2021钛副族概述 钛族元素价电子层结构为(n-1)dns2,钛、锆、铪的稳定氧化态是4, 其次+3,+2氧化态较少见。化合物主要以共价键结合(TiO2离子型 。钛重要的矿石有金红石(TiO2)、钛铁矿( FeTio3),以及钒钛铁矿;锆 和铪是稀有金属,主要矿石有锆英石 TrIo,铪常与锆共生。 钛兼有钢和铝的优点,是热和电的良导体。 钛是强还原性 2022钛的重要化合物 1.二氧化钛 TiO2有三种晶型,最重要金红石型。TiO2具有奇妙的光电性质, 光催化研究热点。钛白是经过化学处理得到的纯净二氧化钛,重要 化工原料
20.2.1 钛副族概述 钛族元素价电子层结构为(n-1)d2ns2 ，钛、锆、铪的稳定氧化态是4， 其次+3，+2氧化态较少见。化合物主要以共价键结合（TiO2离子型） 。钛重要的矿石有金红石(TiO2 )、钛铁矿(FeTiO3 )，以及钒钛铁矿；锆 和铪是稀有金属，主要矿石有锆英石ZrSiO4 ,铪常与锆共生。 钛兼有钢和铝的优点，是热和电的良导体。 钛是强还原性 20.2.2 钛的重要化合物 1. 二氧化钛 TiO2有三种晶型，最重要金红石型。TiO2具有奇妙的光电性质， 光催化研究热点。钛白是经过化学处理得到的纯净二氧化钛，重要 化工原料
TiCl4+02→TiO2+2C12 FeTiO3+ 2H2SO4-TIOSO4+ Feso4+ 2H2O ToSO4+2H2O→TiO2H2O↓+H2SO4 TiO2H2O(H2Tio3)-偏钛酸。TiO2与碳酸盐熔融可制得偏钛酸盐 。如偏钛酸钡(具有显著的“压电性能”,用于超声波发生装置中)制 备 TiO2+BaCO3→> BaTio3+CO2↑ TiO2难溶于水,具有两性(以碱性为主),由Ti(Ⅳ)溶液与碱反应所制得 的TiO2(实际为水合物)可溶于浓酸和浓碱,生成硫酸氧钛和偏钛酸钠 TiO,+H,SO (K)=TiOSO +H,O TiO,+2NaOH()=Na,TiO,+H,O 由于T电荷多、半径小,极易水解,所以TⅣ)溶液中不存在T 。TiO2可看作是由Ti二级水解产物脱水而形成的。TiO2也可与碱共熔 ,生成偏钛酸盐。此外,TiO2还可溶于氢氟酸中: TiO2+6HF=ITiF612-+2H++ 2H,O
TiCl4 + O2 → TiO2 + 2Cl2 FeTiO3 + 2H2SO4 → TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O TiOSO4 + 2H2O → TiO2·H2O↓ + H2SO4 TiO2·H2O (H2TiO3 )----偏钛酸。TiO2与碳酸盐熔融可制得偏钛酸盐 。如偏钛酸钡（具有显著的“压电性能”，用于超声波发生装置中）制 备 TiO2 + BaCO3 → BaTiO3 + CO2 ↑ TiO2难溶于水，具有两性(以碱性为主)，由Ti(Ⅳ)溶液与碱反应所制得 的TiO2 (实际为水合物)可溶于浓酸和浓碱，生成硫酸氧钛和偏钛酸钠 TiO2 + H2SO4 (浓) = TiOSO4 + H2O TiO2 + 2NaOH(浓) = Na2TiO3 + H2O 由于Ti4+电荷多、半径小，极易水解，所以Ti(Ⅳ)溶液中不存在Ti4+ 。TiO2可看作是由Ti4+二级水解产物脱水而形成的。TiO2也可与碱共熔 ，生成偏钛酸盐。此外，TiO2还可溶于氢氟酸中： TiO2 + 6HF = [TiF6 ] 2- + 2H+ + 2H2O
