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1、1,过渡元素,2,过渡元素,3,过渡金属（）,铁系金属： Fe Co Ni,铂系金属: Ru Rh Pd Os Ir Ps,由于镧系收缩的缘故，钌、铑、钯与锇、铱、铂较相似而与铁、钴、镍差别较显著。,5,主要氧化数,+2，+3，+6,+2，+3，+4,+2，+4,金属原子半径/pm,117,116,115,离子半径/pm,M2+,M3+,75,72,70,60 - -,6,7,FeO4 2-,+2.20,Fe3+,+0.771,Fe2+,-0.44,Fe,Co3+,+1.808,Co2+,-0.277,Co,NiO2,+1.678,Ni2+,-0.25,Ni,A / V,B / V,FeO4
2、2-,+0.72,Fe(OH)3,-0.56,Fe(OH)2,-0.877,Fe,Co(OH)3,+0.17,Co(OH)2,-0.73,Co,NiO2,+0.49,Ni(OH)2,-0.72,Ni,8,Fe,在一般条件下，铁的氧化态是+2和+3，在很强的氧化条件下，铁可以呈现不稳定的+6氧化态,9,1. 氧化数为+2,氧化亚铁和氢氧化亚铁,a,在隔绝空气的条件下,呈碱性，溶于酸形成二价铁盐,在隔绝空气的条件下,Fe2+ +2 OH- = Fe(OH)2 ,FeC2O4 = FeO + CO + CO2 ,Fe(OH)2,（白色胶状）当其与空气接触是，由于氧气的氧化作用，颜色很快加深，最后变成
3、红棕色的氢氧化铁（）,主呈碱性，酸性很弱，但能溶于浓碱溶液中,Fe(OH)2 + 4OH- = Fe(OH)64-,FeC2O4,10,b,硫酸亚铁,在工业上，硫酸亚铁可用氧化黄铁矿的方法来制取,2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO4,也可以通过下列反应来制取,Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O,Fe2(SO4)3 + Fe = 3FeSO4,普通条件下，上述反应会析出的是浅绿色的七水合硫酸亚铁FeSO47H2O ，俗称绿矾。它在农业上用作农药，主治小麦黑穗病，在工业上用于染色，制造蓝黑墨水和木材防腐、除草剂和饲料添加剂等。 在
4、空气中逐渐风化而失去一部分结晶水，加热失水得到白色一水合硫酸亚铁，在573K时可得到白色无水硫酸亚铁。 强热即分解：,2FeSO4 = Fe2O3 + SO2 + SO3,11,硫酸亚铁易溶于水，在水中有微弱的水解，使溶液显酸性（PH=3):,Fe2+ + H2O Fe(OH)+ + H+,硫酸亚铁在空气中能被氧化，生成黄色或铁锈色的碱式铁（）盐:,2FeSO4 + O2 + H2O = 2Fe(OH)SO4,因而在保存FeSO4溶液时，应加入足够浓度的硫酸必要时几颗铁钉来防止氧化。,硫酸亚铁与碱金属硫酸盐形成复盐M2SO4FeSO46H2O,这对于空气的氧化，要稳定得多。 重要的复盐是硫酸亚
5、铁铵FeSO4(NH4)2SO46H2O (摩尔氏盐），常用作还原试剂。,10FeSO4 + 8H2SO4 +2KMnO4= 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O,6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O,12,c,铁（）的配位化合物,大多数呈八面体形 ，有高自旋：淡绿色的Fe(H2O)62+ ，其d电子构型为（d) 3 (d)2，低自旋（与场强比较大的配位体如CN- ):Fe(CN)64-,重要配合物K4Fe(CN)6 将干血、铁屑和碳酸钾共热，所得固体氰化钾和硫化铁（）
