无机化学 过渡元素
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大学无机化学第20章 过渡金属元素习题答案 20120319
第20章d区过渡金属元素习题解答1．为什么过渡元素中，同族元素从上到下高氧化态物质的稳定性升高，而过渡后的p区元素同族自上而下低氧化态的物质趋于稳定？2．自ⅣB族到ⅦB族元素的最高氧化态在溶液中为什么不存在简单的离子M4+、M5+、M6+？3．为什么d区金属的密度、硬度、熔点、沸点一般较高？4．过渡元素的氧化态分布有何特点？5．由MnO2制备锰酸盐应在酸性介质还是碱性介质中进行？欲把Mn2+ 离子氧化为MnO4–离子应选用何种氧化剂？6．Cr3+与Al3+在生成化合物方面有何异同？7．根据下列实验现象，写出相应的化学反应方程式：（1）在酸性K2Cr2O7溶液中加入Na2SO3溶液，颜色由橙红变蓝绿色，此时加入乙醚，并用HNO3酸化，溶液变为深蓝色。
（2）黄色的BaCrO4溶在浓盐酸中，得到的是绿色溶液，写出化学方程式，说明颜色变化。
（3）Fe2(SO4)3溶液与Na2CO3溶液作用，得不到Fe2(CO3)3。
（4）在水溶液中用Fe3+与KI作用，不能制得FeI3。
（5）向Fe3+溶液中加入KSCN后出现红色，若再向溶液中加入Fe粉或NH4F晶体，红色又消失；（6）向CoCl2溶液中加入NaOH溶液，先析出粉红色沉淀，沉淀很快又转为灰绿色至褐色。
8．写出下列反应的化学方程式：（1）TiO2(s) + BaCO3(s) → ；（2）V2O5(s) + HCl(aq) → ；（3）Cr2O72–(aq) + Ag+(aq) + H2O(l) → ；（4）[Cr(OH)4]–(aq) + H2O2(l) + OH–(aq) → ；（5）MnO4–(aq) + Fe2+(aq) + H+(aq) → ；（6）MnO2(s) + HCl(aq，浓) → ；（7）Cr3+(aq) + MnO4–(aq) + H2O(l) → ；（8）Co2O3(s)+ HCl (aq，浓) → ；（9）K3[Fe(CN)6] (aq) + Fe2＋(aq) → ；（10）PO43–(aq) + (NH4)2MoO4(aq) + H＋(aq) → ；（11）PdCl2(aq) + CO(g) + H2O(l) → ；（12）Pt(s) + HNO3(aq) + HCl(aq) → 。
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另一方面, 原子半径不是单 调地减小, 而是一条两峰一谷的 曲线。
造成这种两峰一谷的原因有三个：
其一为电子的精细结构, 即由于具有半充满 f 层(f7)的 Eu 和全充满 f 层(f14)的Yb 只用2个 6s2 电子形成金属键, 因 而键较弱、核间距较大, 故在Eu和Yb处出现两个峰值, 而Ce 平均用3.1个电子成键, 金属键较强, 其半径略小于Pr, 故在 Ce处微凹成一小谷。其余镧系元素均以三个电子成键, 故随 原子序数的增大, 半径均匀减小。
由于La到Lu的15个元素在物理性质、化学性质上的相 似性和连续性, 人们习惯上把La(4f0)到Lu(4f14)的15个元素 统称为镧系元素(简写为Ln),
同样地, 把Ac(5f0)到Lr(5f14)的15个元素统称为锕系 元素(简写为An)。这样, f区元素包含了由4f0到4f14的15 个镧系元素和由5f0到5f14的15个锕系元素。
La、Gd、Lu的构型可以 用f0、f7、f14(全空、半满和全 全满)的洪特规则来解释, 但Ce的结构尚不能得到满意的解释, 有 人认为是接近全空的缓故。
这两种电子结构可以用来说明镧系元素化学
性质的差异。
这些元素在参加化学反应时需要失去价电子, 由于4f轨道被外层电子有效地屏蔽着, 且由于 E4fE5d, 因而在结构为4fn6s2 的情况下, f电子要参 与反应, 必须先得由4f 轨道跃迁到 5d 轨道。这样, 由于电子构型不同, 所需激发能不同, 元素的化学 活泼性就有了差异。
10.1.1 镧系元素的价电子层结构
下表列出镧系元素在气态时和在固态时原子的电子层结构。
镧系元素气态原子的4f轨 道的充填呈现两种构型, 即4fn－1 5d16s2和4fn6s2, 这两种电子构型 的相对能量如左图所示。
造成这种两峰一谷的原因有三个：
