第13章 过渡元素
13-6 铜族元素 13-6-1 铜族元素概述 一、铜族元素通性 1.价层电子构型为(n-1)d10n s1,氧化数有+1、+2、+3，铜、银、金最常见的氧化数分别为+2、+1、+3 。 2.铜族金属离子具有较强的极化力，本身变形性又大，所以它们的二元化合物一般有相当程度的共价性。 3.与其它过渡元素类似，易形成配合物。 二、铜族元素单质 1.它们的密度大，都是重金属，其中金的密度最大，为19.3g·cm-3。 2.硬度小、有极好的延展性和可塑性，金更为突出， 3.导热、导电能力极强，尤以银为最，铜是最通用的导体。 4.铜、银、金能与许多金属形成合金。 5.铜、银、金的化学活泼性较差。 铜：在干燥空气中铜很稳定，有二氧化碳及湿气存在，则表面上生成绿色的碱式碳酸铜 2Cu + O2 + H2O + CO2─→ Cu2(OH)2CO3 金：在高温下唯一不与氧气起反应的金属，在自然界中仅与碲形成天然化合物(碲化金)。 银：在室温下不与氧气、水作用，即使在高温下也不与氢、氮或碳作用，与卤素反应较慢，但即使在室温下与含有H2S的空气接触时，表面因蒙上一层Ag2S而发暗，这是银币和银首饰变暗的原因。 4Ag + 2H2S + O2─→ 2Ag2S + 2H2O 铜、银不溶于非氧化性稀酸，能与硝酸、热的浓硫酸作用： Cu + 4HNO3(浓)─→ Cu(NO3)2 + NO2↑+ 2H2O 3Cu + 8HNO3(稀)─→ 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O Cu + 2H2SO4(浓) ─→ CuSO4 + SO2↑+ 2H2O 2Ag + 2H2SO4(浓) ─→ Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O Ag + 2HNO3(65%) ─→ AgNO3 + NO2↑+ H2O 金不溶于单一的无机酸中，但金能溶于王水(浓HCl:浓HNO3 = 3:1的混合液)中： Au + HNO3+ 4HCl ─→ H[AuCl4] + NO↑ + 2H2O
(7) Cr 2O 72 + H 2S (8) (NH 4)2Cr 2O 7 (9) K 282O 7 + H 2SO 4(浓) (10) K 2Cr 2O 7 + HCl( 浓) (11) PbO 2 + Mn 2+ + H + (12) NaBiO 3 + Mn 2+ + H + Cr 2O 72 + H 2S + 8H + == 2Cr 3+ + SO 2 + 5H 2O (4) 在d 区兀素(四、五、六周期)最咼氧化态的氧化物水合物中，碱性最强的是 __________ ，酸性最强的是 ________________ 。 (5) [SiMo 12O 40]4杂多酸根离子的结构是以一个 _______________________________ 四面体为中心，分别 2 填空 题 4 如何实现Cr( W )和Cr(山)相互间的转化，写出反应方程 式。 答： Cr(VI) Cr(III):酸性介质中 CaO 7 + 3SO 2 + 2H + == 2Cr 3+ + 3 SO 4 + H 2O 2 Cr 2O 7 + 3CH 3CH 2OH + 16H + == 2Cr 3+ + 3CH 3COOH + 7H 2° 第20章过渡元素I 1 完成 并配 平 下 列反应 方程 式 (1) TiCl 4 + H 2O (2) Ti + HCl (3) V 2O 5 + HCl( 浓 ) (4) NH 4VO 3 + H 2SO 4( 浓 ) (5) VO 2 + Fe 2+ (6) NH 4VO 3 (13 ) Mn0 4 + H 2S (14) MnO 4 + Mn 2+ (15) Mn0 4 + H 2O 2 + H + (16) Cr(OH) 4 + Cl 2 + OH - 答： (1) TiCl 4 + 3H 2O == H 2TiO 3 + 4HCl (2) 2Ti + 6HCl == 2TiCl 3 + 3H 2 (3) V 205 + 6HCl( 浓) == 2V0Cl 2 + Cl 2 + 3H20 (4) 2NH 4VO 3 + 2H 2SO 4(浓) ==(V0 2) 2SO 4 + (NH 4)2SO 4 + 2H 20 (5) VO2 + Fe 2+ + 2H + == VO 2+ + Fe 3+ +H 2O (6) NH 4V0 3 N 2 + V( 低价) + H 20 (不配平) (8) (NH 4)2Cr 207 N2 + Cr 203 + 4H 20 (9) K 262O 7 + H 2SO 4(浓)==2Cr0 3 + K 2SO 4 + H 20 (10) K 2Cr 2O 7 + 14HCl( 浓) == 2CrCl 3 + 2KCl + 3Cl 2 + 7H 2O (11 ) 5PbO 2 + 2Mn 2+ + 4H + == 5Pb 2+ + 2 MnO 4 + 2H 2O (12) 5NaBi0 3 + 2Mn 2+ + 14H + == 5Bi 3+ + 5Na + + 2MnO4 + 7H 2O (13) 8Mn0 4 + 5H 2S + 14H + == 8Mn 2+ + 5SO 42- + 12H 2O (14) 2Mn0 4 + 3Mn 2+ + 2H 20 == 5Mn0 2 + 4H + (15) 2Mn0 4 + 5H 202 + 6H + == 2Mn 2+ + 50 2 + 8H 20 (16) 2 Cr(0H) 4 + 3Cl 2 + 80H - == 2Cr0 42- + 6Cl - + 8H 20 (7)
