副族元素性质教学内容
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元素周期表中的副族元素
元素周期表中的副族元素元素周期表是化学领域中最重要的工具之一，它按照元素的原子序数和化学性质进行了分类和排列。
其中，副族元素是周期表中的一类元素，它们位于周期表的B族元素区域。
副族元素具有一些独特的特征和应用，本文将对副族元素进行探讨。
一、副族元素的概述副族元素是指周期表中的B族元素，它们包括硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）、锡（Sn）、锑（Sb）、铅（Pb）和气态元素氮（N）、磷（P）。
这些元素在周期表中的位置使它们具有一些共同的特征，同时也有一些差异。
二、副族元素的物理特性1. 电子结构：副族元素的电子结构在一定程度上决定了它们的化学性质。
例如，副族元素的外层电子数在2至6个之间变化，这使得它们具有不同的化学反应性和价态变化能力。
2. 密度和熔点：副族元素的密度和熔点各不相同。
例如，铅是副族元素中最重的元素，其密度和熔点都相对较高，而铝则是副族元素中密度最低的元素之一。
3. 金属性质：副族元素大多数为金属，具有良好的导电性和热导性。
其中，铝是一种常见的金属材料，被广泛应用于建筑、航空航天和汽车制造等领域。
三、副族元素的化学性质1. 氧化性：副族元素具有不同的氧化态，可以与氧气反应形成氧化物。
例如，锡可以形成二氧化锡（SnO2），铅可以形成氧化铅（PbO）。
2. 酸碱性：副族元素的化合物可以表现出酸性或碱性。
例如，锡和铅的氧化物可以与碱反应生成相应的盐。
3. 合金形成：副族元素常用于制备合金。
例如，铝和锡常与其他元素形成合金，以提高材料的性能和应用范围。
四、副族元素的应用1. 金属材料：副族元素中的铝、锡和铅等金属广泛应用于工业生产中。
铝被用于制造飞机、汽车和建筑材料等；锡常用于制作罐头和焊接材料；铅则用于电池和防辐射材料等。
2. 半导体材料：副族元素中的砷、锑和铟等元素是半导体材料的重要组成部分。
它们在电子行业中被广泛应用于制造晶体管、太阳能电池等。
3. 医药和生物学：副族元素在医药和生物学领域也有重要应用。
副族元素性质归纳及解题分析(1)
ds区金属
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+
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。
化学课件(副族元素)
酸性的利用：金属焊接时常用ZnCl清洗金属 表面的氧化物。 2.卤化汞：Hg2++2I-=HgI2↓(红色） HgO+2HCl= HgCl2+H2O HgCl2：微溶于水，水解生成碱式盐沉淀，故配 置HgCl2溶液时适当加盐酸： HgCl2+H2O=Hg （OH）Cl ↓ +HCl 易不氨基反应生成白色沉淀： HgCl2+2NH3=Hg（NH2） Cl ↓ +NH4Cl 酸性溶液中： 2HgCl2+SnCl2=Hg2Cl2↓+SnCl4
Cd(OH)2:受热分解为棕褐色的氧化镉： Cd (OH)2→CdO+H2O(470k)
稳定性： Cd(OH)2＜ Zn(OH)2 碱性： Cd(OH)2> Zn(OH)2 CdO 的作用： CdO是共价化合物，难溶于水，显碱性。 在无机工业中用于制取各种镉盐；有机合成 中用于制造催化剂；电镀工业中用于配置镀 铜的电镀液；电池工业中用于制造蓄电池的 电极；颜料工业中用于制造镉颜料，应用于 油漆，玻璃搪瓷和陶器釉药中；冶金工业中 用于制造各种合金。
2 2
Hg Hg Hg
