工業(yè)流程之元素篇一

1、工業(yè)流程之元素篇一第四周期d區(qū)金屬熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高熔點(diǎn)最高的單質(zhì)：鎢 (W) 3683土 20C硬度大硬度最大的金屬：鉻(Cr)摩氏9.0導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，延展性好元奮sN1CuZuhn-040-0,282 0339wnci等直中莽HC1HSOft RdHaSOi總趨勢(shì)：同一周期從左至右活潑性降低。氧化物及其水合物的酸堿性 同種元素，從高價(jià)到低價(jià)，堿性增強(qiáng)。Mn2O7 MnO3 MnO2 Mn2Q MnO強(qiáng)酸性酸性 兩性 弱堿性堿性同一周期最高氧化態(tài)的氧化物及水合物，從左到右堿性減弱，酸性增強(qiáng)。SqQ3TiQ2CrQMn2Q7強(qiáng)堿兩性 酸性強(qiáng)酸同族同氧化態(tài)，自上而下酸性減弱，堿性增強(qiáng)。第四周期d區(qū)金

2、屬含氧酸根離子： 2 - VO3 (黃色卜CI2O7 (橙色卜MnQ4(紫色)鈧Sc價(jià)層電子構(gòu)型：3d14s2 ?(Sc3+/Sc) = 208V是第一過(guò)渡系最活潑的金屬。性質(zhì)與IIIA的Al相似，單質(zhì)、氧化物 SqQ3、氫氧化物Sc(OH)j都具有兩性。 可與F形成ScF3：類似于Na3AIR5。也能與K+、”甩+等的硫酸鹽形成復(fù)鹽Kz(SQi) Sc2(SO4)3 nH2OSc + 空氣(O2) T S3Sc + HO t HzSc + NaOH t Hz于 Al 相似鈦Ti一.概述周期表的位置：四周期 IVB族，22 號(hào)元素價(jià)層電子構(gòu)型：3d24s2主要氧化態(tài)：0、+IV、+III、(+

3、II)、( T)(1)含量并不十分短缺的元素(2) 有多種優(yōu)異性質(zhì)密度小(鋼 7.4Ti4.54AI2.27),比鋼輕 43%強(qiáng)度大：合金抗拉強(qiáng)度達(dá)180kg-mm-2，適應(yīng)溫度寬；耐腐蝕性強(qiáng)(不怕酸、堿、海水、體液 )。(3) 是較活潑的金屬，但表面易形成氧化膜。2+3+2+TiO 0.10V Ti O37V Ti -.63V TiIO86V|(4) 用途廣泛：飛機(jī)、潛艇材料,可增加深度 80%,達(dá)4500 m 以下； Ni-Ti記憶合金；人造關(guān)節(jié)等.二丄業(yè)制備FeTtOj壽海TiOSO,理沁1 no,*26Ti與Mg如何分離？真空蒸餾利用沸點(diǎn)差別或加入稀鹽酸Mg溶解工業(yè)上從鈦鐵礦制備 Ti

4、Ck中，含有FeC3、SiC4、AlC3、VOCb、VOCb副產(chǎn)物, 如何分離？用分餾方法分離TiC4FeC3SiC4AIC3VOC3VOCbb.p/K 409583329453400423但TiC4與VOC3接近，分餾困難，還原為四價(jià)易于分離：2VOC3 + Cu = 2VOC2 + CuC2Ti單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)(1 )溶于 HF酸(2)室溫下能緩 慢溶于濃HCI或熱、稀 HCI(3 )與 HNO 3反應(yīng)，Ti + 4HNO 3 tHF .- g H 2TiF 6 + H 2Ti濃 hciTiCI 3(紫紅)+H2 f嚴(yán)TiO 2+ +CuCI J生成 H 2TiO 3H 2TiO 3 .+4N

5、O 2 1+ H 2O(4)與熔融堿反應(yīng)Ti +2NaOH+H2O =Na 2TiO 3 +2H 2TiO 2性質(zhì)TiO 2是鈦的重要化合物，俗稱鈦白或鈦白粉 油漆、顏料TiO 2有三種晶型，金紅石型、銳鈦礦型和板鈦礦型, 其中最重要的是銳鈦礦型，半導(dǎo)體、催化劑。兩性，以堿性為主溶于濃堿 難溶于稀酸， 可溶于濃硫 酸可溶于氫氟酸TiO 2 + 6HFH 2SO4TiONaOHTiOSO 4Ti ( SO 4)2Na 2 TiO 3 Ti生成TiO 2+,不 是Ti 4+,因電荷 多、半徑小，極易水解4+ + H2。- Ti(OH)3+ + HBaCO BaTiOTi(OH)3+C0 23+ +