d区元素习题目录 一判断题；二选择题；三填空题；四完成反应方程式；五计算和回答问题一判断题返回目录 1 所谓内过渡元素指的是d区元素。（） 2 第一过渡系元素是指第四周期的过渡元素。（） 3 第二过渡系元素是指第五周期的过渡元素。（） 4 第三过渡系元素是指第六周期的过渡元素。（） 5 第Ⅷ族过渡元素属于内过渡元素。（） 6 Zr与Hf性质相似是由惰性电子对效应造成的。（） 7 钼是我国的丰产元素之一。（） 8 钨是我国的丰产元素，储量为世界首位。（） 9 Fe3+和Cr3+的硫酸盐都可形成矾。（） 10 d区元素全都是重金属。（） 11 一般说来，同一族过渡元素的原子半径随原子序数的增加而增大。（） 12 同一周期副族元素的原子半径随着原子序数的增加而依次减小。（） 13 过渡元素都是金属元素，也称作过渡金属。（） 14 在过渡元素中化学性质最活泼的是钪副族。（） 15 多数过渡元素都可以形成多种氧化值的化合物。（） 16 第一过渡系元素的第一电离能随原子序数的增大而依次减小。（） 17 MnO4-具有颜色是由于发生电荷迁移而造成的。（） 18 CrO42-具有颜色是由于产生d-d跃迁而造成的。（） 19 中心离子电子构型为d1～d9的配离子大多具有颜色。（） 20 中心离子电子构型为d0或d10的配离子大多是无色的。（） 21 过渡元素的许多水合离子和配合物呈现颜色，其原因多是发生d-d跃迁而造成的。() 22 在所有金属羰合物中，金属元素的氧化值都是零。（） 23 金属羰基配合物受热易分解为金属和一氧化碳。（） 24 ds区元素原子的次外层都有10个d电子。（） 25 在d区元素中以ⅢB族元素最活泼。（） 26 许多过渡元素的化合物因具有未成对电子而呈现顺磁性。（） 27 许多过渡金属及其化合物具有催化性能。（） 28 第一过渡系元素比相应的第二、三过渡系元素活泼。（） 29 第一过渡系元素中，从Sc到Mn，元素的最高氧化值等于其族序数。（） 30 在过渡元素中最高氧化值出现在第三过渡系的Ⅷ族中。（） 31 在所有单质中，硬度最大的是铬。（） 32 在所有单质中，熔点最高的是钨。（） 33 (NH4)3PO4·12MoO3·6H2O属于杂多酸盐。（） 34 在羰合物中，直接与金属原子相连的原子是氧原子。（） 35 ⅥB族中各元素的价层电子构型为(n-1)d5ns1。（） 36 铬的最高氧化值等于其族序数。（）
第十四章碳族元素 总体目标： 1.掌握碳、硅单质、氢化物、卤化物和含氧化物的性质和制备 2.了解硅酸和硅酸盐的结构与特性 3. 了解锗、锡、铅单质、氧化物、氢氧化物的性质 各节目标： 第一节碳单质及其化合物 1.了解单质碳的结构、同素异形体和性质 2.掌握CO、CO2的结构、性质、制取和用途；碳酸的酸性；碳酸盐的水解性和热稳定性。 第二节硅单质及其化合物 1.掌握单质硅的结构、性质和制取 2.掌握SiO2的结构和性质 3.了解硅酸的酸性；硅酸盐的结构和性质；A型分子筛的结构和实际应用 4.掌握硅烷的制备、热稳定性、还原性和水解性 5.了解卤化硅的制备和性质 第三节锗、锡、铅 1.了解锗、锡、铅单质的性质；氧化物、氢氧化物的酸碱性 2.掌握Sn(Ⅱ)的还原性、水解性和Pb(Ⅳ)的氧化性、Pb(Ⅱ)盐的溶解性，从而掌握高价化合物氧化—还原的变化规律。 习题 一选择题 1.石墨晶体中层与层之间的结合力是( ) (吴成鉴《无机化学学习指导》) A．金属健 B.共价健 C.范德华力 D.离子键 2.碳原子之间能形成多重键是因为( ) (吴成鉴《无机化学学习指导》) A．碳原子的价电子数为4 B.碳原子的成键能力强 C.碳原子的半径小 D.碳原子有2p电子 3.下列碳酸盐与碳酸氢盐，热稳定顺序中正确的是( )
A.NaHCO 3
第13章 过渡元素 习题参考答案 1．解：(1) TiO 2+ H 2SO 4(浓) ?→? ? TiOSO 4+ H 2O (2) TiCl 4 + 3H 2O → H 2TiO 3↓ + 4HCl↑ (3) VO 43-+ 4H +(过量) → VO 2+ +2H 2O (4) 2VO 2++ SO 32-+ 2H + → 2VO + +SO 42-+H 2O (5) 5VO 2++ MnO 4-+H 2O→ 5VO 2+ + Mn 2++ 2H + (6)V 2O 5 + 6H + + 2Cl - → 2VO 2+ + Cl 2↑+ 3H 2O (浓HCl) (7) V 2O 5 + 6OH -?→?冷 2VO 43- + 3H 2O V 2O 5 + 2OH -?→?热 2VO 3- + H 2O 2．解: 最终产物分别为VO 2+、V 3+ 、V 2+ 3．