第十六章d区元素一
无机分析12第十六章d区元素
Fe2+
浅绿色
Co2+
酒红色
Ni2+
绿色
Cu2+
蓝色
Zn2+
无色
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许多二价过渡元素金属离子 M 2+ (aq)的 颜色与d-d 跃迁或 f-f 跃迁有关。这种 跃迁发生在金属离子本身，通常强度都 很弱，不能解释无机颜料的颜色。副篇 介绍了荷移跃迁和价层间跃迁。
第一过渡系金属水合离子的颜色
●熔点、沸点高
同周期元素单质的熔 点，从左到右一般是先逐渐
升高，然后又缓慢下降。在
同一族中，第二过渡系元素 的单质的熔点、沸点大多高 于第一过渡系，而第三过渡 系的熔点、沸点又高于第二 过渡系(第 3 族除外)，熔点 最高的单质是钨。 熔点最高的单质： 钨(W) 3683±20℃
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(4)
金属元素的电极电势
φθ的单位为V
元素
Ca －2.87 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu 0.34 Zn －0.76
φθ(M2＋/M)
Φθ (M3+／M2+)
－ －1.63 －1.18
－0.91 －1.18 －0.44 －0.28 －0.23
－
－
－0.37 －0.256 －0.41 +1.51
d 电子组态 M2+(aq)
d1 d2 Sc2+ Ti2+
d3 d4 V2+ Cr2+
d5 d6 d7 Mn2+ Fe2+ Co2+
d8 d9 d10 Ni2+ Cu2+ Zn2+
稳 定 性 增 大
无机化学完整16-d区元素(一)PPT
K sp (Ag2CrO4) 1.1×1012 K sp (Ag2Cr2O7 )2.0×107
4Ag Cr2O72 H2O 2Ag2CrO4 (s,砖红) 2H
2Ba2 Cr2O72 H2O 2BaCrO4 (s,柠檬黄)2H
2Pb2 Cr2O72 H2O 2PbCrO4 (s,黄) 2H
可 氧 化 物 种SO 32- I- C l- H 2S Fe2+ 产 物 SO 42- I2 C l2 S或 SO 42- Fe3+
Sn2+ Sn4+
溶液的酸度不同，MnO4—被还原的产物不同：
2M 4 53 2 S n 6 O O H 22 M 52 4 S n 3 2 O O H
族族
4(第一 过渡系)
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe Co Ni
铁系
Cu
Zn
5(第二
Ru Rh Pd
过渡系) Y Zr Nb Mo Tc 轻铂组 Ag Cd
6 (第三 La过渡系) Lu
Hf
Ta
W
Re
Os Ir Pt
重铂组
Au
Hg
7(第四 Ac过渡系) Lr
Rf
Db
Sg
Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
6Fe3 2Cr3 7H2O 3Sn 4 2Cr3 7H2O
K 2Cr2O7 (s) 14HCl(浓)
.
