第五节铁系和铂系元素.ppt
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铁系元素
空气中加热 隔绝空气
Co3O4
CoO
5
NiO2· 2O:黑色，不稳定 nH
2014-1-7
2.M(OH)2 Fe(OH)2
颜色 白
Co(OH)2
桃红
Ni(OH)2
绿
酸碱性 还原性
两性偏碱碱 弱Βιβλιοθήκη 2014-1-76
溶解性
Fe(OH)2+4OH-(浓碱)=[Fe(OH)6]4Co(OH)2+2OH-(浓碱)=[Co(OH)4]2Co(OH)2+6NH3=[Co(NH3)6](OH)2 土黄 Ni(OH)2+6NH3=[Ni(NH3)6](OH)2 蓝紫 M（OH）2+H+=M2++2H2O CoCI2+NaOH(NH3·2O)→Co(OH)CI↓→Co(OH)2 H
CoCI2
52℃
CoCI2〃H2O
90℃
CoCI2〃2H2O
120℃
CoCI2〃6H2O
蓝
蓝紫
紫红
粉红
2014-1-7 12
四、M（Ⅲ）盐
Fe3+较稳定,ψθ（Fe3+/Fe2+)=0.77V Co3+不稳定，只能以固态形式存在. ψθ（Co3+/Co2+)=1.84V Ni3+极不稳定，仅制得NiF3 ，25℃即分解. FeCI3:无水盐为棕褐 色,共价化合物,易升 华,易溶于水及有机溶 剂,蒸气为双聚体.
⑷Fe3++nSCN-=Fe(SCN)n3-n
⑸2Fe(SCN)n3-n+SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H++2nSCN-
铁系和铂系元素
五
钌Ru 铑Rh 钯Pd
周 原子半径/pm 133 135 138 期 价电子构型 4d75s1 4d85s1 4d10
六
锇Os 铱Ir 铂Pt
周 原子半径/pm 134 136 136
使5、6 周期 同元铂元族素系素
期
价电子构型
4f145d6 4f145d7 4f145d9 6s2 6s2 6s1
铁能被浓碱溶液侵蚀, 钴、镍对浓碱稳定 铁、钴、镍均能形成金属型氢化物 。
铂系元素 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章
5周期 Ru
Rh
Pd
价电以子单构质型状4态d7存5s在1 ，4高d8度5s分1 散在4各d10矿石中最
稳最并定高最共氧 氧重生化化要在数数的一有起++天。48是然稀铂有矿++金、36属锇,铱也矿是++贵24金属。高氧
钢铁工业最重要 制造合金 制造合金
主要用途 的产品和原材料 制造合金
金属制品 的保护层
铁系元素 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章
铸铁F和e钢(铁都) 称为铁Co碳(钴合)金。Ni(镍) 价电子构型铸铁：3d含64s碳2 大于23%d7。4s2 3d84s2 常见氧化数钢+：2、含+碳3、0(+.062)％~+22.0、％+3 +2、+3 主要矿物 不磁赤黄锈铁 铁铁钢矿 矿矿：(((FFF含eee32SOOCNC243)r))i018.(60％C辉.75o％~钴％A1矿~s0~S0％1).91(.镍5N5％％i黄S·铁Fe矿S)
氧化物 第13章 过渡元素（一） 第13章 过渡元素（一）第13章
铁系元素和铂系元素
聊城大学东昌学院化生系
M（VI）－高铁酸盐的制备及应用 [FeO42-]
2Fe(OH)3+3ClO－+4OH－ == 2FeO42－+3Cl－+5H2O
△ (溶液中)
Fe2O3+3KNO3+4KOH
共熔
== 2K2FeO4+3KNO2+2H2O
△
(熔融)
高铁酸盐在强碱性介质中才能稳定 存在，是比高锰酸盐更强的氧化剂。是 新型净水剂，具有氧化杀菌性质，生成 的Fe(OH)3对各种阴阳离子有吸附作用， 对水体中的CN－去除能力非常强。 2FeO42- + 10H+==== 2Fe3+ + 3/2O2 ↑+ 5H2O 2K2FeO4 + 16HCl ==== 2FeCl3 + 3Cl2 ↑+ 4KCl &，同时
有刺激性气体放出。
聊城大学东昌学院化生系
3、铁系元素的盐
M( II) 盐的相似性 ⑴溶解性 强酸盐易溶——硝酸盐、硫酸盐、高氯酸盐、氯化物 弱酸盐难溶——碳酸盐、磷酸盐、硫化物 ⑵结晶水及颜色 Fe(NO3)2· 2O Co(NO3)2· 2O 6H 6H Ni(NO3)2· 2O 6H FeSO4· 2O 7H CoSO4· 2O 7H NiSO4· 2O 7H CoCl2· 2O 6H NiCl2· 2O 7H 绿色 粉红 绿 原因 [Fe(H2O)6]2+ [Co(H2O)6]2+ [Ni(H2O)6]2+ 浅绿 粉红 亮绿
+2 +3 FeO CoO NiO
黑色
Fe2O3 砖红
灰绿
Co2O3 黑
暗绿
Ni2O3 黑
考研复习-无机化学-第22章 铁系元素和铂系元素