6、，用热水处理后，即得到六氰合铁（）酸钾：,2KCN + FeS = Fe(CN)2 + K2S,4KCN + Fe(CN)2 = K4Fe(CN)6,三水合物（黄血盐）K4Fe(CN)63H2O ，黄色晶体,K4Fe(CN)6 = 4KCN + FeC2 + N2 ,继续加热,13,黄血盐遇到立即产生名为,普鲁士蓝俗称铁蓝，工业上作为染料和颜色,普鲁士蓝的深蓝色沉淀 KFeFe(CN)6 ,14,二茂铁(C5H5)2Fe,由键配位体环戊二烯离子C5H5- 与铁（）形成的夹心式配位化合物Sandwich complex。典型共价化合物，易溶于乙醚苯、乙醇等有机溶剂，m.p.173，逆磁性，表明C
7、5H5为强场。,2C5H5MgBr + FeCl2 = (C5H5)2Fe橙黄色晶体 + MgBr2 + MgCl2,(C5H5)2Fe结构：,二茂铁是燃料油的添加剂，用以提高燃烧的效率和去烟，可作导弹和卫星的涂料，高温润滑剂等。,Mn(II)、Co(II)、Ni(II) 也形成类似夹心式环戊二烯配合物，通式M(C5H5)2。,15,2. 氧化数为+3,a,三氧化二铁和氢氧化铁,Fe2O3,构型（顺磁性）,构型,（铁磁性）,将硝酸铁或草酸铁加热可制,将四氧化三铁氧化可制,673K,可以用作红色颜料、涂料、媒染剂、磨光粉以及某些反应的催化剂。,16,Fe3O4（磁性氧化铁） ：FeO 和Fe2O
8、3的混合氧化物,将铁或氧化亚铁在空气或氧气中加热，或将水蒸气通过烧热的铁，都得到Fe2O3,3Fe + 2O2 = Fe3O4,6FeO + O2 = 2Fe3O4,6Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2,红棕色的Fe(OH)3 or Fe2O3nH2O,具有两性，主要呈碱性，易溶于酸中，溶于浓的强碱溶液形成Fe(OH)63-,17,b,三氯化铁,用氯气和铁粉（或铁刨花）在高温下直接合成。因具有共价性，能借升华法提纯。,Fe2Cl6 （673K时，FeCl3蒸气中）,三氯化铁易潮解，形成含有2-6个分子水的水合物，一般为FeCl36H2O,2个四面体共棱（2个Cl-）,三氯化铁以及其
9、他三价铁盐在酸性溶液中是较强的氧化剂：,2FeCl3 + 2KI = 2KCl + 2FeCl2 + I2,三氯化铁在某些有机反应中用作催化剂。还可以用于照相、印染、印刷电路的腐蚀剂和氧化剂。,2FeCl3 + SnCl2 = 2FeCl2 + SnCl4,18,铁（）的配位化合物,c,19,铁（）的配位化合物能被氧化成铁（）的配位化合物,2K4Fe(CN)6 + Cl2 = 2KCl + 2K3Fe(CN)6深红色晶体,赤血盐在碱性溶液中有氧化作用：,4K3Fe(CN)6 + 4KOH = 4K4Fe(CN)6 + O2+ 2H2O,在中性溶液中有微弱的水解：,遇Fe2+ ：,K+ + Fe
10、2+ + Fe(CN)63- = KFeFe(CN)6縢氏蓝,向Fe3+离子溶液中加入硫氰化钾KSCN或硫氰化铵NH4SCN,溶液立即呈血红色，所生成的配离子的通式为Fe(SCN)n(3n) ，n=1-6。,Fe3+离子能与卤素形成配位化合物，它与F-离子有很强的亲合力,Fe3+ + F- FeF2+,铁与CN-形成的配位化合物不很稳定，遇碱马上产生沉淀：,Fe(CN)64- + 2OH- = Fe(OH)2+ 6CN-,K3Fe(CN)6 + 4KOH = Fe(OH)3 + 3KCN + 3HCN,20,Fe3+ 离子的水解,首先逐级水解:,其次，随着水解的进行，同时发生各种类型的缩合反应
11、,Fe3+ 离子的半径为60pm，有较大的电荷半径比，因此，Fe3+离子有较高的正电场，在水溶液中明显的水解，水解过程很复杂,Fe(H2O)63+ + H2O Fe(OH)(H2O)52+ + H3O+,Fe(OH)(H2O)52+ + H2O Fe(OH)2(H2O)4+ + H3O+,随着PH值的增大，水解倾向增大，溶液颜色有黄棕色逐渐变为红棕色,d,21,聚合的Fe2(OH)24+ 、Fe2(OH)42+ 能和SO42+ 结合，生成浅黄色的复盐晶体M2Fe6(SO4)4(OH)12 M=K+ ，Na+ ，NH4+,俗称黄铁钒。黄铁钒在水中的溶解度小，而且颗粒小，沉淀速度快，很容易过滤，因
