11.5 鐵、鈷、鎳及其化合物課件

11.5.2鐵、鈷、鎳的化合物11.5.1鐵、鈷、鎳的一般性質(zhì)11.5鐵、鈷、鎳及其化合物11.5鐵、鈷、鎳及其化合物Ⅷ族FeCoNi

鐵系

RuRhPd

OsIrPt鉑系

鐵系元素的基本性質(zhì)

A、價電子構(gòu)型：

Fe：3d64s2；Co：3d74s2；Ni：3d84s2Fe、Co、Ni的d電子不能全部參與成鍵。

11.5.1鐵、鈷、鎳的一般性質(zhì)11.5鐵、鈷、鎳及其化合物

B、氧化數(shù)：

a、Fe：

+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ、+Ⅴ、+Ⅵ

鐵的成對d電子(一對)難于成鍵。

+Ⅱ、+Ⅲ很穩(wěn)定，其穩(wěn)定性的接近程度超過其它元素。

b、Co：

+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ、+Ⅴ

鈷的成對d電子(兩對)難于成鍵。

+Ⅱ很穩(wěn)定，+Ⅲ穩(wěn)定性稍差。11.5鐵、鈷、鎳及其化合物

c、Ni：+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ

鎳的成對d電子(三對)難于成鍵。

d、Fe、Co、Ni常見氧化態(tài)對應(yīng)離子：

Fe(H2O)62+(淺綠)、Fe(H2O)63+(淡紫，因水解而顯黃棕)、Co(H2O)62+(粉紅)、Ni(H2O)62+(亮綠)。

C、難形成含氧酸根

Fe、Co、Ni很難形成MO4n-離子。高鐵酸根FeO42-很不穩(wěn)定，是強(qiáng)氧化劑。

Co,Ni未發(fā)現(xiàn)類似的含氧酸根離子11.5鐵、鈷、鎳及其化合物

D、配位能力：

Fe、Co、Ni形成配合物的能力很強(qiáng)。

Co能形成配陰離子、配陽離子、配位分子等配合物，數(shù)目特別多。

E、物理性質(zhì)：鐵系元素具有鐵磁性。

F、化學(xué)性質(zhì)：中等活潑的金屬。常態(tài)下較穩(wěn)定，高溫下可與大多數(shù)非金屬反應(yīng)。11.5鐵、鈷、鎳及其化合物EAθ/VFeO42－───Fe3＋───Fe2＋───Fe2.200.77－0.45Co3＋───Co2＋───Co1.68－0.261.83－0.28NiO2───Ni2＋───NiEBθ/VFeO42－──Fe(OH)3──Fe(OH)2──Fe0.72－0.56－0.92Co(OH)3───Co(OH)2───Co0.17－0.73NiO2───Ni(OH)2───Ni0.49－0.72鐵系元素-電勢圖

11.5鐵、鈷、鎳及其化合物11.5.2鐵、鈷、鎳的化合物1)氧化物和氫氧化物FeO黑色CoO灰綠色NiO暗綠色Fe2O3

磚紅色Co2O3

黑色Ni2O3

黑色Fe3O4：黑色磁性氧化鐵FeII(FeIIIO2)2（應(yīng)用于催化分離）3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2(g)鐵、鈷、鎳+2和+3氧化物不溶于水和強(qiáng)堿，能溶于酸；Co2O3和Ni2O3是強(qiáng)氧化劑：M2O3+6HCl=2MCl2+Cl2↑+3H2O(M=Co,Ni)①氧化物11.5鐵、鈷、鎳及其化合物在鐵(II)、鐵(III)、鈷(II)、鎳(II)的鹽溶液中加入堿，可以得到相應(yīng)的氫氧化物沉淀。Fe(OH)2Fe(OH)3

白色→綠色→紅棕色空氣快4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Co(OH)2Co(OH)3

粉紅色→棕色空氣慢4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3Ni(OH)2+O2+H2O≠Ni(OH)2+Cl2(Br2、H2O2等)→Ni(OH)3淺綠色→黑色還原性：Fe(OH)2>Co(OH)2>Ni(OH)2。②M(OH)211.5鐵、鈷、鎳及其化合物Fe(OH)3(新)+3OH-(熱、濃)=[Fe(OH)6]3-Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+4H2O2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2↑+4H2O氧化性：Fe(OH)3<Co(OH)3<Ni(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2

白色粉紅色淺綠色Fe(OH)3Co(OH)3Ni(OH)3棕紅色棕色黑色還原性增強(qiáng)氧化性增強(qiáng)③M(OH)311.5鐵、鈷、鎳及其化合物2)鹽類Fe(II),Co(II),Ni(II)鹽性質(zhì)具有一定的相似性。強(qiáng)酸鹽在水中弱水解而顯酸性：M2++H2O?M(OH)++H+；它們的水合離子有顏色：Fe2+(淺綠色)、Co2+(粉紅色)、Ni2+(綠色)。1.FeSO4

白色FeSO4·7H2O淺綠色，俗稱綠礬(1)易被氧化4FeSO4+O2+2H2O=4Fe(OH)SO4(2)強(qiáng)熱分解2FeSO4=Fe2O3+SO2↑+SO3↑(3)微弱水解Fe2++H2O?Fe(OH)++H+

Fe3++e?Fe2+EA=0.771VFe(OH)3+e?Fe(OH)2+OH-EB=-0.56VFe2+在堿性介質(zhì)中是較強(qiáng)的氧化劑，能被空氣所氧化；而在酸性中較穩(wěn)定，只有Cl2、Br2、KMnO4等強(qiáng)氧化劑才能使它氧化：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2OFeSO4被用于定量分析中，標(biāo)定MnO4-，Cr2O72-等。11.5鐵、鈷、鎳及其化合物2.CoCl2CoCl2?xH2O，x=0~6x6421.510顏色粉紅紅色淺紅紫暗藍(lán)色藍(lán)紫淺藍(lán)色CoCl2?6H2OCoCl2?4H2OCoCl2?2H2OCoCl2

