副族元素性质归纳及解题分析(2)
副族元素2
，黑色)。CrO2有磁性，可用于制造高级录音带。
(2) 铬酸盐与重铬酸盐
多数过渡金属（ⅡB族元素除外）的熔点、沸点高，硬度大。 熔点、沸点最高的是钨（熔点3410℃，沸点5660℃），硬度最大 的是铬（仅次于金刚石）。过渡金属导电、导热、延展性好。
熔点变化示意图
究其原因，一般认为是过渡元素的原子半径较小而彼此堆积很 紧密，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 ，这与金属原子中未成对的(n-1)d电子也参与成键有关。
VO2+＋Fe2+＋2H+==VO2+＋Fe3+＋H2O 2VO2+＋H2C2O4＋2H+==2VO2+＋2CO2↑ ＋2H2O
VO2+（钒酰离子） 形式存在，在浓盐酸 中它可氧化Cl-离子， 在硫酸中生成硫酸钒 酰
钒的测定可用硫酸 亚铁或草酸铵ห้องสมุดไป่ตู้定
二、钒酸盐和多钒酸盐
１、钒酸盐的缩合反应
VO43无色 PH≥13
化物及配合物的性质
第一节 d区元素概述
按周期划分
一、d区元素和过渡元素
第一过渡系 第二过渡系 第三过渡系
d 区：(n-1)d1-9ns1-2
f 区：(n-2)f1-14 (n-1)d0-2ns2
二、d区元素的特性 1、单质的相似性
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，其余均属重金属，其中以重铂组元素最重，锇、铱、铂的 密度依次为22.57、22.42、21.45g· cm-3。 密度变化示意图
元素周期表的副族元素特点
元素周期表的副族元素特点元素周期表是一种按照元素原子序数排列的表格，用以表示元素化学性质的周期性变化。
副族元素，也被称为过渡元素，是周期表中的一类元素，位于主族元素之后，从第3周期开始，一直延伸到第7周期。
副族元素具有许多独特的特点和化学性质，下面将对其进行详细的论述。
1. 元素周期表的副族元素简介元素周期表的副族元素包括3至12族，即含有3至12个电子的元素。
它们包括过渡金属元素、稀土元素和锕系元素。
过渡金属元素具有良好的导电和导热性能，广泛应用于工业和材料科学领域。
稀土元素在发光、催化、磁性和力学性能方面具有独特的特点。
锕系元素是一组放射性元素，其核外电子结构具有一定的共享和杂化性质。
2. 副族元素的物理特点副族元素在物理性质上具有一些共同的特点。
首先，它们大多数具有较高的熔点和沸点，表明其原子间相互作用力较强。
其次，副族元素通常是固体，但也有液体和气体元素。
例如，铁、钴和镍是副族元素中的固体，汞是一个液体元素，铬和钼是气体元素。
副族元素的硬度往往较高，具有较好的机械强度。
3. 副族元素的化学特点副族元素的化学特点主要体现在其电子结构和反应活性上。
副族元素的外层电子结构通常包含一个不完全填满的d轨道。
这些不完全填满的d电子对于元素的化学性质具有重要影响。
副族元素通常具有多种氧化态，能够形成多种化合物和配合物。
副族元素与其他元素的反应活性较高，与氧、硫和卤素反应形成氧化物、硫化物和卤化物。
部分副族元素还能与氢反应生成氢化物。
4. 副族元素的反应性和化合物特点由于副族元素具有多种氧化态，其反应性也相对较高。
副族元素常参与氧化还原反应，能够与不同氧化态的同一元素发生反应。
例如，铁可以形成Fe2+和Fe3+两种氧化态，分别生成两种不同的化合物。
副族元素的化合物通常具有良好的催化性能，例如，铁和铂等金属催化剂广泛应用于工业生产和环境保护领域。
副族元素的配合物也具有独特的性质，如稀土配合物的发光性能和镍铁合金的磁性。
8.副族元素
例如：
当盐酸浓度大时，主要以[CoCl4]2-形式存在，当酸的浓度 小时主要以 [Co(H2O)6]2+ 形式存在。 Ni2+ 形成八面体、平面正 方形、四面体、三角双锥形等构型的配合物。下面主要介绍
