北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室《无机化学》(第4版)(下册)-第19章 金属
北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室《无机化学》(第4版)(下册)-第25章 f区
（3）原子半径和离子半径
①镧系收缩
镧系收缩是指镧系元素的原子半径和离子半径随着原子序数的增加而逐渐减小的现象。
②镧系收缩的原因 在镧系元素中，原子核每增加一个质子，相应的有一个电子进入 4f 层，而 4f 电子对 核的屏蔽不如内层电子，因而随着原子序数增加，有效核电荷增加，核对最外层电子的吸 引增强，使原子半径、离子半径逐渐减少。 ③原子半径缩小不如离子半径 因为镧系元素金属原子的电子层比离子多一层，它的最外层是 ，4f 居于第二内层， 它对原子核的屏蔽接近 100％，因而镧系金属原子半径收缩的效果就不明显了。 ④在镧系收缩中，Eu 和 Yb 的原子半径反常 因为在 Eu 和 Yb 的电子构型中分别有半充满的 4f7 和全充满的 的缘故。 ⑤Eu 和 Yb 的密度、熔点、升华能均较低 因为在 Eu 和 Yb 的金属晶体中，由于仅给出 2 个电子形成金属键，原子间的结合力不 如其它镧系元素那样强，所以金属 Eu 和 Yb 的密度、熔点较低，升华能也比相邻的元素低。
②镧系元素的磁性特点
镧系元素具有很好的磁性，可做良好的磁性材，稀土合金还可做永磁材料。
a．
离子没有未成对电子，因此都是反磁性的；
b．
构型的离子都是顺磁性的；
c．镧系元素+3 价离子的磁矩随原子序数的增加而呈现双峰曲线。
2．镧系金属
（1）物理性质
①镧系金属为银白色，比较软，有延展性，燃点很低。
②镧系金属密度随着原子序数增加，从 到 逐渐增加，但 和 的密度较小。
触就被氧化而变色；
（3）化学性质
镧系元素是非常活泼的金属，能与大部分非金属作用。,
①镧系金属反应得到的产物为特征的+Ⅲ氧化态的化合物；
②由于 离子半径大，所以化合物所生成的键主要是离子性的；
北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室《无机化学》(第4版)(下册)-第27章 特殊
第27章 特殊类型的无机化合物27.1 复习笔记一、金属有机化合物1．定义金属有机化合物又称有机金属化合物，是指分子中含有一个或多个金属-碳键（M—C）的化合物。
2．过渡金属有机配合物（两类）（1）π-酸配合物π-酸配合物是指含有M—C键，形成反馈π配键，碳为σ电子给予体时起刘易斯碱作用，碳为π电子接受体时起刘易斯酸作用的化合物。
（2）π配合物π配合物是指配体中有直链不饱和烃，或有离域π键的环状体系，以π键电子和金属原子结合，可为π电子给予体，也可为π电子接受体的化合物。
3．金属羰基化合物（1）定义金属羰基化合物是指过渡金属元素与CO中性分子形成的配合物，通式。
（2）金属羰基化合物的特点①CO不是一个很强的刘易斯碱，它与过渡金属可形成很强的化学键；②中心原子都是过渡金属，有较低氧化态；③金属羰基化物中除个别外，都符合有效原子序数规则；④无论是单核羰基化合物还是多核羰基化合物都是典型的共价化合物。
难溶于水，易溶于有机溶剂，熔点低，易升华，受热易分解。
（3）金属羰基配合物的制备①由金属与CO 直接作用：②还原法常用的还原剂有CO 、和烷基铝等：③热解和光解法羰基配合物受热或光照下可生成新的羰基配合物：（4）有效原子序数规则有效原子序数规则是指中心原子的电子数加上配体提供的电子数之和应等于同周期的稀有气体元素的原子序数，或者中心原子的价电子数加上配体提供的电子数之和等于18的规则，EAN 规则又称18电子规则。
①EAN 可表示为：为中心原子的价电子数；为配体提供的电子数；为加合电子或与中心原子形成共价单键的原子提供的电子数。
②EAN 规则也有不少例外，如铑、钯、铱和铂等易形成四配位平面形配合物，价层电子总数通常为16也同样非常稳定。
已发现的也不符合EAN 规则。
4．烯烃、炔烃金属有机化合物过渡金属与烯烃、炔烃通过π键可形成一类含有π键的金属有机化合物，称π配合物。
（1）烯烃金属有机化合物蔡斯盐由的盐酸溶液通入乙烯、加入KCl 制得：（2）炔烃金属有机化合物乙炔既可作为二电子给予体，又可作为四电子给予体，可形成双核或三核配合物。
《无机化学》习题解析和答案
1、教材《无机化学》北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编，高等教育出版社，2002年8月第4版。
