化学竞赛 过渡金属及其化合物解读
全国化学奥林匹克竞赛讲义：第四讲 过渡元素
（2）同一族内，从上到下，随着原子层数的增加，第 一过渡元素的原子半径小于相应第二过渡系元素的原 子半径，而第三过渡系元素的原子半径与第二过渡系 元素相比，差别不大。这是由于镧系收缩所致。
原子半径 / pm
过渡元素的原子半径
一、过渡元素的通性
3、过渡元素单质的性质
（1）物理性质 与主族相比，过渡元素晶格中，不仅ns电子参与 成键，(n-1)d电子也参与成键；此外，过渡元素原子 半径小，单位体积内原子个数多。故过渡元素的熔点、 密度和硬度比主族元素要高。 熔点最高的金属是钨（W）； 密度最大的金属是锇（Os）； 硬度最高的金属是铬（Cr）。 （2）化学性质－金属活性 同周期，从左到右，金属活性减弱 同 族，从上到下，金属活性降低
化学奥林匹克系列讲座
过渡元素
元素周期表分区
一、过渡元素的通性
1、过渡元素的氧化态 2、原子半径的变化规律 3、过渡元素单质的性质 4、过渡元素离子的颜色 5、过渡金属及其化合物的磁性 6、过渡元素易形成配合物 7、形成多碱、多酸
一、过渡元素的通性
1、过渡元素的氧化态
（1）大多数过渡元素有可变的氧化数 （2）第一过渡系，随原子序数增加，氧化态升高， 高氧化态趋于稳定，当d电子超过5时，3d轨道趋向 稳定，低氧化态趋于稳定； （2）第二、第三过渡系变化趋势与第一过渡系相似， 但高氧化态趋于比较稳定； （3）同一族从上到下，特征氧化态升高，高价态趋 于稳定。
原子 半径 pm 161 145 132 125 124 124 125 125
第一电 离能 kJ·mol-1 639.5 664.6 656.5 659.0 723.8 765.7 764.9 742.5 3
氧化值
-1, 0, 2, 3, 4 -1, 0, 2, 3, 4, 5 -2, -1, 0, 2, 3, 4, 5, 6 -2, -1, 0, 2, 3, 4, 5, 6, 7 0, 2, 3, 4, 5, 6 0, 2, 3, 4 0, 2, 3, (4)
竞赛培训12 p区 过渡金属及其化合物
3. 铝盐和铝酸盐
（1）铝盐水解: [Al(H2O)6]3++H2O 2Al3++3CO32-+6H2O [Al(OH)4]-
[Al(H2O)5(OH)]2++H3+O 2Al(OH)3↓+3CO2↑
[Al(OH)3+OH-
（2）几种重要的盐
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]或 Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
（2）氢氧化铝
两性： Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-或 Al(OH)3+OH-=AlO2- +2H2O
二、铝 镓 分族
铝及镓分族元素的一些化合物有缺电子性。常见化合价为+1，+3。
1.铝及其化合物
（1）单质铝的冶炼及性质
①碱溶法：
铝盐：Al3+、 铝或酸盐：[AAll(OO2H—)4]—
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
2NaAlO2 +CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3 或：NaAlO2 +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
Pb(OH)2+NaOH=Na[Pb(OH)3] Ge(OH)2 易被氧化
[Sn(OH)4]2-在碱性介质中具有强还原性 [Sn(OH)42-+2OH- - 2e- = [Sn(OH)6]23Na2Sn(OH)4+2BiCl3+6NaOH= 2Bi↓ (黑色)+3Na2Sn(OH)6+6NaCl
高中化学竞赛课件无机化学：过渡金属(Ⅰ)
V主要用于合金。它渗入钢成钒钢。钒钢与普 通钢相比有结构紧密，韧性、弹性与机械强度 高的特点。钒钢穿甲弹，能射穿40cm厚的钢板 。大量应用于制造汽车、飞机的发动机轴、弹 簧及汽缸等。 Nb、Ta同样在合金中有改善金属的重要性能 ，有钢的“维生素”之称。加入少量，就可以 增加延展性、抗磨性、耐冲击性等。同时也能 改变化学性能。如：Al在OH-可溶，只需加 0.05%Nb，就不在和碱反应。许多合金在低温 下，会变得象玻璃一样脆，但加入0.7%的Nb， 在-80℃下，仍保持原来强度。
