三、铬的化合物
(一)铬酸盐与重铬酸盐:
1,C rO 3 (s ) + H 2 O = == H 2 C r O 4
黄色 (未得纯酸)
H 2 C r O 4 K a1 4.1
K a2 3.2 × 10 - 7
2,水溶液中存在以下平衡:
2 C rO
4
2-
+ 2 H
+


Cr
2
O
7
2 -
+ H
2
O
黄色 橙色
K = 4.2 × 10
14
[ H + ] ↗ 平衡 →,p H = 4.0,[C r
2
O
7
2-
] 占 90%,溶液橙色;
[ H +] ↘ 平衡 ←,p H = 9,0,[C
r
O
4
2-
] > 99%,溶液黄色。
水溶性,重铬酸盐 > 铬酸盐
B a
2+
+ Cr
2
O
7
2 -
或 C rO
4
2 -
→ BaCrO
4

Pb
2+
+ Cr
2
O
7
2 -
或 C rO
4
2 -
→ P bCrO
4

Ag
+
+ Cr
2
O
7
2 -
或 C rO
4
2 -
→ Ag
2
CrO
4

三、铬的化合物
3,重铬酸盐的强氧化性:
φ
A
( Cr
2
O
7
2-
/ C r
3+
) = 1.33V φ
A
( Cl
2
/ C l
-
) = 1.3 6V
Cr
2
O
7
2-
+ 14 H
+
+ 6e == = 2 Cr
3+
+ 7 H
2
O
若 [ H
+
] ↗,则 φ
A
( Cr
2
O
7
2-
/ C r
3+
)↗ (Nernst 方程 )
例,K
2
C rO
7
+ 14 HCl( 浓 ) = 2 CrCl
3
+ 3 Cl
2
↑ + 2 KCl + 7 H
2
O
Cr
2
O
7
2 -
+ H
+
+ Fe
2+
→ Cr
3+
+ Fe
3+
+ I
-
→ Cr
3+
+ I
2
+ H
2
O
+ H
2
C
2
O
4
(草酸 ) → Cr
3+
+ CO
2

4,Cr
2
O
7
2 -
与 H
2
O
2
的反应用于鉴定 H
2
O
2

Cr
2
O
7
2 -
+ 4 H
2
O
2
+ 2 H
+
乙醚或戊醇 2 C rO
5
+ 5 H
2
O
蓝色在酸介质中 C rO
5
分解,4 CrO(O
2
)
2
+ 6 H
2
SO
4
=== 2Cr
2
(SO)
3
+ 7 O
2
↑ + 2 H
2
O
C rO
5
(过氧化铬)结构实际是 O
2
2-
以 π 电子对 Cr
( Ⅵ )
形成配位键 。 ( C
2
H
5

2
O 可占据 Cr
( Ⅶ )
第 4 个配位位置,成四面体:
(二) Cr (Ⅲ )化合物1,C r 3+
H
OH
C r ( O H ) 3 ↓


H
OH
C r ( O H ) 4
-
蓝紫 灰蓝 或加热
C r ( O H ) 3 呈 BA 两性但,C r ( O H ) 4
-
受热水解 → C r ( O H ) 3 ↓
而 A l( OH ) 4
-
对热稳定。
2,碱介质中,C r ( O H ) 4 — 可被氧化后 C rO 4 2-
例,2 C r ( O H ) 4 — + 3 N a 2 O 2 = 2 C r O 4 2 - + 4 O H - + 6N a + + 2 H 2 O
A l ( O H ) 4 — 不被氧化。
3,C r 3+ 成矾特征,(似 A l 3+ ) M 2 ( Ⅰ ) S O 4? Cr 2 ( S O 4 ) 3? 24H 2 O
4,C r
3+
形成配合物倾向:
C r
3 +
3d
3
C r L
6
八 面 体例,C r ( N H
3
)
6
3 +
黄色,[C r ( S C N )
6
]
3-
对比,Al
3 +
A l ( O H )
3

+ N H
3
H
2
O →
F e
3+
F e ( O H )
3

主族 A l
3+
形成配合物的倾向小得多,
而 F e ( OH )
3
K sp 太小。
四、钼、钨的化合物:
+6 氧化态稳定,形成 同多酸,杂多酸 。
( NH
4