3Cl2 2CrCl3 2KCl 7H2O
21
2.铬(Ⅲ)的化合物 (1) Cr2O3的制备与性质 性质：C2rO36H C3r3H 2O
3H 2OC2rO32OHCr(O 4 H)
(n-1)d1-10ns1-2 (Pd为5s0)
《d区过渡元素》PPT课件
15.2 钛副族 --- 钛
15.2.1 存在、提取和用途 15.2.2 重要化合物
15.2.1 存在、提取和用途
(1) 含量并不十分短缺的元素
元素 Ti Cl C Mn wt % 0.42 0.14 0.087 0.085
钛为稀有元素、亲氧元素，自然界主要以氧化物 或含氧酸盐的形式存在。
2VOCl3 + 3H2O = V2O5 + 6HCl
• V2O5 在H2O中溶解度很小，但在酸中、碱中都可溶， 是两性氧化物。
V2O5 + 6NaOH --- 2Na3VO4 + 3H2O V2O5 + H2SO4 --- (VO2)2SO4 + H2O
• 和盐酸的反应，放出Cl2，V2O5有氧化性
金红石TiO2 的结构
TiO2 的多面体表示法
室温下，金属钛不与无机酸反应；可被浓热盐酸溶解，但最 好的溶剂(反应试剂)则是氢氟酸或含有F-离子的无机酸：
Ti(s) + 6 HF(aq) + 2H2O(l) [TiF6]2(aq) + 2 H3O+(aq) + 2 H2(g)
(2) 有多种优异性质
TiO2 的多面体表示法
Ti4+在水溶液中存在吗？
水溶液中实际上不存在Ti4+离子，发生强烈的水解，而是以羟基水合 离子的形式存在，如[Ti(OH)2(H2O)4]2+、[Ti(OH)4(H2O)2], 可简写为 TiO2+（钛氧离子）
TiCl4 + H2O = TiOCl2 + 2HCl TiCl4 + 3H2O = H2TiO3 + 4HCl
d区元素PPT课件
钪分族的钪、钇和镧是过渡元素中最活泼的金属
第二、第三过渡系元素的金属单质非常稳定，一般不 易与强酸反应，但浓碱和熔碱可发生反应
2020/1/6
6
4 氧化数
过渡元素除最外层s电子可以成键外，次外层d电子也 可部分或全部参与成键，过渡元素有多种氧化数
(1) 同周期从左向右变化趋势
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7
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8
5 非整比化合物
非整比化合物的其组成在一个较小范围内变动， 保持其结构基本不变 过渡元素易形成非整比化合物
IVB~VIIB族，与原子半径较小的非金属B、C、N等形 成间隙式化合物，它们的组成随金属中溶解的B、C、N 等的量而（比值）改变
比相应的纯金属，其熔点高；硬度大，化学性质不活泼
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多重键
13
Re: 5d56s2 3e Re3+ 5d4
Re3+
↑ ↑ ↑ ↑ —— dz2 dxy dyz dxz dx2-y2
σδ π π
Re3+
↑↑ dz2 dxy
|| 头面 碰对 头面
↑ ↑ —— dyz dxz dx2-y2
| 肩 并 肩
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σ成键 π成键 δ键
同族，从上至下 逐渐增大
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5
2 单质的物理性质
过渡金属外观多呈银白色或灰白色，有光泽
除钪和钛属轻金属外，其余都是重金属，其中以铂系元素最重
多数过渡金属（IIB除外）熔点、沸点高，硬度大
一般认为是过渡元素的原子半径较小，而彼此堆积很紧，同时金 属原子间除了主要以金属键结合外，还可能有部分共价性，这与 金属原子 中部分未成对的(n－1)d 电子也参与成键有关
第十六章d区元素一
