铁钴镍

øB/V
+0.72 Fe(OH)3 -0.56
Co(OH)3 +0.17
NiO2
+0.49
Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2
-0.877 Fe -0.73 Co -0.72 Ni
(1)铁在潮湿的空气中会生锈.铁锈成分较复杂,
常以Fe2O3·xH2O表示,它是一种多孔松脆的 物质,故不能保护内层铁不进一步被腐蚀;
钴
镍
Co 27 58.93 3d74s2 +2 +3 +4 116 72 — 1.88（Ⅱ）
Ni 28 58.70 3d84s2 +2 +4 115 70 — 1.91（Ⅱ）
1-1-2 物理性质
物理性质
密度/g·cm-3 熔点/K 沸点/K
铁
7.874 1808 3023
钴
8.90 1768 3143
1
1
Fe 759.4 1561
2957.4
Co 758
1646
3232
Ni 736.7 1753.0
3393
铁系元素电势图
øA/V
FeO42- +2.20
Fe3+ +0.771 Fe2+
-0.44
Fe
Co3+ +1.808 Co2+
-0.277
Co
NiO2 +1.678 Ni2+
-0.25
Ni
FeO42-
Fe(OH)3 +3HCl=FeCl3 +3H2O M(OH)3 +6HCl=2MCl2 +Cl2 ↑ + 6H2O
M= Co、Ni
还原性增强 Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3
氧化性增强
1-3 铁钴镍的盐及其配合物
1-3-1 M(Ⅱ)的盐 1-3-2 M(Ⅲ)的盐 1-3-3 Fe(Ⅵ)的化合物 1-3-4 配合物
Fe2O3 +6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
M2O3 +6HCl = 2MCl2 +Cl2 + 3H2O M=Co、Ni
稳定性依Fe2O3 →Co2O3→ Ni2O3减弱
二、氢氧化物
1、颜色 2、酸碱性
Fe(OH)2 白色
B
Co(OH)2 粉红色
AB
Ni(OH)2 绿色
B
1、颜色 2、酸碱性
2、性质：
颜色
酸碱性
FeO 黑 B
CoO 灰绿
B
NiO Fe2O3 Co2O3 Ni2O3
暗绿 砖红 黑
黑
B AB
颜色
Fe3O4 黑
Co3O4 黑
NiO2 . xH2O 黑
FeⅢ[(FeⅡFeⅢ)O4] CoO.Co2O3
M2O3较强氧化性： 氧化能力依Fe2O3 →Co2O3→ Ni2O3增强
钴的主要矿石：辉钴矿— CoAsS
镍的主要矿石：镍黄铁矿— NiS·FeS
1-1-1 铁系元素基本性质
元素符号 原子序数 相对原子质量 价电子层结构 主要氧化数 金属原子半径/pm 离子半径/pm M2+
M3+ 电负性
铁
Fe 26 55.85 3d64s2 +2 +3 +6 117 75 60 1.83（Ⅱ） *196（Ⅲ）
常温下,Co、Ni都较稳定，因其氧化膜致密， 保护内层金属.
(2)高温和氧,硫,氯等非金属作用生成相应的氧 化物,硫化物和氯化物:
2Fe+3Cl2 高温 高温和水反应
2FeCl3
3Fe+4H2O 高温 Fe3O4+4H2↑
(3)与酸作用
HCl 稀H2SO4
稀HNO3
浓HNO3 热浓碱
Fe Fe2+
Fe(OH)3 红棕色
AB
Co(OH)3 棕色
B
Ni(OH)3 黑色
B
Fe(OH)3 (新) +KOH(浓) △ KFeO2+2H2O
K3 [Fe(OH)6]
3、难溶于水 4、氧化还原性 (1) M(OH)2呈还原性：依Fe→Co→Ni次序减弱
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ (白色) 空气中 Fe(OH)3↓(棕红色)
第二十一章 过 渡 金 属(Ⅱ)
第Ⅷ族元素： 铁、钴、镍 第1过渡系
铁系元素
钌、铑、钯 锇、铱、铂
第2、3过渡系 铂系元素
镧系收缩使 差别较显著
稀有元素，和金、 银一起称为贵金属
第二十一章 过渡金属 (Ⅱ)
§21-1 铁系元素
§21-2 铂系元素
§21-3 过渡金属的通性
§21-1 铁系元素
1-1 铁系元素的概述 1-2 铁、钴、镍的氧化物及氢氧化物 1-3 铁、钴、镍的盐及其配合物
1-3-1 M(Ⅱ)的盐
可做氢化时的催化剂,镍制坩埚在实验室里是 常用的. • Co用于冶炼高速切削钢和永久磁铁
1-2 铁、钴、镍的氧化物及氢氧化物 一、氧化物
1、制备
(1) MⅡO： 在隔绝空气条件下加热 MC2O4 △ MO+CO+CO2 M=Fe、Co、Ni
(2) M2ⅢO3 2Fe(OH)3 △ Fe2O3+3H2O 4Fe(NO3)3 △ 2Fe2O3+12NO+O2 4M(NO3)2 △ 2M2O3+8NO+O2 M=Co、Ni
颜色:白色→暗绿色→棕红色
4Co(OH)2+ O2 + 2H2O =4Co(OH)3 ↓
2Ni(OH)2+ NaClO +H2O =2Ni(OH)3 ↓+NaCl
(2) M(OH)3呈氧化性：依Fe→Co→Ni次序增强
φo M(OH)3/ M(OH)2 /V
Fe -0.56
Co 0.17
Ni 0.48
Fe2+
Fe2+(Fe过量) Fe3+(HNO3过量)
钝化
腐蚀
Co Co2+ Co2+
Co2+
钝化 不作用
Ni Ni2+ Ni2+
Ni2+
钝化 不作用
故可用铁制器贮运浓H2SO4、浓HNO3，而 用镍制坩埚进行熔碱实验
1-1-4 用途
Co、 Ni主要用于制造合金. • Ni是不锈钢的主要成分(Cr 18%, Ni 9%),镍粉
镍
8.902 1726 3005
具有金属光泽的白色金属；铁磁性，其合金为磁性材料； 依铁、钴、镍顺序：其原子半径逐渐减小，密度依次
增大，熔沸点比较高，较接近； 钴比较硬，而且脆，而铁和镍有很好的延展性。
1-1-3 化学性质
铁、钴、镍的电离势
第一电离势 第二电离势 第三电离势
/kJ·mol- /kJ·mol- /kJ·mol-1
1-1 铁系元素的概述
• 存在 • 1-1-1 • 1-1-2 • 1-1-3 • 1-1-4
铁系元素的基本性质 物理性质 化学性质 用途
存在
铁
钴
镍
丰度 5.1% 1×10-3% 1.6×10-2%
铁的主要矿石：Hale Waihona Puke Baidu铁矿—Fe2O3 磁铁矿— Fe3O4 褐铁矿— 2Fe2O3·3H2O 菱铁矿— FeCO3 黄铁矿— FeS2