3
[P ( M o
12
O
4O
) ]
6H
2
O 黄色晶体十二钼磷酸铵,特殊的配合物 。
P
( V )
—— 中心原子配合物
M o
3
O
10
2-
—— 配位体常用于定性、定量分析及催化剂。
§ 7-6 锰 Manganesium
Mn 3d
5
4 s
2
氧化态,-3 → +7
主要,0,+2,+3,+4,+6,+7 。
0 1 2 3 4 5 6 7
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
碱性 介 质酸性 介 质
Mn 的△ G ° / F —Z 图
△ G ° / F ( V )
Mn
3+
( - 0,8 5 )
M n O
2
( 0,1 0 )
M n O
4
-
( 5,1 8 )
M n O
4
2-
( 4,6 2 )
M n O
4
-
( - 1,4 4 )
M n O
4
2-
( - 2,0 )
Mn
2+
( - 2,3 6 )
M n O
2
( - 3,2 )
M n ( O H )
3
( - 3,0 )
M n ( O H )
2
( - 3,1 3 )
Z
一、锰单质锰是 活泼金属,呈强还原性
ф ф ( M n 2+ /Mn ) = - 1.18 V
ф ф [Mn(OH) 2 /Mn] = - 1.57 V
( 一 ) 与非氧化性酸和热水作用:
Mn + 2 H
+
= === Mn
2 +
+ H
2

Mn + 2 H
2
O? Mn(OH)
2
↓ + H
2

反应受阻若 M n 投入 NH
4
Cl 水溶液,则反应顺利进行:
2 NH
4
+
+ 2 H
2
O

2 NH
3
H
2
O + 2 H
+
Mn + 2 H
+
=== M n
2 +
+ H
2
(g)
合并,M n + 2 NH
4
+
+ 2 H
2
O === Mn
2 +
+ 2 NH
3
.H
2
O + H
2
(g ) ( 似 Mg )
一、锰单质
(二)与卤素,N 2,S,C,S i,B 直接化合,但不与 H 2 化合:
( M n 表层有氧化物膜保护)
例,M n + X 2? M nX 2 (与 M g X 2 同晶形)
(三) Mn + 熔碱 + 氧化剂 → 锰酸盐
2 M n + 2 K O H + 3 O 2 ( g) 熔融 2 K 2 M n O 4 + 2H 2 O ( g )
表明 M n 是,成酸元素” (与 Mg 不同)。
二,Mn (Ⅱ ) 化合物
(一)酸介质,M n 2+ 处热力学稳定态,还原性不强:
M n 2+ + 强氧化剂 + H + → M n O 4 -
S 2 O 8 2- + S O 4 2-
N a B i O 3 ( s ) + B i 3+
Pb O 2 ( s ) + Pb 2-
( 二)碱介质,M n ( O H ) 2 还原性显著:
M n ( O H ) 2 + 氧化剂 → M nO 2 或 K 2 M n O 4
( 三) M n 2+ 形成配合物的倾向弱:
M n 2+ 3 d 5 M nL 6 八面体配合物
C F T 弱场 ( Δ 0 < P ),( t 2g ) 3 ( e g) 2,C F S E = 0 Dq
强场 ( Δ 0 > P ),( t 2g )
5
,C F S E = - 20 Dq
C F S E = n t 2g E t 2g + n eg E eg (八面体场)
∴ M n
2+
较少形成配合物,已形成的,K
稳不大:
配合物 K

M nF
+
5,0
M n C l
3
-
2.5
[ M n ( C N )
6
]
4-
H M n ( C O )
5
( 似 F e ( C O )
5
,18e 规则 )
对比,与 NH
3
· H
2
O 反应 情况:
M n
2+
3 d
5
M n( O H )
2
↓ —→ M nO
2
· H
2
O ↓
M g
2+
M g ( O H )
2