解：(1) 2[Cr(OH)4]- + 3Br 2+ 8OH -→ 2CrO 42- + 6Br -+ 8H 2O (浓HCl) (2) Cr 2O 72- + 3H 2S+ 8H + → 2 Cr 3+ + 3S ↓+ 7H 2O (3) Cr 2O 72-+ 6I -+ 14H + → 2 Cr 3+ + 3I 2 + 7H 2O (4) Cr 2O 72- + 14H + + 6Cl - →2 Cr 3++ 3Cl 2↑ + 7H 2O (浓HCl) (5) Cr 2O 3+ 3K 2S 2O 7+ 6H + → 2Mn 2+ +5O 2↑+ 8H 2O (6) 2Cr 3++ 3S 2-+ 6H 2O → 2 Cr(OH)3↓+ 3H 2S ↑ 4．解： 5．解： f K ([Fe(bipy)3]2+)=4.32?1018; 即[Fe(bipy)3]2+更稳定 6．解：A 是K 2MnO 4 (1)3 MnO 42- + 2CO 2 → MnO 2↓+ 2MnO 4- + 2CO 32- (A) (B) (C) MnO 2 + 4HCl(浓) → MnCl 2 + Cl 2↑+ 2H 2O (B) (D) (2)3Mn 2+ + 2MnO 4- + 2H 2O → 5MnO 2↓ + 4H + (C) (B)
第18章过渡元素(一) 18-1:试以原子结构理论说明： （1）第四周期过渡金属元素再性质上的基本共同点； （2）讨论第一过渡系元素的金属性﹑氧化态﹑氧化还原稳定性以及酸碱稳定性变化规律； （3）阐述第一过渡系金属水合离子颜色及含氧酸根颜色产生的原因。 （1）答：第四周期元素电子结构的特点是具有未充满的3d轨道，最外层电子为1-2个，其特征电子构型为（n-1）d1-10ns1-2，它们的电力能和电负性都很小，容易失去电子呈金属性，而且标准电极电势值几乎都是负值，表明具有较强的还原性，能从非氧化性的酸中置换出氢。 （2）答：第一过渡系元素从左到右，金属的还原能力逐渐减弱，它们的原子半径随着原子序数的增加而减小，开始减小是很明显的，到VIB族以后就变得平缓，到IB时原子半径又开始上升。第一过渡系金属从左到右，熔点从钪的1541℃升到钒的1890℃达到高峰，然后下降到锰的1244℃，随后又上升再下降，这种变化的趋势是因为随原子序数的增加，用于形成金属键的未成对的d电子成对而减少，熔点下降，边界元素Mn和Zn的3d能级为半充满和全充满的稳定构型而使熔点较低。随着原子序数的增加，氧化态先是逐渐升高，达到其族数对应的最高氧化态，这种变化的趋势与成键d电子数有关。由于d1-d5电子构型的过渡元素的电子都是未成对的，都能参与成键，当失去所有s和d电子时就出现最高氧化态。但在超过3d5构型的元素后，一方面由于电子的配对，再失去电子就要消耗能量去克服电子成对能，另一方面随着原子序数的增加，原子半径逐渐减小，失去电子更加困难，以致失去所有的价电子在能量上是禁阻的，所以到Ⅷ族元素中大多数元素都不呈现与族对应的最高氧化态。第一过渡系金属元素+∏价氧化态的标准电极电势从左到右由负值增加到正值，金属的还原性依次减弱，它们的最高价氧化态含氧酸的标准电极电势从左到右随原子序数的增大而增大，即氧化性逐渐增强，中间氧化态化合物在一定条件下不稳定，可发生氧化还原反应。第一过渡系金属元素的最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性变化是：从左到右最高氧化态氧化物及其水合氧化物的碱性逐渐减弱酸性增强，同一周期从左到右，中心原子的氧化态增加，半径依次减小，离子势依次增大，中心原子对氧的结合能力增强，所以酸式离解逐渐增强，酸性增强，碱式离解减弱。同一元素不同氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性一般都是低氧化态氧化物及其水合物呈碱性。 （3）由于过渡金属离子具有未成对d电子，容易吸收可见光而发生d-d跃迁，因而它们常常具有颜色。没有未成对d电子的水合离子是无色的，如d0电子组态的Sc3+、Cu+。具有d5电子组态离子常显浅色或无色，如Mn2+为浅红色。第四周期d区金属含氧酸根离子VO3-、CrO42-、MnO4-，它们的颜色分别为黄色、
第19章过渡元素（一） 19.1 引言 过渡元素位于周期表中部，原子中d或f亚层电子未填满。这些元素都是金属，也称为过渡金属。根据电子结构的特点，过渡元素又可分为：外过渡元素（又称d区元素）及内过渡元素（又称f区元素）两大组。 ●外过渡元素包括镧、锕和除镧系锕系以外的其它过渡元素，它们的d 轨道没有全部填满电子，f轨道为全空（四、五周期）或全满（第六周期）。 ●内过渡元素指镧系和锕系元素，它们的电子部分填充到f轨道。 d区过渡元素可按元素所处的周期分成三个系列： ①位于周期表中第4周期的Sc～Ni------称为第一过渡系元素 ②第5周期中的Y～Pd称为第二过渡系元素 ③第6周期中的La～Pt称为第三过渡系元素 本章所讨论的过渡元素只包括周期系第4、5、6周期从ⅢB族到ⅧB族的元素，具有(n-1)d轨道未充满的那些元素，共有8个直列，25种元素（如表19-l方框内的元素）。镧系和锕系元素的性质，在第21章讨论。 19.2 过渡元素的基本性质 过渡元素具有许多共同的性质： ◆它们都是金属，硬度较大，熔点和沸点较高，有着良好的导热、导电性能，易生成合金。 ◆大部分过渡金属与其正离子组成电对的电极电势为负值，即还原能力较强。例如，第一过渡系元素一般都能从非氧化性酸中置换出氢。 ◆大多数都存在多种氧化态，水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。 ◆具有部分填充的电子层，能形成一些顺磁性化合物。 ◆原子或离子形成配合物的倾向较大。
