41
13 13 第第第第第第第第 第第 第第第第 、、 第第第第第第第第 第第 第第第第 、、 13.1 13.1 第第第第第第 第第第第第第 13.3 13.3 第第第第第第 第第第第第第 13.2 13.2 第第第第第第 第第第第第第 13.4 13.4 第第第第第第第第第 第第第第第第第第第

第 13 章 金属元素通论和铬、锰、稀土元素

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第 13 章 金属元素通论和铬、锰、稀土元素. 13.1 金属元素通论. 13.2 铬及其化合物. 13.3 锰及其化合物. 13.4 稀土元素及其化合物. 13.1 金属元素通论. 13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法. 2ZnS + 3O 2 2ZnO + 2SO 2. BaSO 4 + 4C BaS + 4CO. BaSO 4 + 4CO BaS + 4CO 2. 2BaS + 2H 2 O Ba(SH) 2 + Ba(OH) 2. - PowerPoint PPT Presentation

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第第 1313 章 金属元素通论和铬、锰、稀土元素章 金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1 13.1 金属元素通论金属元素通论

13.3 13.3 锰及其化合物锰及其化合物

13.2 13.2 铬及其化合物铬及其化合物

13.4 13.4 稀土元素及其化合物稀土元素及其化合物

Page 2: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1 13.1 金属元素通论金属元素通论

Page 3: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.1 13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法从矿石中提取金属的一般方法

Page 4: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.1 13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法从矿石中提取金属的一般方法

1. 1. 矿石的预处理矿石的预处理2ZnS + 3O2ZnS + 3O

2 2 2ZnO + 2SO 2ZnO + 2SO22

BaSOBaSO44 + 4C BaS + 4CO + 4C BaS + 4CO

BaSOBaSO44 + 4CO BaS + 4CO + 4CO BaS + 4CO22

由可溶性的由可溶性的 BaS BaS 出发,可制备一系列钡的化合物。出发,可制备一系列钡的化合物。

2BaS + 2H2BaS + 2H22O Ba(SH)O Ba(SH)22 + Ba(OH) + Ba(OH)22

Ba(SH)Ba(SH)22 + CO + CO22 + H + H22O BaCOO BaCO33 + 2H + 2H22SS

BaCOBaCO33 + 2HCl BaCl + 2HCl BaCl22 + CO + CO22 + H + H22OO

Page 5: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.1 13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法从矿石中提取金属的一般方法

2. 2. 金属的提取金属的提取

化合态的金属在矿石中均呈正氧化值,从中提化合态的金属在矿石中均呈正氧化值,从中提取金属必须用取金属必须用还原的方法。的方法。11 )对于易还原的金属化合物(如)对于易还原的金属化合物(如 HgOHgO ,, AgAg22OO 等),等),只 要加热即可完成金属的提取。只 要加热即可完成金属的提取。

2HgS + 3O2HgS + 3O2 2 2HgO + 2SO 2HgO + 2SO

22 2HgO 2Hg(g) + O2HgO 2Hg(g) + O22

22 )对于中等活泼性的金属可用还原剂(如)对于中等活泼性的金属可用还原剂(如 HH22 ,, CC ,, CC

OO ,, NaNa ,, MgMg 等)还原相应氧化物而得。等)还原相应氧化物而得。SnO + HSnO + H

2 2 Sn + HSn + H22OO

GeOGeO22 + 2H + 2H22 Ge + 2H Ge + 2H22OO

2PbO + C 2Pb + CO2PbO + C 2Pb + CO22 FeO + CO Fe + COFeO + CO Fe + CO

22

Page 6: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.1 13.1.1 从矿石中提取金属的一般方法从矿石中提取金属的一般方法

33 )对于活泼金属,很难)对于活泼金属,很难用化学法制得,可采用电用化学法制得,可采用电化学方法。如电解化学方法。如电解 LiClLiCl 制制备备 LiLi 时,可用时,可用 KClKCl 作助作助熔剂来降低电解温度,电熔剂来降低电解温度,电解时电极反应为:解时电极反应为:

2Li2Li+++2e +2e 2Li 2Li 阴极:阴极:

阳极:阳极: 2Cl2Cl Cl Cl22+2e+2e

KT /

omG

金属氧化物的艾林汉姆图金属氧化物的艾林汉姆图

Page 7: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

大科学家 戴维

戴维的首次成名是发戴维的首次成名是发现氧化亚氮现氧化亚氮 (N(N22O)O) 的麻醉作用。的麻醉作用。

真正使戴维成为一代真正使戴维成为一代名家的是他在名家的是他在 1807~18081807~1808 年间用年间用电解法成功制备了电解法成功制备了 SS 区元素区元素钠钠、、钾钾、、镁镁、、钙钙、、锶锶和和钡钡,他是历史,他是历史上发现化学元素最多的一位化学上发现化学元素最多的一位化学家。在制取碱金属时,金属和水家。在制取碱金属时,金属和水剧烈反应引起的爆炸使他右眼失剧烈反应引起的爆炸使他右眼失明。明。

戴维认为自己一生中认为自己一生中最重要的发现是发现并培养了最重要的发现是发现并培养了法拉第。 。

Page 8: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

NN22O: O: 俗称笑气,有麻醉的作用。俗称笑气,有麻醉的作用。

Page 9: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

1. 1. 主族金属元素的原子结构与化学性质主族金属元素的原子结构与化学性质s 区金属元素:

2Na + O2 Na2O2

2Na + 2H2O 2NaOH + H2

Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2

K + O2 KO2 2KO2 + 2H2O 2KOH + H2O2+O2

4KO2 + 2CO2 2K2CO3 + 3O2

Ca + H2 CaH2 CaH2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2H2

3Mg + N2(g) Mg3N2

Page 10: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

p 区金属元素: 2Al + 6HCl 2AlCl3+3H2

2Al + 2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2

Sn + O2 SnO2 Sn + 2Cl2 SnCl4

Sn + 2HCl SnCl2 + H2

3Sn + 4HNO3 + H2O 3H2SnO3 + 4NO

反应物反应物 SbSb BiBi 反应物反应物 SbSb BiBi

OO22 SbSb22OO33 BiBi22OO33 SS SbSb22SS33 BiBi22SS33

ClCl22 SbClSbCl33 BiClBiCl33 MgMg MgMg33SbSb22 MgMg33BiBi22

表表 13-1 Sb13-1 Sb ,, BiBi 的某些化学性质的某些化学性质

Page 11: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

2. 2. 氧化物和氢氧化物的酸碱性氧化物和氢氧化物的酸碱性Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O

Al(OH)3 + NaOH NaAl(OH)4

碱性碱性 :: SnO SnO PbO PbO 酸性酸性 :: SnO SnO2 2 >PbO>PbO

22

Sn(OH)Sn(OH)44

Pb(OH)Pb(OH)22Pb(OH)Pb(OH)44

Sn(OH)Sn(OH)22

酸性增强酸性增强

酸性增强酸性增强 碱性增强

碱性增强

Page 12: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

Sn(OH)Sn(OH)22 + 2HCl SnCl + 2HCl SnCl

22+ 2H+ 2H22OO

Sn(OH)Sn(OH)22+2NaOH Na+2NaOH Na

22[Sn(OH)[Sn(OH)44]] ((或或 NaNa

22SnOSnO22 ,,亚锡酸亚锡酸

钠钠))

Sn(OH)Sn(OH)44 + 4HCl SnCl + 4HCl SnCl

44+ 4H+ 4H22OO

Sn(OH)Sn(OH)44+2NaOH Na+2NaOH Na

22[Sn(OH)[Sn(OH)66]] ((或或 NaNa

22SnOSnO33 ,,锡酸锡酸

钠钠))

