d区元素一(相关知识点)

1、三个过渡系：

第一过渡系——第四周期元素从钪(Sc)到锌(Zn);

第二过渡系——第五周期元素从钇(Y)到镉(Cd);

第三过渡系——第六周期元素从镥(Lu)到汞(Hg);

2、d区元素除 B族外，过渡元素的单质都是高熔点、高沸点、

密度大、导电性和导热性良好的金属;

3、第一过渡系元素的单质比第二、三过渡系元素的单质活泼;

4、d区元素的颜色:

第一过渡系金属水合离子的颜色：

由d10和d0构型的中心离子所形成的配合物，在可见光照射下不发生d-d跃迁；

而d1~d9构型的中心离子所形成的配合物，在可见光的照射下会发生d-d跃迁；

对于某些具有颜色的含氧酸根离子，如：VO 43-(淡黄色)、CrO 42-(黄色)、MnO 4-(紫色)等，它们的颜色被认为是由电荷迁移引起的; 5、(1)钛(Ti)是银白色金属，其表面易形成致密的氧化物保护膜，使其具有良好的抗腐蚀性，特别是对湿的氯气和海水具有良好的抗腐蚀性能；

(2)加热TiO 22nH O 可得到白色粉末状的TiO 2:

3002222C

TiO nH O TiO nH O ???→+

;

(3)自然界中存在的金红石是TiO 2的另一种存在形式，由于含少量的铁、铌、钒、钽等而呈红色或黄色;

(4)TiO 2在工业上用作白色涂料和制造钛的其他化合物； (5) TiO 2+H 2SO 4(浓)=TiOSO 4+H 2O ; TiO 2+2C(s)=Ti(s)+2CO(s) ; (6)制取Ti 的方法：

通常用TiO 2、碳和氯气在800C~900C 时进行反应：

800~900224222C C

TiO C Cl TiCl CO ++????→+ ;

用Mg 还原TiCl 4: TiCl 4+2Mg=Ti+2MgCl 2 ; (7)TiCl 4在加热的情况下：

2TiCl 4+H 2=2TiCl 3+2HCl ;

(8)Ti 4+由于电荷多，半径小，使它具有强烈的水解作用，甚至在强酸溶液中也未发现有[Ti(H 2O)6]4+的存在，Ti 4+在水溶液中是以钛氧离子(TiO 2+)的形式存在；

(9)在中等酸度的Ti 4+的盐溶液中加入H 2O 2：

TiO2++H2O2=[TiO](H2O2)]2+(橘黄色) ;

(10)在酸性溶液中用Zn还原TiO2+时，可形成紫色的[Ti(H2O)6]3+(可简写成Ti3+):

2TiO2++Zn+4H+=2Ti3++Zn2++2H2O ;

(11)向含有Ti3+的溶液中加入碳酸时：

2Ti3++3CO32-+3H2O=2Ti(OH)3(s)+3CO2;

(12)在酸性溶液中，Ti3+是一种比Sn2+略强的还原剂，它易被空气中的氧所氧化：

4Ti3++2H2O+O2=4TiO2++4H+;

(13)有机化学中常用Ti3+来证实硝基化合物的存在，它可将硝基还原为氨基：

RNO2+6Ti3++4H2O=RNH2+6TiO2++6H+;

6、(1)钒在自然界中的存在极为分散，很少可以见到钒的富矿；

(2)钒是银灰色金属，在空气中是稳定的，其硬度比刚大；

(3)钒对于稀酸也是稳定的，但在室温下，它能溶于王水或硝酸中，生成VO2+；浓硫酸和氢氟酸仅在加热条件下与钒发生作用；

(4)加热时。钒可以与大多数非金属反应；

(5)钒原子的价层电子构型为3d34s2;

V5+的化合物都是反磁性的，有些是无色的;

V的+4，+3，+2价化合物都是顺磁性的，常呈现颜色；

(6)钒的化合物都有毒：

V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O ;

V 2O 5+H 2SO 4=(VO 2)2SO 4(硫酸钒酰)+H 2O ;

(7)灼烧NH 4VO 3时： 432532

22NH VO V O NH H O ?