2、参考书《无机化学》北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编，高等教育出版社，1992年5月第3版。
《无机化学》邵学俊等编，武汉大学出版社，2003年4月第2版。
《无机化学》武汉大学、吉林大学等校编，高等教育出版社，1994年4月第3版。
《无机化学例题与习题》徐家宁等编，高等教育出版社，2000年7月第1版。
《无机化学习题精解》竺际舜主编，科学出版社，2001年9月第1版《无机化学》电子教案绪论（2学时）第一章原子结构和元素周期系（8学时）第二章分子结构（8学时）第三章晶体结构（4学时）第四章配合物（4学时）第五章化学热力学基础（8学时）第六章化学平衡常数（4学时）第七章化学动力学基础（6学时）第八章水溶液（4学时）第九章酸碱平衡（6学时）第十章沉淀溶解平衡（4学时）第十一章电化学基础（8学时）第十二章配位平衡（4学时）第十三章氢和稀有气体（2学时）第十四章卤素（6学时）第十五章氧族元素（5学时）第十六章氮、磷、砷（5学时）第十七章碳、硅、硼（6学时）第十八章非金属元素小结（4学时）第十九章金属通论（2学时）第二十章s区元素（4学时）第二十一章p区金属（4学时）第二十二章ds区元素（6学时）第二十三章d区元素（一）第四周期d区元素（6学时）第二十四章d区元素（二）第五、六周期d区金属（4学时）第二十五章核化学（2学时）1 ．化学的研究对象什么是化学？●化学是研究物质的组成、结构、性质与变化的一门自然科学。
（太宽泛）●化学研究的是化学物质(chemicals) 。
●化学研究分子的组成、结构、性质与变化。
●化学是研究分子层次以及以超分子为代表的分子以上层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学。
●化学是一门研究分子和超分子层次的化学物种的组成、结构、性质和变化的自然科学。
无机化学
2—2 近代化学的萌芽
1700年史塔尔（Stahl） 1700年史塔尔（Stahl）的燃素说 年史塔尔 1748年罗蒙诺索夫的质量不灭定律 1748年罗蒙诺索夫的质量不灭定律 1774年拉瓦锡提出氧化理论 1774年拉瓦锡提出氧化理论 1803年 1803年Dalton 建立的原子论 1808年盖 吕萨布（Gay-Lussac） 1808年盖•吕萨布（Gay-Lussac）的气体简比定 年盖• 律 1811年阿佛加德罗（Avogadro)定律和分子概念 1811年阿佛加德罗（Avogadro)定律和分子概念 年阿佛加德罗 1869年门捷列夫建立元素周期系 1869年门捷列夫建立元素周期系
§1 原子结构与元素周期系 6学时 §2 分子结构 §3 晶体结构 §4 配合物 §5 化学热力学基础 6学时 6学时 4学时 3学时
目 录
（上册） 上册）
第二篇 化学热力学与 化学动力学基础 14学时 学时
§6 化学平衡常数
4学时
§7 化学动力学基础 4学时 §8 水溶液 §9 酸碱平衡 3学时 6学时 3学时
化学创造了世界。 化学创造了世界。
高压钠灯
备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由于没有一 1950年就得以解决 备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决， 种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特殊材料，所以， 种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直 1965年才制取第一支高压钠灯 年才制取第一支高压钠灯。 到1965年才制取第一支高压钠灯。
宏观
由宏观到微观，定性到定量，稳定态到亚稳定态， 由宏观到微观，定性到定量，稳定态到亚稳定态，经验上升到理 论并用理论指导实践，进而开创新的研究。 论并用理论指导实践，进而开创新的研究。 哪些是关键性的问题呢？ 哪些是关键性的问题呢？ 化学反应的性能，化学催化，生命过程中的化学问题等。总之， 化学反应的性能，化学催化，生命过程中的化学问题等。总之， 化学已成为中心科学， 世纪的四个重大课题（ 化学已成为中心科学，与21世纪的四个重大课题（能源、材料、环境 世纪的四个重大课题 能源、材料、 和生命科学）都有关。 和生命科学）都有关。
无机化学(北师大等三校编,第四版,高教版, 2003)习题答案
