若用乙醚作萃取剂，可以从

TiCl3的饱和溶液中得绿色晶体[

TiH2O

5Cl

]Cl2•H2O。（）两者互为水合异构.若用乙醚作萃取剂，可以从（）两有关

Ti（IV）和

Ti（III）的电极电势如下TiO2++2H++e－

Ti3++H2O

E

⊖

=－0.10VSn4++2e－

Sn2+

E

⊖

=

0.15V有关Ti（IV）和Ti（III）的Ti3++Fe3++H2O——TiO2++Fe2++2H+Ti（III）可以还原

Fe（III）

可见Ti（III）的还原性很强，比Sn（II）还强。 Ti3++Fe3++H2O——TiO

在酸中，Ti（III）可以还原羟氨，自身被氧化成Ti（IV）2NH2OH+2Ti2SO4

3+2H2O——NH4

2SO4+4TiOSO4+H2SO4（

）（）在酸中，Ti（III）可以还原羟2NH2TiCl3

一般由氢气和金属钛在高温下还原TiCl4

制得：2TiCl4+H2———2TiCl3+2HCl800℃3TiCl4+Ti———4TiCl3

600℃TiCl3一般由氢气和金属钛在2TiC

金属钛在加热条件下与盐酸反应可生成紫色的TiCl3

溶液。金属钛在加热条件下与盐酸用还原剂金属Zn与

TiCl4

的盐酸溶液作用，均可生成紫色的TiCl3

溶液。2TiCl4+Zn——2TiCl3+ZnCl2

用还原剂金属Zn与TiCl4的220.

1.

4锆和铪1.性质Zr和Hf与Ti相似，在高温下很活泼，可以通过直接化合生成二元化合物，如MO2，MC，MN，MB，MB2，MX4

等。20.1.4锆和铪1.性质

锆粉有较好的吸收气体性能，可吸收氢气、氧气、氮气、一氧化碳和二氧化碳等。锆粉有较好的吸收气体性能，

锆和Sn，Fe，Os，Nb等元素所形成的合金，具有良好的耐腐蚀性和较高的强度，是理想的热中子反应堆芯材料。锆和Sn，Fe，Os，Nb等元素所

铪只溶于浓硫酸，在普通酸、碱介质中，腐蚀速率每年只有2~12μm，是很好的耐腐蚀材料。铪只溶于浓硫酸，在普通酸、碱熔融Zr+4KOH———K4ZrO4+2H2

Zr可以与熔碱反应熔融Zr+4KOH———K4ZrZrO2

熔点高、热膨胀系数低和电阻率高，因此是极好的耐高温材料，可以用来制造坩锅和熔炉的炉膛。ZrO2熔点高、热膨胀系数低

高温处理的

ZrO2，除氢氟酸外，不溶于其他酸。ZrO2为白色粉末，硬度高。高温处理的ZrO2，除氢氟酸

常用的可溶性锆盐是ZrOCl2，它易水解，生成锆酸：ZrOCl2+（x+1）H2O——

ZrO2•x

H2O+

2HCl

锆酸比钛酸弱，也有两性。常用的可溶性锆盐是ZrOCl2，2.锆、铪的分离

自然界中，锆和铪矿石常常共生。因此，在制备锆或铪单质时，经常会混入另一种金属杂质，因此必须将锆、铪分离。2.锆、铪的分离自然界中，K2[HfF6]在氢氟酸中的溶解度略大于K2[ZrF6]。

利用这一微小差异在氢氟酸中进行反复多次的溶解－结晶操作，可以达到分离锆、铪的目的。K2[HfF6]在氢氟酸中的溶解度略

将锆英石（ZrSiO4）与K2[SiF6]烧结，有

K2[ZrF6]生成。ZrSiO4+K2[SiF6]——K2[ZrF6]

+2SiO2

锆英石中的杂质

Hf在这一过程中也将转化成

K2[HfF6]。将锆英石（ZrSiO4）与K2[SiF6]

由于这种分离方法过于繁琐，耗时太长，因此现已被离子交换法和溶剂萃取法所替代。由于这种分离方法过于繁琐，

离子交换法是利用强碱型酚醛树脂[R―N(CH3)3]+Cl―阴离子交换剂，使[MF6]2―

（即[ZrF6]2―

和

[HfF6]2―）与阴离子树脂进行吸附交换。2RNCH33Cl+K2[MF6]——[RNCH33]2[MF6]+2KCl

（

）（）离子交换法是利用强碱型酚醛树脂[R―N(C

由于

[ZrF6]2―

和

[HfF6]2―与阴离子树脂结合能力不同，当氢氟酸和盐酸的混合溶液作为淋洗剂时，这两种阴离子先后被淋洗下来，达到分离的目的。[RNCH33]2[MF6]+2HCl——H2[MF6]+2RNCH33Cl

（）（）由于[ZrF6]2―和[HfF6]2―溶剂萃取法是目前采取的主要分离方法

。利用有机萃取剂磷酸三丁酯或三辛胺的甲基异丁基酮溶液，从其硝酸溶液中萃取Zr和Hf。溶剂萃取法是目前采取的主要利由于锆与有机配体结合能力比铪强，比较容易进入有机溶剂相中，从而达到分离锆和铪的目的。由于锆与有机配体结合能力20.