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二、钛的重要化合物
1． TiO2 自然界存在，晶体有三种晶型，其中金红石型最重 要（四方晶系）。“红宝石”含微量Fe等元素显 色。人工制造的 TiO2 粉，“钛白粉”，化工原料 ，最白的颜料。白度是 ZnS+BaSO4 白的 5 倍， 1g 可 使450cm2涂得雪白。生产钛白： 法一：TiCl4+O2（干燥）→TiO2+2Cl2（在约1000K下 反应） 法二：FeTiO2+2H2SO4(>80%)→TiOSO4+ FeSO4+2H2O (约在70~80℃下反应) TiOSO4+2H2O=TiO2· H2O↓+H2SO4（加热） 水解 >900℃↓煅烧
H+/H2=0+(0.059/2)lg [(C2H+)/(PH2/P)]=0.059×(-7)= －0.41 pH=6 （-6）= －0.35
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三、Zr,Hf的化合物
La系收缩，导致Zr、Hf二者相近性质 过渡金属从上到下趋于高价稳定，与主族相 反；它们只有＋4价态。 MO2 MX4 水解性，配合性 ZrF4具有高折射率的无色单斜晶体
高中化学竞赛基础知识之过渡元素
给予Ni的sp3杂化轨道
一方面，CO把一对电子填入Ni的sp3杂化轨道中形成σ键， 一方面又以空的π2p*轨道接受来自Ni d轨道的电子，形成π键， 从而增加配合物的稳定性，但削弱了CO内部成键，活化CO了 分子。
2. 羰基簇合物
过渡元素能和CO形成许多羰基簇合物。 羰基簇合物中金属原子多为低氧化态并具有适宜的d轨道。 双核和多核羰基簇合物中金属原子与羰基的结合方式有： 端基（1个CO和1个成簇原子相连）；边桥基（1个CO与2个成 簇原子相连）；面桥基（1个CO与3个成簇原子相连）。
基本特征
1、皆为金属，亦称过渡金属；大部分过渡金 属的电极电势为负值； 2、具有多种氧化态； 3、水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色； 4、化合物多有顺磁性，有的甚至有铁磁性； 5、易形成配合物。
6、同周期相邻元素间性质差别不大，同族元 返回首页 素性质差别也不大；
1.1过渡元素的原子半径
ý É ª Ø Ó ë ¶ ¹ ¶ Ô Ë Ô ×°¾ 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 20
[RuCl(NO)2(pph3)2]＋的结构
（3）桥基配位
桥基配位时，NO为3电子 给予体与 2 个或 3个金属原子 相连，例如： [(η5－ C5H5)Fe(NO)]2 。
在(η5－C5H5)3Mn3(NO)4
中，其中3个NO是二桥基配 位，一个NO是三桥基配位。
[(η3－C5H5)Fe(μ2－NO)]2的结构
主要矿石：金红石和钛铁矿,钒钛铁矿。我国四川攀枝 花地区有大量的矾钛铁矿；锆分散的存在 于自然界，主要矿物为锆英石—ZrSiO4,铪 常与锆共生ZrSiO4中含2％的锆7％铪.
本族特征氧化态 +4 四川攀枝花钒钛铁矿（FeTiO3）探
过渡金属元素及其化合物
过渡金属元素及其化合物
过渡金属元素是指元素周期表中3B～12B族元素，这些元素具有许多独特的性质，包括多种不同的化合价和合金形成能力。
过渡金属元素及其化合物在许多领域的应用广泛，如催化剂、电池材料、磁性材料等。
以下将针对几种常见的过渡金属元素及其化合物进行介绍。
铁（Fe）
铁是一种重要的过渡金属元素，其常见化合物包括氧化铁、碱式氧化铁、羟基氧化铁等。
氧化铁常用于制备磁性材料，如磁性记录材料和磁性试验棒等。
碱式氧化铁是一种具有半导体性质的化合物，在传感器和光电器件中有广泛的应用。
铜（Cu）
铜是另一种常见的过渡金属元素，其化合物包括氧化铜、硫化铜等。
氧化铜是一种重要的半导体材料，常用于制备光电器件和传感器。
硫化铜是一种重要的农药原料，也可用于制备颜料和电池。
铬（Cr）
铬是一种重要的过渡金属元素，其化合物包括氧化铬、硫化铬等。
氧化铬是一种重要的耐磨涂料材料，可用于保护金属表面免受腐蚀和磨损。
硫化铬是一种具有抗菌性能的化合物，常用于制备抗菌剂和防腐剂。
钼（Mo）
钼是一种重要的过渡金属元素，其化合物包括氧化钼、硫化钼等。
氧化钼是一种重要的催化剂材料，可用于制备燃料电池和制药中间体。
硫化钼是一种重要的润滑剂材料，常用于制备高温润滑脂和润滑油。
通过以上介绍，可以看出过渡金属元素及其化合物在各个领域具有重要的应用价值，对于推动科学技术的发展具有重要意义。
