过渡族元素部分

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过渡元素(1)

过渡元素(1)

O V OOO-
O V OO
O V OO- +H2O
PH=12-10.6
pH 10 pH 9 VO43 (浅黄色) pH 12 HVO4 2 HV2O73 V3O93 pH 7 pH 6.5 pH 3.2 V5O143(红棕色)V2O5 xH 2O(砖红色) pH 1 V10O286(黄色) VO2 (浅黄色)
二、钛及其化合物
二氧化钛的制取
二氧化钛的工业生产,几乎包括了全部无机化学工艺过程,因而被喻 为“工艺艺术品”。
二氧化钛的生产可采用硫酸法或氯化法,以钛铁矿为原料的二氧化钛 生产常以硫酸法为主。该法主要过程有:(1)硫酸分解精矿制取硫酸氧钛溶 液(2)净化除铁(3)水解制偏钛酸(4)偏钛酸煅烧制二氧化钛。 钛铁矿精矿成分除FeTiO3外,还有Fe2O3以及SiO2, Al2O3, MnO, CaO, MgO等杂质。160~200°C下,用浓硫酸分解精矿的主要反应如下:
[V (O2 )]3 H 2O2 2 H 2O [VO2 (O2 ) 2 ]3 6 H
钒酸盐与过氧化氢的反应,在分析上可用于定量和比色测定钒。 即使在酸性很强的溶液中也没有[V(H2O)6]4+和[V(H2O)6]5+,因为V(IV)、 V(V)的电荷高、半径小,在水溶液中容易水解,常以氧合离子形式存在。 钒的电位图:
过渡元素(I)
d区元素通常称为过渡元素,但目前对过渡元素的范围有不同的划分方法。一
种把具有未充满的d电子层或f层的元素称为过渡元素,包括周期系第四、五、六
周期从ⅢB族到VⅢ族的元素,共有直列。另一种采取较为广义的划分,即把 常见氧化态时含有未充满的d或f电子层的那些元素称为过渡元素,即IB族也为过

元素周期表中的主族元素与过渡元素

元素周期表中的主族元素与过渡元素

元素周期表中的主族元素与过渡元素元素周期表是化学中重要的基础知识,它将元素按照一定的规律进行分类和排列。

元素周期表中的元素可以分为主族元素和过渡元素两大类。

本文将针对这两类元素作出详细介绍。

一、主族元素主族元素又称为A类元素,它们主要位于元素周期表的左侧和右侧,包括1A、2A、13A、14A、15A、16A和17A族元素。

主族元素的特点是它们的化合价电子数与主族元素组号一致。

下面我将逐一介绍主族元素的特点和应用。

1. 1A族元素:氢(H) 和碱金属元素(Li、Na、K、Rb、Cs、Fr)碱金属元素的特点是:具有非常低的电离能和较大的原子半径,因此它们容易失去价层电子,生成正离子。

碱金属元素在反应中常显示出活泼的性质。

碱金属元素的应用十分广泛。

例如,钾和铷被广泛用于农业领域,作为植物的营养元素;锂在电池领域有重要的应用;氢气在工业和能源中是一种重要的原料。

2. 2A族元素:碱土金属元素(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)碱土金属元素具有较高的电离能和较小的原子半径,因此它们在化学反应中容易失去两个价层电子,生成+2价阳离子。

与碱金属元素相比,碱土金属元素更加不活泼。

碱土金属元素在实际生活中有诸多应用。

例如,钙是人体骨骼和牙齿的重要组成部分;镁在冶金业中广泛用作合金的添加剂;镁合金在航空航天领域有广泛的应用。

3. 13A族元素:硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In) 和铊(Tl)13A族元素具有不规则的电子排布,因此它们的化学性质多样。

其中硼是一种非金属元素,常形成共价化合物。

铝是一种具有广泛应用前景的轻金属,被广泛用作构造材料。

4. 14A族元素:碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)和铅(Pb)14A族元素的共同特点是它们的电子排布规则,并且它们能带有多种化合价态。

碳具有广泛的化合价态,如+4价的二氧化碳和-4价的甲烷。

硅和锗是半导体材料,被广泛用于电子工业。

5. 15A族元素:氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)15A族元素以氮在空气中的含量最为丰富。