6、 H2OTi(OH)I -H22+ + H2OTiOT TiF,2- + 2H + + 2H 2O鈦酸鹽和鈦氧鹽鈦酸鹽大多難溶于水如BaTiQ是難溶于水的白色固體介電常數(shù)高，是最重要的壓電陶瓷材料硫酸氧鈦（TiOSQ）為白色粉末可溶于冷水均易水解，生成白色偏鈦酸沉淀Na2TiO3 + 2H2O = H2TQ3 J + 2NaOHTiOSO4 + 2H2O = H2TQ3 J + H2SO4四氯化鈦咼溫制取TiO2+2C+2C2 = TiC4+2CO性質(zhì)：1.為易揮發(fā)的共價(jià)型化合物2. 室溫下為無(wú)色液體，易揮發(fā)，有刺激性氣味，易溶于有機(jī)溶劑3. 極易水解，在潮濕的空氣中冒白煙TiC4+3H2O

7、= H2TQ3 J + 4HCIf用于制造煙霧4. 是制備金屬鈦及其化合物的重要原料，有機(jī)反應(yīng)催化劑三氯化鈦（紫色）制取1.在500 -800 C用氫氣還原干燥 TiC4氣體2TiCl4 + H2=2TiCb + 2HCl2. 將鈦溶于熱、濃 HCl2Ti+ 6H = 2Ti+ 3出 f3. 在HCl溶液中用Zn還原Ti）2+3+2+2TiO + 4H +Zn t 2Ti +Zn + 2H2O性質(zhì)：較強(qiáng)還原性，易被空氣氧化3+2+4Ti +2H2O +O2= 4TiO + 4H四.缺的主 要化學(xué)反應(yīng)歸納FeTiO,T1O；IKljh;tio3TiCl.iTKXH.OO2* 植黃色11OL.Ti

8、O, crij/ TiOSO4H,TiCL 深tit 1TiCl4tljOTiOaH2O賓色口笆、 一 .NaTiOjJTitTiCljK 色“Ti釩V一.釩的性質(zhì)口 周期表的位置：四周期VB族，23號(hào)元素價(jià)層電子構(gòu)型：3d34s2主要氧化態(tài)：+5、+4、（+3）、（+2）、0離子存在形式：VO2+/VO3-V02+v3+v2+物理性質(zhì)：銀灰色，硬度比鋼大，熔沸點(diǎn)比鈦高化學(xué)性質(zhì)：在空氣中穩(wěn)定，表面易形成氧化膜。室溫下不與水、非氧化性稀酸、稀堿作用。溶于HNO 3、王水，生成與濃 H 2S0 4-與HF 與熔融強(qiáng)堿作用(0V0 2 +離子：VOSO 4 + H 2VF 3 + H 22存在），逐

9、漸溶解得V0 3與 0 2, F 2與Cl 2與 Br2, I 2與 C, N 2, SiV2O5, VF 5VCl 4VBr 3, VI 3高溫高一;生成硬度大，熔點(diǎn)很高的間充型化合物 VC, VN, VSi.釩的重要化合物釩的氧化物：具有各種美麗的顏色氧化數(shù)+1+2+3+4+5氧化物刖20b VO 13)-VO 2+FVO 2+丁V3+V2+ I無(wú)色（正） 黃（偏） 藍(lán)綠紫縮合性（磷酸根）向釩酸鹽溶液中加H +pH 12 121092.2 8.4)- V3OpH3)縮合度增大，溶液的顏色逐漸加深，即由無(wú)色變到深紅色。溶液轉(zhuǎn)為酸性后， 縮合度就不改變，而是獲得質(zhì)子的反應(yīng)。6- +5-V10O