希望未来能有更多的研究和应用能够进一步发掘过渡金属元素及其化合物的潜力，为社会进步做出更大的贡献。
过渡金属有机化学1
0(-2) 0(-2) 0 -1
1(2) 1(2) 2 3
η6 苯
η3烯丙基 η1-烯丙基 η7环庚三烯基 NO O（氧化物） O2
6
3(1) 1 7 3(1) 0 2
0
-1 -1 1 1(-1) -2 -2(-1)
3(2,1)
2 1 3 1(2) 2 2(1)
• 2、d电子数和几何状态
化合物
金属氧化态
• 烃配体：按其hapto(η)数分 • η indicates the number of bound atoms • The term hepto derives from a Greek word heptein meaning to fasten. • η是与金属相连的碳原子数 • η1（1e）：烷基、芳基、σ-烯丙基（σ-Allyls） • η2（2e）：烯（或多烯中一个双键配体）、卡 • 宾（Carbene被归入η2—配体，虽然连接于 • 金属的只是一个碳，但它们提供的是二个e） • η3（3e）：π-烯丙基（π-allyls）
L L
L
M
S
L
L
M
S
+
L
L
L
S：溶 剂 L：配 体
(solvent) (ligand）
ML3 +
L'
ML3L'
K=
[ ML 3L' ] [ ML 3 ] [ L' ]
对有机合成有用的络合物
1. 易 生 成 配 位 饱 和 的 络 合 物 而 分 离 纯 化
2. 这 络 合 物 在 特 定 的 条 件 下 易 于 解 离，
生 成 配 位 不 饱 和 的 络 合 物。
高中化学竞赛中过渡元素的讲解
过渡元素(一)要求(1)从电子层结构的特点理解d区元素的通性。
(2)了解钛、钒、铬重要化合物的化学性质。
了解钼、钨的重要化合物。
(3)掌握Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)重要化合物的化学性质以及各氧化态锰之间相互转化关系。
(4)掌握铁、钴、镍的化合物在反应性上的差异。
熟悉铁、钴、镍的重要配合物。
(5)了解铂及其重要化合物的性质。
(一) 过渡元素通性过渡元素一般是指原子的电子层结构中d轨道或f轨道仅部分填充的元素。
因此过渡元素实际上包括d区元素和f区元素。
本章主要讨论d区元素。
d区元素价电子构型为(n-1)d1~8ns1~2(Pd 4d10和Pt 5d96s1例外), 最外两层电子均未填满。
由此构成了d区元素如下通性：(1)单质相似性最外层电子一般不超过2个，较易失去，所以它们都是金属。
又因为d区元素有较大的有效核电荷，d电子有一定的成键能力，所以它们一般有较小的原子半径、较大的密度、较高的熔点和良好的导电导热性。
例如Os的密度(22.488 g∙cm−3)，W的熔点(3380 o C，Cr的硬度都是金属中最大的。
d区元素化学活泼性也较接近。
(2)有可变氧化态因(n-1)d轨道和ns轨道的能量相近，d电子可以全部或部分参与成键，所以除ⅢB族只有＋3氧化态外，其他各族都有可变的氧化态。
氧化态变化趋势是同一周期从左到右逐渐升高，然后降低；同一族从上到下高氧化态趋于稳定。
例如MnO4−有强氧化性，而ReO4−无氧化性。
例1对同一族元素来说，随周期数增加，为什么主族元素低氧化态趋于稳定而过渡元素高氧化态趋于稳定?主族元素(主要表现在ⅢA，ⅣA，ⅤA族)随周期数增加，低氧化态趋于稳定的原因一般归因于“惰性电子对效应”。
为什么过渡元素随周期数增加高氧化态趋于稳定呢? 仔细研究一下过渡元素的电离能可发现：I1和I2往往是第二、第三过渡系列比第一过渡系列的大，但从I3开始，往往第二、第三过渡系列比第一过渡系列的小。
过渡金属化合物读书札记
《过渡金属化合物》读书札记一、过渡金属化合物的概念和性质过渡金属化合物是一类具有独特电子结构和化学性质的化合物，其中心元素为过渡金属。
它们在化学性质上具有特殊的氧化还原性质和电子能级分布，主要是由于这些金属原子的内部电子在多种电子层上发生相互作用和转换，从而使得它们在反应过程中展现出不寻常的化学活性。
它们在材料科学、催化化学、分析化学以及配合物化学等领域都有着广泛的应用。
过渡金属化合物通常具有多变的价态和复杂的电子构型，这使得它们在化学反应中既可作为氧化剂也可作为还原剂。
这些化合物的性质在很大程度上取决于其中心过渡金属的电子排布和其与周围配体的相互作用。
过渡金属化合物通常具有较高的熔点和沸点，这是由于它们内部的金属键和电子键相对较强。