元素周期表的主族与过渡族

元素周期表的主族与过渡族

元素周期表的主族与过渡族元素周期表是化学中的基础知识之一,它以一种有序的方式将所有已知的化学元素组织起来。

周期表的主族和过渡族是其中的两个重要概念。

本文将重点探讨主族和过渡族的定义、特点和应用。

一、主族元素主族元素是指周期表中IA至VIIIA族的元素。

它们共享相似的化学特性,其中IA族元素被称为碱金属,VIIIA族元素则是典型的稀有气体。

主族元素的主要特征是其最外层电子层的元素数。

例如,IA族元素的最外层电子层只有一个电子,而VIIIA族元素的最外层电子层则被填满满。

这一特点使得主族元素具有相似的电子配置和化学反应性质。

主族元素在日常生活中有广泛的应用。

例如,碱金属钠和钾可以用于制备肥皂和肥料;硼可以用于制造玻璃和养料;氧和氮则是我们生活必须的气体成分。

二、过渡族元素过渡族元素是指周期表中的IIIB至IIB族元素,也就是中间区的元素。

它们的特点是具有变化多样的电子配置和价态。

过渡族元素的最外层电子层有两个能容纳的电子槽,这导致它们具有复杂的电子配置。

在这些元素中,电子的填充顺序和能级分布可以产生非常丰富的化学性质。

过渡族元素在许多重要的应用中起着关键作用。

例如,铁、钴和镍是重要的催化剂和材料;铜和银可以应用于导电材料和货币;金则以其稀有和耐腐蚀的性质而成为重要的贵金属。

三、主族与过渡族的差异主族和过渡族元素的区别主要体现在它们的电子配置和化学性质上。

主族元素的电子配置相对简单,它们倾向于失去或获得电子以达到稳定的八个电子。

过渡族元素则更容易形成氧化态,其电子配置具有较高的变化性。

此外,主族元素在周期表中靠近左侧,它们的最外层电子较远离核,具有较大的原子半径和较低的电离能。

相比之下,过渡族元素在周期表中靠近中间,最外层电子与核的距离较近,具有较小的原子半径和较高的电离能。

四、主族与过渡族的应用主族和过渡族元素在工业和科学研究中都有重要应用。

主族元素如锂、钠和钾被广泛应用于锂离子电池和燃料电池中。

主族元素的化合物也用作药物、肥料和杀虫剂等。

元素化学 第六章过渡元素

元素化学 第六章过渡元素

V -1.2 (估算值) HNO3,HF 浓 H2SO4 Ni -0.25 稀 HCl H2SO4 等
Cr -0.86 稀 HCl H2SO4 Cu +0.34 HNO3,浓热 H2SO4
Mn -1.17 稀 HCl H2SO4 等 Zn -0.763 稀 HCl 7 H2SO4 等
M /M
2
(n-1)d 轨道与ns 轨道能级差较小。因此,d电子也能参与成键,能
形成大于族数的+2、+3氧化态化合物。它的多变价体现了过渡元素 的特性。
铜族元素化学活性远小于碱金属
这是由于标准电极电势比碱
金属大。且金属活性从Cu → Ag →Au 依次降低(与碱金属相反)。 ∵Z*显著↗,起主导作用;r也↗,但次要,以致离子势 ↗, ∴金 属性降低
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1
过 渡 元 素
1 过渡元素概述
(1)过渡元素包括d区和ds区元素 周期系第ⅢB~ⅦB, Ⅷ, ⅠB~ⅡB元素;
Cr
轻过渡系
重过渡系
(2)价电子构型:(n-1)d1-9ns1-2, (n-1)d10ns1-2。 (3)镧系和锕系称为内过渡元素(电子主要是填充在更内 层的f轨道上,或f 区元素。
金只能溶于王水中 Au+4HCl+HNO3→H[AuCl4]+NO+2H2O Cu,Ag,Au不能置换稀酸中的H+(还原性差)
22
过 渡 元 素 —— 铜 银 金
2 铜的重要化合物 2. 1 氧化物 • 氧化铜(CuO):黑色 • 氧化亚铜(Cu2O):暗红色 制备:加热氢氧化铜、碱式碳酸铜、硝酸盐都能 得到氧化铜。
5 d区元素的磁性 过渡元素的原子或离子大多存在未成对电子,具 有顺磁性。 成单电子数越多,磁性越强。