??→++; V 2O 5是两性偏酸的氧化物，易溶于强碱溶液，在冷的溶液中正钒酸盐34M VO I ，在热的溶液中形成偏钒酸盐3M VO I :

在加热条件下，V 2O 5也可以与Na 2CO 3作用生成偏钒酸盐： (8)V 2O 5是较强的氧化剂：

22522622()3V O H Cl VO Cl H O ?+-

+++??

→++蓝色 ; 在有SO 32-的溶液中，V2O5可溶解： V 2O 5+SO 32-+4H +=2VO 2++SO 42-+2H 2O ; (9)V 2O 5在加热情况下的一些反应： V

O 4

VCl V 2O 5 2O 3;

(10)酸性溶液中钒的各种离子：

(11)VO 2+具有较强的氧化性，易被还原为VO 2+:

2VO 2++SO 32-=2VO 2++SO 42-+H 2O ; 用KMnO 4溶液可把VO 2+氧化为VO 2+: 5VO 2++H 2O+MnO 4-=5VO 2++Mn 2++2H + ;

(12)V 3+在水溶液中并不十分稳定，特别是在碱性条件下很容易被空气中的氧所氧化，V 2+具有较强的还原性，V 2+的化合物能从水中置换出H 2;

7、钼、钨、钨都是灰白色金属，它们的熔、沸点都很高，铬是金属中最硬的，表面易形成一层氧化膜，从而降低了它们的活泼性；

8、(1)铬原子的价层电子构型为3d 54s 1; (2)水溶液中铬的各种离子：

(3)通常由铬铁矿借助于碱熔法制得Cr 6+的化合物：

1000222322272324e()878a 28C

F CrO Na CO O N Cr O Fe O CO ++????→++约

;

再在Na 2CrO 4溶液中加入适量的H 2SO 4: 2Na 2CrO 4+H 2SO 4=Na 2Cr 2O 7+Na 2SO 4+H 2O ;

(4)以K2Cr2O7为原材料：

(NH4)2Cr2O7

2

K2Cr2O)

(5)氯化铬酰是深红色易挥发的液体，有较强的氧化性；易吸水放出HCl，本身变为CrO3(铬酐):

CrO2Cl2+H2O=CrO3+2HCl ;

(6)CrO3在冷却的条件下与氨水作用:

332422

2r O2()

C N H H O N H C r O

++???→

冷却;

(7)有些铬酸盐比重铬酸盐难溶于水：

22

2724

22(s,)+2

Pb Cr O H O PbCrO H

+-+

??→

++←??黄色;

2+2

2724

2a2aCrO(s,)+2

B Cr O H O B H

-+

??→

++←??淡黄;

2

27224

4g2(,)+2

A Cr O H O Ag CrO s H

+-+

??→

++←??砖红;

(8)在Cr2O72-的溶液中，加入H2O2和乙醚时，有蓝色的过氧化物CrO(O2)2.(C2H5)2O生成，这一反应用来鉴定溶液中是否有Cr6+存在；

(9)Cr2O72-具有较强的氧化性，而CrO42-的氧化性较差：

Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;

Cr2O72-+6I-+14H+=3I2+2Cr3++7H2O ;

Cr2O72-+3H2S+8H+=3S(s,黄色)+2Cr3++7H2O ;

Cr2O72-+3Sn2++14H+=3Sn4++2Cr3++7H2O ;

Cr 2O 72-+3SO 32-+8H +=3SO 42-+2Cr 3++4H 2O ; K 2Cr 2O 7(s)+14HCl(浓)=3Cl 2+2CrCl 3+2KCl+7H 2O; (10) (NH 4)2Cr 2O 7晶体受热分解：

