1、钛副族和钒副族,1,本章知识要点,掌握Ti和V的重要化合物的组成、结构和性能； 掌握Ti和V的高、底氧化态之间相互转化的条件； 了解Ti和V一些常见配合物的结构、颜色、催化等性质,2,元素性质,钛 (Ti) 锆 (Zr) 铪 (Hf) 位于周期系第 IVB 族 ， 统称钛副族 ， 价电子层结构 (n1)d2ns2 ， 最稳定化态为 IV；钛较低氧化态的化合物容易被空气、水及其它氧化剂氧化至Ti(IV)； 钛主要存在于钛铁矿 FeTiO3 和金红石 TiO2 ； 锆主要存在于锆英石 ZrSiO4 和斜锆石 ZrO2 ； 铪通常与锆共生,3,一、 钛副族单质,1、单质的性质,1)钛的物理性质 银白色 ， 密度 4 。

2、.54 g cm3 ， 比钢铁的 7.8 g cm3 小 ， 比铝的 2.7 g cm3大 ， 较轻 ， 强度接近钢铁 ， 兼有铝、铁的优点 ， 既轻强度又高(航天材料 ，眼镜架等) 。
耐温 ， 抗腐蚀,钛,记忆性合金 (镍钛合金 ， NT) ， 加工成甲形状 ， 在高温下处理数分钟至半小时 ， 于是NT合金对甲形状产生了记忆 。
在室温下 ， 对合金的形状改变 ， 形成乙形状 ， 以后遇到高温加热 ，则自动恢复甲形状 。
如： 固定接头,乙 甲,4,2.化学性质,a. 与非金属反应,Ti O2 TiO2 (红热) ； 3 Ti 2 N2 Ti3N4 (点燃) Ti 4 Cl2 TiCl4 ( 300 oC,在常温下不活泼 ， 但高温条件下可以直接和大多数非金属 。

3、反应,5,b. 与酸反应,不与稀酸反应 。
钛能溶于热浓酸中 ，但Zr和Hf则不溶 ， 它们的最好溶剂是氢氟酸,2 Ti 6 HCl 2 TiCl3 (紫色) 3 H2 Ti 6 HNO3 TiO(NO3)2 4 NO2 3 H2O Ti 6 HF TiF62 2 H 2 H2 Zr 6 HF ZrF62 2 H 2 H2,6,3钛单质的制备,从钛铁矿中提二氧化钛,共热得到TiCl4,通过金属还原来制备金属钛,7,TiCl4 在 950 真空分馏纯化,1000下真空蒸馏除去 Mg、MgCl2 ，电弧熔化铸锭,在充氩气的密封 炉中用熔融Mg(Na) 还原,8,二、钛副族元素的重要化合物,TiO2： 金红 。

4、石、锐钛矿、板钛矿,金红石的晶胞,1) 二氧化钛(TiO2,其中最重要的金红石属四方晶系 ， Ti 的配位数 6 ， 氧的配位数3 。
自然界中是红色或桃红色晶体 ， 有时因含Fe ， Nb ， Ta ， Sn ， Cr等杂质而呈黑色,1、氧化物,Ti(IV)氧化物,性质： TiO2 不溶于水或酸 ， 但溶于热浓硫酸或熔化KHSO4 中 TiO2 H2SO4 （热 ， 浓） TiOSO4 H2O TiO2 BaCO3 BaTiO3(偏钛酸钡) CO2,两性氧化物,9,用途,TiO2 的化学性质不活泼 ， 且覆盖能力强、折射率高 ， 可用于制造高级白色油漆 。
它兼有锌白(ZnO)的持久性和铅白 Pb(OH)2CO3 的遮盖性 ， 最大的优点是无毒 ，。

【无机化学：20. 钛副族和钒副族】5、在高级化妆品中作增白剂 。
TiO2 也用作高级铜板纸的表面覆盖剂 ， 以及用于生产增白尼龙 。
TiO2 粒子具有半导体性能 ， 且以其无毒、廉价、催化活性高、稳定性好等特点 ， 成为目前多相光催化反应最常用的半导体材料,10,2) 二氧化锆 (ZrO2) ZrO2有三种晶型：单斜、四方和立方 。
三者之间可以相互转换,物性: ZrO2 白色粉末 ， 不溶于水 ， 熔点很高 。
化性: 除 HF 外不与其他酸作用,ZrO2,11,2 卤化物,1)四氯化钛(TiCl4) 物性： 无色液体(mp：249 K ， bp：409.5 K) ， 有刺鼻气味 ， 极易水解 ， 在潮湿空气中会发烟,TiCl4,TiCl4 2 H2O TiOCl2 / 。

6、 TiO2 4 HCl (利用 TiCl4的水解性 ， 可制作烟幕弹) 2TiCl4 H22TiCl3 2HCl 2TiCl4 Zn 2TiCl3ZnCl2,化性,12,2)三氯化钛,还原性: (Ti3 Sn2) 3TiO2 Al 6H 3Ti3 Al3 3H2O Ti3 Fe3 H2O TiO2 Fe2 2H,此反应用于Ti3 的滴定 ， 用KSCN 作指示剂,可用作含钛试样 的钛含量测定,物性: 水合 TiCl3 紫色晶体Ti(H2O)6Cl3， 在 TiCl3 浓溶液中加无水乙醚 ， 并通入氯化氢至饱和 ， 则在乙醚层得到绿色的异构体 ， 结构式 Ti(H2O)5ClCl2H2O,用途: TiCl3 可用作 。

7、烯烃定向聚合的催化剂,2TiCl4Zn2TiCl3ZnCl2 2Ti6HCl2TiCl33H2,制备,13,3) 四氯化锆(ZrCl4,白色粉末 ， 在潮湿的空气中产生盐酸烟雾 ， 遇水剧烈水解 。
ZrCl4 9 H2O ZrOCl2 8 H2O 2 HCl 水解所得到的产物 ZrOCl2 8 H2O ， 难溶于冷盐酸中 ， 但能溶于水 ， 从溶液中析出的是四方形棱状晶体或针状晶体 ， 这可用于锆的鉴定和提纯,4) 四氟化锆(ZrF4,无色晶体 ， 具有高折射率 ， 几乎不溶于水；与氟化铵作用可生成 (NH4)2ZrF6 ， 它在稍加热下就可分解 ， 剩下的 ZrF4 在 873 K 开始升华 ， 利用这一特性可把锆与铁及其它杂质分离, 。

8、NH4)2ZrF6 = ZrF4 2 NH2 HF,14,3 钛(IV)的配合物,Ti(IV) 正电荷较高 ， 半径较小(68 nm) ， 离子势较大 ， 具有很强的极化力 ， 以至在 Ti(IV) 的水溶液中不存在简单的水合配离子 Ti(H2O)64 ， 只存在碱式的氧基盐,1) 与水 (H2O) 的配合物,在 HClO4 中： Ti(OH)2(H2O)42(简写成 TiO2 ， 钛酰离子)； 在碱性溶液中： Ti(OH)4(H2O)2 ， TiO24H2O,2)与醇的配合物,TiCl4 在醇中的溶剂分解作用生成二醇盐: TiCl4 2 ROH TiCl2(OR)2 2 HCl 加入干燥的氨气以除掉 HCl ， 能生成四醇 。

来源：(未知)

【学习资料】网址：/a/2021/0321/0021741487.html

标题：无机化学：20. 钛副族和钒副族