2钒副族元素钒铅矿

Pb5VO4

3Cl（）

钒V绿硫钒矿

VS4

钒在地壳中的质量分数为

0.0160

%

列第19位20.2钒副族元素钒铅矿Pb5VO4

钒V在自然界中非常分散，属于稀有元素。1830年，瑞典人塞夫斯泰伦（N.G.Sefstrom）用酸溶解铁时，发现了钒元素。钒V在自然界中非常分散，铌Nb

铌在地壳中的质量分数为

2.010－3%铌铁矿Fe，MnNb2O6（）铌Nb铌在地壳中的质量分数铌铁矿钽Ta

钽在地壳中的质量分数为

310－4%钽铁矿Fe，MnTa2O6（）钽Ta钽在地壳中的质量分数钽铁矿原子核外价层电子的构型

（n－1）d3~4ns1~2

最稳定氧化态是+5，还可以形成+4，+3，+2等氧化态，在配位化合物中，也可以形成-1，0，+1等氧化态。原子核外价层电子的构型最稳定氧化态是1.性质

钒呈灰白色，熔点比Ti高。

钒纯净时延展性好，不纯时硬而脆。20.

2.

1钒单质1.性质钒呈灰白色，熔点比Ti

但由于表面钝化，常温下不活泼。

钒应是极活泼的金属。

从热力学上看V2++2e－

VE

⊖

=－1.175V但由于表面钝化，常温下钒应是

非氧化性酸不能与钒作用，碱也不能与钒作用。

块状的钒可以抵抗空气的氧化和海水的腐蚀。非氧化性酸不能与钒作块状的钒

钒可以与HF反应是因为有配合物生成：2V+12HF——2H3[VF6]+3H2↑钒可以与HF反应是因为有2V+

钒可以溶于浓硫酸和硝酸等氧化性的酸中V+8HNO3

——

V（NO3）4+4NO2↑+4H2O钒可以与熔融的强碱反应。钒可以溶于浓硫酸和硝酸等V+8HNO4V+5O2———2V2O5660℃

高温下钒的活性很高。

钒与氧气共热，可以得到不同氧化数的氧化物，如4V+5O2———2V

与卤素共热时，

可以得到无色液体VF5，红色液体

VCl4，黑绿色固体VBr3，如高温V+2Cl2

———VCl4与卤素共热时，可以得到无色高温

一定的温度条件下，钒与一些非金属单质通过直接化合生成相应的二元化合物，

如VB，VC，VP等。一定的温度条件下，钒与2.钒的冶炼

钒主要是钢铁冶炼过程的副产物。2.钒的冶炼钒主要是钢铁冶炼

炼钢的残渣中，

V2O3

与FeO结合为FeO·V2O3。加入助熔剂如NaCl，Na2CO3

等，进行氧化焙烧，使钒转化为可溶性的钒酸钠。炼钢的残渣中，V2O3与FeO发生的反应为：4FeO•V2O3+5O2———4V2O5+2Fe2O3

焙烧2V2O5+4NaCl+O2———4NaVO3+2Cl2

焙烧V2O3+Na2CO3+O2———2NaVO3+2CO2

焙烧发生的反应为：4FeO•V2O3+5O2—用水将可溶性的NaVO3

浸出，加酸调pH至23，析出红色的多钒酸盐沉淀。700℃下将其熔化，可得黑色的工业级的V2O5

。用水将可溶性的NaVO3浸出，

进一步还原即可得到金属单质。

用Fe在高温下还原V2O5制取金属钒。进一步还原即可得到金属单质。

若选用碳作还原剂，有可能生成难于处理的化合物VC。

若选用硅铁合金作还原剂，体系中需要加入石灰以便与二氧化硅形成硅酸钙熔渣除掉。若选用碳作还原剂，有可能生成难于处理的化合物

钒

80%

以上的主要用途是作为添加剂制作合金钢，所以即使产物中有杂质

Fe

或其他含铁物质，也不影响钒的使用。钒80%以上的主要用途是作为20.

2.