其一为电子的精细结构, 即由于具有半充满 f 层(f7)的 Eu 和全充满 f 层(f14)的Yb 只用2个 6s2 电子形成金属键, 因 而键较弱、核间距较大, 故在Eu和Yb处出现两个峰值, 而Ce 平均用3.1个电子成键, 金属键较强, 其半径略小于Pr, 故在 Ce处微凹成一小谷。其余镧系元素均以三个电子成键, 故随 原子序数的增大, 半径均匀减小。
由于La到Lu的15个元素在物理性质、化学性质上的相 似性和连续性, 人们习惯上把La(4f0)到Lu(4f14)的15个元素 统称为镧系元素(简写为Ln),
同样地, 把Ac(5f0)到Lr(5f14)的15个元素统称为锕系 元素(简写为An)。这样, f区元素包含了由4f0到4f14的15 个镧系元素和由5f0到5f14的15个锕系元素。
La、Gd、Lu的构型可以 用f0、f7、f14(全空、半满和全 全满)的洪特规则来解释, 但Ce的结构尚不能得到满意的解释, 有 人认为是接近全空的缓故。
这两种电子结构可以用来说明镧系元素化学
性质的差异。
这些元素在参加化学反应时需要失去价电子, 由于4f轨道被外层电子有效地屏蔽着, 且由于 E4fE5d, 因而在结构为4fn6s2 的情况下, f电子要参 与反应, 必须先得由4f 轨道跃迁到 5d 轨道。这样, 由于电子构型不同, 所需激发能不同, 元素的化学 活泼性就有了差异。
10.1.1 镧系元素的价电子层结构
下表列出镧系元素在气态时和在固态时原子的电子层结构。
镧系元素气态原子的4f轨 道的充填呈现两种构型, 即4fn－1 5d16s2和4fn6s2, 这两种电子构型 的相对能量如左图所示。
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。
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钛
3、加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 Ti(SO4)2+H2O===TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+H2O===H2TiO3↓+H2SO4 4、分离煅烧 H2TiO3===TiO2+H2O
5、碳氯法
1000-1100K TiO2+2C+2Cl2======TiCl 4+2CO
6、在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原TiCl4可得 海棉钛，再经熔融制得钛锭。 TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti
钼：辉钼矿 MoS2
I II 白钨矿CaWO 钨：黑钨矿 ( Fe ,Mn ) WO 4 4
2. 铬单质的制备 铬以铬铁矿Fe(CrO2)2的形式存在，以铬铁 矿为原料制备之。
制备
Fe(CrO2)2(s)
Na2CO3 (s) Na2CrO4 (aq)
1000 ℃ ~1300℃
Na2CrO4(s) Fe2O3 (s)
钛
二、钛的重要化合物 １、钛（+４价）化合物
a. TiO2：金红石、钛白，白色粉末，不溶于水 及稀酸，可溶于HF和浓硫酸中。
TiO2+6HF===H2[TiF6]+2H2O Ti4+容易水解得到TiO2+离子——钛酰离子。 TiO2是一种优良颜料、催化剂、纳米材料。
b. TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓 HCl中生成H2[TiCl6]
③
H2O 浸取
① H2SO4 Na2Cr2O7 (aq) 酸化 ②
Cr2O3
Al ④Biblioteka Cr① 4Fe(CrO 2 ) 2 + 8Na 2 CO 3 + 7O 2
无机化学 过渡元素-13.1过渡元素概述
过渡元素及化合物有催化特性
13-1-8 磁性
多数过渡元1素3-或1-8离磁子性具有顺磁性
多数过渡元素的原子或离子有 未成对电子，所以具有顺磁性
离子 VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ d电子数 1 2 3 5 6 7 8 9 未成对 1 2 3 5 4 3 2 1
最小(低) Cs 22.8
Cs 0.2
13-1-3 金属活泼性
元素 13S-c1-3 T金i 属活V泼性Cr Mn