氨合物、氰合物、硫氰合物以及有机金属配合物。
1. 氨合物 Fe2+ 、Co2+ 、 Ni2+ 与 NH3 都能形成氨合配离子，其稳定 性按Fe2+ — Co2+— Ni2+顺序增强。Fe2+离子难以形成稳定 的氨合物。例如：在无水状态下 FeCl2虽然可与 NH3气形成 [Fe(NH3)6Cl2,但遇水分解：
1．钛（Ⅳ）的配合物
钛（Ⅳ）为do结构，结合孤对电子的能力很强，形成的配 合物总是抗磁性的。已经制得了钛（Ⅳ）的许多配合物如 [TiF6]2- ，[TICl6]
2-
，[TiCl4Br2]
2- ，[TiO（H
2O2）]
2+，等。
其中以 H2O2的配位化合物比较重要，钛（Ⅳ）盐溶液与 H2O2 在酸性溶液中生成比较稳定的橘黄色 [TiO(H2O2)]2+ ，其反应 式为： TiO 2++ H2O2 [TiO（H2O2）]2+
3- 型配合物中， [Ti（ H 3+ 20） 6] 是最为熟悉的。它
既存在于酸性水溶液中，也存在于钛钒晶体中。
TICl3 能与许多中性有机配体如四氢呋喃、乙腈、吡啶 (C5H5N) 和甲酰胺 (CH3ONH2) 等形成 [TiL3X3] 型中性配合物 [TICl3(OC4H9)3] ， [TiCl3(CH3CN)3] ， [TICl3(NC5H5)3] 和 [TICl3(CH3ONH2)3)。与阴离子配体如F-，Cl-，Br- ，CN- ， NCS -等形成[TiX 6]3-型配阴离子。配阴离子可通过电解还原 Ti(Ⅳ) 熔盐或在非水溶剂中制备。例如，电解还原熔融的 [TiF6]3-盐可制得纯六氟合配盐 [TiF6]3- 。用[TiCl3(CH3CN)3] 与过量的吡啶氯化物在CHCl3—乙腈溶液中反应，可得到橘
副族元素性质归纳及解题分析(1)
1 铜族元素
11 铜族元素的通性
IB族：铜（Cu）、银（Ag）、金（Au）。 价电子构型: (n1)d10 ns1, 靠近d区。
氧化态+I、+II、+III
铜族元素 金属键较强，具有较高的熔沸点， 升华热，导电、导热性能好，密度 大
碱金属元素 金属键较弱，熔沸点 低，硬度、密度小 极活泼，随原子序数 增加而活泼性增加 +I 大多是离子型的无色 物质，正离子难还原 极少，仅能同极强的 配位剂生成配合物 强碱，热稳定性高
Cl Cl Cl
2、锌族元素 2-1 锌族元素的通性
锌族元素 物理性质 碱土金属元素
熔沸点、熔化热、气化热比碱土金属和 熔沸点较锌族元素高 铜族元素低（s电子成对后稳定性增加）
化学性质及 较不活泼，随原子序数增加活泼性降低， 较活泼，随原子序数 变化规律 锌溶于稀酸、镉较慢、汞不溶 增加活泼性增加
三、三氯化金 金在473K下同氯气作用，可得到褐红色的晶体三氯化金。在金 的化合物中，氧化态为+III的化合物最稳定，氧化态为+I的化合 物很容易转化成氧化态为+III的化合物。 Cl Cl 3Au+=Au3++2Au K=[Au3+]/[Au+]=1013。 Cl 三氯化金在固态和气态时为二聚体结构。 Au Au
13 铜族元素的主要化合物 一、铜的化合物 1、氧化态为+I的化合物 （1）氧化物 硫酸铜碱性溶液用葡萄糖还原，可以制得Cu2O： 其化学反应方程式为： 2[Cu(OH)4]2+CH2OH(CHOH)4CHO== 3OH+CH2OH(CHOH)4COO+3H2O+Cu2O↓ （2）卤化物 2Cu2++4I=2CuI↓+I2；定量测定铜。 I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI 2CuCl2+SO2+2H2O=2CuCl↓+H2SO4+2HCl Cu+CuCl2=2CuCl CuCl在不同浓度的KCl溶液中，可以形成配离子[CuCl2]、 [CuCl3]2、 [CuCl4]3。 （3）硫化亚铜：Ksp=2×1047，2Cu+S=Cu2S 2Cu2++2S2O32+2H2O=Cu2S↓+S↓+2SO42+4H+