主族 Pb
2+
+ NH
3
· H
2
O → P b ( O H )
2

Al
3+
(过量) A l ( O H )
3

Fe
2+
3 d
5
F e ( O H )
3

Cr
3+
3d
3
→ C r ( N H
3
)
6
3+
八面体
Z n
2+
3d
1 0
→ Z n ( N H
3
)
4
2-
四面体二,Mn (Ⅱ ) 化合物三,M n ( Ⅲ ) 化合物酸、碱介质中均自发歧化:
2M n 3+ + 2H 2 O === M n 2+ + M n O 2 (s ) + 4H +
2 M n ( OH ) 3 ( s ) === M n ( O H ) 2 (s ) + M n O 2 (s ) + 2H 2 O
四,MnO2 黑色粉未,不溶于水。
(二)酸性介质,强氧化剂:
Ф
A (MnO 2 /Mn
2+
) = + 1.23 V,Ф
( Cl 2 /Cl
-
) = + 1.36 V
MnO 2(s) + 4HCl (浓)? M n C l 4 + 2H 2 O
└→ MnCl 2 +Cl 2 ↑
MnO 2(s) + 2H 2 SO 4? M n SO 4 + O 2 ↑ + H 2 O
(一) 酸碱两性,都很弱 → 水溶度小,难溶于碱、酸。
(三)碱性介质,热力学稳定态:
熔碱 + 氧化剂 + MnO 2 → MnO 4
2-
盐例,2Mn O 2(s ) + 4KOH + O 2 熔融 2K 2 M nO 4 + 2H 2 O
然后,让 K 2 M n O 4 在酸介质中歧化,得 KM nO 4,
3 K 2 M n O 4 + 3C O 2 = = = 2K M nO 4 + M n O 2 ↓ + 2K 2 CO 3 ( 似 B r 2 制备 )
五,K2MnO4 锰酸钾在酸性、中性、弱碱性介质中均自发歧化,
3 K
2
M nO
4
+ 3C O
2
== 2K M nO
4
+ M n O
2
↓ + 2K
2
CO
3
3 K
2
M nO
4
+ 2H
2
O == 2K M nO
4
+ M n O
2
↓ + 4K O H
仅 2/ 3 K
2
M nO
4
→ KM nO
4
制 K M n O
4
更好的方法,电解 K
2
M nO
4
溶液阳极 ( N i 制),2M nO
4
2-
= = 2 M n O
4
-
+ 2e 氧化反应阴极 ( F e 制),2H
2
O + 2 e = = H
2 (g )
+ 2O H
-
还原反应总反应,2M nO
4
-
+ 2H
2
O
电解
2M n O
4
-
+ H
2 (g )
+ 2O H
-
优点:纯度高,产率高。
六,KMnO4 深紫色离子晶体。
(一) M nO 4 - 颜色,荷移跃迁 引起。
(二) KM nO 4 在水中的分解,缓慢,但显著。
4 M nO 4 - + 4 H + == 4 M n O 2 ( s ) + 2O 2 ( g ) + 2H 2 O 自氧化 - 还原反应光及 M nO 2 加速 M nO 4 - 分解。 ∴ KM nO 4 溶液保存于棕色瓶中。
(三)强氧化剂,常用于,氧化—还原滴定,定量分析中:
其还原产物与酸碱介质有关:
H + Mn 2+
M nO 4 - + SO 3 2- + H 2 O → M nO 2 ↓ + S O 4 2-
OH - M n O 4 2-
(四) KM nO 4 + H 2 SO 4 ( 浓、冷 ) → M n 2 O 7
( 似 K 2 Cr 2 O 7 ) ( 脱水 )
Mn 2 O 7 绿色油状,强氧化性,
Mn 2 O 7 + 有机物 (例乙醇)→ 爆炸、燃烧
§ 7-7 铁系元素 Fe Co Ni
F e 3d 5 4s 2 C o 3d 7 4s 2 N i 3d 8 4s 2
一、单质
(一) 物性,
F e,C o,Ni —— 均为银白色金属,铁磁性物质。其合金是良好的磁性材料。钴硬而脆。
例,A l— Ni — Co
C o — Fe — Cr
S m — Co
N d — Fe — B ( 第三代永磁材料 )
A M S 永磁铁 —— 一种 N d — Fe — B 合金,磁场强度 1400 高斯 (对比:
地球磁场地 0.5 高斯),重达 2 吨,制成 α - 磁谱仪,1998.6.1 随,发现号”航天飞机升空,探测宇宙空间中的,反物质”和,暗 物质”。丁肇中介绍:中科院生产的 N d — Fe — B 永磁铁磁场强度高。
20 世界是,钢铁世纪”
C o — 制永磁材料。
Ni — 制不锈钢 (例 9% N i,18 % C r - Fe 合金 ) 和永磁材料。
(二)化性 φ? A Fe 2+ / Fe - 0,4 4 V Fe 3+ / Fe 2+ + 0,7 7 V
Co 2+ / C o - 0,2 8 V
N i 2+ / Ni - 0,2 6 V
∴ Fe,Co,Ni 是 中等活泼 金属,且 金属性 F e > Co > Ni 1,R,T,干燥,F e,Co,Ni 不易被氧化 ;但 有 H 2 O 或受热,Fe 易被氧化,
O 2 ( 500 ℃ ) F e 3 O 4
C l 2 Δ F e C l 3
S ( s ) F e S
C ( s ) F e 3 C
C o,Ni 表层有致密氧化面膜保护,R,T,对空气和水均稳定 。
Fe + — →
2,从 非氧化性酸 置换出 H 2,
M + 2 H + == M 2 + + H 2 ↑
作用程度,F e > Co > Ni (缓慢)
3,,钝化”
单质 R,T,浓 H
2
SO
4
R,T,浓 H N O
3
R,T,浓碱溶液
F e 钝化 * 钝化 * 缓慢反应 H
2
↑ + F e ( O H )
2
└→ F e ( O H 0
3
C o 钝化 *
N i 钝化 *
* 可用铁罐贮存浓 H
2
SO
4
、浓 H N O
3