E (M2+/M)/V -2.03 -1.63 -1.13 -0.90 -1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3、HF
稀HCl
H2SO4
稀H2SO4 HCl等
其活泼性减弱
3. 同族元素(除Sc分族外)自上往下 金属活泼性降低
Ⅷ E (M2+/M)/VⅡB E (M2+/M)/V 第一过渡系 Ni -0.257 Zn -0.7626 第二过渡系 Pd +0.92 Cd -0.403 第三过渡系 Pt +1.2 Hg +0.8535
3. 同族元素(除IIIB族外)自上往下 金属活泼性降低
元 素 Sc Ti V C的rM离n子Fe无C色o Ni CuZn
M2+中d电子数 0 1 2 3 4 5 6 7
[M(H2O)6]3+ 无 紫 绿 蓝 红 浅 绿 粉
颜色
紫 紫红
13-1-7 配位能力和催化性
过渡元素易形成配合物
过渡元催素化剂的原子或离子反具应有部分 空的 (n-1)d, 空的ns、np轨道, 可 接受配Fe体-M的o 孤电子对合成氨 过渡元Pt素-R的h 离子一氨般氧具化有为较NO高的 电荷、V较2O小5 的半径SO，2氧极化化为力SO强3 ， 对P配d体, R有an较ey 强Ni的吸引催力化加氢
13-1-8 磁性
多数过渡元1素3-或1-8离磁子性具有顺磁性
多数过渡元素的原子或离子有 未成对电子，所以具有顺磁性
离子 VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ d电子数 1 2 3 5 6 7 8 9 未成对 1 2 3 5 4 3 2 1
最小(低) Cs 22.8
Cs 0.2
13-1-3 金属活泼性
元素 13S-c1-3 T金i 属活V泼性Cr Mn
E (M2+/M)/V -2.03 -1.63 -1.13 -0.90 -1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3、HF
稀HCl
H2SO4
稀H2SO4 HCl等
其活泼性减弱
3. 同族元素(除Sc分族外)自上往下 金属活泼性降低
Ⅷ E (M2+/M)/VⅡB E (M2+/M)/V 第一过渡系 Ni -0.257 Zn -0.7626 第二过渡系 Pd +0.92 Cd -0.403 第三过渡系 Pt +1.2 Hg +0.8535
3. 同族元素(除IIIB族外)自上往下 金属活泼性降低
元 素 Sc Ti V C的rM离n子Fe无C色o Ni CuZn
M2+中d电子数 0 1 2 3 4 5 6 7
[M(H2O)6]3+ 无 紫 绿 蓝 红 浅 绿 粉
颜色
紫 紫红
13-1-7 配位能力和催化性
过渡元素易形成配合物
过渡元催素化剂的原子或离子反具应有部分 空的 (n-1)d, 空的ns、np轨道, 可 接受配Fe体-M的o 孤电子对合成氨 过渡元Pt素-R的h 离子一氨般氧具化有为较NO高的 电荷、V较2O小5 的半径SO，2氧极化化为力SO强3 ， 对P配d体, R有an较ey 强Ni的吸引催力化加氢
无机化学 过渡元素2-锌族元素
与与氨O水2反反应过应H量可g2+在H+g其\HO[\H\·溶gN\g→I\H液4\]2\2N中H-\Og加322+入Hg少[HOH·量gNgIH(4N金2]N2O-O+属33H)2+HgHgg
热稳定性 HgO + NO2+ O2 HgO + NO2
第十硝四酸章汞过和渡硝元素酸(亚二)汞 第十四章 过渡元素(二)
反应 过量 Hg↓(黑色)
与KCl反应
[HgCl4]2-
——
配HH制g2gHH2HCCgggllC2∴2C2CH+l+HH2ll2g溶22g2NCg++2N液H2lCCS32SH时lnln+223→CC应,2→l光lC2可2保Hlg-→→加H存(以HNg入→在H增g(H22NKC)H棕加gCHCl[2gl2HCHl色2+),glg+C2+瓶CCHllHSlg2+中4g的n]+2SC-溶+NnlN4CH解Hl444度CCll
[2(H[奈Hg溶易g斯I制4I解水]4勒2取]-性解可2试-+用4剂O于H)H-检+gN易OH验H·g溶4HH++N→gHg(HHO(NNg4;+OOO(2H+红33)g)22棕N过H色2HH量I易)gg+H(2溶N(7gOIO(+H-H3+)H)g23N+2NHHO2)OOg33 ;
与KI反应 适量 HgI2 (橘红色) Hg2I2 (浅绿色)
制取
Hg(NO3)2
HgO; Hg+HNO3