化学元素周期表中的过渡元素性质研究

化学元素周期表中的过渡元素性质研究

化学元素周期表中的过渡元素性质研究化学元素周期表是化学学科的重要组成部分,其中的元素被归类为主族元素、过渡元素和内过渡元素。

过渡元素位于元素周期表的中间部位,它们的性质介于主族元素和内过渡元素之间,并且具有很多重要的化学性质和应用。

本文将讨论过渡元素的性质和研究进展。

一、概述过渡元素包括元素周期表第4-11族元素和第12族元素铜、银和金。

它们在元素周期表中的位置是从左到右逐渐靠近中间的位置,原子量和原子半径逐渐减小,电子亲和能力和电离能逐渐增加,而化学活性则表现为中等强度。

过渡元素具有很多复杂的物理化学性质,如电子结构、晶体结构、氧化还原性、化合物生成量、催化活性、磁性和光学性质等。

因此,研究过渡元素的性质对于我们深入了解化学科学和从事相应应用领域都有很多帮助。

二、电子结构过渡元素的电子结构非常复杂,它们的最外层电子数在2~11个之间变化。

相邻过渡元素的电子结构之间有很多相似之处,这是它们具有相似化学性质的基础。

过渡元素的电子结构为d轨道和s轨道的杂化,过渡元素具有不同数目的未成对电子,这也是它们所表现出来的复杂化学性质的原因之一。

过渡元素的超导性质也是由于d电子的存在而导致的。

对于过渡元素电子结构的研究,可以采用X射线吸收光谱、电子能谱和光电子能谱等技术手段。

三、晶体结构许多过渡元素和过渡金属化合物具有复杂的晶体结构,比如说钢铁就是一种由过渡金属组成的晶体结构体系。

晶体结构对物质的物理化学性质有很大的影响,因此研究过渡元素和过渡金属化合物的晶体结构对于我们理解物质的性质具有很高的价值。

目前常用的结构研究方法有X射线衍射和中子衍射等技术。

四、氧化还原性过渡元素在化学反应中具有很强的氧化还原能力,这是它们所表现出来的化学性质之一。

它们经常参与氧化还原反应,如在电解质溶液中,水可被分解为氧气和氢气。

过渡金属氧化物和氢氧化物是工业和研究领域中重要的化学品之一,它们广泛应用于催化剂、磁性材料、电子材料和光电材料等领域。

过渡元素

过渡元素

简介
综合介绍
信息介绍
性质特征
信息介绍
周期表中从IIIB族到VIII族的元素。共有三个系列的元素(钪到镍、钇到钯和镧到铂),电子逐个填入他 们的3d、4d和5d轨道。有时人们把过渡元素的范围扩大到包括镧系元素和锕系元素。因此有时也把铜族元素包括 在过渡元素范围之内。锌族元素(IIB)形成稳定配位化合物的能力上与过渡元素很相似,因此也有人建议把锌 族元素归入过渡元素范围。各系列过渡元素的与阿兹半径自左而右缓慢递减,各族元素的半径自上而下略有增加, 但不像主族元素增加的那样显著。
制作模式
过渡金属大多有其独特的生产方法:电解法、金属热还原法、氢还原法和碘化物热分解法。 存在: 大多数过渡金属都是以氧化物或硫化物的形式存在于地壳中,只有金、银等几种单质可以稳定存在。
催化剂
过渡金属催化剂或是生命起源的关键
要解释生命如何在地球上出现这个悬而未决的大问题,就像是回答先有鸡还是先有蛋的悖论:诸如氨基酸和 核苷酸这样的基本生化物质,是如何在生物催化剂(蛋白质或核酶)出现之前而完成其构造的?在最新一期《生 物学通报》上,科学家发表论文指出,或是第三种类型的催化剂启动了深海热泉中的新陈代谢以及生命。
原子结构
原子构型
原子半径
原子构型
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)d1-9ns1-2(Pd为4d5s)。
过渡元素原子的价电子层结构和氧化态 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,所以在许多反应中,过渡元素的d电子可以部分或全部参加成键。

过渡元素

过渡元素
OH- MnO4- +C2O42- H2 O H+
油状 绿色
MnO2+O2+O3
MnO42- +CO2 MnO2 + CO2 Mn2++CO2
由软锰矿制备KMnO4
软锰矿 粉碎
氧化剂
OH- △
K2MnO4 墨绿色
常用的氧化剂有O2、KNO3和KClO3。反应介质为KOH或K2CO3。
2MnO2+4KOH+O2 == 2K2MnO4+2H2O 3MnO2+6KOH+KClO3 == 3K2MnO4+KCl+3H2O MnO2+K2CO3+KNO3 == K2MnO4+KNO2+CO2↑
过渡元素的通性
具有部分填充d或f壳层电子的元素。 狭义:(n-1)d1~8ns1~2 ⅢB~Ⅷ 8列 10列
广义:(n-1)d1~10ns1~2 ⅢB~ⅡB
过渡元素全部为金属,其化合物颜色多、 变 价多、形成配合物多。
• (n-1)d1~10ns1~2 (Pd:4d105s0) • d电子数较多. • d电子可部分或全部成键. • d轨道未充满可接受孤电子
1.33V -0.41V -0.91V 2-————Cr3+————Cr2+————Cr
Ea
θ:
Cr2O7
酸性介质氧化性强,碱性介质还原性强
Cr2O7
酸 性 Cr3+ 介 质 MnO 4-+H+
Ag+
2- +ຫໍສະໝຸດ SO42-S2O82-
H2O2 碱 性 CrO2- 介 质 Br2
CrO42-+H2O