在酸性介质中 Fe（Ⅲ）是中等强度的氧 化剂，可以氧化 KI，H2S，SO2，Sn2+ 等强还 原剂： 2 FeCl3 + H2S —— 2 FeCl2 + 2 HCl + S↓ 2 Fe3+ + 2 I－ —— 2 Fe2+ + I2 2 Fe3+ + SO32－ + H2O ——SO42－ + 2 Fe2+ + 2 H+
赤热条件下，水蒸气与铁反应生成氢 气和 Fe2O3 。 钴与氟化合成 CoF3，与其他卤素化合 只能得到 Co Ⅱ） 化合物。 （ 镍与氟反应生成的氟化物保护膜阻止 反应的继续进行。 Fe，Co，Ni 对碱稳定，可用 Ni 制坩 埚处理熔碱。
22－2 铁系元素的简单化合物
22－2 －1 铁的简单化合物
Fe3+ 的水解严重，故三价铁的强酸盐溶 3+ ，而是 于水，得不到淡紫色的 [Fe ] （H2O） 6 2+。 逐渐水解生成黄色的 [Fe ] （OH） （ H2O ） 5
铁的碳酸盐、磷酸盐等弱酸盐在水 中都是难溶的。 亚铁盐在空气中易被氧化， 其复盐 FeSO4 • NH4） （ 2SO4 • 6 H2O 在空气中较 稳定。
铁有 3 种常见的氧化物 黑色的 砖红色的 黑色的 FeO Fe2O3 Fe3O4
其中含有 Fe Ⅱ） 和 Fe液中存在
两种价态的铁离子：
Fe3O4 + 8 HCl —— FeCl2 + 2 FeCl3 + 4 H2O
在隔绝空气的条件下加热分解草酸亚铁，
Fe （OH） 2 溶于酸，也微溶于浓氢氧 化钠溶液，但并不以此称其具有两性。 铁的硫酸盐、硝酸盐易溶于水，且由 于水解作用溶液不同程度地呈酸性。 铁的碳酸盐、磷酸盐等弱酸盐都难溶 于水。
天津大学无机化学课件：第二十二章 铁系元素和铂系元素
2K4[Co(CN)6]+2H2O=2K3[Co(CN)6]+2KOH+H2↑
Ni2++4CN-→Ni(CN)42-(橙黄)，正方形构型，稳定。
Ni2＋ CN－ Ni(CN)2↓ CN－ [Ni(CN)4]2－
2021/3/20
25
3.硫氰配合物
Fe2++2SCN-=Fe(SCN)2(无色，不稳定） Fe3++nSCN-=[Fe(SCN)n]3-n(血红色）,鉴定Fe3+ Co2++4SCN-=Co(SCN)42-
FeCl3:无水盐为棕褐 色,共价化合物,易升华, 易溶于水及有机溶剂, 蒸气为双聚体.
2021/3/20
17
Fe(H2O)63+:淡紫色,因水解显黄褐色
[Fe(H2O)6]3++H2O K1 [Fe(OH)(H2O)5]2++H3O+
或 Fe3++H2O
Fe（OH）2++H+ K1=10-3.05
Fe2+: Fe2++邻菲罗啉→橘红色（Fe2+的鉴定） Fe2++ K3[Fe(CN)6]→蓝↓ 血红素是Fe2+的螯合物
2021/3/20
31
血红素结构式
2021/3/20
32
Co2+: Na3[Co(NO2)6]+K+→K2Na[Co(NO2)6]↓亮黄
（鉴定K+离子） 鉴定：Co2++SCN-→Co(SCN)42-(兰色）
18
水合铁离子双聚体结构
[Fe2(OH)2(HH22OO)8]4+
铁系元素和铂系元素
H+ + 4e2
2H O 2
E = +1.229V A
4Fe2+ + O + 4H+ 2
4Fe3+ + 2H O 2
而不能把Co2+，Ni2+氧化成Co3+，Ni3+。
第21章 铁系元素和铂系元素
在碱性介质中 现象：
21.2 铁系元素的化合物
FeO 2- +0.72Fe(OH)
4
3
（3）+2氧化值的盐
21.2 铁系元素的化合物
+2氧化数水合离子及无水盐都显一定颜色，这与M2+离子具 有不成对的d电子有关。
它们的硝酸盐、硫酸盐、氯化物和高氯酸盐等易溶于水，并 微弱水解而显酸性：
M2++H O 2
M(OH)++H+
第21章 铁系元素和铂系元素
21.2 铁系元素的化合物
它们的硫酸盐都能与碱金属或铵的硫酸盐形成复盐。
2Fe3+ + H S 2
2Fe2+ + 2H+ + S
2FeCl + SnCl
3
2
2FeCl + SnCl
2
4
第21章 铁系元素和铂系元素
21.2 铁系元素的化合物
2. 硫酸亚铁（绿矾，Ferrous Sulfate）
性质
FeSO ·7H O 42
性质一：水解性
硫酸亚铁易溶于水，在水中微弱水解，使溶液显酸性 （pH=3）。
2CoCl 3
2CoF +F 22
2CoCl +Cl 22
2H O 2
E = +1.229V A
4Fe2+ + O + 4H+ 2
4Fe3+ + 2H O 2
而不能把Co2+，Ni2+氧化成Co3+，Ni3+。
第21章 铁系元素和铂系元素
在碱性介质中 现象：
21.2 铁系元素的化合物
FeO 2- +0.72Fe(OH)
4
3
（3）+2氧化值的盐
21.2 铁系元素的化合物
+2氧化数水合离子及无水盐都显一定颜色，这与M2+离子具 有不成对的d电子有关。
它们的硝酸盐、硫酸盐、氯化物和高氯酸盐等易溶于水，并 微弱水解而显酸性：
M2++H O 2
M(OH)++H+
第21章 铁系元素和铂系元素
21.2 铁系元素的化合物
它们的硫酸盐都能与碱金属或铵的硫酸盐形成复盐。
