工业流程之元素篇一Word文档下载推荐.docx
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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Sc2O3、氢氧化物Sc（OH）3都具有两性。
可与F–形成[ScF6]3–，类似于Na3AlF6。
也能与K+、NH4+等的硫酸盐形成复盐K2（SO4）·
Sc2（SO4）3·
nH2O
Sc+空气（O2）→Sc2O3
Sc+H2O→H2
Sc+NaOH→H2于Al相似
钛Ti
一.概述
周期表的位置：
四周期IVB族，22号元素
3d24s2
主要氧化态：
0、+IV、+III、（+II）、（–I）
（1）含量并不十分短缺的元素
（2）有多种优异性质
密度小（钢7.4>
Ti4.54>
Al2.27），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。
TiO2+0.10VTi3+–0.37VTi2+–1.63VTi
|–0.86V|
（4）用途广泛：
飞机、潜艇材料,可增加深度80%，达4500m以下；
Ni-Ti记忆合金；
人造关节等.
Ti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TiCl4中，含有FeCl3、SiCl4、AlCl3、VOCl3、VOCl2副产物，
如何分离？
用分馏方法分离
TiCl4FeCl3SiCl4AlCl3VOCl3VOCl2
b.p/K409583329453400423
但TiCl4与VOCl3接近，分馏困难，还原为四价易于分离：
2VOCl3+Cu==2VOCl2+CuCl2
钛酸盐和钛氧盐
钛酸盐大多难溶于水
如BaTiO3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（TiOSO4）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===H2TiO3↓+2NaOH
△
TiOSO4+2H2O===H2TiO3↓+H2SO4
四氯化钛高温
制取TiO2+2C+2Cl2===TiCl4+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
TiCl4+3H2O===H2TiO3↓+4HCl↑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℃用氢气还原干燥TiCl4气体
△
2TiCl4+H2===2TiCl3+2HCl
2.将钛溶于热、浓HCl
2Ti+6H+===2Ti3++3H2↑
3.在HCl溶液中用Zn还原Ti（Ⅳ）
2TiO2++4H++Zn→2Ti3++Zn2++2H2O
性质：
较强还原性，易被空气氧化
4Ti3++2H2O+O2===4TiO2++4H+
钒V
一.钒的性质
四周期VB族，23号元素
3d34s2
+5、+4、（+3）、（+2）、0
离子存在形式：
VO2+/VO3–VO2+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。
其缩合平衡为：
2VO43-+2H+2HVO42-V2O74-+H2O（pH≥13）
3V2O74-+6H+2V3O93-+3H2O（pH≥8.4）
10V3O93-+12H+3V10O286-+6H2O（8>
pH>
3）
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。
[V10O28]6-+H+=[HV10O28]5-
[HV10O28]5-+H+=[H2V10O28]4-
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VO2+离子。
钒酸根的氧化性
ӨA（VO2+/VO2+）=1.0V
在酸性介质是中等强度的氧化剂，
被HCl、Fe2+、H2C2O4、酒石酸、乙醇等还原为VO2+；
VO2++Fe2++2H+===VO2++Fe3++H2O
钒酰离子亚钒酰离子
黄色蓝色
2VO2++H2C2O4+2H+→2VO2++2CO2↑+2H2O
被Sn2+还原为V3+
2VO2++Sn2++4H+→2V3++Sn4++2H2O
被H2、Zn等强还原剂，逐步还原到V2+。
+4）VO2+的还原性
5VO2++MnO4-+H2O→5VO2-+Mn2++2H+
钒酸盐与H2O2反应-----VO43-的O2-可被取代
弱碱或中性：
VO43-+H2O2→[VO2（O2）2]3-（黄色）
强酸性：
