11.5 铁、钴、镍及其化合物课件

11.5.2铁、钴、镍的化合物11.5.1铁、钴、镍的一般性质11.5铁、钴、镍及其化合物11.5铁、钴、镍及其化合物Ⅷ族FeCoNi

铁系

RuRhPd

OsIrPt铂系

铁系元素的基本性质

A、价电子构型：

Fe：3d64s2；Co：3d74s2；Ni：3d84s2Fe、Co、Ni的d电子不能全部参与成键。

11.5.1铁、钴、镍的一般性质11.5铁、钴、镍及其化合物

B、氧化数：

a、Fe：

+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ、+Ⅴ、+Ⅵ

铁的成对d电子(一对)难于成键。

+Ⅱ、+Ⅲ很稳定，其稳定性的接近程度超过其它元素。

b、Co：

+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ、+Ⅴ

钴的成对d电子(两对)难于成键。

+Ⅱ很稳定，+Ⅲ稳定性稍差。11.5铁、钴、镍及其化合物

c、Ni：+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ

镍的成对d电子(三对)难于成键。

d、Fe、Co、Ni常见氧化态对应离子：

Fe(H2O)62+(浅绿)、Fe(H2O)63+(淡紫，因水解而显黄棕)、Co(H2O)62+(粉红)、Ni(H2O)62+(亮绿)。

C、难形成含氧酸根

Fe、Co、Ni很难形成MO4n-离子。高铁酸根FeO42-很不稳定，是强氧化剂。

Co,Ni未发现类似的含氧酸根离子11.5铁、钴、镍及其化合物

D、配位能力：

Fe、Co、Ni形成配合物的能力很强。

Co能形成配阴离子、配阳离子、配位分子等配合物，数目特别多。

E、物理性质：铁系元素具有铁磁性。

F、化学性质：中等活泼的金属。常态下较稳定，高温下可与大多数非金属反应。11.5铁、钴、镍及其化合物EAθ/VFeO42－───Fe3＋───Fe2＋───Fe2.200.77－0.45Co3＋───Co2＋───Co1.68－0.261.83－0.28NiO2───Ni2＋───NiEBθ/VFeO42－──Fe(OH)3──Fe(OH)2──Fe0.72－0.56－0.92Co(OH)3───Co(OH)2───Co0.17－0.73NiO2───Ni(OH)2───Ni0.49－0.72铁系元素-电势图

11.5铁、钴、镍及其化合物11.5.2铁、钴、镍的化合物1)氧化物和氢氧化物FeO黑色CoO灰绿色NiO暗绿色Fe2O3

砖红色Co2O3

黑色Ni2O3

黑色Fe3O4：黑色磁性氧化铁FeII(FeIIIO2)2（应用于催化分离）3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2(g)铁、钴、镍+2和+3氧化物不溶于水和强碱，能溶于酸；Co2O3和Ni2O3是强氧化剂：M2O3+6HCl=2MCl2+Cl2↑+3H2O(M=Co,Ni)①氧化物11.5铁、钴、镍及其化合物在铁(II)、铁(III)、钴(II)、镍(II)的盐溶液中加入碱，可以得到相应的氢氧化物沉淀。Fe(OH)2Fe(OH)3

白色→绿色→红棕色空气快4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Co(OH)2Co(OH)3

粉红色→棕色空气慢4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3Ni(OH)2+O2+H2O≠Ni(OH)2+Cl2(Br2、H2O2等)→Ni(OH)3浅绿色→黑色还原性：Fe(OH)2>Co(OH)2>Ni(OH)2。②M(OH)211.5铁、钴、镍及其化合物Fe(OH)3(新)+3OH-(热、浓)=[Fe(OH)6]3-Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+4H2O2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2↑+4H2O氧化性：Fe(OH)3<Co(OH)3<Ni(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2

白色粉红色浅绿色Fe(OH)3Co(OH)3Ni(OH)3棕红色棕色黑色还原性增强氧化性增强③M(OH)311.5铁、钴、镍及其化合物2)盐类Fe(II),Co(II),Ni(II)盐性质具有一定的相似性。强酸盐在水中弱水解而显酸性：M2++H2O↔M(OH)++H+；它们的水合离子有颜色：Fe2+(浅绿色)、Co2+(粉红色)、Ni2+(绿色)。1.FeSO4

白色FeSO4·7H2O浅绿色，俗称绿矾(1)易被氧化4FeSO4+O2+2H2O=4Fe(OH)SO4(2)强热分解2FeSO4=Fe2O3+SO2↑+SO3↑(3)微弱水解Fe2++H2O↔Fe(OH)++H+

Fe3++e↔Fe2+EA=0.771VFe(OH)3+e↔Fe(OH)2+OH-EB=-0.56VFe2+在碱性介质中是较强的氧化剂，能被空气所氧化；而在酸性中较稳定，只有Cl2、Br2、KMnO4等强氧化剂才能使它氧化：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2OFeSO4被用于定量分析中，标定MnO4-，Cr2O72-等。11.5铁、钴、镍及其化合物2.CoCl2CoCl2∙xH2O，x=0~6x6421.510颜色粉红红色浅红紫暗蓝色蓝紫浅蓝色CoCl2∙6H2OCoCl2∙4H2OCoCl2∙2H2OCoCl2