Hg2(NO3)2
过量Hg + HNO3 ; Hg(NO3)2+Hg
无机化学 过渡元素-13.3铬族元素
配位数大多为6
铬(Ⅲ)配合物
稳定性较高，在水溶液解离程度较小
同一组成配合物可有多种异构体
如 CrCl3·6H2O [Cr(H2O)6]Cl3
[CrCl(H2O)5]Cl2 ·H2O [CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O
紫色 蓝绿色
绿色
1. 加入过量NaOH
Cr3+鉴定
Cr3+ + 4OH-(过量) → [Cr(OH)4]-
[CrCl2(H2O)4]+
紫色
绿色
易水解
铬(Ⅲ)盐
1. Cr3+水解
[Cr(H2O)6]3++H2O ⇌ [Cr(OH)(H2O)5]2++H3O+
pH↑，进一步反应
[Cr(H+2O)6]3+ [Cr(OH)(H2O)5]2+
H
⇌
O (H2O)5Cr Cr(H2O)5
5+
+H2O
H
O
4+
2[Cr(OH)(H2O)5]2+⇌ (H2O)4Cr Cr(H2O)4 +2H2O
Cr2O3+6KHSO4 高温 Cr2(SO4)3+ 3K2SO4+3H2O
Cr2O3是制铬的原料，也是绿色颜料 广泛用于陶瓷、玻璃、涂料、印刷等
氢氧化铬[Cr(OH)3] 向Cr3+溶液中加入适量碱 Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3 (灰绿色) 难溶于水
两性 溶实于为酸水—合—氧Cr化3+铬(蓝C紫r2O色3·)xH2O C溶r含习于(O水惯碱H量上)—3是用+—可C3Hr[变C(O+r的H(→O，)3H表C)示4r]3-+(亮+ 3绿H色2O) Cr(OH)3 +OH- → [Cr(OH)4]-
无机化学——过渡元素
Cr2O72-+14H++6Fe2+＝2Cr3++6Fe3++7H2O 此反应在分析化学中用来测定铁。
3CH3CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4＝3CH3COOH+
2K2SO4+2Cr2(SO4)3+11H2O 应用于检验酒后开车。检验过氧化氢的存在,生成Cr(O2)2O。 实验室中常用的铬酸洗液是用热的饱和重铬酸钾溶液与浓硫
V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的催化剂。 2NH4VO3＝V2O5+2NH3+H2O V2O5+Ca＝V+CaO V2O5+NaOH＝Na3VO4+3H2O V2O5+6HCl＝2VOCl2+Cl2+H2O VO2++Fe2++H+＝VO2++Fe3++H2O 2VO2++C2O42-+4H+＝2VO2++2CO2+2H2O
三、Zr和Hf的分离 钾和铵的氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有明显的差别，可利 用此性质来分离Zr和Hf。
金属钛
钛
钛合金
钛合金
镍钛合金
镍钛合金
蓝宝石含钛刚玉
蓝 宝 石 含 钛 刚 玉
四、金属钛的制备
工业上常用FeTiO3为原料来制金属钛 1、矿石中含有FeO、Fe2O3杂质,先用浓硫酸处理
FeTiO3+3H2SO4＝FeSO4+Ti(SO4)2（TiOSO4）+3H2O FeO+H2SO4＝FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4＝Fe2(SO4)3+3H2O 2、加入单质铁把Fe3+离子还原为Fe2+离子，冷却至273K以下 使FeSO4·7H2O结晶析出。加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 TiOSO4 (TiOSO4)+ H2O ＝H2TiO3↓+H2SO4 3、分离煅烧 H2TiO3＝TiO2+H2O 4、碳氯法 TiO2+2C+2Cl2＝TiCl4+2CO 5、在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原TiCl4可得海棉钛，再 经熔融制得钛锭。TiCl4+2Mg＝2MgCl2+Ti
3CH3CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4＝3CH3COOH+
2K2SO4+2Cr2(SO4)3+11H2O 应用于检验酒后开车。检验过氧化氢的存在,生成Cr(O2)2O。 实验室中常用的铬酸洗液是用热的饱和重铬酸钾溶液与浓硫