19.2.1 过渡元素原子的电子构型 过渡元素原子电子构型的特点是它们的 d 轨道上的电子未充满（Pd例外），最外层仅有1~2个电子，它们的价电子构型为(n-1)d1-9n s1-2（Pd为4d105s0）。 表19-3 过渡元素原子的价电子层结构和氧化态 元素Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni 价电子层结构3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s2 氧化态(+Ⅱ) +Ⅲ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅵ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅵ +Ⅶ +Ⅱ +Ⅲ (+Ⅵ) +Ⅱ +Ⅲ +Ⅱ (+Ⅲ) 元素Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd 价电子层结构4d15s24d25s24d45s14d55s14d55s24d75s14d85s14d105s0 氧化态+Ⅲ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅶ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅶ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ 元素La Hf Ta W Re Os Ir Pt 价电子层结构5d16s25d26s25d36s25d46s25d56s25d66s25d76s25d96s1 氧化态+Ⅲ+Ⅲ +Ⅳ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅶ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅷ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ 注：划横线的表示比较常见、稳定的氧化态；带括号的表示不稳定的氧化态。 多电子原子的原子轨道能量变化是比较复杂的，由于在4s和3d、5s和4d、6s和5d轨道之间出现了能级交错现象，能级之间的能量差值较小，所以在许
第十四章d区元素 一.选择题 1．最难熔的金属是 A. Cr B. W C. Os D. Ta 2．族金属元素的化学活性随原子序数的增加而增加,但例外的是 A. ⅠA B. ⅠB C. ⅢA D. ⅢB 3. 同一族过渡元素,从上到下,氧化态的变化 A. 趋向形成稳定的高氧化态 B. 趋向形成稳定的低氧化态 C. 先升高而后降低 D. 没有一定规律 4.关于过渡金属氧化态的一些说法中,正确的是 A. 在同一过渡系列中金属的氧化态,随(n-1)d,ns轨道中价电子数增多而逐渐升高 B. 在过渡金属的各类化合物中,最低氧化态只能是+2 C. 各族过渡金属自上而下,因核电荷增加,高氧化态趋向于不稳定 D.在氧化物和氟化物中,过渡金属可出现稳定的高氧化态 5.周期表中第5,6周期同族上下两个元素的性质很相似是由于 A. 原子半径增大 B. 镧系收缩 C. 核电荷增多 D. 电子层数减少 6下列说法错误的是 A. TiO2能溶于热浓硫酸 B. TiO2能溶于浓盐酸 C. TiO2能溶于熔融碱 D. TiO2是两性产物 7在TiOSO4溶液中加入H2O2溶液,溶液呈黄色,此溶液中含有 A. Ti3+(aq) B. [TiO(H2O2)2]2+ C. Ti(H2O2)24+ D. Ti(O2)2 8向紫色Cr2(SO4)3溶液中加入适当NaOH锝到 A. 紫色胶状沉淀 B. 灰蓝色晶状沉淀 C. 紫色晶状沉淀 D. 灰蓝色胶状沉淀 9实验室中的铬酸盐洗液,若变绿而失效时,可用那种试剂使其再生 A. 浓硫酸 B. 浓硝酸 C. 双氧水 D. KMnO4 10按H2CrO4H2MoO4H2WO4的顺序,下列说法正确的是 A. 热稳定性逐渐小 B. 生成多酸的趋势增加