17042272223()4C

NH Cr O N H O Cr O ???→++ ;

Cr 2O 3俗称铬绿，可做绿色颜料; (11)在Cr 3+的溶液中加入碱至过量： Cr 3++3OH -=Cr(OH)3(s,灰绿色) ; Cr(OH)3+OH -=[Cr(OH)4]-(亮绿色) ; 溶液颜色由灰绿色变为亮绿色;

(12)在酸性中，使Cr 3+氧化为Cr 2O 72-比较困难，需要采用氧化性更强的氧化剂，如S 2O 82-(过硫酸根离子)：

32

2228

22742r 37614Ag C S O H O Cr O SO H +

+

---+

++???→++;

在碱性溶液中，把[Cr(OH)4]-氧化为铬酸盐比较容易： [Cr(OH)4]-+3H 2O 2+2OH -=2CrO 42-+8H 2O ;

(13)32232()3()Cr OH H O Cr O ?

??

→+绿, Cr 2O 3(铬绿)； 2234r 32()C O Cr O ?

+??

→绿 ; 2Cr 3++3S 2-+6H 2O=Cr(OH)3(s,灰绿)+3H 2S ;

2Cr 3++3CO 32-+3H 2O=2Cr(OH)3(s,灰绿)+3CO 2(g);

(14)在含有[Cr(H 2O)6]3+的溶液中加入锌粉，可得到蓝色的[Cr(H 2O)6]2+:

2Cr 3++Zn=2Cr 2++Zn 2+ ;

当有Ac -存在时，可看到难溶的、粉红色的Cr 2(Ac)4.2H 2O 生成;

9、(1)锰在自然界中主要以软锰矿MnO 22xH O 的形式存在; (2)块状锰是白色金属，质硬而脆：

23432Mn O Mn O ?

+??

→ ,Mn+X 2=MnX 2(X F ≠) ; Mn+F 2=MnF 4和MnF 3 ; Mn+2H 2O=Mn(OH)2(s,白)+H 2 ;

22422432n 2Mn KOH O K M O H O ++???→+熔融

;

Mn+2H +(稀)=Mn 2++H 2(g) ;

(3) KMnO 4晶体(紫红色或近乎黑色) ; K 2MnO 4(暗绿色) , MnO 2粉末(黑色); MnSO 4.7H 2O 晶体(肉红色) ;

MnCl 2.4H 2O(肉红色) ; (4)水溶液中的锰的各种离子：

(5)以软锰矿制取KMnO 4时：

232

42363n O 3M n O K O H K C l O K M K C l

H O

++

???→++熔融

; 再用氯气氧化：

2K 2MnO 4+Cl 2=2KMnO 4+2KCl ; (6)MnO 4-的空间构型为四面体型;

(7) 20042422C KMnO K MnO KCl O ????

→++以上

; MnO 4-在不同条件下：

2MnO 4-+SO 32-+2OH-(浓)=2MnO 42-+SO 42-+H 2O ; MnO 4-+3SO 32-+H 2O=2MnO 2(s)+3SO 42-+2OH - ; 2MnO 4-+5SO 32-+6H +=2Mn 2++5SO 42-+3H 2O ; 2MnO 4-+5H 2C 2O 4+6H +=2Mn 2++10CO 2+8H 2O ; (8)通常用棕色瓶装KMnO 4溶液：

MnO 4-+4H +=4MnO 2+2H 2O+3O 2 (中性或弱碱性); 4MnO 4-+4OH -=4MnO 42-+O 2+2H 2O (浓碱); 2MnO 4-+5H 2S+5H +=2Mn 2++5S+8H 2O ; 6MnO 4-+5S+8H +=6Mn 2++5SO 42-+4H 2O ;

(9) MnO 4-在微酸性条件下通入CO 2或加入醋酸，甚至在中性条件下，可发生歧化反应：

3MnO 42-+4H +=2MnO 4-+MnO 2+2H 2O ; 3MnO 42-+2CO 2=MnO 2+2MnO 4-+2CO 32- ; (10)在酸性溶液中，MnO 2具有强氧化性：

22442222()2nSO 2MnO H SO M O H O ?