V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的催化剂。 2NH4VO3＝V2O5+2NH3+H2O V2O5+Ca＝V+CaO V2O5+NaOH＝Na3VO4+3H2O V2O5+6HCl＝2VOCl2+Cl2+H2O VO2++Fe2++H+＝VO2++Fe3++H2O 2VO2++C2O42-+4H+＝2VO2++2CO2+2H2O
三、Zr和Hf的分离 钾和铵的氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有明显的差别，可利 用此性质来分离Zr和Hf。
金属钛
钛
钛合金
钛合金
镍钛合金
镍钛合金
蓝宝石含钛刚玉
蓝 宝 石 含 钛 刚 玉
四、金属钛的制备
工业上常用FeTiO3为原料来制金属钛 1、矿石中含有FeO、Fe2O3杂质,先用浓硫酸处理
FeTiO3+3H2SO4＝FeSO4+Ti(SO4)2（TiOSO4）+3H2O FeO+H2SO4＝FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4＝Fe2(SO4)3+3H2O 2、加入单质铁把Fe3+离子还原为Fe2+离子，冷却至273K以下 使FeSO4·7H2O结晶析出。加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 TiOSO4 (TiOSO4)+ H2O ＝H2TiO3↓+H2SO4 3、分离煅烧 H2TiO3＝TiO2+H2O 4、碳氯法 TiO2+2C+2Cl2＝TiCl4+2CO 5、在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原TiCl4可得海棉钛，再 经熔融制得钛锭。TiCl4+2Mg＝2MgCl2+Ti
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Na Mg 钠 镁 IIIB IVB VB VIB VIIB VIII IB IIB K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 钾 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 Rb Sr 铷 锶 Y 钇
Ga Ge As Se 镓 锗 砷 硒 Sn 锡 Pb 铅 Sb 锑 Bi 铋 Te 碲 Po 钋
2. 族的变化
（1）现象
d区各族元素原子的共价半径/pm 族 周期 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
4 5
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 144 136 122 118 117 117 116 115 117 125
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 162 145 134 130 127 125 125 128 134 148
57 La
187.7 182.4 182.8 182.1 181.0 180.2 204.2 180.2 178.2 177.3 176.6 175.7 174.6 194.0 173.4 106.1 103.4 101.3 99.5 97.9 96.4 95.0 93.8 92.3 90.8 89.4 88.1 86.9 85.8 84.8
23.1.3 原子半径
1. 周期的变化
（1）现象
第一过渡系元素的原子半径/pm
元素 Sc
Ti
V
Cr Mn Fe
Co
Ni
Cu
Zn
125
r/pm 144 136 122 118 117 117 116 115 117 现象 半径缓慢减小
半径增大
（2）原因——屏蔽效应(Scre General Character of d-Block Element)
23.1.1 过渡元素与过渡系 23.1.2 23.1.3 23.1.4 23.1.5 23.1.6 23.1.7 价层电子构型 原子半径 氧化态 单质的物理性质 单质的化学性质 化合物的性质
6