元素周期表中的过渡金属

元素周期表中的过渡金属

元素周期表中的过渡金属元素周期表是描述元素的分类和性质的重要工具。

其中,过渡金属是指在周期表中位于主族元素和稀土金属之间的一组元素。

它们具有一系列独特的性质和应用,对我们的日常生活和科学领域都有重要影响。

过渡金属的定义在元素周期表中,过渡金属通常被定义为具有部分填充的d轨道的元素。

它们的原子结构特点是d电子层不是满电子层,即d轨道中存在未配对或未填满的电子。

这使得过渡金属具有许多独特的性质,例如可变的氧化态、良好的导电性和热导性等。

典型的过渡金属元素过渡金属包括铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)等。

它们具有共同的特征,如高熔点、高密度、良好的导电性和热导性等。

这些元素在自然界中广泛存在,且大多数用途广泛。

性质和应用过渡金属具有许多重要的物理和化学性质,为它们带来了广泛的应用。

以下是一些常见的例子:1. 催化剂:过渡金属广泛用于催化反应,例如铂(Pt)催化剂在汽车尾气净化和氢气燃料电池中起着重要作用。

2. 磁性材料:铁、钴和镍等过渡金属是制造磁性材料的重要成分。

它们被广泛应用于电子设备、电动机和磁存储介质等领域。

3. 合金:过渡金属在合金制备中起着关键作用。

例如,钢是由铁和碳以及其他过渡金属组成的合金,拥有优异的强度和耐腐蚀性能。

4. 荧光材料:某些过渡金属离子在激发条件下能够发出明亮的荧光,例如钐(Sm)和铕(Eu)等离子常用于荧光显示器和照明装置中。

5. 生物学应用:许多过渡金属离子在生物体内具有重要的生理功能,如铁在血红蛋白中的运输氧气。

过渡金属的周期性和趋势过渡金属元素在元素周期表中按照原子序数的增加排列。

它们的性质和趋势在一定程度上与原子序数的变化相吻合,但也存在一些异常现象。

1. 电子结构:过渡金属的电子结构具有一定的规律性。

它们的原子结构中的d电子数目逐渐增加,从Sc(21)到Cu(29)的元素具有各自特定的电子组态。

2. 原子半径:在过渡金属族中,原子半径从左到右逐渐减小。

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高中学生化学竞赛辅导——元素部分2铜族元素一、铜族元素的通性包括:铜(Cu)银(Ag)金(Au)价电子构型:(n-1)d10ns1次外层为18电子构型,使铜族元素原子的有效核电荷较多。

M+为18电子构型。

氧化态:+I +II +III 常见氧化态:Cu Ag Au(在水溶液中) +II +I +III铜Cu 银Ag 金Au标准电极电势依次增大,且都大于氢,金属活泼性依次减小单质形成M+(aq)的活性依次降低在酸性溶液中,Cu+Au+易歧化铜族元素的离子具有很强的极化力和明显的变形性,易形成共价化合物易形成配合物化学性质与氧气:在含有CO2的潮湿空气中,铜的表面会逐渐蒙上绿色的铜锈2Cu + O2 + H2O + CO2→ Cu2(OH)2CO3在加热条件下,铜与氧化合成CuO,而银、金不发生变化与酸:有氧存在时,铜可溶于稀酸和浓盐酸铜银可溶于硝酸和浓硫酸金只溶于王水三、铜族元素的重要化合物1、铜的化合物铜的常见化合物的氧化值为+1和+2。

颜色(1)Cu2O制备4CuO→2Cu2O(红)+O2↑(1000℃)2[Cu(OH)4]2-+CH2OH(CHOH)4CHO=Cu2O↓(红棕色)+4OH-+ CH2OH(CHOH)4COOH鉴定醛,医学上检查糖尿病性质a. 对热的稳定性Cu2O对热比较稳定, 在1235℃融化而不分解b.与酸反应——发生歧化反应Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu↓c. 溶于氨水形成配合物Cu2O+4NH3·H2O=2 [Cu(NH3)2]++2OH-+3H2O无色[Cu(NH3)2]+的还原性较强在空气中不稳定:2[Cu(NH3)2]+ +4NH3·H2O+2/1O2= 2[Cu(NH3)4]2+(蓝色) +2OH-+3H2O 可用来除去气体中的氧(2)卤化物CuX(X=Cl,Br,I) 物理性质:白色,难溶于水且溶解度按Cl,Br,I依次降低制备2Cu2++4I-=2CuI↓+I2用此反应以碘量法测定Cu2+的含量Cu2++Cu+4Cl-→2[CuCl2]-(土黄色) 2[CuCl2]-→2CuCl↓(白色)+2Cl-(稀释)总反应: Cu2++Cu+2Cl-→2CuCl ↓(3)配合物Cu+:3d10 能形成配位数为2、3、4的配合物例如:配位数杂化配离子几何构型2 sp [CuCl2]-直线型4 sp3[Cu(CN)4]3- 四面体氧化态为+II的化合物氧化铜CuO 黑色的碱性氧化物,不溶于水溶于酸,热稳定性高, 具有氧化性.氢氧化铜Cu(OH)2 制备: Cu2++2OH-= Cu(OH)2↓(浅蓝色絮状)性质: a. 受热分解Cu(OH)2= CuO (黑色)+H2Ob.显两性Cu(OH)2+ 2NaOH= Na2[Cu (OH)4](蓝色) Cu(OH)2+ 2H+= Cu2++2H2Oc. 易溶于氨水,生成深蓝色的配合物Cu(OH)2+4NH3·H2O= 2[Cu(NH3)4]2+(深蓝色)+2OH-+4H2O 鉴定Cu2+离子Cu(I)和Cu(II)的相互转化2+若使Cu+的歧化反应逆向进行, 需要降低溶液中的Cu+浓度; 在还原剂作用下, 使Cu2+转变为Cu+,同时使Cu+形成配离子或沉淀2、银的化合物(1)在银的化合物中,Ag(Ⅰ)的化合物最稳定。