10、28 +H =H V10O285- +4-HV10O28 +H =H2 V10O28在pH= 2時(shí)，則有五氧化二釩水合物的紅棕色沉淀析出。如果加入足夠的酸(pH= 1)溶液中存在穩(wěn)定的黃色 VO離子。釩酸根的氧化性? +2+?a(VO2 /VO2 )=1.0V在酸性介質(zhì)是中等強(qiáng)度的氧化劑，被HC、Fe2+、H2C2O4、酒石酸、乙醇等還原為；_ +2+_ 2+3+_VO2+ Fe +2H= VO + Fe + 出0釩酰離子亞釩酰離子黃色藍(lán)色2VO2+ +H2C2O4+2t 2VO2+ 2CO2 t +2H2O 被Sn2*還原為V3+2VO2+Sn2+4H+t 2V3+Sn4+2H2O被出、Zn

11、等強(qiáng)還原劑，逐步還原到V2+。ZnZn綠色 紫色vo/ xo2+藍(lán)色+4) VO2+的還原性2+- -2+5VO +MnO4 +H2O t 5VO +Mn +2H釩酸鹽與H2O2反應(yīng)-VO43-W o2-可被取代 弱堿或中性：VO43-+H2O2 T VQ(O2)23-(黃色) 強(qiáng)酸性：VO4S+H2O2 T V(O2)3+(紅棕色)三.釩的重要反應(yīng)H 2H2H2?無(wú)氧化性恤和溶液酸性涪液中*匸“為定+h：so4 g)憾杵落液EC rOH）J -有還康杵兀論酸性噸破性期液. 5 TT ）均不穏尢主要氧化物和氧化物的水合物1主要氧化數(shù)最常見(jiàn)狀態(tài)顏色酸堿性+2Cr(OH)2藍(lán)堿性:+3Cr 2O

12、3 Cr(OH)3綠 灰綠兩性+6CrO 3H 2 Cr 2 O 7H 2CrO 4暗紅 橙紅黃酸性(+3)鉻的化合物(亮綠)Ci2O3(綠);Cr(OH)3(灰綠);CrC3(綠色)；Ci2(SO4)3(紫);CrQ(1) C12O3 和 Cr(OH)3C12O3:油漆的顏料“各綠”物理性質(zhì)：微溶于水，熔點(diǎn)高，穩(wěn)定性高， 制備： (NH4)2Cl2O7N 2+CBO3+4H2ONa2Ci2O7 +C= C2O3+ Na2 CO3 +CO2Na2Ci2O7 + S = CrO3 + Na2SO4燃燒4Cr + 3O2 = 2C2O3化學(xué)性質(zhì)：類同 AI2O3，顯兩性。Ci2O3也既溶于強(qiáng)酸，又

13、溶于強(qiáng)堿。+3+Ci2O3+6H t 2Cr +3H2OCrzO3+2OH-+3H2S 2Cr(0H)f 制備： (NH4)2Cr2O7TN 2+CBO3+4H2O Cr(OH)3灰綠色沉淀，兩性，性質(zhì)類同AI(OH)3氧化物、氫氧化物為兩性(2)+水解性；*灰綠) CrllhSSHMCrO.)|C6: CrO42為主(MpH2: C12O72-為主?調(diào)節(jié)溶液pH值，可使兩者之間相互轉(zhuǎn)化。?(2)5072-與CrO42侗的轉(zhuǎn)化溶解度的影響?Ksp(Ag2CrQ)=1.1 X-0; KJp(Ag2Cr2O7)=2.0 X 800K2 = Mn3O 4 + O2(g)3. (+6)錳的化合物K2M

14、nO4：暗綠色晶體，穩(wěn)定存在于強(qiáng)堿性溶液(pH14.4)，在酸性、中性介質(zhì)均 易發(fā)生歧化。2 - + 3MnO4 + 4H = 2MnO4 + MnO2 + 2出02 3MnO4 + 2H2O = 2MnO4 + MnO2 + 4OH4. (+7)錳的化合物KMnO4：紫黑色晶體，易溶于水。(1)最常用的氧化劑之一，?(MnO4 /Mn2+)=1.51V可氧化 Fe2J fF, I t IQ , Cl C2, H2S2 _2 _2 _2 _TS 或 SO4 , SO3 t SO , C2O4 t CQ,H2O2to 2, Sn t Sn , Mn t MnO2等。溶液的酸度不同，MnO4被還原