Pb(OH)Pb(OH)22 + 2HNO + 2HNO

33 Pb(NO Pb(NO33))22 +2H +2H

22OO

Pb(OH)Pb(OH)22 +NaOH Na[Pb(OH) +NaOH Na[Pb(OH)

33]] ((或或 NaNa22PbOPbO

22 ))

演示实验亚锡酸盐的生成

Page 13: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

SbSb ,, BiBi 的氧化物和氢氧化物的酸碱性变化规的氧化物和氢氧化物的酸碱性变化规律与相邻的律与相邻的 SnSn ,, PbPb 相似。相似。

SbSb22OO33+ 6HCl 2SbCl+ 6HCl 2SbCl

33 + 3H + 3H22OO

SbSb22OO33+ 6NaOH 2Na+ 6NaOH 2Na

33SbOSbO33+ 3H+ 3H

22OO

BiBi22OO33+ 6HNO+ 6HNO

3 3 2Bi(NO 2Bi(NO33))33 + 3H + 3H

22OO

Page 14: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

3. 3. 金属元素及其化合物的氧化还原性金属元素及其化合物的氧化还原性SnSn4+4+ + 2e SnSn2+2+

Sn(OH)62- + 2e Sn(OH)4

2- + 2OH-

VE 1510.o VE 930.o

SnSn4+4+ + Sn 2Sn + Sn 2Sn2+2+

实验室一般将实验室一般将SnClSnCl22 溶于盐酸溶液,并溶于盐酸溶液,并加入少量金属锡粒。加入少量金属锡粒。

Page 15: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

3. 3. 金属元素及其化合物的氧化还原性金属元素及其化合物的氧化还原性

2Bi(OH)2Bi(OH)33 + 3Na + 3Na

22[Sn(OH)[Sn(OH)44] 2Bi] 2Bi↓↓+ 3Na+ 3Na

22[Sn(OH)[Sn(OH)66]]

SnClSnCl22 + 2HgCl + 2HgCl

2 2 SnClSnCl44 + Hg + Hg

22ClCl22↓↓ ((白色白色))

SnClSnCl22 + Hg + Hg

22ClCl2 2 SnClSnCl

44 + 2Hg + 2Hg↓↓ ((黑色黑色))

5PbO5PbO22 + 2Mn + 2Mn2+2+ + 4H + 4H++ 2MnO 2MnO

44-- + 5Pb + 5Pb2+2+ + 2H + 2H

22OO

3NaBiO3NaBiO33 + 2Cr + 2Cr3+3+ + 4H + 4H++ Cr Cr

22OO7722 -- + 3Bi+ 3Bi3+3+ + 3Na + 3Na++ + 2H + 2H

22OO

Page 16: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

4. 4. 重要的盐类重要的盐类

SnSSnS ::棕色,碱性,碱性 SnSSnS22 ::黄色,两性偏酸性,两性偏酸性PbSPbS ::黑色,碱性,碱性 SbSb22SS55 ::橙色,两性偏酸性,两性偏酸性

BiBi22SS33 ::黑色,碱性,碱性 SbSb22SS33 ::橙色,两性,两性

1) 硫化物

Page 17: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

显酸性的显酸性的 SnSSnS22 可溶于碱性的可溶于碱性的 NaNa22SS 或或 (NH(NH

44))22SS 中,生成硫代锡酸盐。中,生成硫代锡酸盐。SnSSnS

22 + (NH + (NH44))22S (NHS (NH

44))22SnSSnS33

SnSSnS33

2-2-+2H+2H++ H H22SnSSnS

33 SnSSnS2 2 + H+ H

22SS

演示实验硫代锡酸盐的生成

显碱性的显碱性的 SnSSnS 不溶于不溶于 (NH(NH44))22SS 中,但可溶中,但可溶于多硫化铵于多硫化铵 (NH(NH44))22SSxx ,,

SnS + SSnS + S22

2-2- SnS SnS33

2-2-

Page 18: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

SnSSnS22 + 6HCl + 6HCl ((浓浓) ) HH22[SnCl[SnCl

66] + 2H] + 2H22SS↑↑

3SnS3SnS22 + 6NaOH 2Na + 6NaOH 2Na

22SnSSnS33 + Na + Na

22SnOSnO33 + 3H + 3H

22OO

3SnS3SnS2 2 + 6NaOH 2Na+ 6NaOH 2Na

22SnSSnS3 3 + Na+ Na

22[Sn(OH)[Sn(OH)66]] 或写成:或写成:

PbS 能溶于浓能溶于浓 HClHCl 或或 HNOHNO33 ::PbS + 4HClPbS + 4HCl ((浓浓)) HH22[PbCl[PbCl

44]+ H]+ H22SS↑↑

3PbS + 8HNO3PbS + 8HNO33 3Pb(NO 3Pb(NO

33))22 + 2NO + 3S + 2NO + 3S↓↓+ 4H+ 4H22OO

PbS 可与可与 HH22OO22 反应:反应:PbS + 4HPbS + 4H

22OO22 PbSO PbSO44 + 4H + 4H

22OO

利用此反应,可用利用此反应,可用 HH22OO22 来洗涤油画上黑色的来洗涤油画上黑色的 PbSPbS 。。

Page 19: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

SbSb22SS33+3(NH+3(NH

44))22S 2(NHS 2(NH44))33SbSSbS

33

SbSb22SS55+3Na+3Na

22S 2NaS 2Na33SbSSbS

44 2SbS2SbS

333-3-+ 6H+ 6H++ Sb Sb

22SS33↓↓+ 3H+ 3H22SS↑↑

2SbS2SbS44

3-3-+ 6H+ 6H++ Sb Sb22SS55↓↓+ 3H+ 3H

22SS↑↑

SbSb22SS3 3 + 6NaOH Na+ 6NaOH Na

33SbOSbO33 + Na + Na

33SbSSbS33 + 3H + 3H

22OO

SbSb22SS33 +12HCl 2H +12HCl 2H

33SbClSbCl66 + 3H + 3H

22SS

BiBi22SS33+ 6HCl 2BiCl+ 6HCl 2BiCl

33 + 3H + 3H22SS

SbSb ,, Bi Bi 硫化物也可溶于相应的酸碱溶液硫化物也可溶于相应的酸碱溶液中:中:

演示实验 - 硫代锑酸盐的生成

Page 20: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.2 13.1.2 主族金属元素主族金属元素

2) 碳酸盐

MCOMCO33 (s) MO(s)+CO (s) MO(s)+CO

22(g)(g)

Page 21: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.3 13.1.3 过渡金属元素过渡金属元素

位于周期表位于周期表 dd 区和区和 dsds 区的元素统称为过区的元素统称为过渡元素,即从Ⅲ渡元素,即从Ⅲ BB 的钪分族到Ⅱ的钪分族到Ⅱ BB 的锌分族。的锌分族。

Page 22: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.3 13.1.3 过渡金属元素过渡金属元素

过渡元素具有如下几方面的共同特性:过渡元素具有如下几方面的共同特性:

11 )具有)具有多种可变的氧化值

22 )过渡元素及其各种化合物具有)过渡元素及其各种化合物具有各种不同的颜色

33 )过渡元素很多化合物具有)过渡元素很多化合物具有顺磁性

44 )过渡金属离子有)过渡金属离子有形成配合物的倾向的倾向

55 )许多过渡金属和它们的化合物具有催化性能)许多过渡金属和它们的化合物具有催化性能

Page 23: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.1.4 13.1.4 金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀与防腐

金属的腐蚀照片金属的腐蚀照片

11 ))化学腐蚀化学腐蚀

22 ))电化学腐蚀电化学腐蚀

1. 金属腐蚀的原因

2.2. 金属的防腐

Page 24: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.2 13.2 铬及其化合物铬及其化合物