+??

→++浓 ; 22224()22MnO HCl MnCl Cl H O ?

+??

→++浓 ; (11)加热MnO 2可分解为Mn 3O 4和O 2：

53023423C

MnO Mn O O ???

→+ ; 在氢气流中加热MnO 2或Mn 3O 4:

450~500

222()+C C MnO H MnO H O +????→绿色 ;

34223Mn O H MnO H O ?

+??→+ ;

(12)向Mn 2+的溶液中加入OH -时：

2

222n()(s,)O Mn OH M OH +

-

???→+←???

无白 ; 它在空气中很快被氧化：

2Mn(OH)2+O 2=2MnO(OH)2(棕黄色) ； (13)Mn 2+的特征反应：

2Mn 2++5NaBiO 3+14H +=2MnO 4-+5Bi 2++5Na ++7H 2O ;

由于反应生成了MnO 4-而使溶液呈紫色，因此常用这一反应来检验溶液中是否存在微量的 Mn 2+；但是溶液中有Cl -存在时，溶液颜色变为紫红色后立即褪去，这是由于MnO 4-被还原为Cl -还原，当Mn 2+过多时，也会在紫红色出现后立即消失： 2MnO 4-+3Mn 2++2H 2O=5MnO 2+4H + ;

10、(1)铁与冷的稀硝酸作用时，没有气态氮氧化合物生成： 4Fe+10H ++NO 3-=4Fe 2++NH 4++3H 2O ; 铁与热的稀硝酸作用时：

Fe+4H ++NO 3-(较浓)=Fe 3++NO+2H 2O ; Fe+6H ++3NO 3-(浓)=Fe 3++3NO 2+3H 2O ; 冷的浓硝酸可使铁、钴、镍变成钝态； (2)铁的价层电子构型为：3d 64s 2;

(3)铁的常见氧化物有红棕色的Fe 2O 3、黑色的FeO 、黑色的Fe 3O 4;

600~700332322

32()62

C C

Fe NO Fe O NO O ????→++242e FeC O F O CO CO ?????→++隔绝空气加热

;

实验室常用上述反应制取Fe 2O 3或FeO; (4)向Fe 2+或Fe 3+的溶液中加入强碱或氨水：

2333e()(,)O Fe OH F OH s +-

+???

→有红褐; 2

2+2e +2e()(,)O F OH F OH s -

???

→无白; 4Fe(OH)2+O 2+2H 2O=4Fe(OH)3(s) , 溶液颜色由白变灰绿，再变为红褐色; (5)在浓碱溶液中：

2Fe(OH)3+3ClO -+4OH -=3Cl -+5H 2O+2FeO 42-(高铁酸根离子); 高铁酸根离子(FeO 42-)的颜色为紫红色;

(6)带有结晶水的FeCl 3.6H 2O 易潮解，工业上常将其用作净水剂; (7)在酸性溶液中，Fe 3+是中强氧化剂： 2Fe 3++2I -=2Fe 2++I 2 ; 2Fe 3++H 2S=2Fe 2++S(s)+2H + ; 2Fe 3++Fe=3Fe 2+ ; 2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+ ; 2Fe 3++Sn 2+=Sn 4++2Fe 2+ ;

(8)在Fe 2+的溶液中，加入KSCN 溶液，首先： Fe 2++2CN -=Fe(CN)2(s,白) ; 过量时：Fe(CN)2+4CN -=[Fe(CN)6]4- ; 用氯气氧化时：