**,熔碱试验”用镍坩埚,不 用铁坩埚、陶瓷 (硅酸盐)坩埚、石英 ( S iO
2

坩埚,pt 坩埚。 ( 钴硬而脆,延伸性较差 )
反应 稳定 **
0 1 2 3 4 5 6 7 8
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
Z
Δ G ε / F (V)
图 8- 14 F e,Co,Ni 的 Δ G ε / F -Z 图
__________ 酸性 介 质
----------------- 碱性 介 质
F e( O H )
2
(-1,73 )
F e( O H )
3
(-2,31 )
C o( O H )
2
N i (O H )
2
(-1,44 )
Co ( OH )
3
( - 1,3 )
Co O
2
(-0,6 )
NiO
4
2-
(0,34 )
F eO
4
2-
(0,39 )
Fe
2+
( - 0,8 8 )
Fe
3+
(-0,11 )
F eO
4
2-
(6,49 )
Ni
2+
(-0,51 )
NiO
2
(-0,46 )
NiO
4
2-
(6,44 )
Co
2+
(-0,55 )
Co
3+
(1,27 )
CoO
2
(3,07 )
图 8- 2 第一过渡系? G
θ
/F-Z 图 ( C
H+
=1 mol/dm
3

1 2 3 4 5 6 7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
1
2
3
4
5
6
z
G
θ
/F ( V )
Sc
3+
( - 6,0 )
T i O
2
( - 3,5 3 )
Ti
3+
( - 3,6 3 )
Ti
2+
( - 3,2 6 )
VO
2+
( - 1,2 8 )
VO
2+
( - 2,2 8 )
V
3+
( - 2,6 2 )
Cr
2
O
7
2-
( 1,7 6 )
( - 2,2 3 )
Cr
3+
( 0,1 0 )
M n O
2
Mn
3+
( - 0,8 5 )
V
2+
( - 2,3 7 )
Mn
2+
( - 2,3 6 )
Cr
2+
( - 1,8 2 )
Fe
2+
( - 0,8 8 )
Fe
3+
( - 0,1 1 )
M n O
4
2-
( 4,6 2 )
M n O
4
-
( 5,1 8 )
N i O
( 2,8 4 )
N i O
4
2-
( 6,4 4 )
F e O
4
2-
( 6,4 9 )
C o O
2
( 3,0 7 )
Co
3+
(1.27)
Ni
2+
( - 0,5 1 )
Co
2+
( - 0,5 5 )
图 8-3 第一过渡系? G
θ
/F-Z 图 ( C
OH-
=1 mol/dm
3

1 2 3 4 5 6 7
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
1
M n ( O H )
2
( - 3,1 3 )
Z
G
θ
/F (V )
S c ( O H )
3
( - 7,8 3 )
T iO
2
( - 6,7 6 )
V
6
O
17
4-
( - 5,9 )
C r O
4
2-
( - 4,2 9 )
C r ( O H )
3
( - 3,9 )
M n O
4
-
( - 1,4 4 )
M n O
4
2 -
( - 2,0 )
M n O
2
( - 3,2 )
M n ( O H )
3
( - 3,0 )
C r ( O H )
2
( - 2,8 )
F e ( O H )
3
( - 2,3 1 )
C o O
2
( - 0,6 )
C o ( O H )
3
( - 1,3 )
F e ( O H )
2
( - 1,7 3 )
N iO
4
2-
( 0,3 4 )
F e O?