面向二十一世纪教材北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学编无 机 化 学(第四版，北京: 高等教育出版社, 2003) 习 题 答 案第一章 原子结构和原子周期系1-1根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：（a）K （b）Al （c）Cl （d）Ti（Z=22） （e）Zn（Z=30） （f）As（Z=33） 答：（a）[Ar]4s1（b）[Ne]3s23p1（c）[Ne]3s23p5（d）[Ar]3d54s2（e）[Ar] 3d104s1（f）[Ar]4s24p31-2给出下列原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电子用箭头表示。
（a）Be （b）N （c）F （d）Cl- （e）Ne+ （f）Fe3+ （g）As3+1-3 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？1-4以下+3价离子那些具有8电子外壳？Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+答：Al3+和Sc3+具有8电子外壳。
1-5已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为：（a）3s23p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1试根据这个信息确定它们在周期表中属于那个区、哪个族、哪个周期。
答：（a）p区，ⅦA族，第三周期 （b）d区，Ⅷ族，第四周期 （c）s区，ⅡA族，第五周期 （d）f区，ⅢB族，第六周期 （e）ds区，ⅠB族，第六周期1-6根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。
答：Ti位于第四周期ⅣB族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d24s2；Ge位于第四周期ⅣA族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d104s24p2；Ag位于第五周期ⅠB族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 4d105s1；Rb位于第五周期ⅠA族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 5s1；Ne位于第二周期0族，它的基态原子的电子组态为[He] 2s22p6。
5.无机化学及实验教材及参考书目
《无机化学》课程教材及参考书目使用教材北京师范大学，中师范大学，南京师范大学无机化学教研室编.无机化学（上、下册）第四版（面向二十一世纪教材），高等教育出版社，2002.参考书目：1.北京师范大学等编，《无机化学》第三版，高等教育出版社，1992.2.武汉大学，吉林大学等校编，《无机化学》（上、下册）第三版，高等教育出版社，1994.3.傅献彩编，《大学化学》，高等教育出版社，1999.4.申泮文主编.《近代化学导论》(上、下册)，高等教育出版社，2002.5.尹敬执，申泮文合著. 《基础无机化学》，人民教育出版社，1980.6.何凤娇编. 《无机化学》，科学出版社，20017.庞锡涛编，《无机化学》第二版，高等教育出版社，1995.8.大连理工大学无机教研室编，《无机化学学习指导》第四版，大连理工大学出版社，2002.9.竺际舜主编，《无机化学习题精解》，科学出版社，2001.10.周井炎，李东风等编著，《无机化学习题精解》，科学出版社，2002.《无机化学实验》课程教材及参考书目使用教材：北京师范大学无机化学教研室等编，无机化学实验（第三版），高等教育出版社，2001.5.安顺学院化学系无机化学实验编写组自编教材，无机化学实验，2005~2007.参考书目：1.南京大学化学实验教学组编，大学化学实验，高等教育出版社，1999.9.2. 武汉大学，无机化学实验，武汉大学出版社，2002.9.3. 大连理工大学无机化学教研室编，无机化学实验（第二版），高等教育出版社，2004.6.4.周宁怀主编，微型无机化学实验，科学出版社，2000.2.5.吴泳主编，大学化学新体系实验，科学出版社，1999.8.6.山东大学、山东师范大学等校合编，基础化学实验（Ⅰ）——无机及分析化学实验，化学工业出版社，2003.7.7.陈虹锦主编，实验化学，科学出版社，2003.8.8.蒋碧如等编，无机化学实验（第三版），高等教育出版社，2001.6.9.李梅等主编，化学实验与生活——从实验中了解化学，化学工业出版社，2004.8.10.华中师范大学等校编，分析化学实验，（第三版），高等教育出版社，2001.7.11.侯振雨主编，无机及分析化学实验，化学工业出版社，2004.9.安顺学院化学系无机化学及实验编写组2007.3.。