粉紅粉紅藍(lán)紫藍(lán)50oC58oC140oC作為硅膠干燥劑的干濕指示劑。11.5鐵、鈷、鎳及其化合物Fe3+較穩(wěn)定,E(Fe3+/Fe2+)=0.77VCo3+不穩(wěn)定，只能以固態(tài)形式存在.E(Co3+/Co2+)=1.84VNi3+極不穩(wěn)定，僅制得NiF3，25℃即分解。3.FeCl3

無水鹽為棕黑色，F(xiàn)eCl3?6H2O顯深黃色，共價化合物，易升華，蒸氣為雙聚體。溶解性：易溶于水，含[Fe(H2O)6]3+(淡紫色)；由于Fe(OH)3較Fe(OH)2的堿性更弱，所以Fe3+更易水解：[Fe(H2O)6]3++H2O?[Fe(OH)(H2O)5]2++H3O+[Fe(OH)(H2O)5]2++H2O?[Fe(OH)2(H2O)4]++H3O+11.5鐵、鈷、鎳及其化合物酸液中Fe3+為中強(qiáng)氧化劑，可將SnCl2、H2S、HI、Fe、Cu等還原劑氧化，本身被還原成Fe2+離子：2Fe3++Fe=3Fe2+2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+工業(yè)中常用FeCl3的溶液在鐵制品上蝕字樣或刻蝕銅板。Fe3+失去電子成為高鐵酸根離子FeO42-而呈還原性。酸性介質(zhì)中，F(xiàn)e3+還原性極弱，不易被氧化；在強(qiáng)堿性介質(zhì)中，能被一些氧化劑如NaClO所氧化(見P294電勢)：2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2OK2FeO4的制備：Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+2KNO2+2H2OK2FeO4為紅褐色，具有強(qiáng)氧化性，不穩(wěn)定、易潮解，加水稀釋時逐級分解：4K2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3↓+3O2↑+8KOH11.5鐵、鈷、鎳及其化合物3)配合物(1)氨配合物：無水Fe2+、Fe3+只能與液氨分別形成[Fe(NH3)6]2+、[Fe(NH3)6]3+

，遇水則分解，產(chǎn)生相應(yīng)的氫氧化物。Co2+水溶液與過量氨水反應(yīng)生成棕黃色[Co(NH3)6]2+，它在空氣中慢慢氧化為更穩(wěn)定的紅棕色[Co(NH3)6]3+：4[Co(NH3)6]2++O2+2H2O→4[Co(NH3)6]3++4OH-sp3d2雜化d2sp3雜化Ni2+水溶液在過量氨水中可形成比較穩(wěn)定的藍(lán)色[Ni(NH3)6]2+(sp3d2雜化)。Fe2+、Co2+、Ni2+均能形成氨合物，其水溶液穩(wěn)定性依次增強(qiáng)。11.5鐵、鈷、鎳及其化合物(2)氰配合物：Fe2+、Co2+、Ni2+、Fe3+均能與CN-形成氰配合物。Fe(II)鹽與KCN液反應(yīng)：Fe2++2CN-→Fe(CN)2↓(白色)；Fe(CN)2+4CN-(過量)→[Fe(CN)6]4-(黃色)析出黃色晶體K4[Fe(CN)6]·3H2O，俗稱黃血鹽。[Fe(CN)6]4-的兩個特性：①在溶液中[Fe(CN)6]4-不易解離，溶液中幾乎沒有Fe2+；②有還原性：可被Cl2或其它氧化劑氧化：2[Fe(CN)6]4-+Cl2→2[Fe(CN)6]3-(桔黃色)+2Cl-可析出K3[Fe(CN)6]晶體，俗稱赤血鹽。11.5鐵、鈷、鎳及其化合物在Fe2+和Fe3+溶液中分別加入K3[Fe(CN)6]和K4[Fe(CN)6]，均生成藍(lán)色沉淀：K++Fe2++[Fe(CN)6]3-→K[FeIII(CN)6FeII]↓(滕氏藍(lán))(鑒定Fe2+)K++Fe3++[Fe(CN)6]4-→K[FeII(CN)6FeIII]↓(普魯士藍(lán))(鑒定Fe3+)Kd([Fe(CN)6]3-)=1×10-42，Kd([Fe(CN)6]4-)=1×10-35：穩(wěn)定性：[Fe(CN)6]3->Fe(CN)6]4-，但：[Fe(CN)6]3-+3H2O=Fe(OH)3+3CN-+3HCN(a)

[Fe(CN)6]4-+2H2O=Fe(OH)2+4CN-+2HCN(b)va>vb，赤血鹽的毒性比黃血鹽的大得多。11.5鐵、鈷、鎳及其化合物[Fe(CN)6]3－KFe[Fe(CN)6]11.5鐵、鈷、鎳及其化合物Co2+與CN-反應(yīng)：Co2++2CN-→Co(CN)2↓(淺棕色)；Co(CN)2+4CN-(過量)→[Co(CN)6]4-(紫色)[Co(CN)6]4-在空氣中易被氧化成[Co(CN)6]3-，它的還原性比[Co(NH3)6]2+還強(qiáng)(E([Co(CN)6]3-/[Co(CN)6]4-)=-0.83V<E([Co(NH3)6]3+/[Co(NH3)6]2+)=0.11V；它可將水中的H+還原為氫：2[Co(CN)6]4-+2