12、此在水法冶金中，已广泛采用声称黄铁钒的方法出去杂质铁。,加入氧化剂如NaClO3，使所有的铁转化为Fe3+离子 控制PH值在1.61.8左右 使温度保持在 358368K,3Fe2(SO4)3 + 6H2O = 6Fe(OH)SO4 + 3H2SO4,4Fe(OH)SO4 + 4H2O= 2Fe2(OH)4SO4 + 2H2SO4,2Fe(OH)SO4 + 2Fe2(OH)4SO4 + Na2SO4 + 2H2O = Na2Fe6(SO4)4(OH)12+ H2SO4,22,3. 氧化数为+6,FeO42- + 8H+ + 3e- Fe3+ + 4H2O,FeO42- + 4H2O + 3e-
13、 Fe(OH)3 + 5OH-,由此可知，在酸性介质中高铁酸根离子是一个强氧化剂，一般的氧化剂很难把Fe3+ 氧化成FeO42- 。 但在强碱介质中，Fe()却能被一些氧化剂氧化：,2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O,Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O,在高铁酸盐溶液中加入BaCl2 会析出不溶的BaFeO4H2O ，它和BaSO4 是类似的化合物。,将溶液酸化：,2FeO42- + 10 H+ = 2Fe3+ + O2 + 5H2O,是新型净水剂，具有氧化杀菌性质，生成的Fe(
14、OH)3对各种阴阳离子有吸附作用，对水体中的CN-去除能力很强,23,Co & Ni,钴和镍的常见氧化态为+2和+3.钴的+3氧化态在一般简单化合物中是不稳定的，但在某些配位化合物中却是相当稳定的。镍主要呈现+2氧化态，它的+3氧化态化合物较少见。,24,1. 氧化数为+2与+3,a,氧化物和氢氧化物,在隔绝空气的条件下，加热钴（）或镍（）的碳酸盐、草酸盐或硝酸盐，能制得灰绿色的氧化钴（）CoO或暗绿色的氧化镍（）NiO。CoO和NiO都能溶于酸性溶液中，但难溶于水，一般不溶于碱性溶液。 在空气中加热钴（）的碳酸盐、草酸盐或硝酸盐，则分解成黑色的四氧化三钴Co3O4（是CoO和Co2O3的混合
15、氧化物）。,氢氧化钴和氢氧化镍都是强氧化剂，同盐酸反应，都能将Cl-离子氧化成Cl2:,2Co(OH)3 + 6HCl = 2CoCl2 + Cl2+ 6H2O,向钴（）或镍（）盐的水溶液中加碱可以得到相应的氢氧化钴Co(OH)2或Ni(OH)2的沉淀。与Fe(OH)2 不同，Co(OH)2的两性较显著，它既溶于酸形成钴（）盐，也溶于过量的浓碱溶液， Ni(OH)3则是碱性。 粉红色的Co(OH)2在空气中慢慢地被氧化为棕褐色Co（OH)3,25,b,氯化钴,由于氯化钴分子中结晶水数目的不同水合氯化钴而显出不同的颜色：,CoCl26H2O CoCl22H2O CoCl2H2O CoCl2,32
16、5k 363k 393k,粉红 紫红 蓝紫 蓝,因此，氯化钴可在变色硅胶干燥剂中用作指示剂和制显影墨水,CoCl26H2O晶体属于单斜晶系,氯化钴主要用于电解金属钴，制备钴的化合物，此外还可用于氨的吸收、防毒面具和肥料添加剂等。,26,硫酸镍,制取：,2Ni + 2HNO3 + 2H2SO4 = 2NiSO4 + NO2 + NO + 3H2O,NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O,NiCO3 + H2SO4 = NiSO4 + H2O + CO2,硫酸镍一般结晶成NiSO47H2O,有时也有NiSO46H2O存在，它们都是绿色晶体。加热到376K时可失去6个水分子成无水盐。硫酸镍能与碱金属硫酸盐形成复盐 M21Ni(SO4)26H2O,硫酸镍大量用于电镀、触媒和纺织品染色。,c,27,重要配位化合物,NH3 配合物,Fe2+,NH3H2O,Fe(OH)2,NH3H2O,不溶
