16-2钛 Titanium 存在:金红石TO2,钛铁矿FeTO3 钛单质 (一)物性 银白色,mp.1680℃,bp.3260℃,密度d=443gcm:.(强度质量)比:所 有金属材料中最大,且耐腐蚀(在HCl、HSO4、HNO3中均“钝化”,RT与卤素, O2、HO均不以应)亠广泛用于新造飞机、宇宙飞船、游艇、石油化工设备、人 造骨骼(人体不排斥)。高温下可作炼钢脱氧剂 (二)化性Ti3d24s2 1.RT.不活泼—“钝化”(表面致密氧化物膜保护)。 2.加热下显强还原性 2Ti+6HCl△2TiCl3+3H2↑ I+HNO3A,ToO2·xH2O↓+NO↑ Ti+H2SO4(浓) O2·xH2O↓+SO2↑ 红热 800 T13N4 300 TICL S △ - TIS
16-2 钛 Titanium 存在：金红石 TiO2，钛铁矿 FeTiO3 一、钛单质 （一）物性 银白色，m. p. 1680℃，b.p.3260℃，密度 d = 4.43g cm-3. （强度/质量）比：所 有金属材料中最大，且耐腐蚀（在 HCl、H2SO4、HNO3 中均“钝化”，R.T.与卤素， O2、H2O 均不以应）→ 广泛用于新造飞机、宇宙飞船、游艇、石油化工设备、人 造骨骼（人体不排斥）。高温下可作炼钢脱氧剂。 （二）化性 Ti 3d 2 4s 2 1．R.T. 不活泼⎯“钝化”（表面致密氧化物膜保护）。 2．加热下显强还原性： 2Ti + 6HCl Δ 2 TiCl3 + 3H2↑ Ti + HNO3 ⎯⎯→Δ TiO2·xH2O↓ + NO↑ Ti + H2SO4（浓） ⎯⎯→Δ TiO2·xH2O↓+ SO2↑ Ti + O2 ⎯红热⎯ →⎯ TiO2 N2 ⎯800 ⎯→⎯ Ti3N4 Cl2 ⎯300 ⎯→⎯ TiCl4 S ⎯⎯→Δ TiS
(三)钛的冶炼 反应耦联 C(石墨)Cl28 TICL(6) M800 Ti(S) 金红石 反应耦联( Reaction coupling): (1)TO2(金红石)+2Chg TiCI 4(1) +O2 ArG +1523kJ·mol>0,非自发 (2)2C(石墨+O2(g)=2CO(g) ArGO 274kJ·moI<0, 自发 反应(1)+(2),得 TO2(金红石)+2Chgy+2C(石墨)==TC40+2COg ArG= ArG+ ArG 2 +1523+(-274) 122kJ·mo<0 总反应:→自发
（三）钛的冶炼 —— 反应耦联 TiO2(s) ⎯⎯ →⎯⎯⎯ )8(2 石墨),( ClC TiCl4(6) ⎯⎯ → Mg800⎯⎯ Ti(s) 金红石 Ar 反应耦联（Reaction coupling）： （1） TiO2 (金红石) + 2 Cl2(g) === TiCl 4(l) + O2(g) ΔrGθ 1 == +152.3 kJ·mol-1 ＞ 0， 非自发 （2）2 C(石墨) + O2(g) === 2CO(g) ΔrGθ 2 == -274 kJ·mol-1 ＜ 0， 自发 反应（1）+（2），得： TiO2（金红石）+ 2Cl2(g) + 2C(石墨) === TiCl4(l) + 2CO(g) ΔrGθ = ΔrGθ 1 + ΔrGθ 2 = +152.3 + (-274) = - 122 kJ·mol-1 ＜ 0 总反应：→ 自发
四氯化钛TiCl4 (一)共价化合物 固态为分子晶体,mp.-24℃,bp.136.5℃,RT无色、有刺激性气味液体, 可溶于有机溶剂。 (二)极易水解→制烟雾弹。SCL水解相似 TICLo +(x+2)H20= TiO2 XH2O(s)+ 4HCl(g) (三)Lews酸 TCl+2HCl(浓)=2H'+TC2 (四)用于制Ti(s) TiCL(g) Mg, Ar, 800 Ti( 、二氧化钛TO2 天然二氧化钛称“金红石”,含杂质。 人工制备纯TO2俗称“钛白粉”,是优良的白色涂料,着色力强,遮盖力强, 化学稳定性好,优于“锌白”(ZnO)和铅白(2PbCO3Pb(OH2)等白色涂料 四、Ti(H2O63红紫色,d-d跃迁引起