( 0,3 9 )
N iO
2
( - 0,4 6 )
N i( O H )
2
C o ( O H )
2
( - 1,4 4 )
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
- 1 0
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tc
2+
( 0,8 )
T c O
2
( 2,0 )
T c O
4
-
( 4,4 )
Δ G ε /F (V )
图 8 —4 第二过渡系 Δ G ε /F -Z 图
_______ 酸性介质
----------- 碱性介质
Z
Y ( O H )
3
( - 8,4 3 )
Z n O
3
2-
( - 9,4 4 )
Y
3+
( - 7,1 1 )
Zr
4+
( - 6,1 2 )
M o O
2
( - 3,4 8 )
M o O
4
2-
( - 6,3 0 )
Nb
3+
( - 3,3 ) Nb
2
O
5
( - 3,2 5 )
Mo
3+
( - 0,6 )
M o O
+
2
( - 0,6 )
H
2
M o O
4
( 0,0 )
Ru
2+
( 0,9 )
Ru
3+
( 0,8 2 )
Ru
4+
( 1,6 7 )
R u O
-
4
( 7,2 6 )
R u O
4
( 8,1 8 )
Rh
3+
( 2,4 )
Rh
2+
( 1,2 )
R h O
4
2-
( 7,0 4 )
Pd
2+
( 1,7 0 )
Pd
4+
( 5,1 8 )
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
- 1 1
- 1 0
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
Δ G ε /F (V )
图 8 - 5 第三过渡系 Δ G ε /F -Z 图
Z
L a ( O H )
3
( - 9,7 0 )
La
3+
( - 6,7 5 )
H fO ( O H )
2
( - 1 0,0 )
Hf
4+
( - 6,8 )
WO
2-
4
( - 6,3 )
Ta
2
O
5
( - 4,0 5 )
W
3+
( - 0,3 3 )
WO
2
( - 0,4 8 )
W
2
O
5
( - 0,5 2 )
WO
3
( - 0,5 5 )
H O s O
5
( 0,1 7 )
Ir
2
O
3
( 0,2 9 4 )
Re
3+
( 0,9 )
R e O
2
( 1,0 1 )
R e O
3
( 1,8 2 )
R e O
4
( 2,5 9 )
Os
2+
( 1,7 0 )
O s O
2
( 2,9 6 )
O s O
4
( 6,8 )
Ir
2+
( 2,0 )
Ir
3+
( 3,4 5 )
P tC l
4
2-
( 2,9 2 )
P tC l
6
2-
( 4,2 8 )
图 9- 2 L a 系元素可变价态元素的? G
/ F - Z 图 ( pH = 0 ) *
1 2 3 4
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
Z
G
/F (V )
Ce
3+
( - 6,9 9 ) D y
3+
( - 7,0 5 ) T b
3+
( - 7,1 7 )
Tm
3+
( - 6,8 4 )
Yb
3+
( - 6,7 5 )
Eu
3+
( - 7,2 0 ) S m
3+
( - 7,2 3 )
Pr
3+
( - 7,4 8 )
Ce
4+
( - 5,2 9 )
Pr
4+
( - 4,5 1 )
Tb
4+
( - 4,0 7 )
Eu
2+
( - 6,8 5 )
( - 5,6 7 ) S m
2+
( - 5,5 4 ) Y b
2+
Tm
2+
( - 4,5 4 )
Dy
4+
( - 1,8 5 )
二,Fe(Ⅱ),Co(Ⅱ),Ni(Ⅱ) 化合物
(一)氧化物、氢氧化物,
MO
M ( OH ) 2 均弱碱性,溶于酸,不溶于碱和水。
( 二) F e ( O H )
2
,C o (O H )
2
还原性,
且,F e (O H )
2
>C o (O H )
2
>N i (O H )
2
( N H
4
)
2
F e ( S O )
4
+ N a O H →
4 F e ( O H )
2 (s )
+ O
2 (g )
+ 2 H
2
O 快 4 F e ( O H )
3

白 红棕 ( F e
2
O
3
· xH
2
O )
4 C o ( O H )
2 (s )
+ O
2
+ 2 H
2
O

4 C o ( O H )
3

粉红 棕而 N i ( O H )
2
只能被更强的氧化剂氧化,
O
2 ( g )
N i ( O H )
2
+ N a C l O Cl
-
绿 Cl
2 (a q )
→ N i ( O H)
3
↓ + Cl
-
Br
2 ( a q )
黑色 B r
-
均可从有关 Ф
B
值解释:
Ф
B
F e ( O H )
3
/ F e ( O H )
2
- 0.5 6 V
C o( O H )
3
/ C o( O H )
2
- 0.1 7 V
N i ( O H )
3
/ N i ( O H )
2
- 0.4 8 V
O
3
/ OH
-
- 0,4 0 V
C l O
-
/ C l
-
- 0.8 8 V
Cl
2
/ C l
-
- 1.3 6 V
Br
2
/ Br
-
- 1,0 6 V
三,Fe(Ⅲ),Co(Ⅲ),Ni(Ⅲ) 化合物
(一)氧化物、氢氧化物的酸碱性
F e 2 O 3 砖红 弱 B A F e ( O H ) 3 红棕 弱 B A
C o 2 O 3 黑 弱 B C o( O H ) 3 棕 弱 B
N i 2 O 3 黑 弱 B N i ( O H ) 3 黑 弱 B
新鲜制备的 F e ( O H ) 3 ↓ 可溶于热的浓 KOH 溶液中:
F e ( O H ) 3 (s ) + 3 KOH ( 浓 )? K 3 [F e ( O H ) 6 ] (aq )
( 新制备 )
(二)酸介质中 C o
3+
,Ni
3+
强氧化性:
见教材 p,246 图 8- 14,Δ G
/ F - Z 图 。
Ф
A
F e
3+
/ Fe
2+
= = 0,77 V,O
2
/ H
2
O = 1.2 3V,
C o
3+
/ Co
2+
= = 1,82 V [ < Ф
A
( N i
3+
/ Ni
2+
) ]
酸介质中,H
2
O 被 Co
3+
氧化为 O
2