2 2 2 2 2 2
S
2
HgS Hg
2 3
CO
HgO Hg CO2
2
元素用途：常用于制造科学测量仪器（如气压计、温度计等）、 药物、催化剂、汞蒸气灯、电极、雷汞等。
一.锌副族元素的性质
• 1.锌副族元素的性质进丌及相应的碱土金属 活泼（d电子的屏蔽效应） • 2.不铜副族类似，按Zn、Cd、Hg的次序，金 属活泼性依次降低。 • 3.+1价的亚汞离子以二聚体 Hg 2 的形式存在 2 （ 2 惰性电子对效应） 6s • 4.锌副族元素的大多数化合物具有一定的共 价性，锌副族元素离子易形成配合物（离子 具18e构型）
《无机化学》课件——第19章 铜副族元素和锌副族元素
4 Ag + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Ag（CN）2 ]－ + 4 OH－
2 [ Ag（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Ag
闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 的处 理就有所不同，生成 [ Ag（CN）2 ]－ 的 反应如下：
Ag2S + 4 NaCN —— 2 Na [ Ag（CN）2 ] + Na2S
固态 CuCl2 具有链状结构。
每个 Cu 处于 4 个 Cl 形成的 平面正方形的中心:
在浓溶液中 CuCl2 是黄色 的，这是由于生成 [ CuCl4 ]2－ 配位单元的缘故。
稀溶液中水分子多， CuCl2 变为 [ Cu（H2O）4 ] Cl2，由于水合 显蓝色。
目前这种方法已经被严令禁 止使用。
另一种方法是氰化法提金，用 NaCN 溶液浸取矿粉，将金溶出：
4 Au + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
用 Zn 还原 [ Au（CN）2 ]－ 得 Au
2 [ Au（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Au
4 Cu2＋＋ 8 OH－ ＋ N2H4 —— 2 Cu2O ＋ N2 ＋ 6 H2O
Cu2O 呈弱碱性，溶于稀酸，并 立即歧化为 Cu 和 Cu2＋：
Cu2O + 2H＋ —— Cu ＋ + Cu2＋ + H2O
Cu2O 十分稳定，在 1235 ℃ 熔化但不分解。
Cu2O 溶于氨水，生成无色的 络离子：
2. 铜副族元素的提取
2 [ Ag（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Ag
闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 的处 理就有所不同，生成 [ Ag（CN）2 ]－ 的 反应如下：
Ag2S + 4 NaCN —— 2 Na [ Ag（CN）2 ] + Na2S
固态 CuCl2 具有链状结构。
每个 Cu 处于 4 个 Cl 形成的 平面正方形的中心:
在浓溶液中 CuCl2 是黄色 的，这是由于生成 [ CuCl4 ]2－ 配位单元的缘故。
稀溶液中水分子多， CuCl2 变为 [ Cu（H2O）4 ] Cl2，由于水合 显蓝色。
目前这种方法已经被严令禁 止使用。
另一种方法是氰化法提金，用 NaCN 溶液浸取矿粉，将金溶出：
4 Au + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
用 Zn 还原 [ Au（CN）2 ]－ 得 Au