第十六章d区元素(一)[教学要求]1．了解过渡元素的原子结构特征和通性。
2．了解钛、钒及其重要化合物的性质。
3．了解铬单质的性质。
掌握Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)化合物的酸碱性、氧化还原性及其相互转化。
*了解钼、钨的重要化合物。
4．掌握Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)重要化合物的性质。
5．掌握Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)重要化合物的性质及其变化规律。
掌握Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)重要化合物的性质及其变化规律。
熟悉铁、钴、镍的重要配合物。
[教学重点]1．过渡元素的价电子构型特点及其与元素通性的关系。
2．Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质。
[教学难点]第四周期d区金属元素氧化态、最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、水合离子以及含氧酸根颜色等变化规律。
[教学时数]10学时[主要内容]1．第一过渡系元素的基本性质。
2．Ti、TiO2、H4TiO4、TiCl4、TiCl3的性质。
3．V、V2O5、钒酸盐和多钒酸盐的性质。
4．Cr的性质，Cr(III)、Cr(VI)化合物的性质。
5．Mn的性质，Mn(II)、Mn(IV)、Mn(VI)、Mn(VII)化合物的性质。
6．Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质和用途。
[教学内容]§16.1 d区元素概述16.1.1 d区元素概述1.d区元素在周期表中的位置d区元素(d区金属)：周期表中具有部分填充d壳层电子的元素.第一过渡系：周期表中第四周期的d区(3d)元素包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni.第二过渡系：周期表中第五周期的d区(4d)元素包括Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd.第三过渡系：周期表中第六周期的d区(5d)元素包括Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt.第四过渡系：周期表中锕(89号)到112号元素。
镧系元素：镧(57号)和镥( 71号)之间的15种元素。
无机化学大连理工第十六章-d区元素(一)-习题解
第十六章 d区元素(一) 习题解1.完成并配平下列反应方程式。
（1）2TiO2+ + Zn + 4H+→2Ti3+ + Zn2+ + 2H2O（2）2Ti3+ + 3CO32- + 3H2O →2Ti(OH)3(s) + 3CO2(g)（3）TiO2 + H2SO4(浓) →TiOSO4 + H2O（4）TiCl4 + 3H2O →H2TiO3(s) + 4HCl（5）TiCl4 + 2Mg →2MgCl2 + Ti(s)2.完成并配平下列反应方程式。
（1）V2O5 + 2Cl- + 6H+→2VO2+ + Cl2(g) + 3H2O（2）2NH4VO3→V2O5 + 2NH3(g) + H2O (加热)（3）2VO2+ + SO32- + 2H+→ 2VO2+ + SO42- + H2O（4）5VO2+ + MnO4- + H2O →5VO2+ + Mn2+ + 2H+3．已知下列电对的标准电极电势：VO2+ + 2H++ e-→VO2+ + H2O φθ = 0.9994VVO2+ + 2H++ e-→V3+ + H2O φθ = 0.337VV3+ + e-→V2+φθ = -0.255VV2+ + 2e-→V φθ = -1.2V在酸性溶液中分别用1mol·L-1Fe2+，1mol·L-1Sn2+和Zn还原1mol·L-1的VO2+时，最终得到的产物各是什么（不必计算）？