2Fe3+ + H S 2
2Fe2+ + 2H+ + S
2FeCl + SnCl
3
2
2FeCl + SnCl
2
4
第21章 铁系元素和铂系元素
21.2 铁系元素的化合物
2. 硫酸亚铁（绿矾，Ferrous Sulfate）
性质
FeSO ·7H O 42
性质一：水解性
硫酸亚铁易溶于水，在水中微弱水解，使溶液显酸性 （pH=3）。
2CoCl 3
2CoF +F 22
2CoCl +Cl 22
内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第21章铁系和铂系元素
5. 高铁酸盐 在碱溶液中， Fe(III)可被氧化成高价，有Fe(VI)存在:
在高铁酸盐溶液中加入BaCl2，可析出不溶的与 BaSO4类似的化合物 BaFeO4·H2O。溶液酸化时：
4FeO42- + 20 H+ ＝ 4Fe3+ + 3O2 + 10H2O
6.Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的硫化物
2Ni+ 2H2SO4 + 2HNO3 ＝ 2NiSO4 + NO2 + NO +3H2O
有代表性的盐 形成的盐和复盐组成类似： FeSO4 ·7H2O （绿矾） CoSO4 ·7H2O NiSO4 ·7H2O (NH4)2SO4 ·FeSO4 ·6H2O (NH4)2SO4 ·CoSO4 ·6H2O (NH4)2SO4 ·NiSO4 ·6H2O 强酸盐易溶于水，弱酸盐溶解度都很小。
可使Fe钝化。 (3) 纯 Fe、Co、Ni 在水、空气中稳定; 加热时，Fe、
Co、Ni 可与 O2、S、X2 等反应
矿，焦碳，石灰石
Blast furnace (鼓风炉)
CaO(s)+SiO2(s) →CaSiO3(l)
CaO(s)+Al2O3(s) →Ca(AlO2)2(l)
6CaO(s)+P4O10(s) →2Ca3(PO4)2(l)
第二十一章 铁系和铂系元素
铁系元素
Iron, cobalt and nickel
铁、钴、镍的单质 铁、钴、镍的化合物 水溶液中铁、钴、镍的离子及其反应
21.1.1 铁、钴、镍的单质 Ⅷ族 Fe Co Ni 铁系 Ru Rh Pd 铂系 Os Ir Pt
稀有元素 贵金属
铁系元素和铂系元素
硫酸亚铁用于 处理含氰废液
K4[Fe(CN)6] 亚铁 氰化钾，俗称黄血盐
K4[Fe(CN)6] + Fe3+ = KFe[Fe(CN)6]↓ + 3K+
此法可检验Fe3+
普鲁士蓝
K3[Fe(CN)6] 铁氰 化钾，俗称赤血盐
2K4[Fe(CN)6] + Cl2 = 2KCl + 2K3[Fe(CN)6]
C变o色Cl硅26胶H。2O + H2SiO3
CoCl26H2O 325 K CoCl22H2O
粉红色
紫红
CoSO4
363 K CoCl2H2O 蓝紫
393 K CoCl2 蓝色
NiSO4
硫酸镍（NiSO4）大量 用于电镀和作催化剂。
2、高价铁盐
铁、钴、镍中只有铁和钴才有氧化态为 +3的盐，其中铁盐较多。钴盐只能存在 于固态，氧化性很强，溶于水迅速分解 为Co2+盐，镍盐高价态为+4价。
K3[Fe(CN)6] + Fe2+ = KFe[Fe(CN)6]↓ + 2K+ 滕氏蓝
此法可检验Fe2+
3、其他配合物
Fe3+ SCN－ [Fe(SCN)n]3－n n = 3~6，鉴定Fe3+的灵敏反应
Co2+
SCN－ [Co(SCN)4]2－
溶于戊醇，丙酮等有机相能 稳定存在，可鉴定Co2+
4FeO42- + 10H2O = 4Fe(OH)3↓ + 3O2↑ + 8OH-
四、配位化合物 1、NH3 配合物
铁不形成氨合物；钴的+2、+3 离子都可形成氨配合物，以+3 离子的较稳定；镍的+2离子能 形成氨配合物。
铂系元素
0
(2)FeCl3·6H2O ：低熔沸点，易溶于有机溶剂，明显地具 低熔沸点， 低熔沸点 易溶于有机溶剂， 有共价性，它可以使蛋白质沉淀，故可作为止血剂。 有共价性，它可以使蛋白质沉淀，故可作为止血剂 24.[+6]O.S : FeO4 ,其颜色与MnO4 颜色相同 (1)Preparation: Fe2O3+3KNO3+4KOH= 2K2FeO4+3KNO2+2H2O (加热共融) 22Fe(OH)3+3ClO +4OH =2FeO4 +3Cl +5H2O 3+ 2+ →2Fe +3/2O2↑+5H2O (2)Properties: 2FeO4 +10 H a.在酸性介质中，它是强氧化剂，其电极电位介于 在酸性介质中， 在酸性介质中 它是强氧化剂，其电极电位介于MnO4和 O3 之间:2K2FeO4+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3+4KOH+N2 2+ + 2FeO4+NH4 +8H =2Fe3++N2 +8H2O
铁系元素 (iii) Fe3+,Fe2+的鉴别： 的鉴别：
4 K+ + Fe3+ + Fe(CN)6− = KFeFe(CN)6 ↓ (普鲁士蓝 )
