13-5 铁系和铂系元素.pptx

第1页：第五节铁系和铂系元素封面

第五节铁系和铂系元素封面：第十三章过渡元素第五节铁系和铂系元素

第2页：铁系和铂系元素概述

铁系和铂系元素概述

• 镍Ni钴Co铁Fe四周期125125124原子半径/pm3d84s23d74s23d64s2价电子构型钯Pd铑Rh钌Ru五周期138135133原子半径/pm4d104d85s14d75s1价电子构型铂Pt铱Ir锇Os六周期136136134原子半径/pm4f145d96s14f145d76s24f145d66s2价电子构型
• 由于Ln系收缩,使5、6周期同族元素十分相似铁系元素铂系元素

第3页：铁系和铂系元素概述（续）

铁系和铂系元素概述（续）：Ni(镍)Co(钴)Fe(铁)3d84s23d74s23d64s2价电子构型+2、+3+2、+3+2、+3、(+6)常见氧化数镍黄铁矿(NiS·FeS)辉钴矿(CoAsS)磁铁矿(Fe3O4)赤铁矿(Fe2O3)黄铁矿(FeS2)主要矿物制造合金金属制品的保护层制造合金钢铁工业最重要的产品和原材料制造合金主要用途铁系元素

第4页：铁系和铂系元素概述（续）

铁系和铂系元素概述（续）：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系元素铁能被浓碱溶液侵蚀,钴、镍对浓碱稳定

第5页：铁系和铂系元素概述（续）

铁系和铂系元素概述（续）

• PdRhRu5周期4d104d85s14d75s1价电子构型+2+3+4稳定氧化数+4+6+8最高氧化数PtIrOs6周期4f145d96s14f145d76s24f145d66s2价电子构型+2、+4+3、+4+8稳定氧化数+6+6+8最高氧化数铂系元素最高氧化数减小最高氧化数增大以单质状态存在，高度分散在各矿石中并共生在一起。
• 是稀有金属,也是贵金属。
• 最重要的有天然铂矿、锇铱矿

第6页：大多数能吸收气体

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合金为氨氧化制硝酸的催化剂高的化学稳定性铂系元素主要用于化学、电气工业。
• Pt制造反应器皿、蒸发皿、坩埚、电极、铂网等Ru、Rh、Ir、OsPd、Pt不溶解反应高温不反应溶解常温王水非金属(氧、硫、氯等)3Pt+4HNO3+18HCl→3H2[PtCl6]+4NO +8H2O

第7页：铁、钴、镍的化合物氧化物

铁、钴、镍的化合物氧化物：铁、钴、镍的化合物NiOCoOFeO+2暗绿色灰绿色黑色Ni2O3Co2O3Fe2O3+3黑色黑色砖红色Fe2O3有两种晶体构型：α-Fe2O3顺磁性，γ-Fe2O3铁磁性混合价态氧化物——Fe3O4经结构研究表明为FeⅡFeⅢ[FeⅢO4]它具有强磁性、良好导电性

第8页：氧化物还原性递增氧化性

氧化物还原性递增氧化性：递增，稳定性递减NiOCoOFeO+2暗绿色灰绿色黑色Ni2O3Co2O3Fe2O3+3黑色黑色砖红色均为碱性氧化物,难溶于水和碱,溶于强酸Fe2O3+ 6HCl→2FeCl3+ 3H2OCo2O3+ 6HCl→2CoCl2+Cl2+3H2ONi2O3+ 6HCl→2NiCl2+Cl2+3H2O

第9页：氢氧化物均难溶于水

氢氧化物均难溶于水：为碱性氧化物浅绿色粉红或蓝色白色Ni(OH)2Co(OH)2Fe(OH)2+2黑色棕黑色红棕色NiO(OH)CoO(OH)Fe(OH)3+3

第10页：氢氧化物均难溶于水（续）

氢氧化物均难溶于水（续）：氢氧化物还原性减弱浅绿色粉红或蓝色白色Ni(OH)2Co(OH)2Fe(OH)2+2缓慢氧化Co2++2OH-→Co(OH)24Co(OH)2+O2→4CoO(OH) +2H2O强氧化剂2Ni(OH)2+ClO-→2NiO(OH) +Cl-+H2O2Ni(OH)2+Br2+2OH-→2NiO(OH)+2Br-+2H2O空气氧化Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3还原性

第11页：氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色

氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色：Ni(OH)2Co(OH)2Fe(OH)2+2还原性减弱黑色棕黑色红棕色NiO(OH)CoO(OH)Fe(OH)3+3强氧化剂缓慢氧化空气氧化还原性中和Fe(OH)2+3H+→Fe3++ 3H2OHCl、H2SO4被还原被还原2MO(OH)+6H++2Cl-→2M2++Cl2+4H2O4MO(OH)+ 8H+→4M2++O2+ 6H2O氧化性递增

第12页：氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色（续）

氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色（续）：盐类Fe3+Ni2+Co2+Fe2+浅紫苹果绿粉红浅绿颜色易溶于水强酸盐难溶于水弱酸盐较强微弱水解，水溶液显酸性水解性[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

第13页：氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色（续）

氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色（续）：盐类Fe3+Ni2+Co2+Fe2+浅紫苹果绿粉红浅绿颜色易溶于水强酸盐难溶于水弱酸盐较强微弱水解，水溶液显酸性水解性MIISO4·7H2O Fe(ClO4)3·10H2OMIICl2·6H2O Fe(NO3)3·6H2OMII(NO3)2·6H2O易形成含结晶水的盐M2[MⅡ(H2O)6](SO4)2·6H2OMⅠ=K、Rb、Cs、NH4, MⅡ=Fe、Co、Ni(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O易形成复盐CoCl2·6H2O在受热脱水过程中伴有颜色变化CoCl2·6H2OCoCl2·2H2OCoCl2·H2OCoCl2粉红紫红蓝紫蓝此特性可判断干燥剂含水情况,如变色硅胶°C52.25 90 120°C°CI+

