天津大学无机化学第十三章过渡元素PPT课件

两性，T以i4+碱+ 性H2为O 主 Ti(OH)3+ + H+ 溶于Ti(浓O碱H)3+ + H2O Ti(OH)22++ H+ TiO2 + 2NaOH(浓) △ Ti-NOHa2+22OTiO3 + H2O
难溶于稀酸，可溶于浓硫酸
TiO2 + H2SO4(浓) △ TiOSO4 + H2O (硫酸氧钛)
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钛(Ti)
具有光泽的银白色金属
密度小、硬度大，表面形成一层氧化 物保护膜，抗腐蚀性强，可用来制造 超音速飞机、潜艇和化工设备
为“生物金属”, 易与肌肉生长在一起， 可用作人工关节
室温下稳定，高温下可与许多非金属
和水蒸气反应
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钛(Ti)
室温下能缓慢溶于浓HCl或热、稀HCl 2Ti + 6HCl → 2TiCl3 + 3H2
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13-2-2 钛的重要化合物
13-2-2 钛的重要化合物
钛(Ti)——价电子构型3d24s2
氧化数
+4
+3
主要 TiO2 M(II)TiO3 TiCl3 化合物 TiOSO4 TiCl4
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二氧化钛(TiO2)—钛白
纯TiO2是生白成色Ti难O熔2+, 固而体不，是难Ti溶4+ 于水 有因三为种电晶荷形多,金、红半石径、小锐，钛极型易、水板解钛型
煮沸
H2TiO3
煮沸
过滤、烘干、焙烧
TiOSO4+2H2O
HT2TiOiO2 3 +H2SO4
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二氧化钛(TiO2)—氯化法
金红石(TiO2)
C+Cl2
粗TiCl4
净化
通O2焙烧
TiO2
TiO2 +2C +2Cl2 △ TiCl4 +2CO
焙烧
TiCl4 + O2 TiO2 + 2Cl2
与HNO3反应，生成H2TiO3 Ti + 4HNO3 → H2TiO3 +4NO2 + H2O 溶于HF酸 Ti + 6HF → 2H+ + [TiF6]2 + 2H2
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锆(Zr)、铪(Hf)
锆用作耐腐蚀材料和反应堆核燃元件 的外壳材料 铪用作反应堆的控制棒 锆和铪性质相似，分离困难
主要用作制造钒钢，它具有强度大、弹 性好、抗磨损、抗冲击等优点，用于汽 车、飞机等的制造
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铌(Nb)、钽(Ta)
铌是某些硬质钢的组成元素，特别是 耐高温的特种钢
钽具有低生理反应和不被人体排斥性 能，用于制作修复骨骼的金属板材、 缝合神经的丝和箔 铌和钽性质类似，分离困难
TiCl4+3H2O → H2TiO3 + 4HCl
半导体材料
是乙醇脱水、脱氢的催化剂
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二氧化钛(TiO2)—硫酸法
钛铁矿(FeTiO3) 用浓H2SO4煮沸、过滤
FeSO4+TiOSO4
冷却、减压蒸发、过滤
HFe2TTFiiOOeS33+O2焙4H烧2TSiOO42(浓+ )H煮2O沸
FTeiSOOS4O+T4 iOSO4+2H2O
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钛酸盐和钛氧盐
钛酸盐大多难溶于水
如介电硫可B常溶酸a数T于氧i高O冷钛3, 是是水(T难最iO溶重SO于要4)水的为的压白白电色色陶粉固瓷末体材料 在水均溶易液水中解T，iO生2+以成锯白齿色状偏长链钛(酸TiO沉)n淀2形n+
式N存a2在TiO3 + 2H2O → H2TiO3 + 2NaOH
分离方法目前主要有：
1. 离子交换法: 用强碱型酚醛树脂
R-N(CH3)+3Cl-作阴离子交换剂
2. 溶剂萃取法：用三辛胺萃取锆的硫酸盐
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钒(V)
在地壳中分布分散，没有富矿，几乎所 有的铁矿都含有钒
海洋生物、海参、海鞘等能从海水中摄 取钒，浓集到血液中，据测定，海参、 海鞘等烧成的灰分中，含钒量高达15%
为它难提炼,应用晚,所以称稀有元素。
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钛(Ti)
提取
钛矿比较分散，重要的矿石有： 金红石(TiO2)、钛铁矿(FeTiO3)、 钒钛铁矿(攀枝花)
通常采用
TiO2 + 2C + 2Cl2 9000C TiCl4 + 2CO
TiCl4 + 2Mg Ar气、6000C Ti + 2MgCl2
具有光泽的银灰色金属，熔点高、硬度 大，可以刻划玻璃和石英
纯钒富有延展性，但含大量杂质时, 非
常脆，一敲就碎
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钒(V)
常温下不与碱、非氧化性酸作用，能溶 于氢氟酸、浓硝酸、浓硫酸和王水
某些钒的化合物具有重要的生理作用， 如胆固醇的生物合成
钒的化合物有毒，吸多了，会得肺水肿
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二氧化钛(TiO2)—钛白
纯TiO2是白色难熔固体，难溶于水 有三种晶形,金红石、锐钛型 、板钛型
两性，以碱性为主
可溶于氢氟酸
T化无iO学毒2 性，+ 6质可H不制F 活造→泼高[级,T覆iF白盖6]色2-能+油力2漆H强+和+、折白2H射色2O率颜高料、
具有半导体性能，是光催化反应常用的
Ti
△ Ti
Ti
TiOSOO4 + 2HO2O OH2TiOO3 + H2SOO4
Ti
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Ti
Ti
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四氯化钛
制取
高温
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
Ti Zr Hf Rf ⅣB 钛分散稀锆有元素铪 d区
ⅤB V 稀有Nb金属 Ta Db 钒铌钽
Rf、Db为人工合成放射性元素
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13-2-1 钛族、钒族元素概述
Ti Zr Hf Rf ⅣB
钛锆铪 d区 于1789年被发现，V到191N0年b 才制T得a 纯钛D,b 其Cu相、对Zn丰、Ⅴ度Pb比、B 较Sn高、钒,Hg列等第常铌十见位元。素钽含还量多比。N因i、
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第十三章 过渡元素
第一节过渡元素概述
第一节
过渡元素概述
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第十三章 过渡元素
第二节钛族、钒族元素
第二节
钛族、钒族元素
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13-2-1 钛族、钒族元素概述
13-2-1 钛族、钒族元素概述