K+ + Fe2+ + Fe(CN)3− = KFeFe(CN)6 ↓ (藤氏蓝 ) 6
经x-射线衍射证明： 射线衍射证明： 射线衍射证明 滕氏蓝和普鲁士蓝是相同 的结构， 的结构，Fe(II) 离子位 于立方体的一组四个两个 互不相邻的顶点， 互不相邻的顶点，Fe(III) 离子位于立方体的另一组 四个互不相邻的顶点， 四个互不相邻的顶点，氰 根离子位于立方体的十二 条棱上： 条棱上：
(2)FeCl3·6H2O ：低熔沸点，易溶于有机溶剂，明显地具 低熔沸点， 低熔沸点 易溶于有机溶剂， 有共价性，它可以使蛋白质沉淀，故可作为止血剂。 有共价性，它可以使蛋白质沉淀，故可作为止血剂 24.[+6]O.S : FeO4 ,其颜色与MnO4 颜色相同 (1)Preparation: Fe2O3+3KNO3+4KOH= 2K2FeO4+3KNO2+2H2O (加热共融) 22Fe(OH)3+3ClO +4OH =2FeO4 +3Cl +5H2O 3+ 2+ →2Fe +3/2O2↑+5H2O (2)Properties: 2FeO4 +10 H a.在酸性介质中，它是强氧化剂，其电极电位介于 在酸性介质中， 在酸性介质中 它是强氧化剂，其电极电位介于MnO4和 O3 之间:2K2FeO4+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3+4KOH+N2 2+ + 2FeO4+NH4 +8H =2Fe3++N2 +8H2O
铁系元素 (iii) Fe3+,Fe2+的鉴别： 的鉴别：
4 K+ + Fe3+ + Fe(CN)6− = KFeFe(CN)6 ↓ (普鲁士蓝 )
K+ + Fe2+ + Fe(CN)3− = KFeFe(CN)6 ↓ (藤氏蓝 ) 6
经x-射线衍射证明： 射线衍射证明： 射线衍射证明 滕氏蓝和普鲁士蓝是相同 的结构， 的结构，Fe(II) 离子位 于立方体的一组四个两个 互不相邻的顶点， 互不相邻的顶点，Fe(III) 离子位于立方体的另一组 四个互不相邻的顶点， 四个互不相邻的顶点，氰 根离子位于立方体的十二 条棱上： 条棱上：
铂系元素
铂族元素
二、The simple substances
1. Physical properties
(1).颜色：除Os为蓝灰色外，其余都是银白色 (2).熔点高，这六种元素中，Os熔点最高，Pd熔点最低 (3).硬度 Ru Rh Pd Os Ir Pt 6.5 – 4.8 7.0 6.5 4.3 (4).延展性：铂的延展性最好，冷轧可制0.0025mm的箔
(1) oxides, hydroxide Fe2O3(砖红)中等氧化剂 Co2O3(黑)强氧化剂 Ni2O3(黑)强氧化剂
Fe 3 3H 2O Fe(OH) 3 3H
3.5 2Co 2 Cl 2 6H 2O pH 2Co(OH) 3 6H 2Cl
2.[+2]O.S.
(1)Oxides (MO), Hydroxides M(OH)2 FeO(黑色) CoO(灰绿色) NiO(暗绿色) Fe(OH)2 (白色) Co(OH)2(粉红色) Ni(OH)2 (苹果绿色) 微弱两性(主要碱性) 两性 碱性 O2迅速 O2缓慢 NaOCl强氧化剂 Fe2O3∙nH2O(红棕) Co2O3∙ nH2O(棕色) Ni2O3∙nH2O(黑色)
2Ni(OH) 2 Br2 2OH 2Ni(OH) 3 2Br 氢氧化铁有微弱的两性，只有新沉淀的才能溶于浓碱中
250 C
(2)FeCl3∙6H2O ：低熔沸点，易溶于有机溶剂，明显地具 有共价性，它可以使蛋白质沉淀，故可作为止血剂。 24.[+6]O.S : FeO4 ,其颜色与MnO4 颜色相同 (1)Preparation: Fe2O3+3KNO3+4KOH= 2K2FeO4+3KNO2+2H2O (加热共融) 22Fe(OH)3+3ClO +4OH =2FeO4 +3Cl +5H2O 3+ 2+ (2)Properties: 2FeO4 +10 H →2Fe +3/2O2↑+5H2O a.在酸性介质中，它是强氧化剂，其电极电位介于MnO4和 O3 之间:2K2FeO4+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3+4KOH+N2 2+ + 2FeO4+NH4 +8H =2Fe3++N2 +8H2O
铁系元素和铂系元素铁系元素通性ⅧB族元素与其它各族元素
22 铁系元素和铂系元素22-1铁系元素通性ⅧB族元素与其它各族元素不同，有三个直行共九个元素，即第四周期的铁、钴、镍，第五周期的钌、铑、钯，第六周期的锇、铱、铂，通常把这九个元素按其性质上的接近程度分为两组，把第四周期的Fe、Co、Ni称为铁系元素，而其余六个元素则称为铂系元素，这里先讨论铁元素。