4 C o
3+
+ 2 H
2
O = = 4 C o
2+
+ O
2
↑ + 4 H
2
O
∴ Co
3+
,Ni
3+
不可在水溶液中稳定存在 ;
但 F e
2+
,Fe
3+
,Co
2+
,Ni
2+
可以。
∴ C o
2
O
3
C o
2+
+ O
2

C o ( O H )
3
+ H
+

N i
2
O
3
N i( O H )
3
N i
2+
+ O
2

而 Fe
2
O
3
Fe(OH)
3
+ 3H
+
→ Fe
3 +
+ 3H
2
O
(三) FeCl3
1,明显共价性:
m,p.282 ℃,500 ℃ 分解,400
0
C 测定 F e C l 3 ( l ),为 二聚体 ( 似 Al 2 Cl 6 ):
C l C l C l
\ ↙ \ /
Fe Fe 2 个四面体共棱 ( 2 个 C l
-

\ ↗ \
C l C l C l
Ф
( F e
3+
/ F e
2+
) = + 0,77V
I
-
I
2
+ F e
2+
S n C l
2
S n C l
4
+ F e
2+
F e
3+
+ H
2
S → S ↓ + F e S ↓
SO
2
SO
4
2-
+ Fe
2+
Cu
(s)
Cu
2+
+ Fe
2+
2F e
3+
+ 3H
2
S ( aq ) = = S ↓ + 2F e S ↓ + 6H
+
K
1
= 1,53 × 10
16
,且反应速率大
( F e
2
S
3 (s )
→ F e S ↓ +S ↓ 迅速发生)
而 2F e
3+
+ H
2
S
(aq )
= = 2F e
2 +
+ S
(s )
+ 2H
+
K
2
= 2.4 5 × 10
21
四、配合物
(见教材 p,250,表 8- 13 铁系元素常见配合物)
F e 2+,F e 3+,C o 2+,C o 3+,N i 2+ — 与主族相比,形成配合物倾向 ↗
( 1 ) ( 9- 17 ) e 构型,强极化力 + 变形性,与配体互相极化 → 键共价性 ↗
( 2 ) ( n- 1 ) d 与 ns 轨道能量相近,( n- 1 ) d 电子部分参与成键。
(一)氨配合物
F e
2+
,Fe
3+
→ F e ( O H )
2
↓,F e ( O H )
3
↓,不形成氨配合物土黄 C o( N H
3
)
6
2 +

2O
C o( N H
3
)
6
3 +
红褐淡紫 N i ( N H
3
)
6
2+
CO
3+
( a q) 强 氧 化性 [ Ф
( C o
3+
/ C o
2+
) = 1.82V ],
但 C o( N H
3
)
6
3+
的形成使 Ф ( C o
3+
/ C o
2+
) ↘↘,使 C o( I I I ) 稳定化。
计算为什么 C o( N H
3
)
6
2 +
+ O
2
→ C o( N H
3
)
6
3+
求 衍生电位 Ф? ( C o ( NH 3 ) 6 3+ / C o ( NH 3 ) 6 2 + )
C o ( N H 3 ) 6 3 + + e = Co ( N H 3 ) 6 2 + S,S,1 m o l · dm
-3 1 m o l · dm -3
此时,C o
3+
,C o
2+
均不在 S,S,,而 由配位平衡决定 [ Co
3+
],[ C o
2+
],
C o
3 +
+ 6 NH
3
= C o( N H
3
)
6
3+
K 稳 [C o(N H
3
)
6
3+
] =
6
3
3
3
63
]NH][Co[
)NH(Co[
[ C o
3+
] =
6
33
6
)3NH(Co
3
63
]NH[K
])NH(Co[

C o
2 +
+ 6N H
3
= C o ( N H
3
)
6
2+
K 稳 [C o(N H
3
)
6
3+
] =
6
3
2
2
63
]NH][Co[
)NH(Co[
[ C o
3+
] =
6
3x2
6
)3NH(Co
2
63
]NH[K
])NH(Co[
稳据 N e r n s t 方程:
Ф
( C o( N H
3
)
6
3+
/ C o( N H
3
)
6
2 +
) = Ф ( C o
3+
/ C o
2+
)
= Ф
( C o
3+
/ C o
2+
) + )
]Co[
]Co[
g(
1
0 5 9.0
2
3
= Ф
( C o
3+
/ C o
2+
) + 0.0 59 l g?
3
63
2
63
)NH(CoK
)NH(CoK
稳稳
= 1.8 2 + 0.0 59 l g 35
5
106.1
1028.1
= 1.8 2 + ( - 1.7 8)
= 0.0 4V
<< Ф
B
(O
2
/ O H
-
) = 0.4 01 V
∴ 4 C o( N H
3
)
6
2 +
+ O
2
( g ) + 2 H
2
O = 4 C o( N H
3
)
6
3 +
+ 4 OH
-
土黄 红褐
= Ф
B
(O
2
/ O H
-
) - Ф
[ C o( N H
3
)
6
3+
/ C o( N H
3
)
6
2+
]
= 0,4 0 1 - 0,0 4
= 0,3 7 V
l g K =
059.0
n?
=
059.0
37.04?
= 25,08
K = 1.2 × 10
25
( 三 ) 与氨水的反应:
F e
3+
( 3d
5
) 不形成氨配合物,似 M n
2 +