银的化合物具有以下特点:难溶的多易溶:AgNO3, AgF, AgClO4难溶:AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN, Ag2S, Ag2CO3, Ag2CrO4等有颜色AgCl AgBr AgI Ag2O Ag2CrO4Ag2S白浅黄黄褐砖红黑(2)Ag(Ⅰ)离子的反应(3)在Ag+中加入NaOH溶液,因为AgOH极不稳定,析出的沉淀是Ag2O:2Ag+ + 2OH-→ Ag2O(s) + H2O含有[Ag(NH3)2]+的溶液能把醛或某些糖氧化,本身被还原为单质银2[Ag(NH3)2]+ + HCHO + 3OH-→2Ag(s) + HCOO- + 4NH3 + 2H2O这类反应也叫做银镜反应Ag+的鉴定锌族元素一、锌族元素的概述1. 锌族元素包括:锌(Zn)镉(Cd)汞(Hg)价电子构型:(n-1)d10ns2氧化态:+I +II 常见氧化态:Zn Cd Hg(在水溶液中) +II +I,+II +II,+I特征性质及其变化规律特征氧化态是+II,也能形成+I的化合物,且以双聚离子存在。

即:[-M︰M-]2+,Hg22+较稳定因无d-d跃迁,所以其离子不显颜色同族元素金属活泼性与IB金属先同,从Zn到Hg活泼性降低,恰好与碱土金属相反。

IIB族金属比IB族活泼二、锌族元素的重要化合物这些化合物的基本特征是:一般化合物无色M2+的极化作用和变形性依Zn-Cd-Hg增强M2+离子化合物具有特征的抗磁性常见的盐都含有结晶水。

形成配合物的倾向较大。

1. 氧化物和氢氧化物氧化物:ZnO(白色)CdO(棕黄)HgO(红或黄)制备:(1)ZnO和CdO的制备由金属在空气中燃烧由相应的碳酸盐和硝酸盐热分解而制得(2)HgO的制备硝酸汞加氢氧化钠——黄色HgO沉淀硝酸汞晶体加热——红色HgOZnO CdO HgO酸碱性两性碱性碱性碱性递增热稳定性递减氢氧化物制备:由盐加碱可得Zn(OH)2,Cd(OH)2Hg2++2OH-=HgO↓(黄)+H2OZn(OH)2 Cd(OH)2溶解性: 皆难溶于水酸碱性: 两性两性偏碱热稳定性: 依次递减Zn(OH)2+2H+=Zn2++2H2O Zn(OH)2+2OH-= [Zn(OH)4]2- Zn(OH)2→ZnO+H2O (877℃) Cd(OH)2→CdO+H2O (197℃) M(OH)2+2NH3→[M(NH3)4]2++2OH- (M=Zn,Cd)氯化汞——升汞 (有剧毒)制备:(1) Hg 直接与氯气直接作用制得(2) HgSO 4与NaCl 固体混合物加热制取HgSO 4+NaCl= Na 2SO 4+HgCl 2(g)(300℃)结构: 以共价键结合, 空间构型为直线型 Cl —Hg —ClHgCl2的性质(1)水解性——在水中稍有水解(2) 氨解性 HgCl 2+2NH 3→Hg(NH 2)Cl ↓(白)+NH 4Cl(3)氧化还原性 在酸性溶液中, HgCl 2是一个较强的氧化剂与适量SnCl 2反应 2HgCl 2+Sn 2++4Cl -=Hg 2Cl 2↓(白)+[SnCl 6]2-如果SnCl 2过量 Hg 2Cl 2+Sn 2++4Cl -=Hg ↓(黑)+[SnCl 6]2-利用这一反应鉴定Hg(II)或Sn(II)(4) 易形成配合物 形成氨配合物(在NH 4Cl 中)HgCl 2+2NH 3(少)=[Hg(NH 3)2Cl 2] ↓(白) [Hg(NH 3)2Cl 2]+ 2NH 3(过量)= [Hg(NH 3)4]Cl 2形成氯的配合物 HgCl 2+2Cl -=[HgCl 4]2- (在碱金属氯化物中使HgCl2溶解度增大) Hg 2++2I - =HgI 2↓(桔红色) HgI 2+2I -=[HgI 4]2-(无色)2[HgI 4]2-+4OH -+NH 4+=Hg 2NI ↓(红棕)+7I -+4H 2O 溶液称为奈斯勒试剂, 可用来鉴定NH 4+离子(4) Hg2Cl2——甘汞 制备:HgCl 2+Hg=Hg 2Cl 2↓(白)结构:直线型 Cl —Hg —Hg —Cl性质:(1)不稳定性(2)氨解Hg 2Cl 2+2NH 3→Hg(NH 2)Cl ↓(白)+Hg ↓(黑)+NH 4Cl 用来鉴定Hg(I)Hg 22+与Hg 2+的互相转化g2+Hg 22++S 2-→HgS ↓+ Hg ↓ Hg 22++2CN -→Hg(CN)2↓+ Hg ↓Hg 22++4I -→[HgI 4]2-+ Hg ↓ Hg 22++2OH -→HgO ↓+ Hg ↓+H 2O第一过渡系元素的基本性质一、金属的性质 结构特点:具有未充满的3d 轨道,最外层电子为1-2个为即: 3d 1-104s 1-2 ①它们的电离能和电负性都比较小,容易失去电子呈金属性②标准电极电势值几乎都是负值 表明具有较强的还原性,能从非氧化性酸中置换出氢。

