第九章过渡元素(一) 9.1钛分族 ⅣVB 9.1.1概述 钛T 本族特征氧化态+4 四川攀枝花钒钛铁矿(FeTO3)探 锆Zr 明储量约15亿吨。钛是未来的钢铁:质 铪Hf 轻,抗腐蚀,硬度大,是宇航、航海、(n1)d2ns2 化工设备等的理想材料。 钛能与骨骼肌肉生长在一起,称为“生物金属”。 钛合金还有记忆功能(T-N合金)、超导功能 (Nb-Ti合金)和储氢功能(Ti-Mn、Ti-Fe等)
ⅣB 钛 Ti 锆 Zr 铪 Hf (n-1)d2ns 2 本族特征氧化态+4 9.1 钛分族 9.1.1 概述 四川攀枝花钒钛铁矿（FeTiO3）探 明储量约15亿吨。钛是未来的钢铁：质 轻，抗腐蚀，硬度大，是宇航、航海、 化工设备等的理想材料。 第九章 过渡元素（一） 钛合金还有记忆功能（ Ti－Ni合金）、超导功能 （Nb－Ti合金）和储氢功能（Ti－Mn、Ti－Fe等）。 钛能与骨骼肌肉生长在一起，称为“生物金属
9.1.2主要性质 TIOSO4 HE H2TiF6+H2 H,SO4 Ti 浓HC→TiCl3(紫红)+H2↑TiO2 NaOH→Na2TO3 △ C BacO3 BaTiO3+cO2 TiO2+CuCll TiCI+Ho== 1102. H,O+HCI TiCL+ Zn== TiCl3+ ZnCl2 TO2++H2O2=ioO(H2O2)2+桔红色,用来鉴定T
Ti HF H2TiF6 + H2 浓HCl △ TiCl3 (紫红)+H2↑ Cu2+ TiO2++CuCl↓ TiO2 H2SO4 TiOSO4 NaOH △ Na2TiO3 BaCO3 BaTiO3+CO2 TiCl4 + H2O == TiO2·H2O + HCl TiCl4+ Zn== TiCl3 + ZnCl2 TiO2+ + H2O2 == [TiO(H 桔红色，用来鉴定Ti 2O2 )]2+ 9.1.2 主要性质
TO2是钛的重要化合物,俗称钛白或钛白粉,由于它在耐 化学腐蚀性,热稳定性、抗紫外线粉化及折射率高等方面所 表现的良好性能,因而得到广泛应用。 自然界中TO2有三种晶型,金红石型、锐钛矿型和板钛 矿型,其中最重要的是金红石型。 它属于简单四方晶系(a=b≠c, =B=y=90℃)。氧原子呈畸变的 六方密堆积,钛原子占据一半的 八面体空隙,而氧原子周围有3个 近于正三角形配位的钛原子,所 以钛和氧的配位数分别为6和3。 金红石的晶体结构图
它属于简单四方晶系（a = b≠c， α=β=γ= 90℃）。氧原子呈畸变的 六方密堆积，钛原子占据一半的 八面体空隙，而氧原子周围有3个 近于正三角形配位的钛原子，所 以钛和氧的配位数分别为6和3。 TiO2是钛的重要化合物，俗称钛白或钛白粉，由于它在耐 化学腐蚀性，热稳定性、抗紫外线粉化及折射率高等方面所 表现的良好性能，因而得到广泛应用。 自然界中TiO2有三种晶型，金红石型、锐钛矿型和板钛 矿型，其中最重要的是金红石型
9.1.3钛铁矿制备TO2 钛铁浓HSFe+Fe2+FeFe2TO2+冷却 TiO2+SO.2 SO2 FeSO47H2O↓ 煅烧 TiO H2TiO3↓ H,O TiOZ+SO4 FeTio3+3H,S04- TiOSO4+FeSO4+3H20 FeO, Fe,O3+ H,SO4- Feso4, Fe2(So4)3 TIOSO4+2H20-H2TiIO31+H2SO4 △ H,TIO3=T102+H,O 缺点?副产物的利用及环境保护问题
钛铁 矿 浓H2SO4 FeTiO3+3H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+3H2O FeO，Fe2O3 + H2SO4 == FeSO4，Fe2 (SO4 )3 Fe3+ Fe2+ TiO2+ SO4 2－ Fe Fe2+ TiO2+ SO4 2 冷却 FeSO4·7H2O↓ TiO2+SO4 H H2O 2－ 2TiO3↓ TiOSO4+2H2O == H2TiO3↓+H2SO4 煅烧 TiO2 △ H2TiO3 == TiO2+H2O 缺点？ 9.1.3 钛铁矿制备TiO2 副产物的利用及环境保护问题
9.1.4金红石制取金属钛(氧化法) T1O2(S)+2C2(g)+2C==TiCl4+2CO1 △ Ar 讨论: MgCl+Ti (1)不加碳可行否?TO2(s)+2Cl2()=TCl4(+O2 不加C:△H=141 kJ mol-1△S=-39191JK-1mol- 在标准态下的任何温度反应都不能自发进行。 加入C:△H=-72.1 K.mol-1△S=220JK-1·mol-1 任何温度均自发,实际温度1173~1273K。 (2)直接用C还原可行否?TiO2+2C=Ts+2CO(g) 热力学是可行的,但温度高:Ti+C=TiC
TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C ==TiCl4+2CO↑ Ar Mg △ MgCl2+Ti 讨论： (1)不加碳,可行否? TiO2(s)+2Cl2(g) == TiCl4(l)+O2 (2)直接用C还原可行否？ TiO2+2C == Ti(s)+2CO(g) 9.1.4 金红石制取金属钛(氧化法) 不加C： △H=141 kJ·mol －1 △S=－39.191 J·K－1·mol－1 ， 在标准态下的任何温度反应都不能自发进行。 加入C： △H=－72.1 kJ·mol －1 △S=220 J·K－1·mol－1 ， 任何温度均自发，实际温度1173~1273K。 热力学是可行的，但温度高：Ti + C == TiC