2 [ Au（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Au
4 Cu2＋＋ 8 OH－ ＋ N2H4 —— 2 Cu2O ＋ N2 ＋ 6 H2O
Cu2O 呈弱碱性，溶于稀酸，并 立即歧化为 Cu 和 Cu2＋：
Cu2O + 2H＋ —— Cu ＋ + Cu2＋ + H2O
Cu2O 十分稳定，在 1235 ℃ 熔化但不分解。
Cu2O 溶于氨水，生成无色的 络离子：
2. 铜副族元素的提取
《铜锌副族教学》课件
2
锌的应用
锌用于镀层、防腐剂和电池。它还是合金制备和冶金工艺中的重要成分。
3
铜和锌的合金
铜和锌可以形成黄铜合金，它具有抗腐蚀性和良好的加工性能，广泛用于制作钟 表、乐器和装饰品等。
结语
通过本课程，您了解了铜锌副族的概述、铜和锌的化学性质以及它们的应用。希望本课程能够加深您对铜锌副 族的认识，为您学习和工作提供参考。
周期趋势
铜锌副族的元素在周期表中具有递增的原子半径和离子半径，以及递减的电负性。
铜的化学性质
物理性质
铜是一种具有良好导电性和导 热性的金属，常见的铜的形态 包括固体、线和片。
化学性质
铜与氧气反应生成黑色的氧化 铜，可以通过还原来获得纯铜。
化合物
铜可以形成多种化合物，如硫 酸铜、氯化铜和氨合铜等。
锌的化学性质
《铜锌副族教学》PPT课 件
铜锌副族教学课程涵盖了铜锌副族的概述、化学性质和应用。通过本课程， 您将深入了解这两种元素的重要性及其在实际应用中的多样化。
铜锌副族的概述
特点
铜锌副族的特点包括高导电性、良好的韧性和电子外层的1个和2个电子结构。
元素
铜锌副族的主要元素包括铜、锌、镍和银，它们在周期表中具有相似的性质。
1 物理性质
锌是一种具有金属光泽的 蓝白色金属，可以在空气 中形成一层保护性的氧化 层。
2 化学性质3 化合物锌与盐酸反应会产生氢气， 可以通过电解还原来获得 纯锌。
锌可以形成多种化合物， 如氯化锌、硫酸锌和氧化 锌等。
铜和锌的应用
1
铜的应用
铜广泛用于电子设备、建筑材料和制作艺术品。它还是制作导线和管道的重要材 料。
锌副族元素-氧化锌
由于 在溶液中不会歧化分解成Hg 2+和Hg。相反，Hg 2+与Hg发生逆歧化反应而生成Hg的倾向则稍大：
四、汞的化合物 汞和锌、镉不同，有氧化值为+l和+2两类化合物，Hg(I)的化合物通常称为亚汞化合物，如氯化亚汞Hg2Cl2、硝酸亚汞Hg(NO3)2等。Hg2Cl2的分子结构是Cl－Hg－Hg－C1，故分子式不是HgCl而是Hg2Cl2，亚汞离子是 汞的元素电势图如下：
实验表明，在溶液中只要有Hg存在，就会将Hg2+还原成 ，这就是由金属汞和汞(Ⅱ)盐制备汞(I)盐的基础。
1.氧化汞 氧化汞有两种不同颜色的变体。一种是黄色氧化汞，一种是红色氧化汞。前者受热即变成红色，二者的晶体结构相同，只是晶粒大小不同，黄色细小。它们都不溶于水。有毒﹗500℃时分解为金属汞和氧气。
(2)氯化亚汞(Hg2Cl2) 又称甘汞,微溶于水，无毒，味略甜。 制备： Hg2Cl2不如HgCl2稳定，见光易分解应保存在棕色瓶中。 Hg2Cl2与氨水反应可生成氨基氯化汞和汞： Hg2Cl2＋2NH3→ Hg(NH2)Cl↓＋Hg↓＋NH4Cl 白色的氨基氯化汞和黑色的金属汞微粒混在一起，使沉淀呈黑灰色。这个反应可用来鉴定 的存在。但在 离子存在下，Hg2Cl2与氨水作用得[Hg(NH3)4] 2+和Hg。
（2）氢氧化锌[Zn（OH）2]： 具有与氢氧化铝相类似的两性氢氧化物。随着pH的逐渐升高, 在pH≈6.5 时开始出现氢氧化锌沉淀; pH在8时沉淀完全, 升高到11左右时,又开始溶解, 当pH≥12.6时完全溶解.