第14页：氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色（续）

氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色（续）：盐类Fe3+Ni2+Co2+Fe2+浅紫苹果绿粉红浅绿颜色易溶于水强酸盐难溶于水弱酸盐较强微弱水解，水溶液显酸性水解性MSO4·7H2O Fe(ClO4)3·10H2OMCl2·6H2O Fe(NO3)3·6H2OM(NO3)2·6H2O易形成含结晶水的盐M2Ⅰ[MⅡ(H2O)6](SO4)2·6H2OMⅠ=K、Rb、Cs、NH4+, MⅡ=Fe、Co、Ni(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O易形成复盐有弱氧化性2Fe3++H2S→2Fe2++S +2H+2Fe3++ 2I-→2Fe2++ I22Fe3++ Cu→2Fe2++ Cu2+

第15页：氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色（续）

氢氧化物浅绿色粉红或蓝色白色（续）：盐类Fe3+Ni2+Co2+Fe2+浅紫苹果绿粉红浅绿颜色易溶于水强酸盐难溶于水弱酸盐较强微弱水解，水溶液显酸性水解性MSO4·7H2O Fe(ClO4)3·10H2OMCl2·6H2O Fe(NO3)3·6H2OM(NO3)2·6H2O易形成含结晶水的盐M2Ⅰ[MⅡ(H2O)6](SO4)2·6H2OMⅠ=K、Rb、Cs、NH4+, MⅡ=Fe、Co、Ni(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O易形成复盐有强还原性4Fe2++ O2+4H+→4Fe3++ 2H2O5Fe2++MnO4+8H+→5Fe3++Mn2++4H2O配制Fe2+溶液时：1.加入浓酸，使c(H+) ,E，Fe2+还原性2.加入铁钉，使Fe + 2Fe3+→3Fe2+○-

第16页：配合物

配合物：Ni2+Co2+Fe2+Fe3+4、64、666常见配位数多种四面体八面体八面体八面体配位体主要构型Co2+配合物的四面体和八面体构型可互相转化[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2OH2O浓HCl粉红色(八面体)蓝色(四面体)

第17页：配合物（续）

配合物（续）：加入过量氨水加入氨水沉淀不溶解Fe(OH)3(红棕色)Fe3+沉淀不溶解Fe(OH)2(白色)Fe(OH)3(红棕色)Fe2+[Co(NH3)6]2+(土黄色)[Co(NH3)6]3+(红褐色)Co(OH)2(粉红色)Co2+[Ni(NH3)6]2+(蓝色)Ni(OH)2(浅绿色)Ni2+配合物——氨合物氧化氧化4[Co(NH3)6]2++O2+2H2O→4[Co(NH3)6]3++4OH-E(Co(NH3)63+/Co(NH3)62+)=0.058VE(Co3+/Co2+)=1.92V即[Co(NH3)6]3+稳定,Co3+不稳定,氧化性强FeCl2可与NH3气形成[Fe(NH3)6]Cl2,但易水解[Fe(NH3)6]Cl2+6H2O → Fe(OH)2+4NH3·H2O+2NH4Cl

第18页：配合物——氰合物氧化浓

配合物——氰合物氧化浓：CN-KCN加入过量加入KCN[Fe(CN)6]4-(土黄色)Fe(CN)2(白色)Fe2+[Co(CN)5(H2O)]3-(茶绿色)[Co(CN)6]3-(黄色)Co(CN)2(浅棕色)Co2+[Ni(CN)4]2-(橙黄色)[Ni(CN)5]3-(深红色)Ni(CN)2(灰蓝色)Ni2+从溶液中析出晶体K4[Fe(CN)6]·3H2O(黄色)——黄血盐2[Fe(CN)6]4-+Cl22[Fe(CN)6]3-+2Cl-从溶液中析出晶体K3[Fe(CN)6](深红色)——赤血盐

第19页：颜色稳定性硫氰合物血红色

颜色稳定性硫氰合物血红色：稳定[Fe(NCS)n]3-n(n=1~6)Fe3+不稳定[Fe(NCS)6]4-Fe2+蓝色在丙酮中稳定[Co(NCS)4]2-Co2+不稳定[Ni(NCS)]+[Ni(NCS)3]-Ni2+配合物——硫氰合物

第20页：颜色稳定性硫氰合物血红色（续）

颜色稳定性硫氰合物血红色（续）

• 沸点/℃熔点/℃颜色状态羰合物103-20浅黄液[Fe(CO)5]51~52分解深橙固[Co2(CO)8]43-25无色液[Ni(CO)4]配合物——羰合物羰合物不稳定，受热易分解，可用此
• 性质制造纯金属Fe +5CO [Fe(CO)5] 5CO+ Fe20MPa 200~250°C(高纯)

第21页：离子鉴定

离子鉴定：1. Fe2+——赤血盐溶液K++Fe2++[Fe(CN)6]3-→[KFe(CN)6Fe](滕氏蓝)2. Fe3+——（1）黄血盐溶液K++Fe3++[Fe(CN)6]4-→[KFe(CN)6Fe](普鲁士蓝)（2）KSCN溶液Fe3++nSCN-→[Fe(NCS)n]3-n(血红色)

第22页：离子鉴定（续）

离子鉴定（续）：3. Co2+——KSCN溶液Co2++ 4SCN-[Co(NCS)4]2-(蓝色)丙酮4. Ni2+——丁二酮肟试剂Ni2++丁二酮肟二丁二肟合镍(Ⅱ)弱碱性(鲜红色)

第23页：离子鉴定（续）

离子鉴定（续）