它们也具有很高的化学稳定性，尤其是在某些特定的化学反应条件下。
这些化合物的特殊性质来源于其内部的电子运动和能量分布特性。
由于过渡金属的原子具有未填满的d电子壳或部分填充的f电子壳，使得它们在形成化学键时显示出与众不同的性质和特性。
它们特殊的物理和化学性质也使我们能够通过精确控制和调节反应条件，使其在许多应用中展现特定的功能性，例如催化、电导材料、磁性材料等。
在理解过渡金属化合物的过程中，需要关注其复杂的电子结构以及其与周围环境的相互作用如何影响其性质和反应行为。
这需要我们具备深入的理论知识和实验技能，以便更好地理解和应用这些重要的化合物。
1. 过渡金属的定义和特点过渡金属是指位于元素周期表中d区的一系列元素。
这些元素具有部分填充的d电子壳层，因此表现出独特的电子结构和化学性质。
过渡金属包括许多重要的工业金属，如铁、钴、镍、铜等。
它们在自然界中广泛存在，对于生物体系的功能和许多化学反应也起着至关重要的作用。
电子结构独特：过渡金属的d轨道电子不完全填充，使得它们能够形成多种价态离子，拥有丰富多样的化学性质。
化学性质活泼：由于未填满的d轨道，过渡金属容易与其他元素形成化合物，参与化学反应的能力很强。
过渡金属化合物
过渡金属化合物
过渡金属化合物是指具有过渡金属元素的化合物，它们通常具有良好
的导电性、热稳定性和机械强度，因此在许多领域得到广泛应用。
这
些领域包括电子、材料科学、催化剂和生物学等。
过渡金属化合物最重要的特征是它们具有未填满的d轨道。
这使得它
们能够形成配位键，并在反应中发挥重要作用。
由于这些未填满的d
轨道，过渡金属化合物通常具有复杂的结构和多种价态。
在电子领域，过渡金属化合物被广泛用于制造半导体器件和电路。
例如，钨酸铜是一种常见的半导体材料，被用于制造太阳能电池板和光
电探测器等设备。
此外，铁氧体也是一种常见的磁性材料，在磁存储
设备中得到广泛应用。
在材料科学领域，过渡金属化合物也被广泛应用于制造高强度、高耐
腐蚀性和高温稳定性的材料。
例如，钛合金是一种常见的材料，被用
于制造航空航天设备和医疗器械等。
此外，过渡金属化合物还可以用
于制造催化剂、涂层和陶瓷等。
在生物学领域，过渡金属化合物也扮演着重要角色。
例如，铁离子在
血红蛋白中起着携氧的作用。
此外，铜离子也是一种重要的生物元素，
在许多酶中发挥着催化作用。
然而，过渡金属化合物也具有一定的毒性。
例如，铅和汞等重金属可以累积在人体内，并对健康产生负面影响。
因此，在使用过渡金属化合物时需要注意安全问题，并采取适当的防护措施。
总之，过渡金属化合物在许多领域都具有广泛应用，并且具有重要的科学价值和经济价值。
随着科技的不断发展和进步，相信未来将会有更多新型的过渡金属化合物被发现并得到应用。
pt和过渡金属氮化物-概述说明以及解释
pt和过渡金属氮化物-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述是文章的开篇部分，用来介绍文章的主题和背景。
在本文中，我们将讨论有关PT和过渡金属氮化物的性质和应用。
PT是指铂（Platinum）元素，它是一种常见的过渡金属，在许多领域都有广泛的应用。
过渡金属氮化物则是指由过渡金属和氮元素组成的化合物，具有多种优良的物理和化学性质。
通过研究PT和过渡金属氮化物之间的关系，可以深入了解它们的特性，并为未来的科学研究和工程应用提供指导。
在本文中，我们将首先介绍PT的性质和应用。
铂是一种稀有而贵重的金属，具有优异的耐腐蚀性和高的催化活性。
它被广泛应用于化学工业、电子技术、医学以及能源领域。
然后，我们将讨论过渡金属氮化物的合成方法和特性。
过渡金属氮化物由于其特殊的晶体结构和优良的导电性、磁性等性质，在催化剂、电子器件以及文化遗产保护等领域具有重要的应用价值。
最后，我们将探讨PT和过渡金属氮化物之间的关联性，并展望它们的未来发展。
通过研究PT与过渡金属氮化物的相互作用和协同效应，可以进一步提高它们的性能和应用范围。
同时，对于PT和过渡金属氮化物的未来发展，我们也可以探索更多的合成方法和应用领域，以满足不断增长的科技和社会需求。
综上所述，本文将系统地介绍PT和过渡金属氮化物的性质和应用，并分析它们之间的关联性。
通过深入研究这些材料，我们可以为未来的科学研究和工程应用提供重要的参考和基础。
1.2 文章结构本文将围绕着PT和过渡金属氮化物展开，旨在探讨它们的性质、应用、合成方法和特性以及它们之间的关联性。
文章分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将对PT和过渡金属氮化物进行概述，并介绍文章的结构和目的。