La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 169 144 134 130 128 126 129 130 134 149
即：ⅢB族同副族元素，从上到下，原 子半径增大； 但其它各族第五、六周期同族元素原子 半径相近。
（2）原因—镧系(Ln)收缩(Lanthanide Contraction)
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In 锆 铌 钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 Ta 钽 W Re Os 钨 铼 锇 Ir 铱 Pt Au Hg Tl 铂 金 汞 铊
I Xe 碘 氙 At Rn 砹 氡
Cs Ba Lu Hf 铯 钡 镥 铪
Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uun Uun * * * 钫 镭 铹 镧 La 系 镧 锕 Ac 系 锕 Ce 铈 Th 钍 Pr 镨 Pa 镤 Nd Pm Sm Eu Gd 钕 钷 钐 铕 钆 U Np Pu Am Cm 铀 镎 钚 镅 锔 Tb Dy Ho Er Tm 铽 镝 钬 铒 铥 Bk Cf Es Fm Md 锫 锎 锿 镄 钔 Yb 镱 No 锘 Lu 镥 Lr 铹
2. 过渡系
过渡系 周 期 过渡系 副族 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB 钪 Sc 钛 Ti 钒 V 铬 锰
Ⅷ ⅠB ⅡB
铁系、铂系
铜 Cu
锌 Zn
4
第一
Cr Mn Fe Co Ni
5
6 7
第二
Y
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd
W Re Os Ir Pt
Ag
Au
Cd
Hg
第三 La Hf Ta
第23章 d区金属
(d-Block Element) §23.1 d区元素通性
§23.2 钛族元素
§23.3 钒族元素
§23.4 铬族元素
§23.5 锰族元素 §23.6 铁、钴、镍
族 周 期 IA
1 2 3 4 5 6 7
H 氢 IIA Li Be 锂 铍
s区 d区
p区 f区
0 He IIIA IVA VA VIA VIIA 氦 B C N O F Ne 硼 碳 氮 氧 氟 氖 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Br 溴 Ar 氩 Kr 氪
镧系元素的原子半径和Ln3＋离子半径/pm
IIIB
21 Sc
160.6 73.2
原子序数
元素符号 原子半径
Ln3＋离子半径
58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu
39 Y
181 89.3
IB
29 Cu 铜 47 Ag 银 79 Au 金 111 Uuu *
IIB
30 Zn 锌 48 Cd 镉 80 Hg 汞 112 Uub *
电子层
M L K N M L K O N M L K P O N M L K
8 8 2 8 18 8 2 8 18 18 8 2 8 18 32 18 8 2
第四 Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
Ⅷ族元素的水平相关性 > 垂直相关性 铁系元素：Fe Co Ni 铂系元素：Ru Rh Pd , Os Ir Pt
23.1.2 价层电子构型
(n-1)d1-10ns1-2 过渡元素的原子结构共同特点：
电子依次填充在(n-1)d轨道上，而 外层只有1-2个电子，易失去，所以它 们都是金属元素。
24 Cr 铬 42 Mo 钼 74 W 钨 106 Sg 25 Mn 锰 43 Tc 锝 75 Re 铼 107 Bh 26 Fe 铁 44 Ru 钌 76 Os 锇 108 Hs
VIII
27 Co 钴 45 Rh 铑 77 Ir 铱 109 Mt 28 Ni 镍 46 Pd 钯 78 Pt 铂 110 Uun *
23.1.1 过渡元素与过渡系
1. 过渡元素 (Transition Element)
IIIB IVB
21 Sc 钪 39 Y 钇 71 Lu 镥 103 Lr 铹 22 Ti 钛 40 Zr 锆 72 Hf 铪 104 Rf
VB
23 V 钒 41 Nb 铌 73 Ta 钽 105 Db
VIB VIIB