2[Fe(CN)6]4-+Cl 2=2[Fe(CN)6]3-+2Cl - ; (9)鉴定Fe 3+:

xFe 3++xK ++x[Fe(CN)6]4-=[KFe(CN)6Fe]x (蓝色) ,普鲁士蓝; 鉴定Fe 2+:

xFe 2++xK ++x[Fe(CN)6]3-=[Kfe(CN)6Fe]x , 滕氏蓝; 两种鉴定均在酸性条件下; (10)用于鉴定NO 3-:

3Fe 2++NO 3-+4H +=3Fe 3++NO+2H 2O ; [Fe(H 2O)6]2++NO=[Fe(NO)(H 2O)5]2++H 2O ; (11)当硝酸与[Fe(CN)6]4-的溶液作用时：

[Fe(CN)6]4-+4H ++NO 3-=[Fe(CN)5(NO)]2-+CO 2+NH 4+; [Fe(CN)5(NO)]2-(五氰亚硝酰合铁酸根离子); 用于鉴定S 2-:

[Fe(CN)5(NO)]2-+S 2-=[Fe(CN)5NOS]4-(紫红色) ;

11、(1) 500234o oO C

C O Co O C +???

→和 ; Co 2O 3+6HCl(浓)=2CoCl 2+Cl 2+3H 2O ; PbO 2

MnO 2 ; (2)钴的价层电子构型为：3d 74s 2 ; (3)Co 2++2OH -=Co(OH)2(s,粉红) ;

2Co(OH)2+1/2O 2+(x-2)H 2O=Co 2O 32xH O ; (4)CoF 3是淡棕色粉末，与水猛烈作用放出氧气： 在有机合成上：

3222442CoF CH CoF CF F +--→+--+ ;

(5)氯化钴CoCl 2.6H 2O 在受热脱水过程中： CoCl 2.6H 2O 是变色硅胶;

90120222222262C C

CoCl H O CoCl H O CoCl H O CoCl ??→???→???→←??←???←???

; (粉红) (紫红) (蓝紫) (蓝色) ; (6)制取[Co(CN)6]Cl 3的反应：

4[Co(CN)6]4-+O 2+2H 2O=4[Co(CN)6]3-+4OH - ; (7)把Na 3[Co(NO 2)6]溶液加到K +的溶液： 2K ++Na ++[Co(NO 2)6]3-=K 2Na[Co(NO 2)6](s,黄) , K 2Na[Co(NO 2)6](六硝基合钴酸钠) ;

(8) 222264[()][]Cl H O

Co H O CoCl -

+

-???→←??? ; (粉红) (蓝) ;

(9)[Co(NH 3)6]具有较强的还原性，易被空气中的O 2氧化： 4[Co(NH 3)6]2++O 2+2H 2O=4[Co(NH 3)6]3++4OH -;

(10)在含有Co 2+的溶液中加入KSCN(S)及丙酮，用于鉴定Co 2+:

2244[()]Co NCS Co NCS +--+??

?→丙酮

; 12、(1)镍的价层电子构型：3d 84s 2;

(2) 5002

22C

Ni O NiO +???→ ; (3)Ni 2++2OH -=Ni(OH)2(s,苹果绿) ; 在Ni(OH)2溶液中加入较强的氧化剂：

222()2()OH

Ni OH ClO NiO OH Cl H O -

--+???

→++ ; 13、(1)Fe 、Co 、Ni 具有永久磁性;

(2)还原性：Fe 2+>Co 2+>Ni 2+(关于失电子能力)，因为随原子序数的

增加，有效电荷增加，增强了核对3d电子的束缚作用;

(3)(NH4)2Fe(SO4)2，硫酸亚铁铵晶体(摩尔盐)，绿色；CoCl2.6H2O,氯化钴晶体，粉红色；

CoSO4.7H2O,硫酸钴晶体，淡紫色；

NiCl2.6H2O,氯化镍晶体，草绿色；

NiSO4.7H2O,硫酸镍晶体，暗绿色；

Ni(NO3)2.6H2O,硝酸镍晶体，青绿色；