氧化值 +2 +3 +6

氧化物 CrO 黑色

Cr2O3 绿色

CrO3 橙色

氢氧化物 Cr(OH)2 黄棕色

Cr(OH)

灰色 H2CrO4 黄色

(含氧酸) H2Cr2O7 橙色

主要盐类 CrCl2 白色

NaCrO2 亮绿色

Na2CrO4

黄色

CrCl3 紫色

K2Cr2O7 橙色

Cr2(SO4)3 紫色

表表 13-413-4 :铬的一些重要化合物:铬的一些重要化合物

Page 25: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.2.1 13.2.1 铬铬 (III)(III) 和铬和铬 (VI)(VI) 的酸碱性转的酸碱性转化化

Cr(OH)3 + NaOH NaCrO2 + H2O

Cr(OH)3 + 3HCl CrCl3 + 3H2O

Cr3+ + 3NaOH Cr(OH)3 + 3Na+

紫色 蓝灰色

亮绿色

绿色

演示实验 – 氢氧化铬的两性

Page 26: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.2.1 13.2.1 铬铬 (III)(III) 和铬和铬 (VI)(VI) 的酸碱性转的酸碱性转化化

演示实验 –铬(VI)的酸碱转化

CrO42- Cr2O7

2-+ H+ H++

+ OH+ OH--黄色 橙红色

2Ba2+ + Cr2O72- + H2O 2BaCrO4( 黄色 ) + 2H+

4Ag+ + Cr2O72- + H2O 2Ag2CrO4(砖红色 ) + 2H+

2Pb2+ + Cr2O72- + H2O 2PbCrO4( 黄色 ) + 2H+

Page 27: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.2.2 13.2.2 铬铬 (III)(III) 和铬和铬 (VI)(VI) 的氧化还原转的氧化还原转化化铬的元素电势图如下:铬的元素电势图如下:

VE /oA CrCr22OO77

2-2- CrCr3+3+ CrCr+1.232V -0.744V

VE /oB CrOCrO44

2-2- Cr(OH)Cr(OH)33CrCr-0.13V -1.48V

11 )酸性介质)酸性介质

2Cr2Cr3+ 3+ + 3S+ 3S22O + 7HO + 7H

22O CrO Cr22O + 6SO + 14HO + 6SO + 14H++ 8

272

42AgAg++ 催化催化

CrCr22O + 6FeO + 6Fe2+ 2+ + 14H+ 14H+ + 6Fe6Fe3+ 3+ + 2Cr+ 2Cr3+ 3+ + 7H+ 7H

22OO 72

CrCr22O + 3SO + 8HO + 3SO + 8H+ + 3SO + 2Cr3SO + 2Cr3+ 3+ + 4H+ 4H

22OO 72

32

42

CrCr22O + 14HClO + 14HCl(( 浓盐酸浓盐酸 ) ) 2Cr2Cr3+ 3+ + 3Cl+ 3Cl

2 2 + 8Cl+ 8Cl-- + 7H+ 7H22OO 7

2

Page 28: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.2.2 13.2.2 铬铬 (III)(III) 和铬和铬 (VI)(VI) 的氧化还原转的氧化还原转化化22 )碱性介质)碱性介质

CrCr3+ 3+ + 4NaOH + 4NaOH CrO2- + 4Na+ + 2H2O

2NaCrO2 + 3H+ 3H22OO2 2 + 2NaOH + 2NaOH 2Na2CrO4

+ 4H2O

Cr3+ CrO2-Cr(OH)3

Cr2O72- CrO4

-

H+

OH-

H+

H+H+

OH-OH-

OH-H+

33 )铬)铬 (III)(III) 和铬和铬 (VI)(VI) 的转化的转化

Page 29: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.2.2 13.2.2 铬铬 (III)(III) 和铬和铬 (VI)(VI) 的氧化还原转的氧化还原转化化44 )) KK22CrCr22OO7 7 的制备的制备