北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室《无机化学》(第4版)(下册)-第23章 d区
第23章 d区金属（一） 第四周期d区金属23.1 复习笔记一、引言1．d区金属d区元素是指周期表中具有部分填充的d壳层的电子的过渡元素，这些元素都是金属，故又称为d区金属；铜族元素在呈现某些氧化态时也有部分填充的d电子，故常把铜族元素也作为过渡金属。
2．第一过渡系第一过渡系是指第四周期表中的Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu元素，其中钪元素是过渡元素中最轻的一个外，其他都具有部分填充的3d壳层电子。
3．第二过渡系第二过渡系元素是指第五周期中的Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd和Ag。
4．第三过渡系第三过渡系元素是指第六周期中的La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au组成。
5．第四过渡系第四过渡系元素由锕（Ac）到112号元素组成。
6．内过渡元素把镧系和锕系这些金属元素称为f区元素（或f区金属），或称内过渡系元素。
二、第一过渡系元素的基本性质1．金属的性质（1）电子结构特点具有未充满的3d轨道，最外层电子为1～2个，电子构型为。
（2）还原性具有较强的还原性，能从非氧化性酸中置换出氢，第一过渡系元素从左到右金属的还原能力逐渐减弱。
（3）原子半径和密度①与同周期主族元素的金属相比，具有较小的原子半径和较大的密度。
②原子半径随原子序数的增加而减小，开始减小很明显，到ⅥB族以后就变得平缓，到ⅠB时原子半径又开始上升。
（4）硬度这些金属的硬度大，其中硬度最大的是铬（莫氏硬度为9）。
（5）熔、沸点熔、沸点均很高。
2．氧化态过渡金属元素不同于主族金属的特征表现为可变氧化态，通常有小于它们族数的氧化态：（1）第一过渡系元素除钪以外都可失去4s2形成+Ⅱ氧化态阳离子；（2）可以失去一个3d电子形成+Ⅲ氧化态阳离子；（3）随原子序数增加，氧化态先是逐渐升高，达到与其族数对应的最高氧化态（ⅢB～ⅦB），随后出现低氧化态，这种变化趋势与成键d电子数有关；（4）第一过渡系列后半部的元素（V，Cr，Mn，Fe，Co）能出现零氧化态，它们与不带电荷的中性分子配位体（如CO）形成羰基配合物。
北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室《无机化学》(第4版)章节题库-绪论至第三章(
第三部分章节题库说明：本部分严格按照北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室主编的《无机化学》（第4版）教材内容进行编写，每一章都精心挑选经典常见考题，并予以详细解答。
熟练掌握本书考题的解答，有助于学员理解和掌握有关概念、原理，并提高解题能力。
绪论本章不是考研复习的重点，暂未编选章节习题，若有最新习题会及时更新。
第1章原子结构与元素周期系一、选择题1．某元素的价层电子构型为，该元素是（）。
A．钛B．铬C．锰D．铁【答案】C【解析】价电子为，有d电子，为副族元素，有7个价电子，为第ⅦB族元素。
2．表示电子运动状态的四个量子数不合理的是（）。
【答案】B【解析】四个量子数中要求l<n，而B项中的l＞n。
3．在B、C、N、O四种元素中，第一电离能最大的是（）。
A．BB．CC．ND．O【答案】C【解析】虽然O的电负性比N大，但N上的2p电子半充满，能量更低，更稳定，更不易失去电子，第一电离能更大。
4．下列哪一个是对的不正确说法？（）A．原子序数是13B．电子总数是13C．中子数是14D．质量数是27【答案】B【解析】左上角标是原子质量数（核内质子与中子之和），左下角标是核内质子数（或原子序数），右上角标是离子的电荷数。
5．某元素位于元素周期表中36号元素之前，失去3个电子后，在角量子数为2的轨道上刚好半充满，该元素是（）。
A．铬B．钒C．砷D．铁【答案】D【解析】角量子数l＝2的轨道是d轨道，共有5条，半充满表明失去3个电子后＋3价离子有5个d电子，该元素原单质有8个价电子，有d电子，其应为第ⅧB族元素。
6．在Al、Si、P、S四种元素的原子中，第一电离能最大的是（）。
A．AlB．SiC．PD．S【答案】C【解析】四种元素均为第三周期元素，Al→Si→P→S，电负性应该依次增加，但由于P 元素3p轨道半充满，更稳定，第一电离能最大。