1.铁系元素的基本情况价电子构型3d64s2 3d74s2 3d84s2主要氧化数 +1.+2.+3 +2.+3.+4 +2.+3.+4原子半径(pm) 124.1 125.3 124.6离子半径(M2+) 74 72 69电离势(KJ/mol-1) 764.0 763 741.1电负性 1.83 1.88 1.91φ0M2+/M(V) -0.473 -0.227 -0.232①从价电子构型看，外层4s轨道均有2个电子，次外层3d轨道分别为6.7.8而原子半径，离子半径以很相近，因此性质相似。
②由于3d轨道已超过5个电子，全部价电子参与成键的可能性减少，随着价电子数的增加，从Fe-Co-Ni形成高氧化态的趋势减小；Fe有稳定的+2.+3氧化态，在强氧化剂存在下，可出现不稳定的+6氧化数(高铁酸盐FeO42-)；Co则通常表现为+2，在强氧化剂存在下可出现不稳定的+3氧化态；Ni则经常表现为+2氧化态。
这可理解为在电子层数相同的情况下，随着原子序数增加(3d电子增加)，有效核电荷增加，使核对价层电子的吸引力增强，故3d电子的稳定性增加而难于参加成键。
因而显高氧化态趋于困难。
③从电离势和φ0值可以看出从Fe-Ni金属活泼性减弱，这也可从Z*的变化加以理解。
2.单质的性质①都具有铁磁性，即经磁场作用后，能使磁场大大加强，磁场取消后也不立即消失。
②都是中等活泼的金属。
(见φ0M2+/M)a.在常温和无水蒸汽存在时，几乎不与O2、S、Cl等非金属单质反应，但在高温下，则能与很多非金属和水蒸汽反应。
如：b. 它们都能溶于稀酸。
第21章 铁系元素和铂系元素
(3) 化合物 铂系元素的化合物多数为配合物。 铂系元素的化合物多数为配合物。常见的 为卤化物。 为有 3+和Co2+，如何将它们分离 溶液含有Fe 开并鉴定之？此外， 如何鉴定？ 开并鉴定之？此外，Ni2+如何鉴定？
可形成[Co(NH3)6]2+配合物， 配合物， 【分析】利用Co2+可形成 分析】利用 均不形成氨的配合物，而将二者分开。 Fe2+/3+均不形成氨的配合物，而将二者分开。 【解】分离方法：将混合溶液溶于过量的含有 分离方法： NH4Cl的氨水溶液中，待沉淀完全后过滤。沉淀溶 的氨水溶液中， 的氨水溶液中 待沉淀完全后过滤。 于稀盐酸得到Fe 滤液中的[Co(NH3)6]2+加入盐 于稀盐酸得到 3+，滤液中的 酸可以得到水合Co 酸可以得到水合 2+。 以上过程就可鉴定出Fe 以上过程就可鉴定出 3+和Co2+: 生成红棕色 沉淀的是Fe 没有沉淀的是 没有沉淀的是Co 沉淀的是 3+,没有沉淀的是 2+.
[Ni(NH 3 ) 6 ]2+ + 2DMG → Ni(DMG) 2 (red, s) + 2NH + + 4NH 3 4
2. 银白色金属 在较高温度和压力下，同CO作用生成淡黄色 银白色金属M, 在较高温度和压力下， 作用生成淡黄色 液体A, 在高温下分解为 在高温下分解为M和 。 的一种红色化合物晶体 液体 A在高温下分解为 和CO。M的一种红色化合物晶体 B俗称赤血盐，具有顺磁性，B在碱性溶液中能把 俗称赤血盐 在碱性溶液中能把Cr(III)氧化 俗称赤血盐，具有顺磁性， 在碱性溶液中能把 氧化 而本身被还原为C。溶液C可被氯气氧化为 可被氯气氧化为B。 为CrO42-，而本身被还原为 。溶液 可被氯气氧化为 。固 在高温下可分解， 体C在高温下可分解，其分解产物为碳化物 ，以及剧毒的 在高温下可分解 其分解产物为碳化物D， 加盐E和化学惰性气体 和化学惰性气体F。碳化物D经硝酸处理可得 经硝酸处理可得M 离子， 加盐 和化学惰性气体 。碳化物 经硝酸处理可得 3+离子， M3+离子碱化后与 离子碱化后与NaClO溶液反应可得紫色溶液 ，G溶液酸 溶液反应可得紫色溶液G， 溶液酸 溶液反应可得紫色溶液 化后立即变成M 并放出气体H。 化后立即变成M3+并放出气体H。 所表示的物质的化学式； （1）试写出 、A~H所表示的物质的化学式； ）试写出M、 所表示的物质的化学式 （2）写出下列的离子方程式： ）写出下列的离子方程式： a. B 在碱性条件下，氧化 在碱性条件下，氧化Cr(III); b. M3+碱化后，与NaClO溶液的反应； 碱化后， 溶液的反应； 溶液的反应 c. G溶液酸化的反应。 溶液酸化的反应。 溶液酸化的反应
第21章 铁系和铂系OK
化学与生命科学学院
专业基础课
无 机 化 学
-----铁系和铂系元素
目
• • • •
录
铁系元素的单质 铁系元素的化合物 铁系元素的配位化合物 铂系元素
第一节 铁系元素
VIII
26
Fe Ru Os
27
Co Rh Ir
28
Ni Pd Pt
铁系元素 铁钴镍
铁
44
钴
45
镍
46
钌
76
铑
77
钯
78
铂系元素 钌铑钯 锇铱铂
价电子构型(n-1)d 6~8 ns2，从铁开始3d电子已 超过5个, 因而铁系元素不再呈现与族数相对应的最 高氧化态。铁的氧化态有+II、+III、+VI，钴和镍 有+II、+III、+IV。
一、铁系元素的单质 铁钴镍属于中等活泼的金属，活泼顺序按铁钴 镍递减。 含有杂质的铁在潮湿的空气中易生锈。是一种 电化学腐蚀。钴和镍在常温下对水和空气都较稳定， 它们都溶于稀酸中，但不与强碱发生作用，故熔融 碱性物质可以用镍制容器。和铁不同，钴和镍与浓 硝酸激烈反应，与稀硝酸反应较慢。