4Fe(CrO4Fe(CrO22))22+8Na+8Na

22COCO33+7O+7O

22 8Na 8Na22CrOCrO

44+2Fe+2Fe22OO33+8CO+8CO

22↑↑ 煅 煅 烧烧

铬铁矿铬铁矿

将粉碎后的铬铁矿、纯碱、白云石、碳酸钙等混将粉碎后的铬铁矿、纯碱、白云石、碳酸钙等混合均匀,在空气中进行氧化煅烧,其主要反应为:合均匀,在空气中进行氧化煅烧,其主要反应为:

2Na2Na22CrOCrO

44 + H + H22SOSO

44 Na Na22CrCr

22OO77+ Na+ Na22SOSO

44+ H+ H22OO

浸出液调浸出液调 pHpH 后,用硫酸酸化:后,用硫酸酸化:

NaNa22CrCr

22OO77 + 2KCl K + 2KCl K22CrCr

22OO77+ 2NaCl+ 2NaCl 红矾钾红矾钾

Page 30: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.2.3 13.2.3 铬的配合物铬的配合物

CrCr3+3+ 离子外电子层结构为离子外电子层结构为 3d3d3 3 (3d, 4s, 4p(3d, 4s, 4p 亚层分亚层分别有别有 22个、个、 11个、个、 33个空轨道个空轨道 )) ,离子半径小,正电,离子半径小,正电荷大,因此荷大,因此 CrCr3+3+ 离子形成配合物的能力很强。成键过离子形成配合物的能力很强。成键过程中容易进行程中容易进行 dd22spsp33 杂化,形成稳定的内轨型配合物。杂化,形成稳定的内轨型配合物。

11 )水合配离子)水合配离子 [Cr(H[Cr(H

22O)O)66]Cl]Cl

3 3 [CrCl(H[CrCl(H22O)O)

55]Cl]Cl22··HH22O [CrClO [CrCl

22(H(H22O)O)

44]Cl]Cl··2H2H22

OO 蓝紫色 浅绿色 绿色

22 )氨合配离子)氨合配离子

Page 31: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.2.3 13.2.3 铬的配合物铬的配合物

33 )铬的其他配合物)铬的其他配合物

[Cr(NH[Cr(NH33))66]]33++[Cr(NH[Cr(NH33))44(H(H22O)O)22]]33++

蓝紫色蓝紫色[Cr(H[Cr(H22O)O)66]]33++ [Cr(NH[Cr(NH33))22(H(H22O)O)44]]33++ [Cr(NH[Cr(NH33))33(H(H22O)O)33]]33++

紫红色紫红色 浅红色浅红色

橙红色橙红色 黄色黄色

二 苯 二 苯 铬铬

CrCr

COCO

COCO

COCOCOCO

COCOCOCO

Cr(CO)Cr(CO)66

Page 32: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.3 13.3 锰及其化合物锰及其化合物

氧化值 +2 +4 +6 +7

氧化物

氢氧化物

主要盐类

MnO 灰绿色 Mn(OH)2 白色 MnCl2 淡红色 MnSO4 淡红色

MnO2 棕黑色

Mn(OH)4 棕色

K2MnO4 绿色

Mn2O7 红棕色液体 HMnO4 紫红色 KMnO4 紫红色

表表 13-513-5 :锰的一些重要化合物:锰的一些重要化合物

11 )) Mn(II) 化合物22 )) Mn(IV) 化合物33 )) Mn(VI) 化合物44 )) Mn(VII) 化合物

Page 33: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.3.2 13.3.2 高锰酸钾的制备方法高锰酸钾的制备方法