7．下列哪一组量子数表示的是一个4p轨道？（）A．n＝4，l＝1，m＝0B．n＝4，l＝2，m＝1C．n＝4，l＝3，m＝2D．n＝4，l＝0，m＝0【答案】A【解析】4p轨道的主量子数n＝4，角量子数l＝1，而磁量子数m＝0，±1。
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第19章 金属通论
19.1
复习笔记一、概述
1．金属元素概念
金属元素是指那些价层电子数较少，在化学反应中较易丢失电子的元素。
2．金属的分类
常见金属分类如图19-1所示。
图19-1 常见金属分类示意图
二、金属的提炼1．金属的提炼
金属的提炼是指从自然界索取金属单质的过程。
一般，金属的提炼分为矿石的富集、冶炼和精炼三个过程。
2．金属还原过程的热力学
（1）一般，金属氧化物越稳定，
的负值越大，金属越难被还原。
（2）自由能-温度图
①将氧化物的生成自由能对温度作图，这种图称为自由能-温度图，又称埃林汉姆图；
②从自由能-温度图中可获得某些金属氧化物分解的适宜温度，寻找适宜的还原剂。
3
．工业上冶炼金属的一般方法根据金属的存在形式、金属还原过程的热力学及其它诸多因素，工业上冶炼金属的方法主要有热分解法、热还原法、电解法和氧化法。
（1）热分解法
热分解法适用于、辰砂等少数不活泼金属化合物：
（
2
）热还原法热还原法是最常见的从矿石提取金属的方法。
由于所用的还原剂不同，可分为碳热还原法、氢热还原法和金属热还原法。
①碳热还原法碳热还原法是指用C 或CO 做还原剂的冶炼金属的方法：
由于大多数碳酸盐在高温下易发生热分解生成氧化物，制备过程：
对硫化物，先将矿石在空气中煅烧使之转化为氧化物，再用碳还原：
碳热还原法的缺点是制得的金属中往往含有碳和碳化物，得不到较纯的金属。
②氢热还原法
氢热还原法主要用于制备少量的纯金属：
③金属热还原法（金属置换法）
金属热还原法是指用一种金属做还原剂把另一种金属从其化合物中还原出来的方法。
如：
用铝做还原剂制取其它金属的方法称为铝热法：
（3）电解法
电解法主要用于从化合物中制取活泼金属，通常是电解其熔融盐：
（4）氧化法
氧化法是指使用氧化剂制取金属单质的方法，如金银的提取。
4．金属的精炼
常用的金属精炼方法有：电解精炼、气相精炼和区域熔炼。
（1）电解精炼
电解精炼是指电解时将不纯的金属做成电解槽的阳极，薄片纯金属做成阴极，通过电
解在阴极上得到纯金属的方法。
（2）气相精炼
气相精炼是指利用金属单质或化合物的沸点与所含杂质的沸点不同的特点，通过加热控制温度使之分离的精炼方法。
①羰化法用于提纯铁、镍等许多过渡金属：
②碘化物热分解法用于提纯少量锆、铪、铍、钛和钨等：
（3）区域熔炼
三、金属的物理性质和化学性质
1．金属的物理性质
金属和非金属的物理性质有很明显的差别，如表19-1所示。
表19-1 金属和非金属物理性质的比较
2．金属的化学性质
金属的价电子构型有以下几种：
（1）s区（IA、IIA）金属；
（2）p区（ⅢA～ⅥA）金属；
（3）d区（ⅢB～Ⅷ）金属；
（4）ds区（IB～ⅡB）金属；
（5）f区（镧系、锕系）金属。
四、合金
合金是具有金属特性的多种元素的混合物。
在熔化状态时金属可相互溶解或混合形成合金，金属与某些非金属也可以形成合金。
合金与组成它的金属的性质常有较大差别。
有三种类型的合金：低共熔混合物、金属固溶体和金属化合物。
1．低共熔混合物（低共熔合金）
当两种金属按一定组成比共熔时，其熔点总比任一组分金属的熔点要低。
当组成为某一定值时，熔点最低，此熔点即为最低共熔温度，低共熔混合物是指按这种方式组成的混合物，是一种非均匀混合物。
2．金属固溶体（金属固态溶液）
金属固溶体是一种均匀的组织。
固溶体中被溶解的金属可以有限或无限地溶于基体金属的晶格中。
根据溶质原子在晶体中所处的位置可将固溶体分为置换固溶体、间隙固溶体和缺位固溶体，如图19-2所示。
图19-2 纯金属和各种固溶体示意图
3．金属化合物（金属互化物）
金属化合物（金属互化物）是指当两种金属元素的电负性、电子构型和原子半径差别较大时所形成的化合物。
19.2 课后习题详解
（一）思考题
19-1 在化学史上，金、银、汞、铅、铜等重金属发现最早，轻金属则发现较迟，如钾、钠、钙等直到19世纪才被发现，这是什么原因？
答：发现早的金银铜等重金属比较稳定，化学性质不活泼，在自然界中以游离态形式存在，轻金属化学性质活泼，在自然界中没有单质形态。
虽然有的重金属以化合态存在但与碳在高温的条件下容易还原成金属，而一些活泼金属形成的化合物以电解熔融物的方法才能得到金属单质，然而这种冶炼金属的方法发现的较晚，所以先发现重金属而后发现轻。