副族元素
第五章副族元素I ds区铜族和锌族元素一、单质的物理性质和化学性质1、物理性质（1）铜族元素铜是红色金属，银是银白色金属，金是黄色金属。
与碱金属相比，它们有较高的密度、硬度和熔点、沸点，导电性和传热性在所有金属中是最好的，其中以银最好，其次是铜和金。
由于铜族元素均属面心立方晶体，有较多的滑移面，所以它们都有良好的延展性，其中以金最好。
（2）锌族元素：锌、镉、汞都是银白色元素金属。
锌由于表面覆盖着一层碱式碳酸锌而略显蓝灰色。
本族元素的单质为低熔点低沸点金属，汞是唯一在室温下为液态的金属，具有高密度、导电性和流动性。
汞在273～573K之间体积膨胀系数均匀，汞的蒸气压很低且有毒，所以在使用汞时应务必小心，若不甚将汞撒落，应尽可能收集起来，然后在疑还有汞的地方撒上硫磺粉并加以研磨，使其转变为HgS。
2、化学性质（1）与碱金属相比，铜族元素的金属活泼性较差，并按铜、银、金顺序减弱。
铜在潮湿的含有二氧化碳的空气中，表面会生成一层绿色的铜锈：2Cu+O2+CO2+H2O = Cu2(OH)2CO3银在含H2S的空气中表面会变暗变黑：4Ag + 2H2S +O2 = 2Ag2S +H2O铜族元素不能从盐酸和稀硫酸中置换出氢气，但铜、银可以溶于硝酸和热浓硫酸，而金只能溶于王水：Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O3Cu +8 HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2OCu +2 H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2↑+ 2H2O3Ag +4 HNO3(稀) = 3AgNO3 + NO↑+ 2H2O2Ag +2 H2SO4(浓) = Ag2SO4 + SO2↑+ 2H2OAu + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO↑+ 2H2O锌族元素中锌，镉较为活泼，汞则惰性。
锌在含有二氧化碳的潮湿空气中表面可生成一层碱式碳酸盐：4Zn+2O2+CO2+3H2O=ZnCO3∙3Zn(OH)2它可以保护内部的锌不被继续浸蚀，镀锌铁之所以具有强的抗腐蚀能力，就基于此。
专题3-2：副族金属-铁钴镍及其化合物(解析版)
系列三副族金属专题2 铁钴镍及其化合物铁、钴、镍三种元素由于性质接近，故统称为铁系元素；铁、钴、镍都是中等活泼的金属元素，化合物性质比较接近，但也存在差异。
这与它们的电子层结构有关。
1．铁、钴、镍及其化合物性质的相似性2．铁、钴、镍及其化合物性质的差异（1）金属单质性质的差异（2）铁、钴、镍的氧化物和氢氧化物①铁、钴、镍氧化物和氢氧化物的基本性质注：①表示在碱性条件下不具有氧化性。
①比较与总结（1）在酸性溶液中，Fe 2＋、Co 2＋、Ni 2＋分别是铁、钴、镍离子的稳定状态。
高价态的铁(①)、钴(①)、镍(①)在酸性溶液中都有很强的氧化性，空气中的O 2能将酸性溶液中的Fe 2＋氧化成Fe 3＋，但不能将Co 2＋、Ni 2＋氧化成Co 3＋和Ni 3＋。
（2）在碱性介质中，铁的最稳定价态是＋3，而钴、镍的最稳定价态仍是＋2，在碱性介质中，将低价态的Fe(①)、Co(①)、Ni(①)氧化成高价态比酸性介质中容易。
4．高铁盐的制备在酸性介质中，FeO 2－4(高铁酸根离子)是一种强氧化剂，一般氧化剂很难把Fe 3＋氧化成FeO 2－4，但在强碱性介质中，Fe(①)却能被一些氧化剂(如NaClO)所氧化：2Fe(OH)3＋3ClO －＋4OH －===2FeO 2－4＋3Cl －＋5H 2O ，将Fe 2O 3、KNO 3和KOH 混合并加热共融，生成紫红色的高铁酸钾：Fe 2O 3＋3KNO 3＋4KOH=====①2K 2FeO 4＋3KNO 2＋2H 2O 。