③第一过渡系元素从左到右金属的还原能力逐渐减弱原子半径、硬度、熔点的变化规律原子半径随着原子序数的增加原子半径减小,到IB 时原子半径又开始增大。

d 电子和s 电子均能作为价电子参与金属键的形成,因此,这些金属有大的硬度,其中铬的硬度最大。

金属从左到右,熔点从钪的1541℃升至钒的1893℃,然后下降到锰1244℃,再上升到再下降。

元素 Sc Ti V Cr Mn FeCo Ni Cu Zn 氧化态 +II +II +II +II +II+II +II +II +II +III +III +III +III +III +III+III +III +III +III+IV +IV +IV +IV +IV+IV +V +V +V +V+VI +VI +VI+VII一般规律 一般可有+1,+2依次增加达到与族数相同的氧化态(VIII 族仅Ru ,Os 有+8氧化物) 同一周期过渡系元素从左至右氧化态先是逐渐升高后有逐渐降低。

同族从上到下高氧化态趋向稳定,这一点与主族不同。

三、最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性从左到右最高氧化态氧化物及其水合氧化物的碱性减弱,酸性增强。

用“离子势标度”来衡量同一元素不同氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性,一般时低氧化态氧化物及其水合氧化物呈碱性,最高氧化态呈酸性,且随着氧化态升高,水合氧化物的酸性增强,碱性减弱。