首先，我们将简要介绍PT和过渡金属氮化物的定义、组成和基本性质。
随后，我们将阐述本文的整体架构，包括每个章节的主要内容和研究方法。
最后，我们将明确文章的目的，即深入探讨PT和过渡金属氮化物之间的关联性，以及它们在未来的发展前景。
年人教版高中化学竞赛过度金属课件共张
Mo:不溶HCI,溶浓H2SO4、浓HNO3和王水 W:溶王水,HF+HNO3 ⑵高温下能与X2、S、N2、C等非金属化合。 4.用途
Cr：光泽，抗腐蚀性强，常用做金属表面镀层 （自行车、汽车、精密仪器零件等），制合金 （铬钢、不锈钢等）
Mo，W：大量用于制造耐高温、耐磨、耐腐 蚀的合金钢
V5+与Ti4+相比，极化力更强，水溶液中不存 在简单离子。 V(Ⅴ)的存在形式
酸中:钒氧基(VO2+,VO3+) 碱中:含氧酸根(VO43-,VO3-) V(Ⅴ)的化合物一般有颜色. 1.V2O5
2 N H 4 V O 3△ V 2 O 5 + 2 N H 3 ↑ + H 2 O
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* 铬酸、重铬酸及其盐
酸性：H2CrO4 < H2Cr2O7 中强酸，只存 在于水溶液中。
2 C r O 4 2 - + 2 H + C r 2 O 7 2 - + H 2 O
黄
橙红
铬化合物颜色
碱中(pH>6): CrO42-为 主 酸中(pH<2):Cr2O72-为 主
2022/4/5 22
1.铬元素电势图
θ A/C2O r7 21.3C 33 r-0.4C 12 r-0.9C 1r B /Cr4 2O -0.1C3r(O 4 -1H .C 1) r(O 2-1H .C 4) r
酸性溶液中：Cr2O72-具有强氧化性， Cr3+最 稳定，Cr2+最不稳定，易被氧化。 碱性溶液中：CrO42-最稳定，Cr(Ⅲ)易被氧化.
制
法:TiCI4+2Mg=Ti+2MgCI2;TiCI4+4Na=Ti+
2025年高考化学一轮复习大单元二第六章第30讲陌生过渡金属及其化合物的制备流程分析
第30讲 陌生过渡金属及其化合物的制备流程分析[复习目标] 1.了解常考过渡金属及其重要化合物。
2.能依据信息及化合价解答陌生过渡金属及其化合物制备流程中的有关问题。
1．过渡金属——多变价(1)高价态金属通常形成含氧酸根离子的盐，具有较强的氧化性，如KMnO 4、K 2Cr 2O 7、K 2FeO 4等，均能将浓盐酸氧化成Cl 2。
(2)在空气中灼烧一些不稳定的低价金属的化合物，在分解的同时可能被氧化： MnOOH ――――→空气中灼烧MnO 2；Fe(OH)2――――→空气中加热Fe 2O 3；CoC 2O 4――――→空气中灼烧Co 3O 4。
(3)低价金属的氢氧化物，为难溶性的弱碱，且易分解成氧化物，如Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cr(OH)3。
(4)低价硫化物，通常为有色难溶物，如HgS(黑或红)、FeS(黑)、Cu 2S(黑)、FeS 2(金黄)。
工业生产中，常通过转化价态、调节pH 将过渡金属生成氢氧化物沉淀或生成难溶硫化物分离除去。
2．过渡金属易形成配合物(1)金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu 2＋(aq ，蓝)、Fe 2＋(aq ，浅绿)、Fe 3＋(aq ，黄)、Cr 3＋(aq ，绿)。
(2)容易形成配合物的中心离子，如[Cu(NH 3)4]2＋、[Ag(NH 3)2]＋、[Fe(SCN)6]3－、[Cr(NH 3)3(H 2O)2Cl]2＋。
(3)向一些盐溶液中滴加氨水，先生成难溶性碱，继续滴加，生成含氨配合物，如CuSO 4(aq)[或AgNO 3(aq)]――→＋氨水Cu(OH)2(s)[或AgOH(s)]――→＋氨水[Cu(NH 3)4]2＋{或[Ag(NH 3)2]＋}。
3．锌及其化合物的转化①Zn(OH)2＋2OH －===[Zn(OH)4]2－， ②Zn(OH)2＋2H ＋===Zn 2＋＋2H 2O ， ③ZnO ＋2H ＋===Zn 2＋＋H 2O ， ④ZnO ＋2OH －＋H 2O===[Zn(OH)4]2－。
吉林省长春二中一轮复习元素化学讲义(3)过渡金属元素铁铜及其化合物方程式总结
过渡金属区的“明星”元素———金属铁及其化合物【结构】过渡金属区，位于第四周期第VIII 族,生活中常见的金属,26号元素，原子结构示意图为 ；地壳中金属含量仅次于 物理性质：纯铁为银白色，是重金属，熔沸点高，易被磁铁吸引。
