Revise-Ti,V,Cr,Mn.doc

第一过渡系元素（一）
（钛、钒、铬、锰）
一、实验目的与要求：
1．掌握钛，钒，铬，锰主要氧化物化合物重要性质及各氧化态之间相互转化条件。
2．练习沙浴加热操作。
二、教学重点与难点：
掌握钛，钒，铬，锰主要氧化物的化合物的重要性质及各氧化态之间相互转化的条件；练习沙浴加热操作
三、教学方法与手段：讲授法；演示法
四、教学课时:4课时
五、课的类型：实验课
一、钛的化合物的重要性质
1、二氧化钛的性质和过氧钛酸根的生成
（1）、纯TiO2为白色粉末，不溶于水或稀酸，但能溶于热的浓硫酸中:

TiO2+H2SO4（浓，热）=TiOSO4+H2O(溶液中可以析出TiOSO4H2O的结晶)
【学生做的现象始终是不溶解,白色浑浊液体？看后面的解释！】
在中等酸度的钛（IV）盐溶液中加入H2O2，可生成较稳定的桔黄色[TiO(H2O2)]2+：
TiO2++H2O2=[TiO(H2O2)]2+
利用此反应可进行Ti的定性检验和比色分析。
（2）、TiO2与40%的强碱NaOH共熔生成偏钛酸盐【TiO2具有两性，但以碱性为主】
TiO2+2NaOH=NaTiO3+H2O（共熔，生产无色的偏钛酸钠！）
取上层清液，加浓H2SO4和H2O2来检验二氧化钛是否溶解！
NaTiO3+H2SO4=TiOSO4再加H2O2又生成桔黄色。
TiO2也能溶于熔融下碱中：，但在40%的NaOH溶液中加热不溶
【补充解释】TiO2溶于浓硫酸所得的溶液虽然是酸性的，但加热煮沸发生水解，得到不溶于酸、碱的水合二氧化钛沉淀，一般称为偏钛酸，即β型钛酸。分子式也常写成H2TiO3。
TiOSO4+2H2O==TiO2·H2O(或写成H2TiO3)+H2SO4
若加碱中和水解新制备的TiOSO4的酸性溶液，得到新鲜水合二氧化钛，即α型钛酸，或称为正钛酸。其反应活性比β型钛酸大，既能溶于酸也能溶于浓碱而具有两性。溶于浓NaOH后，从溶液中可以结晶出化学式为Na2TiO3.nH2O和Na2Ti2O5.nH2O的水合钛酸盐。
TiOSO4+nH2O+2NaOH==TiO2.nH2O+Na2SO4+H2O
3TiO2.nH2O+4NaOH==Na2TiO3.nH2O+Na2Ti2O5+nH2O

TiO2：既不溶于水，也不溶于稀酸和稀碱，但能溶于氢氟酸和浓H2SO4中：
TiO2＋6HF=H2[TiF6]＋H2O
TiO2＋H2SO4=TiOSO4（硫酸氧钛，TiO2+钛氧离子）
当加热煮沸溶有TiO2的浓H2SO4溶液：
TiOSO4＋(x+1)H2OTiO2·xH2O(β—钛酸)＋H2SO4
β—钛酸既不溶于酸，又不溶于碱。
当把碱加入新制备的酸性钛盐溶液中：
TiOSO4＋2NaOH＋2H2O=Ti(OH)4(α—钛酸)＋Na2SO4
α—钛酸既溶于稀酸，也溶于浓碱而具有两性。
可见TiO2具有两性，并以碱性为主。
在含TiO2+溶液中加入H2O2呈现特征颜色：强酸性溶液中显红色；在稀酸或中性溶液中显橙黄色。利用这一反应可进行Ti(=4\*ROMANIV)或H2O2的比色分析：
TiO2+＋H2O2=[TiO(H2O2)]2+
2、钛（III）化合物的生成和还原性
用液体四氯化钛和(NH4)2SO4按1∶1的比例配成硫酸氧钛溶液（教师已配好！）：
TiCl4+(NH4)2SO4+H2O=TiOSO4+2NH4Cl+2HCl
TiCl4是液体，极易水解，水解之强给人印象深刻。一旦暴露在空气中，冒出大量的白雾，瓶口有蛋黄色的沉淀（H2TiO3应是白色的）。
用锌处理Ti(IV)盐的盐酸溶液，可以得到紫色的Ti3+的化合物：
2TiO2++Zn+4H+=2Ti3+(紫色)+Zn2++2H2O（反应较慢）
在酸性溶液中，Ti3+具有还原性，遇CuCl2(Fe3+/空气氧亦可)等发生氧化还原反应：
Ti3++Cu2++Cl－+H2O=CuCl↓+TiO2++2H+（紫色褪去，有白色沉淀生成）
【注意：钛（III）化合物还原性实验中，取上层清液与Cu2+反应，否则会发生Zn＋CuCl2==Cu＋ZnCl2的反应，看到的是红色的覆盖于锌粒上。】
TiCl4：是共价占优势的化合物，常温下是无色液体，具有刺激性嗅味；它极易水解，暴露在空气中会发烟：TiCl4＋3H2O=TiO2·H2O↓＋4HCl

二、钒的化合物的重要性质
1、V2O5的制取及其性质
V2O5可由偏钒酸铵加热分解制得：2NH4VO3V2O5(橙黄或砖红)+2NH3＋H2O
加热过程中的颜色变化：白色→橙黄色→深红或棕黄色固体(沙浴就是石棉网上铺一层沙子，下面用酒精灯加热)。

⑴、与浓H2SO4混合、振荡、放置。（现象：棕黄色固体溶解，得淡黄色溶液）：
V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O