解：查附表六可知：Fe3+ + e-→Fe2+φθ(Fe3+/ Fe2+) = 0.769VSn4+ + 2e-→Sn2+φθ(Sn4+/ Sn2+) = 0.1539VZn2+ + 2e-→Zn φθ(Zn2+/ Zn) = -0.7621V当用1mol·L-1 Fe2+还原1mol·L-1的VO2+时，只能得到VO2+离子；当用1mol·L-1 Sn2+Z 在酸性溶液中还原1mol·L-1的VO2+时，首先被还原为VO2+离子，可继续被被还原为V3+离子。
大学无机化学d区元素介绍
3.物理性质
(1) 熔点、沸点高
熔点最高的单质：钨(W)
(2) 硬度大 (3) 密度大
熔点： 3410℃ 沸点： 5900℃
硬度最大的金属：铬(Cr)
以金刚石为10，铬为9
密度最大的单质：锇(Os)
(4) 导电性，导热性，延展性好
22.7gcm-3
4.离子呈现多种颜色
物质显色的原因是由于可见光作用到物质上以后物质
12.2.3（2）钒的化学性质
•价电子层结构3d34s2，主要氧化态+5，也能形成氧化态为 +4，+3，+2的化合物。化学性质相当复杂。
VO2+ 1.0 VO2+ 0.36 V3+
-0.25
-0.25
V2+ -1.2 V
17
12.2.3（3）钒的氧化物(V2O5)
•酸碱性: VO碱O2+ 2C +2Cl2 = TiCl4 +2CO 四氯化钛是无色液体，有剌鼻的气味，极易水解， 在潮湿的空气中由于水解而发烟——利用此反应可 制造烟幕：
•TiCl4高温氧化制备优质钛白——氩气氛保护下得Ti： TiCl4(l) +Mg = Ti +2MgCl2
16
12.2.3（1） 钒
•钒在地壳中的含量比锌、铜、铅等普通元素还要多，但分 布很分散，属稀有元素。 •钒被广泛用于制造特种钢和催化剂。
在钛的化合物中，以+4氧 化态的化合物最稳定。二 氧化钛在自然界中有三种 晶型：金红石、锐钛矿和 板钛矿。其中最重要的是 金红石，天然金红石中因 含少量杂质而呈红色或橙 色。
金红石的结构
13
12.2.1（3） 化学性质
•室温下金属钛较稳定，但受热时，钛可与许多非金属，如： 氧、氮、碳、卤素等反应。 •钛在室温下不能与水或稀酸反应，但可溶于浓盐酸或热的 稀盐中形成三价钛离子：
湖南理工学院无机化学习题库第16章d 区元素(一)
第16章 d 区元素（一）一是非题1．按照酸碱质子理论，[Fe(H2O)5(OH)]2+的共轭酸是[Fe(H2O)6]3+, 其共轭碱是[Fe(H2O)4(OH)2]+。
（）2. 由Fe3+能氧化I－，而[Fe(CN)6]3-不能氧化 I－，可知[Fe(CN)6]3-的稳定常熟小于[Fe(CN)6]4-的稳定常数。
（）3. 某溶液中共存有NO− , Cr O 2− , K + , Fe3+ , Cl −I 和I－,并无任何反应。
（）GAGGAGAGGAFFFFAFAF4. 在[Ti(H2O)6]3+配离子中，Ti3+的d轨道在H2O的影响下发生能级分裂，d 电子可吸收可见光中的绿色光而发生d-d 跃迁，散射出紫红色光。
（）5. 在 M n+ +ne ====M 电极反应中，加入M n+的沉淀剂，可使标准电极电势Eθ的代数值增大，同类型的难溶盐的K sp值越小，其Eθ的代数值越大。