1) 1) 锰酸钾歧化法锰酸钾歧化法2MnO2MnO

22(s) + 4KOH(s) + O(s) + 4KOH(s) + O22 2K 2K

22MnOMnO44 +2H +2H

22OO 软 锰 矿

3K3K22MnOMnO

4 4 + 2CO+ 2CO2 2 2KMnO 2KMnO

4 4 + MnO+ MnO22↓↓+ 2K+ 2K

22COCO33

2) 2) 氧化法氧化法2K2K

22MnOMnO4 4 + Cl+ Cl22 2KMnO 2KMnO

4 4 + 2KCl+ 2KCl 3) 3) 电解法电解法

阳极:阳极: 424 2MnO2e2MnO

阴极:阴极: 2-

2 H2OH2eO2H

总反应:总反应: 24242 H2KOH2KMnOO2HMnO2K

Page 34: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.4 13.4 稀土元素及其化合物稀土元素及其化合物

Page 35: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.4.1 13.4.1 稀土元素的性质稀土元素的性质

Page 36: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

稀土元素一般呈银灰色,质地比较软。稀土元素一般呈银灰色,质地比较软。稀土稀土金属都是活泼金属金属都是活泼金属,其活泼性仅次于碱金属和碱土金,其活泼性仅次于碱金属和碱土金属。稀土元素在空气中易被氧化而生成氧化物,因此属。稀土元素在空气中易被氧化而生成氧化物,因此稀土金属需保存在石蜡或矿物油中,以防止氧化。稀稀土金属需保存在石蜡或矿物油中,以防止氧化。稀土金属可与绝大多数非金属反应,如与卤素反应生成土金属可与绝大多数非金属反应,如与卤素反应生成REX3REX3 (( XX 为为 FF ,, ClCl ,, BrBr ,, II );与氮生成);与氮生成 RENREN

(氮化物);与磷生成(氮化物);与磷生成 REPREP (磷化物);还能与碳(磷化物);还能与碳生成生成 RECREC22 ,, RERE22CC33 ,, RERE44CC33 等碳化物。稀土金属能等碳化物。稀土金属能与水反应,尤其是与热水反应较剧烈,同时放出氢气。与水反应,尤其是与热水反应较剧烈,同时放出氢气。

13.4.1 13.4.1 稀土元素的性质稀土元素的性质

Page 37: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.4.1 13.4.1 稀土元素的性质稀土元素的性质

Page 38: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.4.2 13.4.2 稀土元素的分离稀土元素的分离

PP204204-HCl-HCl体系萃取分离体系萃取分离轻、中、重稀土元素的主要工艺流程图轻、中、重稀土元素的主要工艺流程图

Page 39: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

13.4.3 13.4.3 稀土元素的制备稀土元素的制备

1) 1) 熔盐电解法熔盐电解法 熔盐电解法用于制取大量混合稀土金属或单熔盐电解法用于制取大量混合稀土金属或单一稀土金属,常用无水一稀土金属,常用无水 REClRECl33 和助熔剂和助熔剂 NaClNaCl 或或 KClKCl

组成电解液,或利用稀土氧化物溶解在氟化物(作为组成电解液,或利用稀土氧化物溶解在氟化物(作为助熔剂)组成电解液。助熔剂)组成电解液。2) 2) 金属热还原法金属热还原法 对于 对于 La , Ce , Pr , Nd 等轻稀土金属,等轻稀土金属,常用金属常用金属 CaCa 还原它们的氯化物来制备:还原它们的氯化物来制备:

2RECl2RECl33 +3Ca 2RE + 3CaCl +3Ca 2RE + 3CaCl

22 C1100~700

对于 对于 Tb , Dy , Y , Ho , Er , Tm , Yb 等重稀土金属,可用金属等重稀土金属,可用金属 CaCa 还原其氟化物来制备。还原其氟化物来制备。

Page 40: 第 13 章   金属元素通论和铬、锰、稀土元素

Y-Ba-Cu-OY-Ba-Cu-O晶晶体结构示意图体结构示意图

13.4.4 13.4.4 新技术中的稀土元素及其化合物新技术中的稀土元素及其化合物

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磁悬浮现象磁悬浮现象

磁悬浮现象磁悬浮现象 上海浦东的磁悬浮列车上海浦东的磁悬浮列车