2.锌盐: （1）氯化锌(ZnCl2): 白色熔块, 极易吸潮。无水氯化锌通常由金属锌与氯气直接合成。其浓溶液能形成配位酸而使溶液显酸性。
副族元素
4.配合物 4.配合物
1). NH3 配合物
Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+
NH3·H2O
Fe(OH)2↓ Fe(OH)3↓
NH3·H2O
不溶解 不溶解
O2 Cl2
NH3·H2O NH3·H2O
NH3·H2O
Co(OH)Cl↓ Ni2(OH)2SO4↓
NH3·H2O
Co(NH3)62+ Ni(NH3)62+
(09浙江省）已知右图中所有物质均为化合物，A、 C的 浙江省）已知右图中所有物质均为化合物， 浙江省
水溶液呈碱性， 是一种强碱， 水溶液呈碱性，且C是一种强碱， 的水溶液呈酸性。 F、G的水溶液呈酸性。B为红褐色 沉淀，化合物G在常温下呈气态， 沉淀，化合物G在常温下呈气态， 其水溶液是一种常见的强酸， 其水溶液是一种常见的强酸，A、C、 焰色反应呈黄色。 D、E焰色反应呈黄色。A、D的水溶 液都有杀菌消毒作用。 液都有杀菌消毒作用。 A、B、C反 应时，物质的量之比为3 应时，物质的量之比为3：2：4。其它物质相互间的转 化关系如图所示(各反应在常温下即可发生； 化关系如图所示(各反应在常温下即可发生；多数反应 的生成物没有写完整) 请写出：(1)A的化学 的生成物没有写完整)。请写出：(1)A的化学 的电子式： 式 NaClO ，C的电子式： ； (2)A、 三者发生反应的离子方程式： (2)A、B、C三者发生反应的离子方程式： 3NaClO+2Fe(OH)3+4NaOH =2Na2FeO4+3NaCl+ 5H2O 。 (3)已知 已知D (3)已知D和G反应时还有使带火星的木条复燃的气体产 反应的化学方程式为： 。 生，则D和G反应的化学方程式为： 4Na2FeO4+20HCl=3O2↑+ 4FeCl3 + 8NaCl + 10H2O
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（3）它们的水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。这与它们存在未 成对的d电子发生跃迁有关。
（4）它们的原子或离子形成配合物的倾向都较大。
5. 某些d区元素水合离子的颜色
电子构型 未成对电子数
阳离子
3d0
0
Sc3+、Ti4+
3d1
1 1
Ti3+ V4+
3d2
2
V3+
3d3
3
V2+、Cr3+
3d4
4 4
2.
3.
4. 同一周期的d区或ds区元素性质的相似性。
（1）它们都是金属，硬度大，熔、沸点较高。第4周期d区元素都是比 较活泼的金属，能置换酸中的氢；而第5、6周期较不活泼，很难和酸作 用。
（2）除少数例外，它们都存在多种氧化态。第4周期d区元素最高氧化 态的化合物一般不稳定；而第5、6周期d区元素最高氧化态的化合物则比 较稳定，且最高氧化态化合物主要以氧化物、含氧酸或氟化物的形式存 在，如WO3、WF6、MnO4-、FeO42-、CrO42-等，最低氧化态的化合物主 要以配合物形式存在，如[Cr(CO)5]2–。
室温下，钛不与无机酸反应，但能溶于浓、热的盐酸和硫酸中： 2Ti + 6HCl(浓) = 2TiCl3 + 3H2 2Ti + 3H2SO4(浓) = 2Ti2(SO4)3 + 3H2↑ 钛易溶于氢氟酸或含有氟离子的酸中：
Ti + 6HF = TiF62-+ 2H+ + 2H2↑
（2）二氧化钛
二氧化钛在自然界以金红石为最重要，不溶于水，也不溶于
Sc
Ti
V
3d1
3d2
3d3
4s2
4s2
4s2
熔点/℃
1953 1675 1890
沸点/℃
2727 3260 3380
原子半径 /Pm
164 147 135
M2+半径/Pm －
90
88