四、氧化还原稳定性同周期从左至右金属还原性依次减弱。

Ti 2+,V 2+,Cr 2+都是较强的还原剂最高含氧酸从左至右氧化性逐渐增强。

Cr 2O 72-,HMnO 4,FeO 42-是强氧化剂中间氧化态化合物在一定条件下不稳定,具有氧化还原性。

有的发生歧化反应。

五、配位性 六、水合离子的颜色和含氧酸根的颜色 七、磁性及催化性钛 Ti: 3d 24s 2 常见氧化态:Ti 4+(无色)因电荷高,极化力大,易于氧配位,存在形式是碱式氧基盐,TiO 2+(钛酰离子)、TiO 32- 非水溶液中(如盐酸溶液)中有Ti 4+存在钛元素的电势图 TiF 62-Ti 具有强还原性;Ti 3+,Ti 2+具有还原性;钛的主要化合物 (1)TiO 2:结构:金红石型(2)Ti (IV ) 在制取钛白的过程中需测定TI (IV )的含量——如何设计3Ti (IV )+Al=3Ti 3++Al 3+ Ti 3++Fe 3+=Ti (IV )+Fe 2+ 以KSCN 为指示剂(3)Ti (IV )的配合物 Ti(IV)易形成配位数为6的配合物: [TiF 6]2-钒 V :3d 34s 2 最高氧化态为+5;其它氧化态有+4,+3,+2,也有+1,0,-1高氧化态稳定,低氧化态不稳定 V(OH)4-钒元素的重要化合物 V(V):存在形式:VO 2+,VO 3+,VO 43-,VO 3-V 2O 5的主要性质(1)较强酸性 V 2O 5+6NaOH=2Na 3VO 4+3H 2O(2)较弱碱性 pH<1时能生成黄色VO 2+(3)较强氧化性 V 2O 5+6HCl=2VOCl 2+Cl 2+3H 2O钒酸盐 VO 43-→HVO 42- →V 2O 74- →V 3O 93- →…… →VO 2+设计测定V 的方法 VO 2+(黄色)+Fe 2++2H +=VO 2+(蓝色)+Fe 3++H 2O铬 铬的价电子层结构:3d 54s 1, 6个电子可参与成键最高氧化态为+VI ,常见氧化态是+VI 、+III 、+II单质Cr 的性质(1) 无保护膜的纯铬能溶于稀盐酸和稀硝酸 Cr+2H +=Cr 2+(蓝色)+H 2↑4Cr 2++4H ++O 2=4Cr 3+(绿色)+2H 2O(2) 铬与浓硫酸反应2Cr+6H2SO4(热,浓)=Cr2(SO4)3+3SO2↑+6H2O(3) 在高温下,铬能与卤素,S,N2,C等直接化合二、铬的化合物1. Cr(III)化合物(1)三氧化二铬和氢氧化铬Cr2O3的制备(i)高温下金属铬与氧气直接化合4Cr+2O2=2Cr2O3(ii)重铬酸盐加热分解或用S还原(NH4)2Cr2O7=Cr2O3+N2↑+4H2O(iii) 三氧化铬热分解4CrO3=2Cr2O3+3O2↑Cr2O3的性质微溶于水, 属于两性氧化物, 呈绿色. 与Al2O3的性质类似Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3H2O Cr2O3+2NaOH=2NaCrO2+H2OCr2O3+3K2S2O7=Cr2(SO4)3+3K2SO4用途: 俗称铬绿, 为绿色颜料, 可做催化剂等Cr(OH)3制备Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓(灰蓝色)Cr(OH)3的性质Cr(OH)3呈现两性加酸时, 平衡向生成Cr3+的方向移动; 加碱时, 平衡向生成CrO2-的方向移动.(2) 铬(III)盐和亚铬酸盐在碱性溶液中Cr(III)有较强的还原性2CrO2-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+4H2O在酸性溶液中Cr(III)的还原性较弱2Cr3++2S2O82-+7H2O=Cr2O72-+6SO42-+14H+(3)铬(III)的配合物[Cr(H2O)6]3+→[CrCl(H2O)5]2+→[CrCl2(H2O)4]+紫色浅绿色暗绿色[Cr(H2O)6]3+→[Cr(NH3)3(H2O)3]3+→[Cr(NH3)6]3+紫色浅红色黄色2.铬(VI)的化合物(1) CrO42-和Cr2O72-的相互转化加入酸时, 平衡向右移动, 溶液中以Cr2O72-为主;加入碱时, 平衡向左移动, 溶液中以CrO42-为主;加入Ba2+,Pb2+,Ag+离子则生成溶解度小的铬酸盐沉淀.检验CrO42-Pb2++CrO42-=PbCrO4↓(黄色) (铬黄) 2Pb2++Cr2O72-+H2O=2H++2PbCrO4(黄色)↓2Ba2++Cr2O72-+H2O=2H++2BaCrO4黄色↓4Ag++Cr2O72-+H2O=2H++2Ag2CrO4(砖红色)↓(2) 重铬酸盐酸性溶液中的氧化性Cr2O72-+8H++3SO32-=2Cr3++3SO42-+4H2O Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2OCr2O72-+14H++6Cl-=2Cr3++3Cl2+7H2O Cr2O72-+14H++6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O在分析化学中测试溶液中Fe2+的含量(3)CrO3 它是一种强氧化剂, 有毒, 易溶于水.(4)CrO5、铬的鉴定4Cr锰化学性质:(1) 非常活泼(2) 具有两性二、锰的重要化合物1. 锰(II)的化合物锰(II)的化合物主要是: MnO(绿色), MnS (肉色), 卤化物及各种含氧酸盐MnCO3可作白色颜料带结晶水的Mn(II)盐为粉红色∵[Mn(H2O)]2+呈粉红色一般盐的水溶液呈无色酸性溶液中具有弱的还原性鉴定Mn2+ 2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4-+5Pb2++2H2O 利用生成MnO4-的紫色来鉴定Mn2+.注意: (1)Mn2+浓度要小;(2)用量要少.∵2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+在碱性介质中,Mn2+易被氧化Mn2++2OH-=Mn(OH)2↓(白色胶状)2Mn(OH)2+O2=MnO(OH)2 (棕色)2. 锰(IV)的化合物重要的是MnO2 是锰最稳定的氧化物在酸性介质中是一种强氧化剂MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O2MnO2+2H2SO4(浓)=2MnSO4+O2↑+2H2O在碱性介质中能被强氧化剂成+VI化合物即具有还原性3MnO2+6KOH+KClO3=3K2MnO4(深绿色)+KCl+3H2O3.锰(VI)的化合物MnO42-以深绿色存在于强碱溶液中(pH>14)在酸性介质中发生歧化反应3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2+2H2O在中性或弱碱性溶液中也发生歧化反应, 但趋势小3MnO42-+2H2O=2MnO4-+MnO2+4OH-4. 