第二节 铁系元素的化合物
一、化合物的溶解性 二价强酸盐几乎都溶于水 碳酸盐、磷酸盐、硫化物等弱酸盐都难溶于水 氢氧化物难溶于水，难溶性物质均易溶于强酸。
二、化合物的颜色
Fe(H2O)6 2+ 浅绿色 Fe(H2O)6 3+ 淡紫色 为什么三价铁溶液呈黄色? Co(H2O)62+粉红色，Ni(H2O)62+亮绿色 Fe(OH)2白色-----混和物(灰蓝绿)-----Fe(OH)3棕色
重要反应 铂与王水反应生成H2[PtCl6]试写出其反应方程式。 已知铂系元素与铁系元素一样可形成很多配合物， 多数情况下是配位数为6的八面体结构。氧化态为+II的 钯和铂离子都是d8结构，可形成平面正方形的配合物。 这六种元素都能生成氯配合物。将这些金属与碱金 属的氯化物在氯气流中加热即可形成氯配合物。在含有 铂系氯配离子的酸溶液里加人NH4Cl或KCl，就可得到 难溶的铵盐或钾盐。 棕红色H2[PtCl6]+2KCl===K2[PtCl6]↓黄色+2HCl H2[PtCl6]+2NH4Cl===(NH4)2[PtCl6]↓+2HCl 将铵盐加热，结果只有金属残留下来，这种方法可 用于金属的精制。
专业基础课
无 机 化 学
-----铁系和铂系元素
目
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录
铁系元素的单质 铁系元素的化合物 铁系元素的配位化合物 铂系元素
第一节 铁系元素
VIII
26
Fe Ru Os
27
Co Rh Ir
28
Ni Pd Pt
铁系元素 铁钴镍
铁
44
钴
45
镍
46
钌
76
铑
77
钯
78
铂系元素 钌铑钯 锇铱铂
价电子构型(n-1)d 6~8 ns2，从铁开始3d电子已 超过5个, 因而铁系元素不再呈现与族数相对应的最 高氧化态。铁的氧化态有+II、+III、+VI，钴和镍 有+II、+III、+IV。
一、铁系元素的单质 铁钴镍属于中等活泼的金属，活泼顺序按铁钴 镍递减。 含有杂质的铁在潮湿的空气中易生锈。是一种 电化学腐蚀。钴和镍在常温下对水和空气都较稳定， 它们都溶于稀酸中，但不与强碱发生作用，故熔融 碱性物质可以用镍制容器。和铁不同，钴和镍与浓 硝酸激烈反应，与稀硝酸反应较慢。
第二节 铁系元素的化合物
一、化合物的溶解性 二价强酸盐几乎都溶于水 碳酸盐、磷酸盐、硫化物等弱酸盐都难溶于水 氢氧化物难溶于水，难溶性物质均易溶于强酸。
二、化合物的颜色
Fe(H2O)6 2+ 浅绿色 Fe(H2O)6 3+ 淡紫色 为什么三价铁溶液呈黄色? Co(H2O)62+粉红色，Ni(H2O)62+亮绿色 Fe(OH)2白色-----混和物(灰蓝绿)-----Fe(OH)3棕色
重要反应 铂与王水反应生成H2[PtCl6]试写出其反应方程式。 已知铂系元素与铁系元素一样可形成很多配合物， 多数情况下是配位数为6的八面体结构。氧化态为+II的 钯和铂离子都是d8结构，可形成平面正方形的配合物。 这六种元素都能生成氯配合物。将这些金属与碱金 属的氯化物在氯气流中加热即可形成氯配合物。在含有 铂系氯配离子的酸溶液里加人NH4Cl或KCl，就可得到 难溶的铵盐或钾盐。 棕红色H2[PtCl6]+2KCl===K2[PtCl6]↓黄色+2HCl H2[PtCl6]+2NH4Cl===(NH4)2[PtCl6]↓+2HCl 将铵盐加热，结果只有金属残留下来，这种方法可 用于金属的精制。
铁系元素和铂系元素
第 22 章
铁系元素和铂系元素
3
主要内容
1
铁系元素的单质
2 铁系元素的简单化合物
3 铁系元素的配位化合物
4
铂系元素
5 过渡金属元素小结
元素周期表 VIII 族中的 9 种元素， 按其性质分为两个系：
Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt
铁系元素 铂系元素
铁 Fe 赤铁矿 Fe2O3，磁铁矿 Fe3O4，菱铁矿 FeCO3 。 在地壳中的质量分数为 4.1 % 。
黑色的 砖红色的 黑色的
FeO Fe2O3 Fe3O4
其中含有 F（e Ⅱ）和 F（e Ⅲ）。
将 Fe3O4 溶于稀盐酸，在溶液中存在 两种价态的铁离子：
Fe3O4 + 8 HCl —— FeCl2 + 2 FeCl3 + 4 H2O
在隔绝空气的条件下加热分解草酸亚铁， 可以制得黑色粉末 FeO：
FeC2O4 —— FeO + CO↑+ CO2↑
Fe（Ⅱ）盐与碱液在无氧条件下作用得到白 色 Fe（OH）2 沉淀，与空气中的氧作用迅速转 变为灰蓝绿色，产物分别是 Fe（Ⅱ）和 Fe（Ⅲ） 氢氧化物的混合物及水合 Fe2O3，最后转化为 棕红色的 Fe（OH）3：
Fe2+ + 2OH– —— F（பைடு நூலகம் OH）2
F（e OH）2 + O2 —— F（e OH）3
Fe（OH）2 溶于酸，也微溶于浓氢氧
化钠溶液，但并不以此称其具有两性。