第14章过渡金属（Ⅰ） Chapter 14 Transition Metal （Ⅰ） 引言 具有部分充填d或f电子元素为过渡元素。过渡元素分为外过渡族元素（d 区元素）及内过渡元素（f区元素）。钪Sc，钇Y，镧La和镧系元素在性质上非常相似，常被总称为稀土元素。 d 区: ⅢB ~ Ⅷ(n-1)d1-9ns1-2 （Pd例外4d105s0 ⅢB 钪Sc 钇Y 镧La ⅣB 钛Ti 锆Zr 铪Hf ⅤB 钒V 铌Nb 钽Ta ⅥB 铬Cr 钼Mo 钨W ⅦB 锰Mn锝Tc 铼Re 14.2 过渡元素基本性质 1、都有较大的硬度、熔点和沸点。它们的导电性、导热性好，相互间可形成合金。 2、大多数溶于酸，只是有些“贵”金属电极电势较大，难与普通的酸反应。 3、除IIIB族外，都有多种氧化态，水合离子和酸根离子常呈现一定颜色。 4、d区元素原子的价电子层构型 5、原子半径从左到右逐渐减小 6、d区元素的第一电离能 总趋势：同周期左?右由小?大,幅度不大同副族不规律 d区元素的物理性质 熔点、沸点高熔点最高的单质：钨 硬度大硬度最大的金属：铬 密度大密度最大的单质：锇 导电性，导热性，延展性好。 单质的化学性质 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属接近。同族元素的活泼性从上到下依次减弱。总趋势：从左至右活泼性降低。 d区元素离子的颜色 氧化物及其水合物的酸碱性 同种元素，不同氧化态的氧化物，其酸碱性随氧化数的降低酸性减弱，碱性增强 Mn2O7MnO3MnO2Mn2O3MnO 这是由于其水合物中非羟基氧的数目减少。 同一过渡系内各元素的最高氧化态的氧化物及水合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。 Sc2O3TiO2CrO3Mn2O7 同族元素，自上而下各元素相同氧化态的氧化物及其水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。H2CrO4H2MoO4H2WO4 配合能力强，易形成一系列配合。它们的电负性较大，金属离子与配体间的相互作用加强，形成较稳定的配合物。中心离子半径在0.075~0.06nm范围内的配合物表现的较突出，主要表现在配位体交换慢，有些很慢。如：CrCl3·6H2O在水溶液中长期放置：
第21章f区金属 镧系与锕系金属 周期表中第57号元素镧(La)到71号元素镥(Lu)共15种元素统称为镧系元素(用Ln表示)；周期表中第89号元素锕(Ac)到103号元素铹(Lr)共15种元素统称为锕系元素(用An表示)。它们属于IIIB族元素，该副族中钇(Y)的性质与镧系元素很相似，在自然界中也常共存于同种矿物，所以又把钇和镧系元素统称为稀土元素（RE）（如何界定镧系元素和锕系元素的问题目前尚无定论）。 镧系元素 第一节镧系元素的通性
稀土元素的性质彼此相似，不易分离。共经历了150多年的时间才完成了全部稀土元素的发现和分离。稀土化学的发展和稀土元素的应用只是最近数十年的事。 我国的稀土资源以内蒙古自治区白云鄂博的储藏量最大，我国稀土资源丰富，已探明的储量约为世界总储量的80％以上，工业储量也为世界工业储量的80％左右，并且矿种全、类型多，有很高的综合利用价值。 1．镧系元素的价层电子构型和性质 从La-Yb的基态价层电子构型可以用4f0-145d0-16s2来表示，其4f与5d电子数之和为1-14，其中57号La(4f0)，63号Eu(4f7)，64号Gd(4f14)，70号Yb(4f14)处于全空、半满和全满的稳定状态。
在离子晶体和水溶液系统中形成Ln3+状态时，镧系各元素的性质比较相似，随着离子半径由大到小的有规律的变化。 2．原子半径、离子半径和镧系收缩 镧系元素的原子半径和离子半径，较之主族元素原子半径自左向右的变化，其总的递变趋势是随着原子序数的增大而缓慢地减小，这种现象称为“镧系收缩”。镧系收缩的结果造成了镧系后边，Hf和Ta的原子半径，Zr和Nb的原子半径极为接近的事实。此种效果即为镧系收缩效应。 3．氧化值 一般认为镧系元素的特征氧化值是+3。La3+，Cd3+和Lu3+的4f亚层的电子构型分别为4f0，4f7，4f14，它们是比较稳定的。同样，其
第19章 过渡元素（一）习题 1．选择题 19－1下列配离子属于反磁性的是……………………………………………（ ） (A) [Mn(CN)6]4- (B) [Cu(en)2]2+ (C) [Fe(CN)6]3- (D) [Co(CN)6]3- 19－2下列氧化物与浓H 2SO 4共热，没有O 2生成的是……………………（ ） (A) CrO 3 (B) MnO 2 (C) PbO 2 (D) V 2O 5 19－3下列离子中磁性最大的是………………………………………………（ ） (A) V 2+ (B) Cr 3+ (C) Mn 2+ (D) Fe 2+ 19－4 在某种酸化的黄色溶液中，加入锌粒，溶液颜色从黄经过蓝、绿直到变为紫色，该溶液中含有……………………………………………………………（ ） (A) Fe 3+ (B) +2VO (C)-2 4 CrO (D) Fe (CN)-4 6 19－5在碱性溶液中氧化能力最强的是………………………………………（ ） (A) - 4 MnO (B) NaBiO 3 (C) Co 2O 3 (D)-272O Cr 19－6过渡金属和许多非金属的共同点是……………………………………（ ） (A) 有高的电负性 (B) 许多化合物有颜色 (C) 有多种氧化态 (D) 许多化合物具有顺磁性 19－7 CrO 5中Cr 的氧化数为 …………………………………………………（ ） (A) 4 (B) 6 (C) 8 (D) 10 19－8在酸性介质中加入过氧化氢(H 2O 2)时不生成过氧化物的化合物是…（ ） (A) 钛酸盐 (B) 重铬酸盐 (C) 钒酸盐 (D) 高锰酸盐 19－9根据铬在酸性溶液中的元素电势图可知， ?(Cr 2+/Cr)为…………… （ ） Cr 3+──── Cr 2+ ───── Cr (A) -0.58 V (B) -0.91 V (C) -1.32 V (D) -1.81 V 19－10 已知V 3+ / V 2+ 的 ?= -0.26 V ，O 2/H 2O 的 ?= 1.23 V ，V 2+离子在下述溶液中能放出氢的是………………………………………………………………（ ） (A) pH = 0的水溶液 (B) 无氧的pH = 7的水溶液 -0.41 V -0.74 V