【性质】 化学性质：①和非金属单质：和氯气： 现象： 和Br 2 和I 2和硫粉： （不溶于水，可溶于酸的难溶物） 和氧气： 4Fe+xH 2O+3O 2=2Fe 2O 3·xH 2O (铁生锈的条件)②和水 高温条件下：3Fe ＋4H 2O Fe 3O 4＋4H 2 装置： （水蒸气将H 2及时排出不发生H 2还原Fe 3O 4反应）钢铁腐蚀（”Fe+C+水膜”综合作用的结果） 单质Fe非氧化性酸：浓稀HCl/稀H2SO4 离子反应方程式：③和酸的反应 氧化性酸 常温或者冷的条件下：浓硫酸、浓硝酸钝化（化学变化），加热条件下Fe(少)和浓硫酸： 和浓硝酸铁(多)与浓硝酸共热：Fe ＋4HNO 3Fe(NO 3)2 ＋2NO 2 ↑＋2H 2O 铁(多)与浓硫酸共热：Fe ＋2H 2SO 4FeSO 4＋SO 2 ↑＋2H 2OFe(少)+ 稀硝酸： Fe(多)+ 稀硝酸： ④和盐溶液的反应：①例：将铁粉逐渐加入到含Ag + 、Fe 3+ (Fe 2O 3)、 Cu 2+ (CuO) 、Fe 2+(FeO) 、H +的混合物中，优先反应的离子顺序为： ②例：将H +逐渐加入到含Fe 2O 3、FeO 、 铁粉、CuO 的混合物中，优先顺序为：金属氧化物＞Fe 3++铁粉＞铁粉和H +(氧化性：Fe 3+＞铁粉) 【用途】生活中常见的金属，不锈钢合金，耐腐蚀（生铁＞不锈钢＞纯铁） 还原性铁粉常用作食品包装袋的除氧剂 x O y +xCOyFe+XCO 2 ② 铝热反应制备高熔点铁：Fe x O y +AlAl 2O 3+ Fe(Fe 2O 3)→高炉炼铁、磁铁矿（Fe 3O 4）铁的氧化物yFe+XCO Al铁的氢氧化物含铁盐类归纳总结： 根据“铁三角”书写化学或离子反应方程式过渡金属区的“明星”元素———金属铜及其化合物1．金属铜(1)与非金属的反应Cu —⎪⎪⎪O 2⎪⎪⎪――→加热2Cu ＋O 2=====△2CuO――→常温下在潮湿空气中2Cu ＋O 2＋CO 2＋H 2O===Cu 2(OH )2CO3――→Cl 2Cu ＋Cl 2=====△CuCl 2 现象：棕黄色烟(2)与酸的反应Cu —⎪⎪⎪⎪――→非氧化性酸不反应氧化性酸⎪⎪⎪ ――→浓H 2SO 4Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ――→浓HNO 3Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu (NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O――→稀HNO 33Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu (NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O(3)与盐溶液的反应Cu —⎪⎪⎪――→AgNO 3溶液Cu ＋2AgNO 3===Cu (NO 3)2＋2Ag――→FeCl 3溶液Cu ＋2FeCl 3===CuCl 2＋2FeCl22．氧化铜和氧化亚铜3.氢氧化铜(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。
高中化学竞赛基础知识之过渡元素
基本特征
1、皆为金属，亦称过渡金属；大部分过渡金 属的电极电势为负值； 2、具有多种氧化态； 3、水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色； 4、化合物多有顺磁性，有的甚至有铁磁性； 5、易形成配合物。
6、同周期相邻元素间性质差别不大，同族元 返回首页 素性质差别也不大；
1.1过渡元素的原子半径
ý ¶ ¹ É Ô ª Ë Ø Ô × Ó ° ë ¾ ¶ 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 20
1.3 过渡元素的成键特征
1.3.1 羰基配合物：通常金属价态较低
1. 金属与羰基成键特征：以Ni(CO)4为例
Ni(0) 3d84s2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 3d Ni(CO)4 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
—— —— ——
4s
4p
——
—— —— ——
