钛分析基础知识

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吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。呼吸困难时给输氧。给予2-4%碳酸氢钠溶液雾化吸入。就医。

食入:患者清醒时立即漱口,给饮牛奶或蛋清。立即就医。 灭火方法:干粉、砂土。禁止用水。 燃烧(分解)产物:氯化物、氧化钛。

呼吸系统防护:可能接触其蒸气时,应该佩带防毒口罩。必要时佩带防毒面具。眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。防护服:穿工作服(防腐材料制作)。手防护:戴橡皮手套。

5、钛及其化合物的分析化学特点

钛是变价元素,在化学反应中可以生成化合价为+2、+3、+4的化合物。+4价的化合物最稳定,+3价钛离子呈紫色,其盐溶液在隔绝空气条件下很稳定。+2、+3价钛的化合物都是强还原剂,易被氧化为+4价。在二氧化碳气氛保护下,用铝片等还原剂将+4价钛还原为+3,再用高铁离子、重铬酸钾等氧化剂将其氧化为+4价,这是氧化还原滴定法测定钛的基础。

钛(Ⅳ)有强烈的水解作用,甚至是在强酸性溶液中,以钛酰离子(TiO2+)形式存在,在强酸介质中,TiO2+与H2O2生成桔黄色的络合物[Ti (H2O2)] 4+或[TiO(H2O2)] 2+,可用来定性定量分析钛。钛(Ⅳ)还能与二安替比林甲烷形成黄色络合物用于光度法测定钛。钛(Ⅳ)盐在室温下水解或在碱金属氢氧化物、氨水存在下,钛以正钛酸[H4TiO4或Ti(OH)4]形成沉淀,将钛盐溶液煮沸,以偏态酸[H2TiO3或TiO(OH)2]形式沉淀。

钛(Ⅳ)与F-生成非常稳定的TiF6,也与酒石酸、柠檬酸、水杨酸等有机物生成可溶性络合物,利用此特性可是+4价钛保留在溶液中。

钛(Ⅳ)化合物在空气-乙炔火焰中原子化效率很低,要在笑气-乙炔高温火焰中进行原子吸收光谱测定。 1)钛与其他元素及化合物的反应 按其与钛发生不同反应,可分为四类:

第一类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体;

第二类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不

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与钛发生反应或 基本上不发生反应。

第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体; 第四类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物;

2)与化合物的反应: ◇ HF和氟化物

氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4,反应式为 Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡 (1)

不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜,可防止HF浸入钛的内部。氢氟酸是钛的最强溶剂。即使是浓度为1%的氢氟酸,也能与钛发生激烈反应,反应式为

2Ti+6HF=2TiF4+3H2 (2)

无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应,仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。 ◇ HCl和氯化物

氯化氢气体能腐蚀金属钛,干燥的氯化氢在>300℃时与钛反应生成TiCl4,反应式为 Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡

浓度<5%的盐酸 在室温下不与钛反应,20%的盐酸在常温下与钛发生反应

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生成紫色的TiCl3,反应式为 2Ti+6HCl=TiCl3+3H2 当温度高时,即使稀盐酸也会腐蚀钛。

各种无水的氯化物,如镁、锰、铁、镍、铜、锌、汞、锡、钙、钠、钡和NH4离子及其水溶液,都不与钛发生反应,钛在这些氯化物中具有很好的稳定性。 ◇ 硫酸

钛与<5%的稀硫酸反应后在钛表面上生成保护性氧化膜,可保护钛不被稀酸继续腐蚀。

但>5%的硫酸与钛有明显的反应,在常温下,约40%的硫酸对钛的腐蚀速度最快,当浓度大于40%,达到60%时腐蚀速度反而变慢,80%又达到最快。加热的稀酸或50%的硫酸可与钛反应生成硫酸钛,反应式为:

Ti+H2SO4=TiSO4+H2 2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+H2 加热的浓硫酸可被钛还原,生成SO2,反应式为: 2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡 ◇ 硝酸和王水

致密的表面光滑的钛对硝酸具有很好的稳定性,这是由于硝酸能快速在钛表面生成一层牢固的氧化膜,但是表面粗糙,特别是海绵钛或粉末钛,可与次、热稀硝酸发生反应,反应式为:

3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO (9) 3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO (10)

高于70℃的浓硝酸也可与钛发生反应,反应式为: Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O (11)

常温下,钛不与王水反应。温度高时,钛可与王水反应生成TiCl2。

钛的化合物主要有:

氧化物

钛的氧化物有:TiO2,TiO3,TiO。还有中间氧化物Ti3O5,它是在高温下,低价氧化物和高价氧化物相互作用生成。

1).二氧化钛为白色粉末。在天然矿物中存在有三种同素异形变体。即金红石、锐钛矿和板钛矿。其中金红石最稳定。二氧化钛不溶于水和稀无机酸。在加热下能溶于浓无机酸中。在酸性溶液中,以Ti4+形态存在,或形成钛酰基离子

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TiO2+。二氧化钛在高温下与碱作用而生成钛酸盐。

2). 三氧化二钛为紫色粉末。微溶于水。在硫酸中加热便溶解生成Ti2(SO4)3的紫色溶液。Ti2O3能发生歧化反应而生成TiO2和TiO。三氧化二钛可在1100~1200℃下用氢还原TiO2时制得。或者在1350~1400℃时用碳还原制得。 3).一氧化钛为具有金属光泽的金黄色结晶。它不溶于水。与硫酸或盐酸作用放出氢气并转变成三价盐: 2TiO+3H2SO4=Ti2(SO4)3+2H2O+H2↑ 2TiO+6HCl=2TiCl3+2H2O十H2↑

一氧化钛与氯气作用生成TiOCl2。TiO与TiC,TiN能形成连续的固溶体。用镁、铝和碳还原二氧化钛可制得二氧化钛。

钛酸

常温下用碱中和钛的硫酸或盐酸溶液时,析出胶态的正钛酸(α—钛酸):H4TiO4沉淀。如将溶液煮沸或长时间放置,则转变为较稳定的偏钛酸(β—钛酸):H2TiO3。在常温下偏钛酸不溶于稀无机酸或碱液中。在加热下它可溶于浓硫酸或氢氟酸中。在四价钛化合物的酸性或中性溶液中,加过氧化氢可生成过钛酸。已知有组成为H4TiO5和H4TiO8的过钛酸和相应的过钛酸盐。含过钛酸浓度低的溶液呈黄色;浓度高的溶液呈橙红色。 钛酸盐

二氧化钛与苏打焙烧生成钛酸钠,有偏钛酸盐(Na2TiO3)、正钛酸盐(Na4TiO4)和聚钛酸盐(Na2Ti2O5,Na2Ti3O7等)。碱金属钛酸盐在水溶液中的溶解度很小。 硫酸钛

在硫酸溶液中钛主要是以钛酰基(TiO2+)离子存在。它是最稳定的,可以从溶液中以TiOSO4·2H2O形式结晶析出。而正硫酸钛不能从溶液中析出。当稀释并加热硫酸钛溶液时,则水解析出偏钛酸。

四价钛的硫酸盐在溶液中很容易被还原成三价盐Ti2(SO4)3或酸式盐Ti3H(SO4)5。Ti3+离子呈紫色。 卤化物

1).氯化钛:在常温时四氯化钛为无色液体。它是非极性分子,分子间的作用力较弱,因此沸点低,蒸发热(35.74kJ/mol)小。TiCl4的蒸气压与温度的关系式

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