第10章习题 1 简要回答问题 (1) 什么叫稀土元素? 什么叫镧系元素? 答：参见本书10.1节《概述》。 (2) 镧系收缩的原因是什么? 简述镧系收缩造成的影响。 答：关于镧系收缩的原因参见本书10.1.2节《原子半径和离子半径》。 由于镧系收缩的影响，使第二、三过渡系的Zr和Hf、Nb与Ta、Mo与W三对元素的半径相近，化学性质相似，分离困难。 (3) 为什么Eu、Yb原子半径比相邻元素大? 而Ce又小? 答：① Eu、Yb元素参与形成金属键的电子数为2，Ce为3.1，其余为3.0； ② Eu、Yb具碱土性； ③ Eu、Yb的f7、f14的半充满和全充满的结构能量低、稳定、屏蔽大，核对外面的6s电子吸引较弱。 (4) 为什么镧系元素的电子结构在固态和气态不同? 解：参见本书10.1.1节《镧系元素的价电子层结构》。 (5) 镧系离子的电子光谱同d区过渡金属离子相比有何不同? 为什么? 解：除La3＋、Lu3＋离子的4f电子层是全空(4f0)和全满(4f14)之外，其余Ln3＋离子4f轨道上的电子数由1到14，这些电子可以在7条4f简并轨道上任意排布，这样就会产生各种光谱项和能级。4f 电子在不同能级间跃迁可以吸收或发射从紫外经可见直至红外区的各种波长的电磁辐射。通常具有未充满的4f电子壳层的原子或离子，可以观察到的光谱线大约有30 000条，而具有未充满d电子壳层的过渡金属元素的谱线约有7 000条。 在理论上，f→f跃迁产生的谱线强度不大。但是某些f→f跃迁的吸收带的强度，随镧系离子周围环境的变化而明显增大(这种跃迁称为超灵敏跃迁)。这可能是由于配体的碱性、溶剂的极性、配合物的对称性以及配位数等多种因素的影响，亦即离子周围环境的变化，再加上镧系离子本身的性质等诸因素的综合作用所引起的。镧系离子的吸收谱带范围较广且镧系离子光谱谱带狭窄，表明电子跃迁时并不显示激发分子振动，狭窄的谱带意味着电子受激发时分子势能面几乎没有变化，这与f 电子与配体只存在弱相互作用相一致。镧系离子光谱还有一个特征是化合物的吸收光谱和自由离子的吸收光谱基本一样，都是线光谱，这是由于4f轨道外面的5s2、5p6电子层的屏蔽作用，使4f轨道受化合物中其他元素或基团的势场(晶体场或配体场)影响较小的缘故，而d区过渡元素化合物的光谱，由于受势场影响，吸收光谱由气态自由离子的线状光谱变为化合物和溶液中的带状光谱。 (6) 镧系离子的磁性变化有什么规律性? 答：参见本书10.2.3节《镧系元素的磁学性质》。 2 试总结本章所介绍的镧系元素在性质上变化的规律性，并讨论其原因。 答：参见本书10.3节《镧系元素性质递变的规律性》中的单向变化、Gd断效应、峰谷效应(双峰效应)、奇偶变化、周期性变化、三分组效应、四分组效应、双－双效应和斜W效应。 3 结合实际情况讨论镧系元素的应用。 解：主要用于炼钢的除氧剂和除硫剂，改善钢铁的结构和可塑性。也用来制造完全无色或带有各种色彩的高级玻璃，例如在玻璃中加入Ce(Ⅳ)化合物不仅可以使其脱色，而且可防止紫外线和红外线的透过；加入氧化镧的玻璃，由于折射率增加的同时色散率减少，因而具有优良的光学性能，可以用来改进摄影机镜头的质量，扩大视场角，提高鉴别本领。 用镧系元素制得的Nd－Fe－B和Sm－Co磁性材料，磁性极强。 镧系元素有着特异的电子结构和线状发光性质，可产生高效率的激光，如掺有钕的玻璃就是一种很好的激光材料。 162
过渡元素概论 1.讨论过渡元素下列性质的变化倾向 （1）半径（2）氧化态（3）电离能（4）磁性（5）颜色（6）熔点2.请回答和说明过渡元素的一些性质 （1）有可变的氧化态？ （2）形成许多配合物？ （3）产生有色的顺磁性的离子和化合物？ （4）有好的催化活性 （5）E?虽为负值，但不是好的还原剂？ 3.解释下列事实： （1）某些含氧酸根离子（如MnO 4－、CrO 4 2－、VO 4 3－等）呈现颜色的原因。 （2）Cu2＋是有色的、顺磁性的离子，而Zn2＋是无色的，抗磁性的？K＋、Ca2＋离子是无色的，Fe2＋、Mn2＋、Ti2＋离子都有颜色？（通常指水合金属离子的颜色） （3）许多过渡元素E?虽为负值，但不能从酸中放出氢气？ （4）实验测定四羟基合镍中的Ni－C键的键长要比理论推测的值约短10％。 4.比较N 2 与CO和过渡金属配合能力的相对大小？CO与金属配合反应发生在哪一端？为什么？ 5.过渡元素低氧化态和高氧化态稳定存在的条件是什么？ 6.试回答下列问题： （1）过渡元素中有哪些元素容易形成多酸。 （2）过渡元素中有哪些元素容易形成高氧化态？ 7.回答和解释下列问题： （1）用空气氧化TiO、MnO和NiO时哪个最困难。 （2）还原TiO、MnO和NiO哪个最容易？ （提示：回顾过渡元素氧化态的变化规律；金属氧化物的氧化还原性与溶液中离子的氧化还原性具有类比性。） 8.C 60 属哪种类型的配体？富勒烯六元环之间的碳碳双键与中心金属形成何种类型的化学键？你认为过渡金属与富勒烯形成的配合物能稳定存在的可能原因是什么？在这些配合物中，中心金属常呈现何种氧化态？