2.钛(ⅣV)卤化物 四氯化钛(riCL4是钛最重要的卤化物,通常由TiO2、氯气和焦碳在 高温下反应制得。TiC为共价化合物(正四面体构型),其熔点和沸点 分别为232℃和136.4℃,常温下为无色液体,在水中或潮湿空气中极易 水解,可用做烟雾弹:TC4+2H2O→TiO2+4HCl 口TiCl4是制备钛的其它化合物的原料。利用氮等离子体,由TiCl可 获得仿金镀层TiN: 2TiCI4+N2=2TiN+ 4Cl2 口Ti4离子具有较高正电荷和较小半径(68pm),Ti离子有很强极 化能力,在Ti(Ⅳ)水溶液中不存在简单的水合配离子T(H2O)6,而 是碱式氧基盐,如[Ti(OH)2(H2O)42
2. 钛（IV）卤化物 ❑ 四氯化钛(TiCl4 )是钛最重要的卤化物，通常由TiO2、氯气和焦碳在 高温下反应制得。TiCl4为共价化合物（正四面体构型），其熔点和沸点 分别为-23.2℃和136.4℃, 常温下为无色液体，在水中或潮湿空气中极易 水解，可用做烟雾弹： TiCl4 + 2H2O → TiO2 + 4HCl ❑ TiCl4是制备钛的其它化合物的原料。利用氮等离子体，由TiCl4可 获得仿金镀层TiN： 2TiCl4 + N2 = 2TiN + 4Cl2 ❑ Ti4+离子具有较高正电荷和较小半径（68pm），Ti4+离子有很强极 化能力，在Ti（IV）水溶液中不存在简单的水合配离子[Ti(H2O)6 ] 4+ ，而 是碱式氧基盐，如[Ti(OH)2 (H2O)4 ] 2+
口在Ti(Ⅳ)盐的酸性溶液中加入H2O2则生成较稳定的橙色配合物 TiO(H2O2)2÷: TiOZ++H202=TiO(H2O2)2+ 可利用此反应测定钛。 口TiCl还原可得到riCl,如 2TICI4+H2=2TiCl3+ 2HCI 2TiCI4+Zn=2TiCI3+ZnCl2 Ti与盐酸反应也得到TiCl3:2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2 TiCl36H2O晶体的两种异构体 ITI(H206CI3 紫色 无水乙醚,HCl Ti(H2)CCl2H2O绿色
❑在Ti(Ⅳ）盐的酸性溶液中加入H2O2则生成较稳定的橙色配合物 [TiO(H2O2 )]2+: TiO2+ + H2O2 = [TiO(H2O2 )]2+ 可利用此反应测定钛。 ❑ TiCl4还原可得到TiCl3，如 2TiCl4 + H2 = 2TiCl3 + 2HCl 2TiCl4 + Zn = 2TiCl3 + ZnCl2 Ti 与盐酸反应也得到TiCl3： 2Ti+ 6HCl = 2TiCl3 + 3H2 TiCl3·6H2O晶体的两种异构体 [Ti(H2O)6 ]Cl3 紫色 [Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O 绿色 无水乙醚, HCl
2023锆和铪的化合物 锆盐和钛盐水溶液相似,容易按下式水解: ZroCl2+(x+1)H20- xH20+2HCI ZrO2xH2O也称α-型锆酸,可溶解在稀酸中,容易生成 溶胶,即被吸附的酸或碱所胶溶。加热产生β-型锆酸沉淀, 它含有少量水,难溶于酸中,这些情况和钛酸的两种构型相 锆和铪的分离可利用含氟配合物溶解度的差别来进行。 上页下页 退出
上页 下页 退出 锆盐和钛盐水溶液相似，容易按下式水解： ZrOCl2 + (x + 1)H2O → ZrO2·xH2O +2HCl ZrO2·xH2O也称α-型锆酸，可溶解在稀酸中，容易生成 溶胶，即被吸附的酸或碱所胶溶。加热产生β-型锆酸沉淀， 它含有少量水，难溶于酸中，这些情况和钛酸的两种构型相 似。 锆和铪的分离可利用含氟配合物溶解度的差别来进行。 20.2.3 锆和铪的化合物