适量 NH
3
· H
2
O 过量 NH
3
· H
2
O
F e
2+
F e ( O H )
2
→ F e ( O H )
3
↓ F e ( O H )
3

F e
3 +
F e ( O H )
3
↓红褐 F e ( O H )
3
↓ O
2
C o
2+
C o( O H )
2
↓粉红 C o ( N H
3
)
6
2 +
土黄 → Co(N H
3
)
6
3+
红褐
N i
2+
N i ( O H )
2
↓绿 N i(NH
3
)
6
2+
淡紫
∴用氨水可分离 F e
2+
( 或 Fe
3+
) 与 C o
2+
,N i
2 +
氨水 还可用于分离 F e
3+
,Cr
3+
和 A l
3+
F e
3+
,Cr
3+
,Al
3+
↓ N H
3
· H
2
O (适量)
F e ( O H )
3
↓,C r ( O H )
3
↓,A l ( O H )
3

| N H
3
· H
2
O( 过量 )
————————————————
↓ ↓
C r ( N H
3
)
6
3+
红褐 F e ( O H )
3
↓,A l ( O H )
3

↓ ↓ 2 m o l,d m
-3
N a O H
Fe(OH)
3
↓红褐 A l(OH)
4
-
无色
(仅新鲜制备时可溶于热的浓 KOH 溶液中)
(二)氰配合物
CN
-
与 CO 和 N
2
等电子体,1?
2
2?
2
3?
2
4?
2
5?
2
1?
4
2?
0
K 稳 F e ( C N )
6
4-
2.51 × 10
3 5
F e ( C N )
6
3-
3.98 × 10
43
C o ( C N )
6
4-
1.23 × 10
19
C o( C N )
6
3-
1.01 × 10
6 4
黄色
N i ( C N )
4
2-
2.00 × 10
31
杏黄色
P r u s s i a n B l u e
同一化合物 H,S,Fe
(III)
— N
T u r n b ul l ’ s B l ue d
5
|||
L,S,F e ( I I ) — C
d
6
C o( C N )
6
4-
显极强还原性
2 [ C o( C N )
6
]
4 -
+ 2 H
2
O
微热
2 [ C o( C N ) 6]
3
-
+ H
2
( g) + 2 O H
-
可计算衍生电位 Ф
[ C o( N H
3
)
6
3-
/ C o( N H
3
)
6
4 -
],
Ф
[ C o( N H
3
)
6
3-
/ C o( N H
3
)
6
4 -
] = Ф ( C o
3+
/ C o
2+
)
= Ф
( C o
3+
/ C o
2+
) +
]Co[
]Co[
lg
1
059.0
2
3
= Ф
( C o
3+
/ C o
2+
) + 0.059 l g
3
6
)Cn(Co
4
6
)Cn(Co
K
K
稳稳
= 1,8 2 + 0,0 5 9 l g 64
19
1001.1
1023.1
= 1,8 2 + ( - 2,6 5 )
= - 0.83V
而 Ф
( H
2
O / H
2
)
= - 0,8277 V
( 三)异硫氰配合物 [,N C S,]
-
与 C O 2 等电子体鉴定 F e
3+
,[ F e ( N C S ) X ]
3 -X
( x =1~ 6)
鉴定 Co
2+
,[ C o( S C N ) 4 ]
2-
F e
3 +
共存时干扰 C o
2+
鉴定,可加 F
-
掩蔽
F e
3 +
+ 6F
-
= [ F eF 6 ]
3-
无色
N i
2 +
的异硫 氰 配合物极不稳定。
(四)羰基配合物,C O 与 CN
-
,N
2
互为等电子体
1,中心体低氧化态,0,甚至 -1,-2 。
2,协同成键,例 N i ( C O )
4
( PO
4
3-
p → d 反馈? 键 )
N i ( C O )
4
d →? * 反馈? 键
配键 ( CO 为 L e w i s 碱)
M - C 键
d -? * 反馈? 键 ( CO 为 L e w i s 酸,故 CO 又称,? 酸配体”,
M ( CO )
x
称,? 酸的配合物”)
据 虎克定律 ( F oo k’ s L a w ),