第十九章过渡元素习题 一.选择题 1.外层电子构型为ns0的元素是( ) A. La B. V C. Pd D. Nb 2.下列标出水合离子的颜色,其中正确的是( ) A. Ni2+()紫色 B. Co2+()蓝色 C. Ti3+()紫红 D. Mn2+()绿色 E. Fe3+()淡紫 3.下列离子中,半径最小的是( ) A. Ca2+ B. Sc3+ C. Ti3+ D. Ti4+ 4.最难熔的金属是( ) A. Cr B. W C. Os D. Ta 5.同族金属元素的化学活性随原子序数的增加而增加,但例外的是( ) A. ⅠA B. ⅠB C. ⅢA D. ⅢB 6.同一族过渡元素,从上到下,氧化态的变化( ) A. 趋向形成稳定的高氧化态 B. 趋向形成稳定的低氧化态 C. 先升高而后降低 D. 没有一定规律 7.关于过渡金属氧化态的一些说法中,正确的是( ) A. 在同一过渡系列中金属的氧化态,随(n-1)d,ns轨道中价电子数增多而逐 渐升高 B. 在过渡金属的各类化合物中,最低氧化态只能是+2 C. 各族过渡金属自上而下,因核电荷增加,高氧化态趋向于不稳定 D.在氧化物和氟化物中,过渡金属可出现稳定的高氧化态 8.在配合物中,过渡元素的离子或原子是( ) A. 路易士酸 B. 路易士碱 C. 提供电子对 D. 质子酸 9.周期表中第5,6周期同族上下两个元素的性质很相似是由于( )
A. 原子半径增大 B. 镧系收缩 C. 核电荷增多 D. 电子层数减少 10.下列说法正确的是( ) A. 单质钛不与HCl反应 B. 单质钛不与HF反应 C. 单质钛不与熔融碱反应 D. 单质钛能与O2.N2卤素反应 11.钛与浓热盐酸反应的现象是( ) A. 放出气体得到无色溶液 B. 放出气体,并生成白色沉淀 C. 生成白色沉淀和紫色溶液 D. 生成紫色溶液并放出气体 12.工业上制取金属钛可选用( ) A, 用H2还原TiO2 B. 用镁还原TiCl4 C. 用镁还原TiO2 D. 用H2还原TiCl4 13.下列关于钛的反应方程式中,不正确的是( ) A. Ti┼2HCl==TiCl2┼H2↑ B. Ti┼6HF=H2TiF6┼2H2↑ C. Ti+4HNO3 (浓)=H2TiO3 +4NO2↑+H2O D. Ti+O2=TiO2 14.Ti具有优越的抗腐蚀性能,是因为( ) A. Ti本身不活泼,难与O2,H2O,H+或OH-反应 B. Ti与杂质形成腐蚀电池时,Ti是阴极 C. Ti本身虽活泼,但其表面易形成钝化膜 D. TiO2+是一种缓蚀剂 15.下列说法错误的是( ) A. TiO2能溶于热浓硫酸 B. TiO2能溶于浓盐酸 C. TiO2能溶于熔融碱 D. TiO2是两性产物 16.TiO22+溶于HF酸后,溶液中含有( ) A. TiO22+ B. Ti4+ C. TiF4 D. TiF62- 17.由TiO2制备TiCl4可用下列哪种方法( )
第十章常见金属元素及其化合物 一、学习目的 本章主要介绍金属的通性、碱(土)金属的化合物的主要性质；还简明介绍重要过渡金属及其化合物的性质及变化规律，为分析化学、药物分析等后续课程的学习打好基础。 知识要求 1．掌握金属的通性；掌握碱(土)金属单质及化合物的性质；掌握重要过渡金属的物理和化学性质。 2．熟悉金属的氧化物、氢氧化物、盐的主要性质。 3．了解一般过渡金属及其化合物的性质。 能力要求 熟练掌握重要金属及化合物的性质，学会一些常用单质及化合物的状态、颜色、稳定性、溶解性等性质在实验中的应用。学会从特殊到一般的科学探究方法，初步掌握物质之间的内在联系和普遍规律。 二、重点串解 本章主要介绍金属的通性；碱（土）金属及其重要化合物的主要性质和重要应用；过渡金属元素及其化合物的性质及变化规律，是今后学习分析化学和药物分析等课程的基础。 （一）金属 1．通性 金属单质都能形成晶体结构，金属呈电中性。
2．碱金属：氧化物及其水合物呈碱性。 化合物过氧化物硫代硫酸钠与水反应 与稀硫酸反应 还原剂配位剂2Na 2O 2 + 2H 2O 4NaOH + O 2Na 2O 2 + H 2SO 4(稀）Na 2SO 4 + H 2O 22Na 2S 2O 3 + I 2Na 2S 4O 6 + 2NaI 2AgBr ＋2Na 2S 2O 3＝NaBr ＋Na 3［Ag(S 2O 3)2］2H 2O 22H 2O + O 2与二氧化碳反应2Na 2O 2 + 2CO 22Na 2CO 3 + O 2 焦亚硫酸钠是很好的抗氧化剂。 3．碱土金属：氧化物和某些水合物呈碱性且难溶于水。 （土性：包含两方面，一是难溶于水，二是难以熔化）