Cr 3d5 4s1
1890
2482
129
84
Mn Fe Co Ni Cu Zn
3d5
3d6
3d7
3d8 3d10 3d10
（2）五氧化二钒
V2O5可通过加热分解偏钒酸铵或三氯氧化钒的水解而制得： 2NH4VO3 = V2O5 + 2NH3 + H2O 2VOCl3 + 3H2O = V2O5 + 6HCl
在工业上用氯化焙烧法处理钒铅矿，提取五氧化二钒。
V2O5比TiO2具有较强的酸性和氧化性，主要显酸性，易溶于碱： V2O5 + 6NaOH = 2Na3VO4 + 3H2O 也能溶解在强酸中（pH＜1）生成VO2+ 离子。V2O5是氧化剂： V2O5 + 6HCl = 2VOCl2 + Cl2 + 3H2O （3）钒酸盐和多钒酸盐
稳定氧化态是+4，其次是+3，+2氧化态则比较少见。锆、铪生成低氧化 态的趋势比钛小。它们的M(Ⅳ)化合物主要以共价键结合。在水溶液中主 要以MO2+形式存在，并且容易水解。由于镧系收缩，铪的离子半径与锆 接近，因此它们的化学性质极相似，造成锆和铪分离上的困难。 2、钛及其化合物
（1）钛 钛是活泼的金属，在高温下能直接与绝大多数非金属元素反应。在
（二）钒分族
1、钒副族元素基本性质 钒副族包括钒、铌、钽三个元素，它们的价电子层结构为 (n-1)d3ns2，5个价电子都可以参加成键，因此最高氧化态为 +5 ，相当于d0的结构，为钒族元素最稳定的一种氧化态。按V、 Nb、Ta顺序稳定性依次增强，而低氧化态的稳定性依次减弱 。铌钽由于半径相近，性质非常相似。 2、钒及其化合物 （1）钒 金属容易呈钝态，因此在常温下活泼性较低。块状钒在常 温下不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用， 但溶于氢氟酸，也溶于强氧化性的酸（如硝酸和王水）中。 在高温下，钒与大多数非金属元素反应，并可与熔融苛性碱 发生反应。
Mn3+ Cr2+
3d5Biblioteka 5 5Mn2+ Fe3+
3d6
4
Fe2+
3d7
3
Co2+
3d8
2
Ni2+
3d9
1
Cu2+
3d10
0
Zn2+
水合离子颜色
无色 紫色 蓝色 绿色 紫色 紫色 蓝色 肉色 浅紫色 绿色 粉红色 绿色 蓝色 无色
二、d区元素
（一）钛分族
1、钛副族元素的基本性质 钛副族元素原子的价电子层结构为(n－1)d2ns2，所以钛、锆和铪的最
室温密度 /gcm－3
2.99
4.5
5.96
7.20
7.20 7.86 8.9 8.90 8.92 7.14
氧化态
3
–1,0,2 3,4
–1,0,2 3,4,5
–2,–1,0 2,3,4 5,6
–1,0,1 2,3,4 5,6,7
0,2,3 4,5,6
0,2 3,4
0,2 3,(4)
*
1,2 3
(1) 2
稀酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中：
TiO2 + 6HF = H2[TiF6]+ 2H2O TiO2 + 2H2SO4 = 2Ti (SO4)2 + 2H2O TiO2 + H2SO4 = 2Ti OSO4 + H2O
钛的配 位数为6， 氧的配 位数3
（3）四氯化钛 四氯化钛是钛的一种重要卤化物，以它为原料，可以制备一
4s2
4s2
4s2
4s2
4s1
4s2
1204 1535 1495 1453 1083 419 2077 3000 2900 2732 2595 907
127 126 125 125 128 137
80
76
74 67 72
74
I1kJ·mol－1
631 658
650
652.8 717.4 759.4 758 736.7 745.5 906.4
竞赛基本要求
1. 掌握钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、 锌、汞、钼、钨等元素重要化合物的基本性质。