5. 检验Fe 2＋和Fe 3＋时的注意事项（1）检验Fe 2＋时不能先加氯水后加KSCN 溶液，也不能将加KSCN 后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN －)。
（2）Fe 3＋、Fe 2＋、Cl －同时存在时不能用酸性KMnO 4溶液检验Fe 2＋(Cl －能还原酸性KMnO 4，有干扰)。
（3）检验Fe 2＋、Fe 3＋的其他方法①检验Fe 2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K 3[Fe(CN)6]：3Fe 2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe 3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)。
副族元素化合价
副族元素化合价一、什么是副族元素？副族元素是指在化学元素周期表中，位于主族元素和过渡金属元素之间的元素。
它们有着介于主族元素和过渡金属元素之间的性质和价态。
二、副族元素的特点1. 具有过渡金属和主族元素的特性副族元素既有主族元素的高电负性和较强的非金属性，又具备过渡金属元素的较高导电性和金属性质。
这使得副族元素在化学反应中表现出多样的活性。
2. 不同副族元素的价态副族元素的价态相对多变，可以表现出多种化合价。
这是由于副族元素的外层电子数相对不稳定，容易失去或获得电子形成化合物。
3. 与过渡金属的相互作用副族元素可以与过渡金属元素形成配合物，发生配位反应。
这种反应可以改变副族元素的化学性质，增加其化合价的稳定性和活性。
三、副族元素的常见化合价1. 氧化态为-2的化合价副族元素在化合物中常常表现出氧化态为-2的化合价。
例如，硫化物（S2-）和氧化物（O2-）是常见的副族元素化合价为-2的化合物。
2. 氧化态为+2的化合价部分副族元素可以表现出氧化态为+2的化合价。
例如，锌（Zn2+）和镉（Cd2+）都具有+2的化合价。
3. 氧化态为+4的化合价某些副族元素还可以表现出氧化态为+4的化合价。
例如，锡（Sn4+）和钛（Ti4+）都具有+4的化合价。
4. 氧化态为+6的化合价某些副族元素的化合价甚至可以达到+6。
例如，硫酸（H2SO4）中的硫元素就处于+6的化合价。
四、副族元素化合价的影响1. 化学反应性副族元素的化合价直接影响其化学反应性。
不同化合价的元素在反应中会表现出不同的活性，从而发生各种化学变化。
2. 物理性质副族元素的化合价也会影响其物理性质，如熔点、沸点、密度等。
不同化合价的元素具有不同的物理性质，这对其应用具有重要意义。
五、副族元素化合价的应用1. 工业生产副族元素的不同化合价在工业生产中起着重要作用。
例如，锌和镉的+2化合价常用于电池和合金制备中。
2. 医药领域副族元素的不同化合价在医药领域也有广泛应用。
元素化学2012(副族元素
和板钛矿型，其中最重要的是金红石型。
它属于简单四方晶系(a = b≠c，α=β=γ= 90)。氧原子呈 畸变的六方密堆积，钛原子占 据一半的八面体空隙，而氧原 子周围有3个近于正三角形配 位的钛原子，所以钛和氧的配 位数分别为6和3。
2019/7/19
△
H2TiO3 TiO2+H2O
缺点？副产物的利用及环境保护问题。
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9
(4) 金红石制取金属钛(氯化法)
TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C TiCl4+2CO↑
讨论：
△ Ar,Mg
MgCl2+Ti
a. 不加碳,可行否? TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(l)+O2