（）二选择题1. 下列过渡元素中能呈现最高氧化数的化合物是（）⑴ Fe⑵ CoGAGGAGAGGAFFFFAFAF⑶ Ni⑷ Mn2. Fe3O4与盐酸作用的产物为（）⑴ FeCl3+H2O ⑵ FeCl2+H2O⑶ FeCl3+FeCl2+H2O ⑷ FeCl3+Cl2GAGGAGAGGAFFFFAFAF3. Co3O4与盐酸作用的产物为（）⑴ CoCl2+H2O ⑵ CoCl3+CoCl2+H2O ⑶CoCl2+Cl2+H2O ⑷ CoCl3+ H2O4. 欲除去 FeCI3中含有的少量杂质 FeCI2，应加入的物质是（）⑴通 CI2⑵KMnO4⑶HNO3⑷ K2C r2O75. 下列哪个溶液中，当加入 NaOH 溶液后，仅有颜色发生变化而无沉淀生成的是（）⑴ FeSO4⑵KMnO4⑶GAGGAGAGGAFFFFAFAFNiSO4⑷ K2 Cr2O76. 欲制备Fe2+的标准溶液,应选择的最合适的试剂是（）⑴ FeCI2溶于水⑵硫酸亚铁铵溶于水⑶ FeCI3溶液中加铁屑⑷铁屑溶于稀酸7. 用来检验 Fe2+离子的试剂为（）GAGGAGAGGAFFFFAFAF⑴ NH4SCN ⑵ K3[Fe(CN)6]⑶ K4[Fe(CN)6]⑷ H2S8. 用来检验 Fe3+离子的试剂为（）⑴ KI ⑵NH4SCN ⑶ NaOH⑷ NH3·H2O9. [Co(CN)6]4-与[Co(NH3)6]2+的还原性相比较（）⑴ [Co(NH3)6]2+还原性强⑵ [Co(CN)6]4-还原性强GAGGAGAGGAFFFFAFAF⑶两者都强⑷两者都不强10 CoCl3·4NH3用H2SO4溶液处理再结晶， SO 可取代化合物中的 Cl－，但NH3的含量不变，用过量AgNO3处理该化合物溶液，每摩尔可得到1mol的AgCl沉淀这种化合物应该是（）⑴ [Co(NH3)4]Cl3⑵ [Co(NH3)4Cl]Cl2⑶ [Co(NH3)4Cl2]Cl⑷ [Co(NH3)4Cl3]GAGGAGAGGAFFFFAFAF11. 由 Cr2O3出发制备铬酸盐应选用的试剂是（）⑴浓 HNO3⑵ KOH(s) +KCIO3(s) ⑶CI2⑷H2O212. 下列哪一种元素的氧化数为+ IV 的氧化物，通常是不稳定的（）⑴ Ti ( IV ) ⑵V( IV ) ⑶Cr( IV ) ⑷ Mn ( IV ) 13. 镧系收缩的后果之一，是使下列哪些元素的性质相似（）GAGGAGAGGAFFFFAFAF⑴ Sc 和 La ⑵Cr 和Mo ⑶ Fe、Co 和Ni ⑷ Nb 和 Ta14. 下列各组元素中最难分离的是（）⑴ Li 和 Na ⑵ K 和Ca ⑶ Cu 和Zn ⑷ Zr 和 Hf15. 在酸性介质中，欲使 Mn2+氧化为 MnO4，采用的氧化剂应为（）⑴ H2O2⑵王水⑶ K2C r2O7+ H2SO4⑷ NaBiO3GAGGAGAGGAFFFFAFAF16 . 向 FeCl3溶液中加入氨水生成的产物之一是（）⑴Fe(NH)⑵Fe(OH)Cl2⑶Fe(OH)2Cl ⑷ Fe(OH)317. 下列物质不能在溶液中大量共存的是（）⑴ Fe(CN)和OH－⑵Fe(CN)和I－⑶ Fe(CN)和I－⑷Fe3+和Br18. 下列新制出的沉淀在空气中放置，颜色不发生变化的是（）GAGGAGAGGAFFFFAFAF⑴ Mg (OH)2⑵Fe(OH)2⑶Co(OH)2⑷ Ni(OH)219. 下列化合物中与浓盐酸作用没有氯气放出的是（）⑴ Pb2O3⑵Fe2O3⑶ C o2O3⑷ Ni2O320. 酸性条件下 H2O2与 Fe2+作用的主要产物是（）GAGGAGAGGAFFFFAFAF⑴ Fe, O2 和 H+⑵ Fe3+和H2O ⑶ Fe 和H2O ⑷ Fe3+和O2三填空题1. 在地壳中储量居前十位的元素中属于过渡金属的有2. 向 FeCl3溶液中加入KSCN溶液后，溶液变为色，再加入过量的NH4F溶液后，溶液又变为色，最后滴加NaOH溶液时，又有生成。
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第十六章 d区元素(一)
1、在所有过渡元素中，熔点最高的金属是，熔点最低的是，硬度最大的是。
密度最大的是，导电性最好的是，耐海水腐蚀的是。
2、分别写出下列离子的的颜色：[Fe(H
2O)
6
]2+色，FeO
4
2－色，
[FeCl
4]－色，[Fe(H
2
O)
6
]3+色，[Ti(H
2
O)
6