2. 熟悉 d区、ds区元素的通性与电子层结构的关系。 制备单质的一般方法。
3.灵活运用化合物组成比、电荷平衡、物料平衡、质 量平衡关系以及物质的特性和原子结与分子结构理论来推 测未知物。
一、通论
d区元素是指IIIB~VIII族元素，ds区元素是指IB、IIB族 元素。d区元素的外围电子构型是(n－1)d1~10ns1~2（Pd例外）， ds区元素的外围电子构型是(n－1)d10ns1~2。它们分布在第4、 5、6周期之中，而我们主要讨论第4周期的d区和ds区元素。
1. 部分副族元素的基本性质
系列钛化合物和金属钛。它在水中或潮湿空气中都极易水解将它 暴露在空气中会发烟：
TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl （4）钛(Ⅳ)的配位化合物
钛(Ⅳ)能够与许多配合剂形成配合物，如[TiF6]2－、[TiCl6]2－、 [TiO(H2O2)]2+ 等，其中与H2O2的配合物较重要。利用这个反应 可进行钛的比色分析，加入氨水则生成黄色的过氧钛酸H4TiO6 沉淀，这是定性检出钛的灵敏方法。
（4）它们的原子或离子形成配合物的倾向都较大。
5. 某些d区元素水合离子的颜色
电子构型 未成对电子数
阳离子
3d0
0
Sc3+、Ti4+
3d1
1 1
Ti3+ V4+
3d2
2
V3+
3d3
3
V2+、Cr3+
3d4
4 4
2.
3.
4. 同一周期的d区或ds区元素性质的相似性。
（1）它们都是金属，硬度大，熔、沸点较高。第4周期d区元素都是比 较活泼的金属，能置换酸中的氢；而第5、6周期较不活泼，很难和酸作 用。
（2）除少数例外，它们都存在多种氧化态。第4周期d区元素最高氧化 态的化合物一般不稳定；而第5、6周期d区元素最高氧化态的化合物则比 较稳定，且最高氧化态化合物主要以氧化物、含氧酸或氟化物的形式存 在，如WO3、WF6、MnO4-、FeO42-、CrO42-等，最低氧化态的化合物主 要以配合物形式存在，如[Cr(CO)5]2–。
室温下，钛不与无机酸反应，但能溶于浓、热的盐酸和硫酸中： 2Ti + 6HCl(浓) = 2TiCl3 + 3H2 2Ti + 3H2SO4(浓) = 2Ti2(SO4)3 + 3H2↑ 钛易溶于氢氟酸或含有氟离子的酸中：
Ti + 6HF = TiF62-+ 2H+ + 2H2↑
（2）二氧化钛
二氧化钛在自然界以金红石为最重要，不溶于水，也不溶于
Sc
Ti
V
3d1
3d2
3d3
4s2
4s2
4s2
熔点/℃
1953 1675 1890
沸点/℃
2727 3260 3380
原子半径 /Pm
164 147 135
M2+半径/Pm －
90
88
Cr 3d5 4s1
1890
2482
129
84
Mn Fe Co Ni Cu Zn
3d5
3d6
3d7
3d8 3d10 3d10
（2）五氧化二钒
V2O5可通过加热分解偏钒酸铵或三氯氧化钒的水解而制得： 2NH4VO3 = V2O5 + 2NH3 + H2O 2VOCl3 + 3H2O = V2O5 + 6HCl
在工业上用氯化焙烧法处理钒铅矿，提取五氧化二钒。
V2O5比TiO2具有较强的酸性和氧化性，主要显酸性，易溶于碱： V2O5 + 6NaOH = 2Na3VO4 + 3H2O 也能溶解在强酸中（pH＜1）生成VO2+ 离子。V2O5是氧化剂： V2O5 + 6HCl = 2VOCl2 + Cl2 + 3H2O （3）钒酸盐和多钒酸盐
稳定氧化态是+4，其次是+3，+2氧化态则比较少见。锆、铪生成低氧化 态的趋势比钛小。它们的M(Ⅳ)化合物主要以共价键结合。在水溶液中主 要以MO2+形式存在，并且容易水解。由于镧系收缩，铪的离子半径与锆 接近，因此它们的化学性质极相似，造成锆和铪分离上的困难。 2、钛及其化合物
（1）钛 钛是活泼的金属，在高温下能直接与绝大多数非金属元素反应。在