VO43-+H2O2→[V（O2）]3+（红棕色）
铬
铬单质
3d54s1
+6,+3,+2
1.铬单质的制备
铬以铬铁矿Fe（CrO2）2的形式存在，以铬铁矿为原料可制备之。
高温
FeCr2O4+4C====Fe+2Cr+4CO用于制造特种钢
△
Cr2O3+Al====Cr+Al2O3
2.单质铬的性质
物理性质
灰白色,强金属键，熔点沸点高，硬度最大，
易钝化，耐腐蚀。
用途：
不锈钢（含Cr12％），金属表面镀层。
金属陶瓷（含77%的Cr,23%的Al2O3）
化学性质
Ө（Cr2+/Cr）=-0.91V，Ө（Cr3+/Cr）=-0.74V
由于钝化作用，活泼性下降。
常温下，不与H2O、稀HCl、稀H2SO4、冷浓HNO3作用。
铬的化合物
一.（+3）铬的化合物
Cr2O3（绿）；
Cr（OH）3（灰绿）；
CrCl3（绿色）;
Cr2（SO4）3（紫）；
CrO2–（亮绿）
（1）Cr2O3和Cr（OH）3
Cr2O3：
油漆的颜料——“铬绿”
物理性质：
微溶于水，熔点高，稳定性高，
制备：
（NH4）2Cr2O7→N2+Cr2O3+4H2O
Na2Cr2O7+C==Cr2O3+Na2CO3+CO2
Na2Cr2O7+S====Cr2O3+Na2SO4
燃烧
4Cr+3O2=====2Cr2O3
类同AI2O3，显两性。
Cr2O3也既溶于强酸，又溶于强碱。
Cr2O3+6H+→2Cr3++3H2O
Cr2O3+2OH-+3H2O→2Cr（OH）4-
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）Cr3+水解性；
双水解：
2Cr3++3S2–+6H2O===2Cr（OH）3（s）+3H2S（g）
2Cr3++3CO32–+3H2O==2Cr（OH）3（s）+3CO2（g）
（3）碱性介质具有还原性
ӨB（CrO42–/CrO2–）=－0.12V
2CrO2–+3H2O2+2OH–==2CrO42–+4H2O
在酸性介质中，ӨA（Cr2O72–/Cr3+）=1.33V
要用（NH4）2S2O8、KMnO4等强氧化剂，才能使Cr3+→Cr2O72–。
（4）具有较强的配位能力
Cr3+为3d3结构，有空的3d轨道。
易与H2O、NH3（en）、Cl–、CN–、C2O42–等形成配位数为6的配合物，d2sp3杂化，形，有d－d跃迁，配合物都显颜色。
•主要性质
•
（1）在酸性介质中为强氧化剂
•ӨA（Cr2O72–/Cr3+）=1.33V
•能氧化H2S、SO32–、I–、浓HCl、Fe2+、Sn2+、C2O42–、乙醇等。
•
（2）Cr2O72-与CrO42-间的转化pH值的影响
•
•pH<
2：
Cr2O72-为主pH>
6：
CrO42-为主
•调节溶液pH值，可使两者之间相互转化。
•
（2）Cr2O72-与CrO42-间的转化溶解度的影响
•Ksp（Ag2CrO4）=1.1×
10–12；
Ksp（Ag2Cr2O7）=2.0×
10–7
•4Ag++Cr2O72–+H2O==2Ag2CrO4（s,砖红）+2H+
•2Ba2++Cr2O72–+H2O==2BaCrO4（s,柠檬黄）+2H+
•2Pb2++Cr2O72–+H2O==2PbCrO4（s,黄）+2H+
为什么不论是酸性还是碱性介质，溶液中加入Ag+、Pb2+、Ba2+等重金属离子得到的总是铬酸盐沉淀而不是重铬酸盐沉淀？
显然,这是因为这类阳离子铬酸盐有较小的溶度积的原因。
锰
1.锰单质
锰分族（VIIB）：
Mn、Tc锝、Re铼
Mn的价电子构型：
3d54s225号元素
主要氧化值：
+7,+6,+4,+3,+2,0
锰的存在：
软锰矿（MnO2•xH2O）
海底的“锰结核”储量达1012t。
锰的化合物
（1）稳定性（还原性）
酸性中稳定，要使Mn2+→MnO4–，只有（NH4）2S2O8、PbO2、NaBiO3等少数几种氧化剂，利用此反应，可鉴定Mn2+的存在，但要注意以下反应的发生：
2MnO4–+3Mn2++2H2O===5MnO2+4H+
3.（+6）锰的化合物
K2MnO4：
暗绿色晶体，稳定存在于强碱性溶
液（pH>
14.4），在酸性、中性介质均
易发生歧化。
3MnO42–+4H+===2MnO4–+MnO2+2H2O
3MnO42–+2H2O===2MnO4–+MnO2+4OH–
4.（+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，Ө（MnO4–/Mn2+）=1.51V
可氧化Fe2+→Fe3+,I–→IO3–,Cl–→Cl2,H2S
→S或
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