d 区元素所有以上特征在不同程度上
与价层d 电子的存在有关，因而有人将d区
元素的化学归结为d 电子的化学。
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2.钛分族
(1) 概述 本族特征氧化态 +4
四川攀枝花钒钛铁矿(FeTiO3)探明 储量约15亿吨。钛是未来的钢铁：质轻， 抗腐蚀，硬度大，是宇航、航海、化工 设备等的理想材料。
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4.铬分族
(1) 存在
铬在自然界以FeO·Cr2O3或 FeCrO4铬铁矿存在。
ⅥB 铬 Cr 3d54s1 钼 Mo 4d55s1 钨 W 5d46s2
辉钼矿 MoS2
黑钨矿 (Fe、Mn)WO4
白钨矿 CaWO4
2019/7/19
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(2) 铬的氧化态与形态变化
Cr(Ⅱ)：Cr2+ Cr(Ⅲ)：Cr 3+(酸性介质)
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四、锰
1、锰的自由能-氧化态图
锰的自由能-氧化态图(pH=0)
2、锰(II)的化合物：沉淀性、还原性、配位性
3、锰(IV)的化合物 （1）强氧化性，氧化伯醇成醛
MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O（加热） 4MnO2+6H2SO4(浓)=2Mn2(SO4)3+6H2O+O2 （2）还原性 32MMnnOO22++64KKOOHH++KOC2=lO2K3=2M3Kn2OM4n+O2H4+2O3H；2O绿+色KCl； 4、锰(VI)的化合物
（1）不稳定性：473 K以上分解，制氧气： 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2 ↑（加热）；
光催化，高锰酸钾的固体或溶液保存在棕色瓶中：
4MnO4+4H+=4MnO2+3O2+2H2O。 （2）强氧化性：酸性介质中氧化能力很强，可以氧化亚铁离子、
碘离子、氯离子等，其还原产物是Mn2+，如：
TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4 析出白色的偏钛酸沉淀
H2TiO3=TiO2+H2O
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO↑
生成四氯化钛蒸汽冷凝
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
氯化法：2FeTiO3+Cl2+6C=2TiCl4+2FeCl3+6CO
TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO
MnO4+8H++5Fe2+ =Mn2++5Fe3++4H2O。 高锰酸钾过量，析出二氧化锰MnO2：
2MnO4+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+。 自身催化 （3）还原产物与要氧化态 （1）+II氧化态 （2）+III氧化态 （3）+VI氧化态 （4）其他氧化态
（2）钒酸盐的结构 （2-1）VO4单元：无水偏钒酸盐VO3-。 （2-2）VO5单元：水合偏钒酸盐H2VO4-。 （2-3）VO6单元：多钒酸盐V10O286-。
三、铬
1、主要性质与用途 （1）合金：不锈钢（含铬12%）。 （2）主要氧化态+II、+III和+VI。 （3）+II氧化态存在于还原性气氛，强还原性。 （4）+III氧化态表现为两性、还原性和配位性。
Cr2O72/2Cr3=1.33 V；S2O82、MnO4等