（二）钒分族
1、钒副族元素基本性质 钒副族包括钒、铌、钽三个元素，它们的价电子层结构为 (n-1)d3ns2，5个价电子都可以参加成键，因此最高氧化态为 +5 ，相当于d0的结构，为钒族元素最稳定的一种氧化态。按V、 Nb、Ta顺序稳定性依次增强，而低氧化态的稳定性依次减弱 。铌钽由于半径相近，性质非常相似。 2、钒及其化合物 （1）钒 金属容易呈钝态，因此在常温下活泼性较低。块状钒在常 温下不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用， 但溶于氢氟酸，也溶于强氧化性的酸（如硝酸和王水）中。 在高温下，钒与大多数非金属元素反应，并可与熔融苛性碱 发生反应。
Mn3+ Cr2+
3d5Biblioteka 5 5Mn2+ Fe3+
3d6
4
Fe2+
3d7
3
Co2+
3d8
2
Ni2+
3d9
1
Cu2+
3d10
0
Zn2+
水合离子颜色
无色 紫色 蓝色 绿色 紫色 紫色 蓝色 肉色 浅紫色 绿色 粉红色 绿色 蓝色 无色
二、d区元素
（一）钛分族
1、钛副族元素的基本性质 钛副族元素原子的价电子层结构为(n－1)d2ns2，所以钛、锆和铪的最
室温密度 /gcm－3
2.99
4.5
5.96
7.20
7.20 7.86 8.9 8.90 8.92 7.14
氧化态
3
–1,0,2 3,4
–1,0,2 3,4,5
–2,–1,0 2,3,4 5,6
–1,0,1 2,3,4 5,6,7
0,2,3 4,5,6
0,2 3,4
0,2 3,(4)
*
1,2 3
(1) 2
稀酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中：
TiO2 + 6HF = H2[TiF6]+ 2H2O TiO2 + 2H2SO4 = 2Ti (SO4)2 + 2H2O TiO2 + H2SO4 = 2Ti OSO4 + H2O
钛的配 位数为6， 氧的配 位数3
（3）四氯化钛 四氯化钛是钛的一种重要卤化物，以它为原料，可以制备一
4s2
4s2
4s2
4s2
4s1
4s2
1204 1535 1495 1453 1083 419 2077 3000 2900 2732 2595 907
127 126 125 125 128 137
80
76
74 67 72
74
I1kJ·mol－1
631 658
650
652.8 717.4 759.4 758 736.7 745.5 906.4
竞赛基本要求
1. 掌握钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、 锌、汞、钼、钨等元素重要化合物的基本性质。
2. 熟悉 d区、ds区元素的通性与电子层结构的关系。 制备单质的一般方法。
3.灵活运用化合物组成比、电荷平衡、物料平衡、质 量平衡关系以及物质的特性和原子结与分子结构理论来推 测未知物。
一、通论
d区元素是指IIIB~VIII族元素，ds区元素是指IB、IIB族 元素。d区元素的外围电子构型是(n－1)d1~10ns1~2（Pd例外）， ds区元素的外围电子构型是(n－1)d10ns1~2。它们分布在第4、 5、6周期之中，而我们主要讨论第4周期的d区和ds区元素。
1. 部分副族元素的基本性质
系列钛化合物和金属钛。它在水中或潮湿空气中都极易水解将它 暴露在空气中会发烟：
TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl （4）钛(Ⅳ)的配位化合物
钛(Ⅳ)能够与许多配合剂形成配合物，如[TiF6]2－、[TiCl6]2－、 [TiO(H2O2)]2+ 等，其中与H2O2的配合物较重要。利用这个反应 可进行钛的比色分析，加入氨水则生成黄色的过氧钛酸H4TiO6 沉淀，这是定性检出钛的灵敏方法。