锰(VII)化合物是一种比较稳定的化合物, 但当受热或放置过久,会缓慢分解:10KMnO4=3K2MnO4+7MnO2+O2↑+2K2O4MnO4-+4H+=4MnO2↓+O2↑+2H2O在中性或微碱性溶液中, 也发生分解4MnO4-+4OH-=4MnO42-+O2↑+ 2H2O光照分解4KMnO4+2H2O=4MnO2↓+4KOH+3O2↑自动催化:高锰酸盐具有强氧化性注意产物与介质有关介质反应产物酸性2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O中性2MnO4-+3SO32-+H2O=2MnO2↓+5SO42-+2OH-碱性2MnO4-+SO32-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O问题:(1) 酸性介质中, MnO4-过量时, 产物是什么?(2) 强碱介质中, SO32-过量时, 产物是什么?KMnO4在分析化学中的应用MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O(5) 锰的氧化物及其水合氧化物氧化物MnO Mn2O3MnO2MnO3Mn2O7水合氧化物Mn(OH)2 Mn(OH)3 Mn(OH)4 H 2MnO 4 HMnO 4酸碱性 碱性 弱碱性 两性 酸性 酸性铁 钴 镍单质性质 它们是中等活泼金属 高温下可与氧,硫,氮,氯发生剧烈反应.常温下, 浓硝酸和浓硫酸使它们“钝化”二、铁 1. 铁的化合物 氧化物和氢氧化物 铁的氧化物:FeO, Fe 3O 4和Fe 2O 3FeO Fe2O3 黑色 砖红酸碱性 碱性 两性偏碱Fe 2++2OH - = Fe(OH)2↓(白色) Fe 3++3OH - = Fe(OH)3↓(红棕色)氢氧化物显碱性, 但可与浓碱反应Fe(OH)2+4OH - = [Fe(OH)6]4- Fe(OH)3+3OH - = [Fe(OH)6]3-氢氧化亚铁具有还原性.Fe 3+的氧化性 2Fe 3++H 2S →2Fe 2++S+2H + 2Fe 3++2I -→2Fe 2++I 2 2Fe 3++Sn 2+→2Fe 2++Sn 4+ Fe 3+的水解性H 2O 水解反应后发生缔合作用产生双聚体Fe 3+的还原性2Fe(OH)3+3ClO -+4OH -=2FeO 42-+3Cl -+5H 2O Fe 2O 3+3KNO 3+4KOH=2K 2FeO 4+3KNO 2+2H 2O 紫红色 紫红色FeO 42-在酸性溶液中不稳定 4FeO 42-+20H +=4Fe 3++3O 2↑+10H 2O(3) 铁的配合物Fe 2+和Fe 3+易形成配位数为6的配合物.i. 氨配合物 Fe 2+难以形成稳定的氨合物FeCl 2(无水)+6NH 3(g)=[Fe(NH 3)6]Cl 2 [Fe(NH 3)6]Cl 2+6H 2O=Fe(OH)2↓+4NH 3·H 2O+2NH 4Cl 由于Fe 3+强烈水解,所以其溶液中加入氨时,不形成氨合物, 而是生成Fe(OH)3沉淀. ii.硫氰配合物Fe 3++nSCN -= [Fe(NCS)n ]3-n 血红色n=1~6用来鉴定Fe 3+离子和比色法测定Fe 3+. iii. 氰配合物Fe 2++2KCN(少)=Fe(CN)2↓(白色)+K 2SO 4 Fe(CN)2+4KCN(过量)=K 4[Fe(CN)6]从溶液中析出黄色晶体K 4[Fe(CN)6] ·3H 2O, 俗称黄血盐.黄血盐的性质 受热分解 K 4[Fe(CN)6] →4KCN+FeC 2+N 2具有还原性 K 4[Fe(CN)6] +Cl 2→2KCl+ K 3[Fe(CN)6] (赤血盐)特征反应 K ++Fe 3++[Fe(CN)6]4- →KFe[Fe(CN)6] ↓(蓝)普鲁氏蓝Cu 2++[Fe(CN)6]4- →Cu 2[Fe(CN)6] ↓(棕色) 以上两个反应分别 用来鉴定Fe 3+和Cu 2+离子. 赤血盐的性质 具有氧化性 4K 3[Fe(CN)6]+4KOH=4K 4[Fe(CN)6]+O 2↑+2H 2O水解性 K 3[Fe(CN)6]+3H 2O=Fe(OH)3↓+3KCN+3HCN特征反应 K ++Fe 2++[Fe(CN)6]3-→KFe[Fe(CN)6] ↓(蓝)滕氏蓝利用这一反应鉴定Fe 2+离子.iv. 铁的卤离子配合物Fe 3+与卤离子形成的配合物稳定性按F 到Br 的顺序显著减小,没有I -的配合物Fe3++6F-=[FeF6]3- (无色) [FeF6]3- 配离子在分析化学中作掩蔽剂三、钴和镍Co在通常条件下表现为+II,+III氧化态只有在某些配合物中相当稳定Ni常见氧化态为+II 与铁不同之处,它们与浓硝酸发生激烈反应,与稀硝酸反应较慢它们与强碱不作用1. 氧化物和氢氧化物氧化物CoO NiO Co2O3Ni2O3颜色灰绿暗绿黑黑酸碱性碱性碱性碱性碱性Co2O3Ni2O3具有强氧化性Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O (中和反应)Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2ONi2O3+6HCl=2NiCl2+Cl2↑+3H2O 后两个反应为氧化还原反应氢氧化物M(II)盐中加碱可得氢氧化物Co2++2OH- = Co(OH)2↓(粉红,桃红,蓝) Ni2++2OH- = Ni(OH)2↓(绿色)Co(OH)2i. 其沉淀颜色由生成沉淀条件而定ii. 有一定的还原性Co(OH)2+O2=2CoO(OH) ↓(棕黑色)Ni(OH)2Ni(OH)2不能被空气中的氧所氧化, 只能在强碱溶液中用强氧化剂才能被氧化为黑色的水合氧化镍2Ni(OH)2+Br2+2NaOH=NiO(OH) ↓+2NaBr铁系元素氢氧化物的性质归纳如下:3. 钴和镍的重要配合物i. 氨配合物Co2++6NH3=[Co(NH3)6]2+ (土黄色) [Co(NH3)6]2++O2+2H2O=4 [Co(NH3)6]3+(红褐色)+4OH-Ni2++6NH3=[Ni(NH3)6]2+(蓝紫色)ii. 硫氰配合物Co2+与SCN-反应形成蓝色的[Co(NCS)4]2- Co2++4SCN-= [Co(NCS)4]2-注意: 该配合物在水溶液中不稳定, 用水稀释时可变为粉红色的[Co(H2O)6]2+.用这种方法检出Co2+时, 使用浓NH4SCN溶液, 并用丙酮或戊醚萃取. 可用来鉴定Co2+离子. 问题: Co2+和Fe3+混合溶液中, 如何用KSCN溶液来鉴定它们?重过渡元素重过渡元素的特点一、气态原子的基态电子构型特例多。

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