]3+色，VO
4
3－色，
[Co(H
2O)
6
]2+色，[Mn(H
2
O)
6
]2+色，[Ni(H
2
O)
6
]2+色。
3、CrCl
3
溶液与氨水反应生成色的沉淀，该产物与NaOH溶液反应生成色的。
4、锰在自然界主要以的形式存在，在强氧化剂（如KClO
3
）作用下碱熔时只能得到价锰的化合物，而得不到酸盐，这是因为后者。
5、K
2Cr
2
O
7
（s）与浓H
2
SO
4
反应生成的氧化物为，它为色，遇
酒精立即着火，生成铬的一种色氧化物，其化学式为。
高锰酸钾与浓硫酸作用生成的氧化物为；二氧化锰和浓硫酸反应生成的气体是。
6、高锰酸钾是剂，它在酸性溶液中与H
2O
2
反应的主要产物是
和，它在中性或弱碱性溶液中与Na
2SO
3
反应的主要产物为
和。
7、在强碱性条件下，高锰酸钾溶液与二氧化锰反应生成色的；在该产物中加入硫酸后生成色的和色的。
8、三氯化铁蒸汽中含有的聚合分子化学式为，其结构与金属的
氯化物相似。
三氯化铁溶于有机溶剂。
9、即可用于鉴定Fe3+，又可用于鉴定Co2+的试剂是；当Fe3+存在时，能
干扰Co2+的鉴定，可加入因生成而将Fe3+掩蔽起来，消除对Co2+鉴定的干扰。
10、用于鉴定Ni2+的试剂是，鉴定反应需要在性溶液中进行，
反应生成了色沉淀。
11、实验室中使用的变色硅胶中含有少量的，烘干后的硅胶呈色，
这实际上呈现的是的颜色。
吸水后的硅胶呈现色，这是的颜色。
若于烘箱中将吸水硅胶转变成无水硅胶，烘干温度为℃左右。
12、第一过渡系的元素是（）
（A）第四周期ⅢB～Ⅷ～ⅡB （B）第五周期ⅢB～Ⅷ～ⅡB
（C）镧系元素（D）锕系元素
13、作为颜料使用的钛的化合物是（）
（A）TiCl
4 （B）TiOSO
4
（C）TiO
2
（D）TiF
4
14、关于V
2O
5
的下列叙述中错误的是（）
（A）是酸性氧化物（B）是无色晶体（C）具有强氧化性（D）可作为催化剂15、下列离子不能被金属锌还原的是（）（A）TiO2+ （B）VO2+ （C）Fe3+ （D）V2+
16、下列离子与Na
2CO
3
溶液反应生成碳酸盐沉淀的是( )
（A）Ti3+ （B）Mn2+ （C）Fe3+ （D）V2+
17、在铬的下列各物种中，还原性最差的是（）
（A）Cr3+ （B）Cr2+ （C）Cr(OH)
3 （D）Cr(OH)
4
－
18、CrCl
3
溶液与下列物质作用时，既生成沉淀又生成气体的是（）。
（A）锌粉（B）Na
2S溶液（C）K
2
S
2
O
8
溶液（D）NaOH溶液
19、K
2Cr
2
O
7
溶液与下列物质在酸性条件下反应没有沉淀生成的是（）
（A）H
2S （B）KI （C）H
2
O
2
（D）Pb(Ac)
2
20、MnO
2
不能与下列溶液反应的是（）
（A）浓HCl （B）浓H
2SO
4
（C）稀HI （D）稀NaOH
21、在下列条件下，高锰酸钾发生反应时产物没有气体生成的是（）（A）加热（B）酸性条件下久置
（C）在浓碱溶液中（D）酸性条件下与H
2
S反应
22、锰的下列物种能在酸性溶液中发生歧化反应的是（）
（A）MnO
42－（B）MnO
2
（C）MnO
4
－（D）Mn2+
23、下列物质不能被空气中的O
2
氧化的是（）
（A）Mn(OH)
2 （B）Ni(OH)
2
（C）Ti3+ （D）[Co(NH
3
)
6
]2+
24、下列硫化物能溶于醋酸溶液的是（）
（A）FeS （B）CoS （C）NiS （D）MnS
25、下列物质与浓HCl反应生成淡蓝色的以Cl－为配体的配离子的物种是（）
（A）Fe(OH)
3 （B）NiOOH （C）Co（OH
3
）（D）Cr(OH)
3
26、下列试剂不能与FeCl
3
溶液反应的是（）
(A)Fe （B）Cu （C）KI （D）SnCl
4
27、下列物种中能与CrO
4
2－反应生成金属单质的是（）
（A）Fe2+ （B）H－（C）H
2O
2
（D）ZnO。