2、+VI氧化态 （1）铬酸盐和重铬酸盐的互变:
2CrO42+2H+=Cr2O72+H2O （2）铬酸根离子的检验：
往溶液中加入Ba2+、Pb2+或Ag+离子 Cr2O72+4Ag++H2O=2H++2Ag2CrO4↓（砖红色）
Cr3+ + 3OH （紫色）
碱
碱
酸 Cr(OH)3 酸
（灰蓝色）
碱 H2O + HCrO2 酸
H++ CrO2-+ H2O （绿色）
CrO42/CrO2=0.13 V；CrO2+3H2O2+2OH=2CrO42+4H2O； 2CrO2+3Na2O2+2H2O=2CrO42+6Na++4OH；
（3）酸性溶液中具有强氧化性，还原产物都是Cr3+离子。 I、SO32、CH3CH2OH、Fe2+、VO2+等。
配置铬酸洗液 （4）CrO2Cl2： （5）与H2O2： 2H2O2+CrO42-=CrO5+H2O+2OH-
4H2O2+2H++Cr2O72-=2CrO5+5H2O
2CrO5+7H2O2+6H+=2Cr3++7O2+10H2O
弱酸性介质或近中性歧化。 3MnO42+4H+=2MnO4+MnO2+2H2O，产率66.7%，
用氧化剂（氯气、次氯酸盐）将全部MnO42转化为MnO4。 2MnO42+Cl2=2MnO4+2Cl。
电解法：2MnO42+2H2O=2MnO4+2OH+H2↑（电解）；
5、高锰酸盐的化学性质：
2、主要性质与用途 （1）轻、耐腐蚀、亲生物 （2）亲氟、Ti(IV)两性 （3）TiO2+/Ti3+=0.1 V Ti(IV)分析：H2O2（橘黄色） Zn到Ti3+：Fe3+、RNO2RNH2测硝基化合物。
二、钒(Vanadium)
1、主要性质 （1）主要氧化态的存在形式与颜色 （2）酸碱性：两性偏酸性， V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O （3）氧化性： VO2+/VO2+= 1.0 V。 V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2+3H2O VO2++2H++Fe2+=VO2++Fe3++H2O； 2VO2++2H++H2C2O4=2VO2++2CO2↑+2H2O；测定钒。 （4）检验与测定： [VO2(O2)2]3(黄色) +6H+=[V(O2)]3+ (红棕色) +H2O2+2H2O
一、钛（Ti）
1、存在与冶炼
金红石TiO2和钛铁矿FeTiO3
FeTiO3+3H2SO4=Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O
加入铁屑将溶液中的三价铁全部还原为二价铁，冷至273 K以下，析 出（分离）绿矾七水硫酸亚铁。
Ti(SO4)2+H2O=TiOSO4+H2SO4
2、钒酸盐和多钒酸盐 （1）钒酸盐的存在形式 可 分 为 偏 钒 酸 盐 MIVO3 、 正 钒 酸 盐 M3IVO4 、 焦 钒 酸 盐 M4IV2O7和多钒酸盐M3IV3O9等。 主要取决于酸度和钒酸盐的总浓度。
写出在磷酸盐 缓冲介质中IIIII以及IV-V 和II-ＶI的反 应方程式。
各种钒酸盐的存在与pH值和钒酸盐的总浓度有关： （1-1）总浓度低于10-4 mol/L时，pH>13, VO43-; 13>pH>8 , HVO43-; 8>pH>3.8, H2VO4-; 3.8>pH>3, H3VO4; pH<3, VO2+ （1-2）总浓度较大时，HVO43-二聚； H2VO4-三聚V3O93-，四聚V4O124-，十聚V10O286-（酸性介 质）[此时颜色由浅黄到黄色到深红色] 随酸性增强，十聚获取质子。 酸性约为2时，浓度大时生成V2O5沉淀，浓度小时溶于酸 为VO2+。
2、水解（使溶液呈酸性）
[Fe(H2O)6]3++H2O=[Fe(H2O)5(OH)]2++H3O+