无机化学下册：第二十一章过渡元素

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1、第二十一章过渡元素(Ⅱ)无机化学1.掌握铁、钴、镍单质及其重要化合物的性质、结构和用途。2.了解铂系元素及其化合物的性质和用途。教学要求第二十一章过渡元素（二）第一节铁系元素通性第二节铁系元素的重要化合物第三节铂系元素本章讲解内容一、铁系元素的基本性质第一节铁系元素通性铁系元素铂系元素4周期FeCoNi3d64s23d74s23d84s25周期RuRhPd4d75s14d85s14d106周期OsIrPt5d66s25d76s25d96s1ⅧFeCoNiRuRhPdOsIrPt价电子层主要氧化态Fe3d64s2+2，+3，+

2、6Co3d74s2+2，+3，+4Ni3d84s2+2，+3，+4由于d电子数已超出d轨道数，d电子全部参与成键的可能性减小，主要表现为低氧化态化合物稳定氧化态1.铁系金属以铁的活泼性最强，它们均可置换稀酸中的氢。2.酸介质中，高氧化态物质是强氧化剂，M3+离子的氧化性从Fe—Co—Ni依次增强。3.碱介质中，铁系单质和+2氢氧化物为较强的还原剂。铁系元素标准电极电势图FeO42-——Fe3+——Fe2+———Fe2.200.771-0.44CoO2——Co3+———Co2+———Co1.4161.808-0.277NiO2

3、——Ni2+———Ni1.68-0.25φA/VFeO42-——Fe(OH)3——Fe(OH)2——Fe0.72-0.56-0.877CoO2——Co(OH)3——Co(OH)2——Co0.620.17-0.73Ni(OH)4——Ni(OH)3——Ni(OH)2——Ni0.60.48-0.72φB/VFe＋H2O＋CO2＝FeCO3＋H24FeCO3＋6H2O＋O2＝4Fe(OH)3＋4CO24Fe(OH)3＝2Fe2O3·3H2O(铁锈)＋3H2O化学性质2.铁、钴、镍均可置换稀酸中的氢，但在浓的硫酸或浓的硝酸中铁发生钝化

4、，与稀硝酸的反应铁被氧化为硝酸铁，钴和镍为+2价盐1.常温下铁容易受潮湿的空气腐蚀，钴和镍则较稳定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。3.在高温下它们都能与O2，S，Cl2以及水蒸气等反应3Fe＋2O2＝Fe3O4Fe＋S＝FeS2Fe＋3Cl2＝2FeCl33Fe＋4H2O＝Fe3O4＋4H24.Co、Ni对碱稳定，铁在浓碱溶液中会慢慢受到腐蚀M＋2H+=M2+＋H2↑Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O3Co+8HNO3=3Co(NO3)2+2NO↑+4H2O(N

5、i的反应类似)第二节铁系元素的重要化合物一、氧化物和氢氧化物+2FeOCoONiO黑色灰绿色暗绿色+3Fe2O3Co2O3Ni2O3砖红色黑色黑色混合价态混合物——Fe3O4经结构研究表明为FeⅡFeⅢ[FeⅢO4]它具有强磁性、良好导电性Fe2O3α-Fe2O3顺磁性γ-Fe2O3铁磁性FeOCoONiOFe2O3Co2O3Ni2O3弱碱性：均为碱性氧化物,难溶于水和碱,溶于强酸还原性递增氧化性递增，稳定性递减Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2OCo2O3+6HCl＝2CoCl2+Cl2+3H2ONi2O3+6HC

6、l＝2NiCl2+Cl2+3H2O绿色粉红白色Ni(OH)2Co(OH)2Fe(OH)2+2黑色棕黑色红棕色Ni(OH)3Co(OH)3Fe(OH)3+3均难溶于水，为碱性氧化物还原性减弱绿色粉红白色Ni(OH)2Co(OH)2Fe(OH)2+2缓慢氧化Co2++2OH-＝Co(OH)24Co(OH)2+O2+2H2O＝4Co(OH)3强氧化剂2Ni(OH)2+ClO-+H2O＝2Ni(OH)3+Cl-2Ni(OH)2+Br2+2H2O＝2Ni(OH)3+2HBr空气氧化Fe2++2OH-＝Fe(OH)24Fe(OH)2+O

7、2+2H2O＝4Fe(OH)3还原性黑色棕色红棕色Ni(OH)3Co(OH)3Fe(OH)3+3中和HCl、H2SO4被还原被还原氧化性递增Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+6H2O2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2↑+3H2O4Ni(OH)3＋4H2SO4＝4NiSO4＋O2↑＋10H2O2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-＝2FeO42-+5H2O+3Cl-4FeO42-+20H+＝4Fe3++3O2+10H2O高铁酸的制备：高铁酸盐很不稳定

8、，遇酸分解：二、盐类Fe2+Co2+Ni2+Fe3+颜色浅绿粉红绿浅紫强酸盐易溶于水弱酸盐难溶于水水解性微弱水解，水溶液显酸性较强2Fe3++H2S＝2Fe2++S+2H+2Fe3++2I-＝2Fe2++I22Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+Fe2+Co2+Ni2+Fe3+易形成含结晶