15、的產(chǎn)物不同： 2 - +2+2 MnO4 + 5SO3 + 6H = 2Mn + 5SO4 + 3出。- 2 2 - -2MnO4 +3SO3 +出。=2MnO2+3SO4 + 2OH2MnO4 +SQ2 +2OH = 2MnO42 +SO42 + H2O(2)不穩(wěn)定性(見(jiàn)光)遇酸4MnO 4 - + 4H +(微酸)=4MnO 2 + 3O 2 + 2H 2O(見(jiàn)光)中性或弱堿4MnO 4 - + 2H 2。= 4MnO 2 + 3O 2 + 4OH -濃堿4MnO 4 - + 4OH - = 4MnO 42 - + O 2 + 2H 2O加熱KMnO473K4 =2MnO 4 + MnO

16、2 + O 25. （+7）Mn 的化合物制備2MnO 2+4K0H + O 或.3MnO 2+6KOH+KCIO2= 2K 2MnO 4 + 2H 2O熔融3 =3K 2MnO 4+KCI+3H 2OK2MnO 4 + 2CO 2 = 2KMnO 4 + MnO 2+ 2K 2CO 32K 2MnO 4 + Cl 2 = 2KMnO 4 + 2KCI電解2K 2MnO 4 + 2H 2O = 2KMnO 4 + 2KOH+ H 2陽(yáng)極(Ni): 陰極(Fe):2MnO 42 - 2e- = 2MnO 4H 20 + 2e - = H 2 + 2OH -2KMnO4+H;SO4 (濃里綏 Mn

17、:O +K2SO4+H2OMn:O- +冷水)=2HA1dO4(強(qiáng)酸MnS nHXg色）n-或H Ac巧so3=-x ,iizs企6貞即4 廬OlI-TOsCH+)SjOfl1-KOHCH l漆）E或0（歧化）MnO,(黑福丫I1T 誠(chéng) CO, 徳ibMnOMnoJ綠鐵鈷鎳一.單質(zhì)的一業(yè)特件1 都是具有光洋的銀白色金風(fēng)、具有突出的 融磁怪為鐵磁怪物低氣化隹“價(jià)電了構(gòu)型重耍氧化值Fe3dtf4s24 尹 3,()Co3(TXb2s+3,f+5)Ni3(P4v,+3,t+4)皈高氧化値不零丁旅序數(shù)3. 為中壽需叢的金用FeCONl-0.473-0.277-0.232高溫、Fc與甩X用.生成隔5和血

18、琴 第溫，寸晞RC、稀R筋6作用生成W詡H玷在鞭浹小6中鈍花，訟在濃占他中鈍花在高ST.與6反應(yīng)*生咸、jCMThCO與6作用.生戒w CoCht MCh與曽作用，生成F砧，CoS. XiSFp與fi&Hk作曲Fdt呈，生底1*0勸二*存在辦鐵tr= fo3!感鐵*=嗎5； 黃鐵礦:FcS:j 輝鉆礦：CoAsS;錚黃鐵藥；NiS KeS； 三，單區(qū)的物理性區(qū) 白色金屈，磁性材料； 叫CcfllNl熔點(diǎn)接近“HNOjHS.生jfiFffNOj)一一班、力的審讓輻FrO(OCX施絢、NiO(eft)Fe：O1 Co.OS)0CM 誰(shuí)F劉CM熬1.性庚I“j都足Jft性氟優(yōu)翎期涪J l難涪*水和W

19、L 柑”3價(jià)筑化慟都捉右航化性.井且航彈他力 嚴(yán) L %O嚴(yán) M；Oj】*Oi足務(wù)徑結(jié)化槪.寤觸15(1凹卜知切反買酗石乙制備隔抱空氣=22mo + co3 + co2Fe(0nh Fe2O3 + 3H2O呂3Fe+2O,=F3O4Co(OH)( 1(藍(lán))氯化規(guī)鉆Uft盍盂化鉆)二 Fh Co, 3啲SIS化物還原性增議/ + 2011 Co(OII)?(|&a)| 6 CoCOHjs棕) Cq:OjiH2O(15)FetOHj.t 白) COH).(粉紅)葦 iOH)媒) Fe(OHh(鈴紅 Co窺化憐墻強(qiáng)yi + ion - m(oid2(果蛹)F 土 +2OH-鈕=FeCo(ll)NXn