二、四氯化钛 TiCl4 （一）共价化合物 固态为分子晶体，m.p.-24℃，b.p.136.5℃，R.T.无色、有刺激性气味液体， 可溶于有机溶剂。 （二）极易水解 → 制烟雾弹。 SiCl4(l)水解相似。 TiCl4(l) + (x+2) H2O = TiO2·xH2O(s) + 4HCl (g) （三）Lewis 酸 TiCl4 + 2HCl (浓) = 2H+ + TiCl62- （四）用于制 Ti(s) TiCl4(g) ⎯⎯ → ArMg 800,, ⎯⎯⎯ Ti (s) 三、二氧化钛 TiO2 天然二氧化钛称“金红石”，含杂质。 人工制备纯 TiO2 俗称“钛白粉”，是优良的白色涂料，着色力强，遮盖力强， 化学稳定性好，优于“锌白”（ZnO）和铅白（2PbCO3·Pb(OH)2）等白色涂料。 四、Ti(H2O)63+红紫色，d - d 跃迁引起
16-3钒 Vanadium 美丽的颜色(希腊语) 钒单质 (一)R.T.“钝化”:与强碱、HCl、稀丑2SO4、空气、海水均不反应。 但溶于HF(aq)、HNO3、浓HSO4和“王水” 例:2V+6HF 2VF3+2H2↑ (二)受热时,V显强还原性(似Ti)。 二、五氧化二钒V2O5 (一)酸碱两性: V,O+ nAoh 2 Nar voa+ 3 ho V2O5+ H2so (VO2)2SO4+ 3 HO (二)酸介质中,中等氧化剂 φ°(VO2/O) 100V φ°(CLCI)=+1.36V 2VO2+4H+2C1-(浓)=2VO2++Ch↑+2H2O (三)重要催化剂: 2SO2(g)+O2g)"2O52SO3(g)
16-3 钒 Vanadium 美丽的颜色（希腊语） 一、钒单质 （一）R.T.“钝化”：与强碱、HCl、稀 H2SO 4、空气、海水均不反应。 但溶于 HF(aq) 、HNO3、浓 H2SO 4和“王水”。 例： 2 V + 6 HF == 2 VF3 + 2 H2 ↑ （二）受热时，V 显强还原性（似 Ti）。 二、五氧化二钒 V 2 O 5 （一）酸碱两性： V2O5 + 6 NaOH == 2 Na3VO4 + 3 H2O V2O5 + H2SO4 == (VO2)2SO4 + 3 H2O （二）酸介质中，中等氧化剂 φθ （VO2 +/VO2+ ） == + 1.00 V φθ （Cl2/Cl- ） == + 1.36V 2 VO2+ + 4 H+ + 2 Cl –（浓）== 2 VO2+ + Cl2↑ + 2 H2O （三）重要催化剂： 2 SO2（g） + O2 (g) 52OV 2 SO3 (g)
钒酸盐和多钒酸盐 vO4 V0 4. H V3 3. H, V1oO28 pH>13.013.0~8.4 84~8.0 8.0~3.0 颜色无 无 黄 红棕 H →[H2V10O2 V2O5(s) H VO2(aq) H 30~20H反极化20~1.0 10 作用 颜色 红棕 红棕 黄 要求记忆 VO3,多钒酸盐,且聚合度↑一V2O3↓,VO2 强碱性溶液 二氧基钒阳离子 强酸性溶液 无V,也无V(H2O) 四、钒用途 制钒钢,含钒0.1~0.2%的钒钢韧性、弹性好,强度高,耐磨损,耐冲击,可 制装甲、钢轨、工具钢
三、钒酸盐和多钒酸盐 VO 4 3- ⎯⎯ →⎯ + H V2 O74- ⎯⎯ →⎯ + H V3O93- ⎯⎯ →⎯ + H V10 O286- pH ＞13.0 13.0~8.4 8.4~8.0 8.0~3.0 颜色 无 无 黄 红棕 ⎯⎯ →⎯ + H [H2 V10 O28]4- ⎯⎯ →⎯ + H V2 O5 (s) ⎯⎯ →⎯ + H VO 2 + （aq） pH 3.0~2.0 H+反极化 2.0~1.0 1.0 作用 颜色 红棕 红棕 黄 要求记忆： VO 4 3- ⎯⎯ →⎯ + H 多钒酸盐， 且聚合度↑ ⎯⎯ →⎯ + H V2 O 5 ↓ ⎯⎯ →⎯ + H VO 2 + 强碱性溶液 二氧基钒阳离子 强酸性溶液 无 V5+ , 也无 V(H2O) x 5+ ! 四、钒用途 制钒钢，含钒 0.1~0.2%的钒钢韧性、弹性好，强度高，耐磨损，耐冲击，可 制装甲、钢轨、工具钢