2钒的氧化物V2O5

为黄棕色固体，无臭、无味、有毒，是钒酸

H3VO4

及偏钒酸HVO3

的酸酐。20.2.2钒的氧化物V2O52NH4VO3———V2O5+2NH3+H2O>400℃钒在空气中加热可生成V2O5；白黄色的偏钒酸铵受热分解也可得V2O52NH4VO3———V2O5+2

红黄色的三氯氧钒水解也可得V2O52VOCl3+3H2O——

V2O5+6HCl红黄色的三氯氧钒水解2VOCl3

两性氧化物

V2O5

在

H2O中溶解度很小。但在酸中、碱中都可溶。两性氧化物V2O5在H2O中V2O5+6NaOH——2Na3VO4+3H2O（）V2O5+H2SO4

——VO2

2SO4+H2OV2O5+6NaOH——2Na3VV2O5有较强的氧化性，可将浓盐酸氧化成氯气。V2O5+6HCl——2VOCl2+Cl2+3H2OV2O5有较强的氧化性，可将VVO2为蓝黑色粉末。由C，CO，SO2等还原V2O5

可得到VO2。VO2

是两性氧化物，几乎同等程度地溶于酸和碱，溶于酸得到蓝色的VO22+

离子，溶于碱生成VO44-

离子。VO2为蓝黑色粉末。由C，CO，V2O5

在氢气流中加热，可生成V2O3

V2O3为黑色粉末。V2O5+2H2——2V2O3+2H2O加热V2O5在氢气流中加热，可生V2O3为黑色V2O3

是微碱性氧化物，不溶于碱，可溶于硝酸和氢氟酸，但不溶于其它酸。V2O3是微碱性氧化物，不VO为灰黑色晶体，具有氯化钠型结构。用H2、K等还原剂还原高价态的氧化钒可以得到VO。VO是碱性氧化物，不溶于水。VO为灰黑色晶体，具有氯化钠VO是碱性氧

VSO4

中的

V（II）可以被

KMnO4

氧化成

V（III）6VSO4+2KMnO4+H2O——

2V2

SO4

3+V2O3+2MnO2+2KOH（）VSO4中的V（II）可以被KMnO4

钒（V）可以形成种类繁多的含氧酸盐。20.

2.

3钒的含氧酸盐钒（V）可以形成种类20.2.3

如钒酸盐

VO43－二聚钒酸盐

V2O74－偏钒酸盐VO3－多聚钒酸

Hn+2VnO3n+1

等。如钒酸盐VO43－二聚钒酸盐V2O7

当钒的浓度很低时，钒（V）在各种条件下均以单核的形式存在。

钒（V）的存在形式，与体系的

pH有关。当钒的浓度很低时，钒（V）在钒pH越大，聚合度越低，

pH越小，聚合度越高。

随着溶液的pH降低，VO43－

离子会发生逐步聚合。pH越大，聚合度越低，随

当

pH>13时，以单聚钒酸根

VO43－形式存在；

当pH降低，经二聚、四聚、五聚

……

聚合度逐渐升高；当pH>13时，以单聚钒酸

当

pH=2时，以红色的

V2O5形式析出；

当

pH≤1时，以淡黄色的阳离子

VO2+存在。当pH=2时，以红色的EA

⊖

酸性介质中：VO2+

是稳定的；

V3+

和V2+

有还原性；

VO2+

有氧化性。VOH4（）

＋VO2+V3+V2+V_____1.00V_____0.34V_____-0.26V_____-1.13VEA⊖酸性介质中：VO2+是稳定的；V

钒有几种不同价态的离子，各有特征颜色。

紫色的V2+绿色的V3+蓝色的VO2+黄色的VO2+

钒有几种不同价态的离紫色的V2+绿色

许多种还原性物质，如

H2S，SO2，FeSO4，HCOOH，H2C2O4，可以将正钒酸盐的酸性溶液还原，形成蓝色的

VO2+

离子。许多种还原性物质，如H2S，2H3VO4+H2S+4H+

——

2VO2++6H2O+S↓2H3VO4+HCOOH+4H+

——

2VO2++CO2↑+6H2O2H3VO4+H2S+4H+——2

锌、

铝

等活泼金属可以还原正钒（V）的酸性溶液，经蓝色的+4氧化态、绿色的

+3

氧化态，最后得到紫色的氧化数为+2的钒离子。2VO2++3Zn+8H+——2V2++3Zn2++4H2O锌、铝等活泼金属可以还原正钒（V）的酸性

体系由V2+的紫色，

用KMnO4

溶液滴定V2+到V3+的绿色，到VO2+的蓝色，最后到VO2+的黄色。体系由V2+的紫色，用5V2++MnO4－

+8H+

——

5V3++Mn2++4H2O5V3++MnO4－

+H2O——

5VO2++Mn2++2H+5VO2++MnO4－

+H2O——

5VO2++Mn2++2H+5V2++MnO4－+8H+——20.

2.