文档介绍：第二十一章过渡金属(Ⅱ)
介绍第Ⅷ族元素,9个元素,有分布应用最广的Fe(~5%),也有含量极少的贵重稀有金属。如:Ru,Rh(~10-8%),Pd,Os,Ir(10-7%),Pt(10-6%)。比重最大的金属单质Os, 。
分为铁系元素和铂系元素。前者为第一过渡系的Fe,Co,Ni,后者为稀有重金属:Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt。
§21-1 铁系元素
铁矿有:赤铁矿Fe2O3,磁铁矿Fe3O4,褐铁矿2Fe2O3·3H2O,菱铁矿FeCO3,黄铁矿FeS2.
钴,镍含量相对少的多,约为10-3~10-2%,,它们常共生,辉钴矿CoAsS,镍黄铁矿NiS·FeS.
人类对铁的发现相当早,可能与铜相当。由于需要较高温,冶炼有困难,利用铁要比铜晚的多。最早用的铁,可能来自于陨石铁,其含铁量较高,可达90%。陨石铁稍加工就可用作工具。陨石铁:19世纪末,丹麦发现了一块,重达33吨,目前存于纽约;,重约30吨的“天外铁”。
有资料表明,我国人工冶铁,约在春秋战国时期。英国学者李约琴说:欧洲的铸铁术,是在十一或十二世纪由中国传去的。
⒈ Fe的应用,不需列举。有生铁(~45%),熟铁(<%),钢(含C量介于生铁和熟铁之间)。
⒉ Co:较大量的用于合金,最重要的一种钴合金:Co掺Cr,W,Fe,Ni,Mo中的数种,成硬度不受温度影响的合金。可制作刀具,如手术刀含Co55%,W25%,Cr15%,Mo5%。可以在火中消毒,1000℃仍保持硬度。
。其中6027Co具有放射性,穿透力特强。将近Ra的60倍。用于治疗恶性肿瘤,不伤害有机体。
钴是人体内微量元素,维生素B12的成分,它影响核酸和蛋白质的合成,促进红细胞发育和成熟。
羊饲料中如果缺少钴,将会引起严重的脱毛症,只要每昼夜加1毫克,便可治好。
有人发现青光眼急性发作时,血中钴含量减少,采用“钴食”疗法,能使患者的眼压很快恢复正常。
⒊ Ni最大用途也是作合金。钢中加Ni,增强机械强度,抗拉强度。航空材料中的改进经常以Ni基合金作为对比。它也是不锈钢的成分之一。抗腐蚀抗酸性,电镀上常用。
除此之外,Ni合金还有功能性的作用。Ni-Ti记忆合金,在转变温度之上(较硬)把它加工成形,这是它的“永久记忆形状”,转变温度之下(较软)可以任意冷加工变形,但温度上升至转变温度之上,就恢复“永久记忆”的形状。
36%的镍钢,体积不随温度变化,这在精密仪器中非常重要。46%的Ni-Fe,膨胀系数也小,与Pt,玻璃相似,称“类铂”。
Ni-Cd电池手机上可用:
Cd+2NiOOH+2H2O====Cd(OH)2+2Ni(OH)2
其特点:牢固,抗震,可大电流(脉冲式)放电(2000~5000mA)寿命可达15000小时。
⒋催化剂、磁性材料
Fe,Co,Ni均为磁性材料,永久磁铁。
Fe,Co,Ni单质可与稀酸反应,与前过渡金属有差别。与Mn接近。但在浓HNO3或Cr2O72-盐的酸中,有钝化作用(Mn无钝化行为)。
M+2H+==M2++H2↑
⒌常见价态:Fe2+,Co2+,Ni2+;Fe3+,(Co3+),(Ni(IV)), (Fe(VI));
A FeO42- Fe3+ Fe2+ - Fe
Co3+ Co2+ - Co
NiO2 Ni2+ - Ni
B FeO42- Fe(OH)3 - Fe(OH)2 - Fe
Co(OH)3 Co(OH)2 - Co
NiO2 Ni(OH)2 - Ni
Fe3+ 有一定的氧化性,Co3+有很强的氧化性,Ni(IV) 有更强氧化性。
碱性中:
Fe(OH)2――→Fe(OH)3 (空气中易转化)
白色棕色
Co(OH)2――→Co(OH)3 (空气中也可转化)
橙红色棕褐色
Ni(OH)2――→NiO2 (空气不变、加Br2 水可转化)
绿色黑色
FeO42-不稳定:
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-==2FeO42-+3Cl-+5H2O
问:①Co(OH)3+HCl(aq) →?
②ClO4---- Cl2__Cl-
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B FeO42- Fe(OH)3
(标态下)有那些盐可以把Fe(OH)3氧化成FeO42-
③能否得到FeI3?FeBr3?CoCl3?
⑴ Fe3+:Fe2O3,Fe3O4