第21章过渡元素（Ⅱ）1.完成并配平下列方程式 (1)2FeSO4+ Br2 +H2SO4=Fe2(SO4)3+2HBr (2)2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl (3)2FeCl3 +2KI=2FeCl2+I2+2KCl (4)2Fe(OH)3 +KClO3 +4KO H=2K2FeO4+KCl+5H2O (5)2Co(OH)2 + H2O2+2OH-=2Co(OH)3 (6)Co2O3 +6HCl=CoCl2 +Cl2+3H2O (7)4K4[Co(CN)6] + O2+2H2O=4K3[Co(CN)6] + 4KO H (8)2Ni(OH)2+Br2+2OH-=2N i(OH)3+2Br- (9)Ni2+＋2HCO3-=NiCO3＋CO2+H2O (10)N i2++6NH3(过量) =[Ni(NH3)6]2+ (11)将SO2通入FeCl3溶液中。 2Fe3++SO2+2H2O =2Fe2++SO42-+4H+. (12)向硫酸亚铁溶液加入Na2CO3后滴加碘水。 Fe2++CO32- +2H2O=Fe(OH)2 +2HCO3- 2Fe(OH)2+CO32- +I2+2H2O= 2Fe(OH)3+2I-+2HCO3- (13)硫酸亚铁溶液与赤血盐混合。 Fe2++[Fe(CN)6]3-+K+=KFe[Fe(CN)6](Turnbull’s blue) (14)过量氯水滴入FeI2溶液中。 2FeI2+13Cl2+12H2O=2FeCl3+4HIO3+20HCl (15)硫酸亚铁受热分解。 △ 2FeSO4·7H2O2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O (16)用浓硫酸处理Co(OH)3。 Co(OH)3+3H2SO4= Co2(SO4)3+6H2O (17)向K4[Co(CN)6]晶体滴加水。 4K4[Co(CN)6]+O2+2H2O= 4K3[Co(CN)6]+4KO H (18)向CoCl2和溴水的混合溶液中滴加NaO H溶液。 2Co2++Br2+6OH-=2Co(O H)3↓+2Br- (19)弱酸性条件下向CoSO4溶液中滴加饱和KNO2溶液。 Co2++ NO2-+2H+＝Co3++ NO↑+ H2O (20)碱性条件下向NiSO4溶液中加入Na ClO溶液。 2Ni2++NaClO+4O H-＝2Ni(O H)3↓+NaCl
Abstract:Based on the comprehensive analysis on the plastic part’s structure service requirement, mounding quality and mould menu factoring cost. A corresponding injection mould of internal side core pulling was designed. By adopting the multi-direction and multi-combination core-pulling. A corresponding injection mould of internal side core pulling was designed, the working process of the mould was introduced 第二十一章铸铁 第一节铸铁的分类、石墨化及影响因素 一、铸铁的特点与分类 从铁碳合金相图知道，含碳量大于 2.11%的铁碳合金称为铸铁（cast iron）。虽然铸铁的强度、塑性和韧性较差，不能进行锻造，但它却具有优良的铸造性、减摩性、切削加工性等一系列的性能特点，加上它的生产设备和工艺简单、价格低，因此广泛应用于机械制造、石油、化工、冶金、矿山、交通运输、国防工业等部门。据统计，按重量百分比计算，在农业机械中铸铁件约占(40～60)%；汽车、拖拉机中约占(50～70)%；机床中约占(60～90)%。特别是近年来由于稀土镁球墨铸铁的发展，更进一步打破了钢与铸铁的使用界限，不少过去使用碳钢和合金钢制造的重要零件，如曲轴、连杆、齿轮等，如今已可采用球墨铸铁来制造“以铁代钢”、“以铸代锻”。这不仅为国家节约了大量的优质钢材，而且还大大减少了机械加工的工时，降低了产品的成本。 铸铁之所以具有这些特性，除了因为它具有接近共晶的成分，熔点低，流动性好，易于铸造外，还因为它的C、Si含量较高，使碳大部分不以化合(Fe3C)而是呈游离的石墨状态存在，石墨有润滑作用和吸油能力，因而铸铁有良好的减摩性和切削加工性。根据碳在铸铁组织中存在形式不同，可分为以下几类： 1.白口铸铁（white cast iron） 简称为白口铁，完全按照Fe-Fe3C 相图进行结晶而得到的铸铁。其中碳全部以渗碳体(Fe3C)形式存在，断口呈银白色。由于存在有大量硬而脆的Fe3C，硬度高，脆性大，很难切削加工。很少用来直接制造机器，主要用于炼钢原料或制造可锻铸铁的毛坯。 2.灰口铸铁（gray cast iron） 碳主要结晶成游离状态的石墨。其中碳大部分或全部以片状石墨形状存在，断口为暗灰色，常见的铸铁件多数是灰口铸铁。