铁的硫酸盐、硝酸盐易溶于水，且由 于水解作用溶液不同程度地呈酸性。
铁的碳酸盐、磷酸盐等弱酸盐都难溶 于水。
由于 d 轨道处于未充满状态，Fe 的水
铁系元素和铂系元素
3
主要内容
1
铁系元素的单质
2 铁系元素的简单化合物
3 铁系元素的配位化合物
4
铂系元素
5 过渡金属元素小结
元素周期表 VIII 族中的 9 种元素， 按其性质分为两个系：
Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt
铁系元素 铂系元素
铁 Fe 赤铁矿 Fe2O3，磁铁矿 Fe3O4，菱铁矿 FeCO3 。 在地壳中的质量分数为 4.1 % 。
黑色的 砖红色的 黑色的
FeO Fe2O3 Fe3O4
其中含有 F（e Ⅱ）和 F（e Ⅲ）。
将 Fe3O4 溶于稀盐酸，在溶液中存在 两种价态的铁离子：
Fe3O4 + 8 HCl —— FeCl2 + 2 FeCl3 + 4 H2O
在隔绝空气的条件下加热分解草酸亚铁， 可以制得黑色粉末 FeO：
FeC2O4 —— FeO + CO↑+ CO2↑
Fe（Ⅱ）盐与碱液在无氧条件下作用得到白 色 Fe（OH）2 沉淀，与空气中的氧作用迅速转 变为灰蓝绿色，产物分别是 Fe（Ⅱ）和 Fe（Ⅲ） 氢氧化物的混合物及水合 Fe2O3，最后转化为 棕红色的 Fe（OH）3：
Fe2+ + 2OH– —— F（பைடு நூலகம் OH）2
F（e OH）2 + O2 —— F（e OH）3
Fe（OH）2 溶于酸，也微溶于浓氢氧
化钠溶液，但并不以此称其具有两性。
铁的硫酸盐、硝酸盐易溶于水，且由 于水解作用溶液不同程度地呈酸性。
铁的碳酸盐、磷酸盐等弱酸盐都难溶 于水。
由于 d 轨道处于未充满状态，Fe 的水
学习_第二十三章铁系元素和铂系元素
KFe[Fe((IICI)FNe )6]↓N(蓝色C) +
N
C
F2e(II)
C
和滕氏这蓝种相蓝同色沉淀物常称为滕氏蓝 C。
N
KFe[ Fe(CN)6 ]。但很长时 (II)Fe C N Fe(III)
N
间一直认为两者结构不同， C 所以现有在两的种观名点称认。为两者
Fe N
Fe(III) N
的结
N
C
C
构也相同。立方体结构如 (III)Fe N C Fe
右图，与 N 配位的是 Fe
(II)
思考题 在前页的图所示的结构中，应该有几个 K+ ？
在 Fe3+ 溶液中加入 F－ 后，再加入 KSCN 并不生成红
色物质。这是因为生成了比 Fe(SCN)63－ 更稳定的配合物 FeF63－，于 是 Fe3+ 被 F－ 掩蔽起来，Fe3+ 似乎不存在了 。
共熔
2 FeO42－ +ห้องสมุดไป่ตู้6 Cl－+
8 H2O
( 紫色，高铁酸钾 )
Fe2O3 + 4 KOH + 3 KNO3 —— 2 K2FeO4 + 3 KNO2 +
3 在配合物中
1°Fe(III) / Fe(II)
Fe3+ / Fe2+ = 0.77V，在已知 Fe(CN)63－ 和
Fe(CN)64－ 的 K稳 的基础上，可以计算出 Fe(CN)63－/
这是配位化合物的形成活化配体小分子的机理。
2° 18 电子规则
18 电子规则 过渡元素的配位化合物 ( 尤其是低价配
合物 )，当中心原子 M 周围的 d 电子，s 电子与配体提供
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Fe2O3 Co2O3 Ni2O3
砖红色 黑色 黑色
混F经eα合2-结OF价3e构有2它态O研两3具氧顺究种有化磁表晶强物性明体磁—，为构性—γF型-、FFeⅡee：良32FOOe好43Ⅲ铁[导F磁e电Ⅲ性性O4]
氧化物
Fe2O3 + 6HCl
还→原2性Fe递Cl增3 +
3H2O
Co+2O2 3 + 6HFCelO→ 2CCoCoOl2+Cl2 N+3iOH2O
周 原子半径/pm 133 135 138 期 价电子构型 4d75s1 4d85s1 4d10
六
锇Os 铱Ir 铂Pt
周 原子半径/pm 134 136 136
使5、6 周期 同元铂元族素系素
期
价电子构型
4f145d6 4f145d7 4f145d9 6s2 6s2 6s1
十分 相似
铁系元素
Fe(铁) Co(钴) Ni(镍)
无机化学多媒体电子教案
第十三章 过渡元素
第五节铁系和铂系元素
第五节
铁系和铂系元素
13-5-1铁系和铂系元素概述
四
周
原1子3半-5径-1/p铁m 系铁12和F4e铂钴1系2C5元o 素镍12N概5i 述由L铁n于系系
期 价电子构型 3d64s2 3d74s2 3d84s2 收元缩素,
五
钌Ru 铑Rh 钯Pd
价电子构型 3d64s2
3d74s2 3d84s2
常见氧化数 +2、+3、(+6) +2、+3 +2、+3
主要矿物
磁铁矿(Fe3O4) 赤铁矿(Fe2O3) 黄铁矿(FeS2)
辉钴矿 镍黄铁矿
(CoAsS) (NiS·FeS)
钢铁工业最重要 制造合金 制造合金
主要用途 的产品和原材料 制造合金