k
2
1
形成 M ( CO )
x
配合物后,C - O 键的力常数 k ↘,∴
CO
↘ 。
3,很多配合物遵守,18 电子规则”,如
N i ( C O )
4
10 + 2 × 4 = 18
F e ( C O )
5
8 + 2 × 5 = 18
H C o( C O )
4
1 + 9 + 2 × 4 = 18
H M n ( C O )
5
10 + 2 × 4 = 18
C o
2
( C O )
8
| |
\ /
C o — Co
/ \
| |
M n
2
( C O )
10
| |
\ /
M n — Mn
/ \
| |
N i ( C N )
5
3 -
8 + 2 × 5 = 18
二茂铁 F e ( C
5
H
5
)
2
6 + 6 × 2 =18
( C
5
H
5
-
- c p
-
是 6 e 给予体)
但也有例外:
V 3 d
3
4s
2
V ( C O )
6
5 + 2 × 6 =1 7
N i
2 +
3d
8
N i ( C N )
4
2-
8 + 2 × 4 =1 6
C o
2 +
3d
7
C o( H
2
O)
6
2+
7 + 2 × 6 =1 9
(五)二茂铁
300 ℃
2 C
5
H
6
+ F e ( 粉末 ) ====== F e ( C
5
H
5
)
2
+ H
2

环戊二烯 N
2
( g ) 二茂铁其中 C
5
H
5
-
含?
6
5,为 6 e 给予体。
F e ( C
5
H
5
)
2
结构,见教材 p,254 图 8- 16,
注意 2 个环戊二烯基阴离子错开,以减少配体电子互斥作用。
称,夹心式配合物,( S a n d w i c h c o m p l e x )。
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
5
H
5
ˉ为强场。用作有机合成催化剂。
M n
(I I)
,C o
(II)
,N i
(I I)
也形成类似夹心式环戊二烯配合物,通式 M (C
5
H
5
)
2

§ 7-8铂系元素 V III族世界储量 71000吨 ( 1998)已生产 8000吨
南非 88.7% 俄罗斯 8.7%
美国 1%
中国 ﹤ 0.1% 1999年进口 26.4吨
R u R h Pd 轻铂系
4 d 7 5s 1 4d 8 5s 1 4d 1 0 5s 0
O s I r P t 重铂系
5 d 6 6s 2 5d 7 6s 2 5d 4 6s 1
一、铂系元素特征:化学惰性 。
O s,I r 不溶于,王水”,R u,R h 仅微作用,P t 溶于,王水”,P d 溶于 H N O 3 。
二、熔融强碱和 N a 2 O 2 对铂系金属有腐蚀作用。
∴熔碱实验宜用 N i 坩埚,不用 P t,Fe,陶瓷、石英 ( S iO 2 ) 坩埚。
三,Pt (II) 配合物,皆为平面正方形
( 1895年 A,Werner维尔纳预言 ) 。
(一)蔡斯盐 ( Z e i s e ’ s a l t ),
K
+
[P t C l
3
(C
2
H
4
]
-
杂化成键过程:
调整 d sp
2
杂化
P t
2+
5 d
8
——→ 5 d
8
————→
( ds p
2
)
0
( ds p
2
)
0
( ds p
2
)
0
( ds p
2
)
0
↑? ↑? ↑? ↑?
C l
-
C l
-
Cl
-
C
2
H
4
其中 P t
(I I)
- C
2
H
4
成键为,协同成键,:
( d sp
2
)
0
← (? )
2
d
2
→ (? * )
0
配键 反馈? 键使 C - C 键级 ↘,C
2
H
4
活化,
可用作有机合成催化剂。
(二)顺铂配合物
C is - [ Pt C l
2
( N H
3
)
2
] 有抗癌活性 ( 可与 DNA 作用 )
C l N H
3
\ /
P t
/ \
C l N H
3
T r a n s - [ Pt C l
2
( N H
3
)
2
] 无抗癌活性
C l N H
3
\ /
P t
/ \
H
3
N C l
四,P d C l 2 (a q ) 可检定 C O (g )
P dC l 2 ( a q ) + C O ( g) + H 2 O == P d ↓ + C O 2 ↑ + 2H C l
氧化剂 还原剂本 章 作 业教材 p,261 ~ 264,
2,6,9,11,17,25,26,29,30,31,33
d区过渡元素小结一,d 区过渡元素基本性质 (氧化态、原子半径、第一电离能、氧化物水含物酸碱性、形成多酸多碱情况)的变化规律。
二、据 △ G? / F – Z 图讲论各氧化态物种的热力学稳定性和氧化 - 还原性质,重点是 C r,M n 化合物和 F e,C o,Ni 的 +2,+3 氧化态物种的氧化 - 还原性质。
三、配合物的成键过程 ( VB 法和 C F T );配合物的生成对氧化 - 还原平衡或和沉淀 - 溶解平衡的影响和有关计算。
四、金属离子的分离、鉴定 ( C r 3+,F e 3+,Al 3+,Co 2+,Ni 2+) 。