粉红粉红蓝紫蓝50oC58oC140oC作为硅胶干燥剂的干湿指示剂。11.5铁、钴、镍及其化合物Fe3+较稳定,E(Fe3+/Fe2+)=0.77VCo3+不稳定，只能以固态形式存在.E(Co3+/Co2+)=1.84VNi3+极不稳定，仅制得NiF3，25℃即分解。3.FeCl3

无水盐为棕黑色，FeCl3∙6H2O显深黄色，共价化合物，易升华，蒸气为双聚体。溶解性：易溶于水，含[Fe(H2O)6]3+(淡紫色)；由于Fe(OH)3较Fe(OH)2的碱性更弱，所以Fe3+更易水解：[Fe(H2O)6]3++H2O↔[Fe(OH)(H2O)5]2++H3O+[Fe(OH)(H2O)5]2++H2O↔[Fe(OH)2(H2O)4]++H3O+11.5铁、钴、镍及其化合物酸液中Fe3+为中强氧化剂，可将SnCl2、H2S、HI、Fe、Cu等还原剂氧化，本身被还原成Fe2+离子：2Fe3++Fe=3Fe2+2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+工业中常用FeCl3的溶液在铁制品上蚀字样或刻蚀铜板。Fe3+失去电子成为高铁酸根离子FeO42-而呈还原性。酸性介质中，Fe3+还原性极弱，不易被氧化；在强碱性介质中，能被一些氧化剂如NaClO所氧化(见P294电势)：2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2OK2FeO4的制备：Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+2KNO2+2H2OK2FeO4为红褐色，具有强氧化性，不稳定、易潮解，加水稀释时逐级分解：4K2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3↓+3O2↑+8KOH11.5铁、钴、镍及其化合物3)配合物(1)氨配合物：无水Fe2+、Fe3+只能与液氨分别形成[Fe(NH3)6]2+、[Fe(NH3)6]3+

，遇水则分解，产生相应的氢氧化物。Co2+水溶液与过量氨水反应生成棕黄色[Co(NH3)6]2+，它在空气中慢慢氧化为更稳定的红棕色[Co(NH3)6]3+：4[Co(NH3)6]2++O2+2H2O→4[Co(NH3)6]3++4OH-sp3d2杂化d2sp3杂化Ni2+水溶液在过量氨水中可形成比较稳定的蓝色[Ni(NH3)6]2+(sp3d2杂化)。Fe2+、Co2+、Ni2+均能形成氨合物，其水溶液稳定性依次增强。11.5铁、钴、镍及其化合物(2)氰配合物：Fe2+、Co2+、Ni2+、Fe3+均能与CN-形成氰配合物。Fe(II)盐与KCN液反应：Fe2++2CN-→Fe(CN)2↓(白色)；Fe(CN)2+4CN-(过量)→[Fe(CN)6]4-(黄色)析出黄色晶体K4[Fe(CN)6]·3H2O，俗称黄血盐。[Fe(CN)6]4-的两个特性：①在溶液中[Fe(CN)6]4-不易解离，溶液中几乎没有Fe2+；②有还原性：可被Cl2或其它氧化剂氧化：2[Fe(CN)6]4-+Cl2→2[Fe(CN)6]3-(桔黄色)+2Cl-可析出K3[Fe(CN)6]晶体，俗称赤血盐。11.5铁、钴、镍及其化合物在Fe2+和Fe3+溶液中分别加入K3[Fe(CN)6]和K4[Fe(CN)6]，均生成蓝色沉淀：K++Fe2++[Fe(CN)6]3-→K[FeIII(CN)6FeII]↓(滕氏蓝)(鉴定Fe2+)K++Fe3++[Fe(CN)6]4-→K[FeII(CN)6FeIII]↓(普鲁士蓝)(鉴定Fe3+)Kd([Fe(CN)6]3-)=1×10-42，Kd([Fe(CN)6]4-)=1×10-35：稳定性：[Fe(CN)6]3->Fe(CN)6]4-，但：[Fe(CN)6]3-+3H2O=Fe(OH)3+3CN-+3HCN(a)

[Fe(CN)6]4-+2H2O=Fe(OH)2+4CN-+2HCN(b)va>vb，赤血盐的毒性比黄血盐的大得多。11.5铁、钴、镍及其化合物[Fe(CN)6]3－KFe[Fe(CN)6]11.5铁、钴、镍及其化合物Co2+与CN-反应：Co2++2CN-→Co(CN)2↓(浅棕色)；Co(CN)2+4CN-(过量)→[Co(CN)6]4-(紫色)[Co(CN)6]4-在空气中易被氧化成[Co(CN)6]3-，它的还原性比[Co(NH3)6]2+还强(E([Co(CN)6]3-/[Co(CN)6]4-)=-0.83V<E([Co(NH3)6]3+/[Co(NH3)6]2+)=0.11V；它可将水中的H+还原为氢：2[Co(CN)6]4-+2