金属制品 的保护层
均难溶于水，为碱性氧化物
氢氧化物
还原性减弱
+2
Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2
白色 粉红或蓝色 浅绿色
还原性 空气氧化 缓慢氧化 强氧化剂
Fe2++2OH- → Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2 +2H2O → 4Fe(OH)3
Co2++2OH- → Co(OH)2 4Co(OH)2+O2 → 4CoO(OH) +2H2O
高的化学稳定性
非主金要属用(氧于、硫化、学氯、等电) 气工业。王Pt水制造反应 器常皿温、蒸发高皿温、坩埚溶、解电极、不铂溶网解等 不反应 反应 Pd、Pt Ru、Rh、Ir、Os
13-5-2 铁、钴、镍的化合物
氧13化-5-物2 铁、钴、镍的化合物
+2
FeO CoO NiO
黑色 灰绿色 暗绿色
+3
铂系元素
5周期 Ru
Rh
Pd
价电以子单构质型状4态d7存5s在1 ，4高d8度5s分1 散在4各d10矿石中最
稳最并定高最共氧 氧重生化化要在数数的一有起++天。48是然稀铂有矿++金、36属锇,铱也矿是++贵24金属。高氧
6周型 4f145d66s2 4f145d76s2 4f145d96s1
盐类
Fe2+
Co2+
Ni2+
Fe3+
颜色 浅绿 粉红 苹果绿 浅紫
强酸盐
易溶于水
弱酸盐
难溶于水
C水oC解l2性6H2微O在弱受水热解脱，水水过溶程液中显伴酸有性颜色较变强化
C易含oC形结l26成晶H2O 水粉的红盐
5M2M.2MI5I°I(IINCISCCOOolC243l紫)6722HH62红H22HOO22OO90°CCFo蓝FCeel(紫C(2NlHOO2O43)1)332106°0HCHC蓝2oO2OCl2
此易特形性成可判断干M2燥I[M剂Ⅱ(含H2水O)情6](况SO,4如)26变H2色O硅胶
复盐 MⅠ=K、Rb、Cs、NH4+, MⅡ=Fe、Co、Ni
(NH4)2Fe(SO4)26H2O
盐类
Fe2+
Co2+
Ni2+
Fe3+
颜色 浅绿 粉红 苹果绿 浅紫
强酸盐
易溶于水
弱酸盐
难溶于水
水解性 微弱水有解弱，氧水化溶性液显酸性 较强
难溶于水
水解性 微弱水解，水溶液显酸性
Fe3+ 浅紫
较强
[Fe(H2O)6]3++H2O [Fe(OH)(H2O)5]2++H3O+
[Fe(OH)(H2O)5]2++H2O [Fe(OH)2(H2O)4]++H3O+
因水解，溶液呈黄色或红棕色
pH , 缩聚成红棕色胶状沉淀 pH=4~5，形成水合三氧化二铁沉淀
2Ni(OH)2+ClO- → 2NiO(OH) +Cl-+H2O 2Ni(OH)2+Br2+2OH- → 2NiO(OH) +2Br-+2H2O
氢氧化物
还原性减弱
+2
Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2
白色 粉红或蓝色 浅绿色
还原性 空气氧化 缓慢氧化 强氧化剂
+3 Fe(OH)3 CoO(OH) NiO(OH) 红棕色 棕黑色 黑色
易含水形结的22F成晶盐Fee33++M++MMH(NS2C2OOISl-243)672→H→H6H22OO222OFFee22++++SFFIee(2+C(N2lOOH43)+)33160HH2O2O
稳定氧化数 +8 +3、+4 +2、+4
最高氧化数 +8
+6
+6
化 数 增 大
最高氧化数减小
铂系元素
大多数能吸收气体, 其中钯吸氢能力最大 (溶解氢的体积比为1:700)
有催化性能
如 Pt-Rh合金或Pt-Ru-Pd合金为氨氧化 3P制t+硝4H酸NO的3+催18化HC剂l→3H2[PtCl6]+4NO +8H2O
铁系元素
单质均为具有光泽的银白色金属
具有磁性，为铁磁性物质，其合金为良好 的磁性材料
中等活泼金属，能溶于稀酸(钴、镍缓慢) 空气和水对钴、镍和纯铁稳定,含杂质铁在 潮湿空气中形成棕色铁锈(Fe2O3·xH2O) 冷、浓硝酸可使铁、钴、镍钝化，可用铁 制品贮运浓硝酸
铁能被浓碱溶液侵蚀, 钴、镍对浓碱稳定
Ni2O3 + 6H黑Cl色→ 2N灰iC绿l2色+Cl2暗+3绿H色2O
+3
Fe2O3 Co2O3 Ni2O3
砖红色 黑色 黑色
氧化性递增，稳定性递减
均为碱性氧化物, 难溶于水和碱, 溶于强酸
氢氧化物
+2 Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 白色 粉红或蓝色 浅绿色
+3 Fe(OH)3 CoO(OH) NiO(OH) 红棕色 棕黑色 黑色
HCl、H2SO4 中和
被还原 被还原
氧化性递增
Fe(OH)2 +3H+ → Fe3+ + 3H2O
2MO(OH)+6H++2Cl- → 2M2++Cl2 +4H2O 4MO(OH)+ 8H+ → 4M2++O2 + 6H2O
盐类
Fe2+ Co2+ Ni2+
颜色 浅绿 粉红 苹果绿
强酸盐
易溶于水
弱酸盐