20、)Fe3- + 3OH-=FefOHJi.紅棕)re(OH). + 3HCL FtCJ, + 3H.nHMOHh + 6IK I($)ZMCh - Cli + (SfLOM=Coi=.(+n)Fe. Co. M的it1. f+n)Fs匚譏CM鹽的H以性強(qiáng)酸鹽期瀋J水*霸酸鹽難涪水(2) 呵溶性鹽在水中樓溶液顯酸性(有微弱的 水解h從瀋液中斯出韶悴，営右結(jié)品水. MSO4 H2o MCI，6H.O 1小0沖唔Ho(3) 水合歳子都昴一定的嗾色I(xiàn)FHHehF-淺綠CotHjO*-粉紅 ri(H:O)d 亮綠(4) 郝叮械金晶或NTV的疑酸就析岀 靈崽如11狂沁沙碼011心爾詵2.幾種車要的(n)K

21、(l)rSO4 711.0 綠磯制 FI HjSOj = FeSOj + Il；(g)性質(zhì)*還晾性4FeSO 4 2H.O + O. = 4Fe(OH)SO4 在酸件介質(zhì)中的亀眾用在緘杵介質(zhì) 在酸性介壓中,FQJFP；fflKMnOK:r;O7. Ch等強(qiáng)筑化劑* 配制FFifc水溶液，一是加酸，二是加F.”(DCnChtO舟備：Co+ CljCoCljnfefet -個(gè)孌出的于就中結(jié)島水 敕口不同而早現(xiàn)不同的顧et aCL粉紅藍(lán)紅門口護(hù)!；。蘭空：0Xf1!2X in J5(p)l.flX io J1(p)不涪子水z.fjx i(rie(y)F* + H;S + FpS(s + 2?Hj+C

22、o- + n,S + 2XH,Co?s(s) + 2NH4- 葦卩f + H,s + 工XH、=r MS(s) + 2NM/君 14 卩佇 + 211亠才一 HiS(a)+ Fe2-CqS,形ritjfi由T品塑輔瓷而不再誼于噸”為什么鐵、鈷、鎳的氯化物中只能見(jiàn)到FeC3而不曾見(jiàn)到 CoC3、 NiCb;鐵的氯化物中常見(jiàn)到的是FeC3而不曾見(jiàn)到Feb ?Fel31.制備,干法2Fe + 3K2FeC13羯法Fe(OH)5 十 HCI =Fed,十 3H:OFtsOj 4 6HCI JFcCIj + 3H2O或Fl 亠 2H_ 1F- + FeSF衛(wèi)嚴(yán)1Y 4- 2KI = 2- 4- I2 +

23、 2Kf 十= Sn4* + 2FZFc*T O)sp+ Fe(0HMHe)j +H2陽(yáng)血0訃 J (He), Fe(OHJ c(H;O)Jr 水合鐵離子雙聚體+2II-F嚴(yán)水解忘終產(chǎn)物工FOH)j在喊性介廉有還總性6血利+3薩b/V fcOj1-。宀 Fe(OHh2FHOH)3C1O-+4OH = :FeOHCl+5H.O 紅高段酸根 KC1O,也能發(fā)生上述反應(yīng)仁*、AP、的井同點(diǎn)郴同點(diǎn)：水合虧子的配位數(shù)相同；昜形咸磯； 遇適圣減生成脳性的般狀沉沁易水不同點(diǎn)：水合謎子的胺芭不同， Cr(H;O)4J7S), fFeOLO Fe(OHh + 1NH* Fp3 + 3NH+3H:O = Ff(O

24、H)j(s)十 3MV說(shuō)明在水瀋液審不謝5到鐵的刼合軸Cw1* I6NH.G(、H)曠一 CoH.Jd1 CI/丄黃角紅低Co(on)CKs)fi注1;Co(OH)CI+ NHf+ 5NH3=Co(B j)* |=+H :O +CV 加入ISHl促快平衡右穆實(shí)愛(ài)時(shí)先擁入MLC1,后加入NH0I衛(wèi)看 不到遇色注珀(仃:用丄。)一 1J29VgfOj OK-) = U.401VA(Co/CoJ- - L82V砰(5、也疋丿 Co(論h： J = 0JV8V4 Co +O,+2 H3O=4|Cd(MI3M?j +40113.氟配合物人逾鶴配合物F/+ + 2CN 一 FeN)：(*)，K JFe(CN%茂血補(bǔ)在命虞;F tnSCN-FQCSXpW血紅 n 1 6ZKdlCN + CL 2KCl + 2K4be(C6|堿杵條件下分