×× ×× ×× ×× 四面体 sp3杂化
[RuCl(NO)2(pph3)2]＋的结构
（3）桥基配位
桥基配位时，NO为3电子 给予体与 2 个或 3个金属原子 相连，例如： [(η5－ C5H5)Fe(NO)]2 。
在(η5－C5H5)3Mn3(NO)4
中，其中3个NO是二桥基配 位，一个NO是三桥基配位。
[(η3－C5H5)Fe(μ2－NO)]2的结构
接受Ru2+的反馈d电子
(σ1s)2 (σ1s*)2 (σ2s)2 (σ2s*)2 (π2p)4 (σ2p )2 (π2p*)0 (σ2p*)0
x
给与Ru2+电子 形成双氮配合物时，N2分子最高占有轨道上的电子给予 金属空的d轨道 （M←N2）， 形成σ配键； 同时金属M充满 电子的d轨道则向N2空的π轨道反馈电子 （M→N2）， 形成
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A:OsO4
OH-
B:OsO4(OH)2
NH3
C:Os O H N
C与A为等电子体，C能形成钾的化合物，C存在OsO4 中没有的化学键。
在Cu(NH3)4SO4 溶液里通入二氧化硫气体，从溶液里析出一种 白色的难溶物A。组成分析证实，A含有铜、硫、氮、氧、氢 等元素，而且，摩尔比 Cu:S:N=1:1:1 ；结构分析证实， A 的 晶体里有两种原子团(离子或分子，结构分析不能直接得知是 电中性的还是带电的 ) ，一种呈正四面体 (XY4) ，另一种呈三 角锥体(XY3)；磁性实验表明，A是反磁性物质；A和中等浓度 的硫酸反应，放出气体B，析出深色沉淀C，同时剩下天蓝色 的溶液D。C是一种常见物质，是目标产品，而且，用此法得 到的C是一种超细粉未，有特殊的用途。但上述反应的产率不 高。有人发现，若将A和硫酸的反应改在密闭的容器里进行， 便可大大提高反应的产率。回答以下问题： 写出A的化学式 写出A的生成的化学方程式 写出A和硫酸的反应的化学方程式(配平) 为什么A和硫酸的反应若在密闭的容器里进行能提高C的产率 ？
[Ag(NH3)2] +
[Zn(NH3)4] 2+
[Ni(CN)4] 2-
[AlF6] 3-
D 配合物的异构现象 配位化合物的异构现象 1.结构异构： 原子间连接方式不同引起的异构现象（键合 异构，电离异构，水合异构，配位异构，配 位位置异构配位体异构） (1)键合异构 [Co(NO2)(NH3)5]Cl2 硝基 [Co(ONO)(NH3)5]Cl2 亚硝酸根 (2) 电离异构 [Co(SO4)(NH3)5]Br [Co Br(NH3)5] (SO4)
(3) 水合异构
[Cr(H2O)6]Cl3 紫色 [CrCl(H2O)5]Cl2 · H2O 亮绿色 [CrCl2(H2O)4]Cl · 2H2O 暗绿色 (4) 配位异构 [Co(en)3][Cr(ox)3] [Cr(en)3][Co(ox)3]
2. 立体异构 (1)空间几何异构 (2)旋光异构
理论要点： 配体和中央体之间以配位键结 合，形成稳定的配合物。 在形成配位键时中央体提供经 杂化的空轨道，配体提供孤对电 子或离域电子。
[Fe（H2O）6]2＋ sp3d2杂化， 八面体构型，外轨型配合物 [Fe（CN）6]4－ d2sp3杂化, 八面体构型，内轨型配合物
内、外轨型配合物：
FeF6 3-
Fe(SCN)3 Fe(CN)63-
Cu(NH3)42+ AlF63- Ag(NH3)2+
A 配合物的组成
中央体
金属原子、离子
配位体
是含有孤电子对的分子和离子，有离域电子的分子和或 电子。
配位原子
具有孤电子对的原子。如：C、N、O、F、Cl、S等。
单齿
配 体
NH3、Cl－ 、H2O、 F－
多齿
en 、EDTA 、OX 、py 、bipy
O O C O NH3 O Cr O NH3
CH3 C
O M M O
C C
O M O
O C CH3 O
O O N M N
O M O N
O
O
C
O
CH3 O
H2O O
Cr O
Cr
H2O
O CH3 C COFra bibliotekCH3
B 配合物的分类
单核： [Co(NH3)6]Cl3 、 Na[AlF6]
外轨型配合物：sp3d2杂化， 轨道能量高，配合物较不稳 定，高自旋。 内轨型配合物：d2sp3杂化， 轨道能量低，配合物稳定， 低自旋。
外轨型配合物，中心原子的电子结构不发生改变， 未成对电子数多，µ 较大， 一般为高自旋配合物 磁 内轨型配合物，中心原子的电子结构发生了重排， 矩 未成对电子数减少， µ 较小， 一般为低自旋配合物 n(n 2) B.M.
