稀土元素的反應(yīng)周敏

稀土元素的反應(yīng)周敏第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

一、稀土金屬的化學(xué)性質(zhì)1、在過渡元素中，稀土元素化學(xué)性質(zhì)較活潑。稀土金屬可以作為強還原劑。在空氣中，稀土元素的穩(wěn)定性隨其原子序數(shù)的增加而增加。2、在一定溫度下，稀土元素與惰性氣體以外的其他非金屬元素反應(yīng)形成二元化合物。3、稀土金屬還與許多金屬形成某些具有特殊性能的化合物，例如SmCo6具有優(yōu)良磁性。4、稀土金屬還能與水反應(yīng)，生成氫氧化物和氫氣。Re+H2O=RE(OH)3+H25、溶于鹽酸、稀硫酸及硝酸中，生成相應(yīng)的稀土鹽。第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六二、稀土元素的化合物1、稀土元素氧化物2、稀土元素氫氧化物3、稀土元素鹵化物4、稀土元素氫化物5、稀土元素硼化物6、稀土元素碳化物7、稀土元素硅化物8、稀土元素硫化物9、稀土元素配位化合物10、稀土元素含氧酸鹽11、稀土金屬有機化合物第3頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素的氧化物1、二價稀土元素的氧化物的制備液氮中，在-33℃或更低溫度下，令Yb與O2作用或在低壓下于200-300℃使金屬與O2反應(yīng)可制備YbO。

2Yb+O2→

2YbO

2、三價稀土元素的氧化物的制備鑭系金屬在高于453K（Sc為773K）時能被空氣迅速氧化，放出大量熱，生成Ln2O3。

4Ln+3O2→2Ln2O3第4頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土氧化物的性質(zhì)1、稀土氧化物不溶于水和堿溶液中，但能溶于無機酸（除HF和H3PO4）生成相應(yīng)的鹽。2、氧化物可與水結(jié)合生成氫氧化物3、稀土氧化物在加熱時，可發(fā)生如下兩個變化過程

2RE2O3→4REO+O2（輕稀土）

RE2O3→2RE+3O2（重稀土）4、稀土氧化物在高溫下得分解反應(yīng)為：

RE2O3(s)→2REO(g)+O

(g)

第5頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素的氫氧化物（1）二價稀土元素的氫氧化物用NaOH溶液和金屬Eu反應(yīng)生成Eu(OH)2

Eu+3H2O→Eu(OH)2+H2（2）三價稀土元素的氫氧化物將氨水或堿加入稀土鹽溶液中，沉淀出RE(OH)3：

3NH3+LaCl3+3H2O→La(OH)3+3NH4Cl第6頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素的鹵化物1、無水鹵化物制備（1）稀土金屬可以直接鹵化。

2RE+3X2→2REX3（2）水合物脫水，需在脫水劑存在下進行。

RE3·nH2O→REOX+2HX+(n-1)H2O

第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素氫化物

（１）與H2的反應(yīng)稀土元素可以直接與H2反應(yīng)，生成ReH2或者ReH3以及非整比氫化物。

H2+RE→REH2

（２）氫化物的化學(xué)性質(zhì)REH2、REH3（RE≠Eu，Yb）均能與水反應(yīng)，生成相應(yīng)的氫氧化物，并放出氫氣REH2+

H2O→REOH+H2第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素硼化物1、在熔化的硼酸鹽浴中電解稀土氧化物來制備。2、用碳還原稀土元素的氧化物和硼的氧化物如：La2O3+4B2O3+15C→2LaB4+15CO3、用碳化硼還原稀土氧化物如：Y2O3+3B4C→2YB6+3CO4、用單質(zhì)硼還原稀土氧化物在1500-1800oC下反應(yīng)2Sc2O3+22B→4ScB4+3B2O2(g)第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素碳化物稀土與碳生成三種主要類型的碳化物：RE3C，REC2和RE2C3。制備方法如下：（1）將稀土氧化物和碳放在坩堝中，加熱至2000℃，當(dāng)碳略過量時，可生成二碳化物。

RE2O3+7C2→

REC2+3CO（2）稀土金屬氫化物和石墨混合，在真空中加至1000oC，亦可得到碳化物。第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素硅化物1、稀土的硅化物有RESi、RESi2、RE3Si5、RE5Si和RE3Si2等類型。2、制備方法有：（1）在熔化的硅酸鹽浴中電解稀土氧化物（2）用硅還原稀土氧化物（3）單質(zhì)直接化合將單質(zhì)硅和金屬粉末混合作成團塊，在真空中融化，可制得RESi2。第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素硫化物

（1）在封閉管中將RE與S按一定比例混合，緩慢升溫，然后保持在1000oC,可得RES。

RE+S→RES（2）用Al還原混合物保持1000-1200oC，產(chǎn)生RE3S4，繼續(xù)加熱到1500oC，在1.33Pa真空下，得RES，而Al2S3可升華分出。

9RE2S3+2Al→6RE3S4+Al2S3↑3RE3S4+2Al→9RES+Al2S3↑第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素配位化合物

1、稀土元素配位數(shù)往往大于6，具有7、8、9、10，甚至高達(dá)12。稀土配合物的鍵型特點是以離子型為主。另外較大的稀土離子半徑是決定配合位數(shù)的主要因素。2、稀土配合物的主要類型有：離子締合物、螯合物（分子型和離子型）、多元配合物（混合型和離子締合型）、疏水加水型等。第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土元素含氧酸鹽

（一）稀土元素的碳酸鹽1、向可溶性的稀土鹽溶液中加入略過量的(NH4)2CO3溶液，可生成稀土碳酸鹽沉淀。

2RE3++3CO32-→RE2(CO3)3↓2、RE2(CO3)3在900℃時熱分解為氧化物。在有水存在時，分解過程中存在這中間堿式鹽RE2O3·2CO2·2H2O。

第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六（二）稀土元素的硝酸鹽1、把稀土氧化物溶解在一定濃度（1：1）硝酸中，并使溶液蒸發(fā)結(jié)晶可得到水合硝酸鹽。2、稀土元素的硝酸鹽RE(NO3)3,熱分解時放出氧和氧化氮，最后轉(zhuǎn)化為氧化物。

第15頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六稀土金屬