配合物
多核： K2[Re2Cl8]、 [ Cr2O(NH3)10 ] Cl4
简单[Co(NH3)5H2O]Cl3 、 Pt (NH3)2 Cl2
配合物 螯合物[Cr(en)3]Cl3 离子[Cu(NH3)4]2+
[Ag(CN)2]-
配合物
分子
Fe(CO)5、 [Co(NH3)3Cl3]
C 配合物的价键理论
2 配位性
BrNH3 NH3 Co NH3 OCO22-
今有化学式为Co(NH3)4BrCO3的配合物。 1．画出全部异构体的立体结构。 2．指出区分它们的实验方法。
NH3 NH3 NH3 NH3 Co BrOCO22NH3 NH3 Co O NH3 NH3 O C O
NH3 Co(NH3)4CO3Br
E 配合物的稳定性 中央体相同的配合物：
内轨型配合物＞外轨型配合物 螯合物＞简单配合物
配体相同的配合物
稳定常数大的配合物＞稳定常数小的配合物
配合取代反应
较不稳定的配合物被取代生成较稳定的配合物
3 水合离子和其他化合物的颜色
Ti2+ （褐色） V2+ （紫色） Ti3+ （紫色） TiO2+ （无色） V3+ （绿色）
Ti V Cr Cr2+ Cr3+ Mn Mn2+ Mn3+ MnO2 Fe Fe2+ Fe3+ Co Co2+ Co3+ CoO2 Ni Ni2+ Ni3+ Cu Zn
Ti2+ V2+ Ti3+ V3+ TiO2+ VO2+ VO2+
Cu2O Zn2+ Cu2+
MnO42- FeO42-
CrO42-
中心原子d1 ~ d3型, 有空(n-1)d轨道，d2 ns np3杂 化形成内轨型 中心原子d4 ~ d7型，视配体的强弱：强场配体, 如CN – CO NO2 –等, 易形成内轨型；弱场配体， 如 X – 、H2O易形成外轨型 中心原子d8~ d10型, 无空(n-1)d轨道， sp3 d2杂化 形成外轨型
OC
Mn CO CO CO
CO
摩尔比Cu:S:N=1:1:1； 一种正四面体，另一种呈三角锥体基团
假设1
A：Cu(NH3)SO4
假设2
A：Cu(NH4)SO3
是反磁性吗？
假设1不成立
Cu(NH4)SO3与硫酸反应情况（验证假设2） 2Cu(NH4)SO3＋2H2SO4 ＝Cu + CuSO4 + 2SO2 ＋(NH4)2SO4＋2H2O
N N N Ru N N N N N N N Ru N N
1-1 Ru 4d75s1 1-3 有旋光性 1－4
1-2
CrCl3 、金属铝和 CO 可在AlCl3 的苯溶液中发生化学反应生成一种无色物 质A，A又可和P(CH3)3反应，生成物质B，A还可和钠汞齐反应生成物质C， 已知A、B、C的元素分析结果如下： Cr/％ P/％ C/％ A 23.63 32.75 B 19.39 11.55 35.83 C 21.84 25.23 试写出：(1)结构简式A B C ；
MnO4-
常见过渡金属及其化合物的重要性质
1 氧化还原性
过渡金属大多数具有还原性 Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
M－2e- = M2+ -1.63 -1.13 -0.90 -1.18 -0.44 -0.28 -0.26 +0.34 -0.77
高价金属化合物是强氧化剂 Mn3+ Fe3+ Co3+ Ni3+ Cu2+ TiO2+ VO2+ MnO2 CoO2 VO2+ MnO42- FeO42- CrO42- MnO4-
Cr : C= 1 :6, C:O=1:1， A: Cr(CO)6 有效原子序数（EAN）规则（18电子规则）： 中心原子的价电子数与配位体提供的电子数应等于18： EAN＝an(M) + 2n(L) +2b Cr(CO)6 EAN＝6 + 12 =18 CO OC
OC
CO CO Mn
C: Cr : C= 1 :5 O: 33.64% 18.69% Mn2(CO)10 : EAN＝2×7 + 20 +2b ＝38，b= 1
FeO42VO2+ + ClCo2O3 + H+
Fe
3+
+ O2
VO2++ Cl2 Co2+ + O2
中间价态金属化合物能发生歧化反应
Cu2O + 2H+ = Cu + Cu2+ + H2O 2Mn3+ + 2H2O = Mn2+ + MnO2 + 4H+ 3Mn3+ +4H+ = 2MnO4- + MnO2 +2H2O
常见过渡金属元素
Ti V Cr
Mo
Mn
Fe
Ru Os
Co
Rh Ir
Ni
Pd Pt
Cu
Ag Au
Zn
Cd Hg
Sc
Ti
V
Cr
Mn
3d54s2
Fe
Co
Ni
3d84s2
Cu
3d104s1
Zn
3d104s2
3d14s2 3d24s2 3d24s2 3d54s1
3d64s2 3d74s2
常见过渡金属元素的存在形态
20世纪80年代，生物无机化学家在研究金属离子与核酸的 相互作用机制时，提出某些金属配合物可以作为DNA的探针， 2H2O，配合物的合成是用MCl3和phen和LiCl 如[M(phen)3]Cl2· 在氩气的保护下制得， M 属于 VIII 的元素。已知在配合物 [M(phen)3]Cl2· 2H2O中，金属M所占的质量百分比为13.4%。 1－1 写出M的元素符号。写出M原子的外层电子排布式。 1－2 画出[M(phen)3]2＋的结构图。 1－3 [M(phen)3]2＋有无旋光异构体？ 1－4 计算配合物的磁矩。 1－5 在制备配合物的过程中，通入氩气的目的是什么？ 1－6 判断该配合物是否具有颜色。2002年广东省