过渡元素
第九章 过渡元素
Cu（OH）2 氢氧化铜为浅兰色粉末，难溶于水，稍有两性，易溶于酸， 只溶于较浓的强碱。 Cu（OH）2 + 2OH[Cu（OH）]2-
9.2.3 银的化合物 银通常形成氧化值为+1的化合物，其中只有AgNO3易溶于水其他如Ag2O、 卤化银等均难溶。银的化合物有不同程度的感光性，银和许多配体易形成配合物。 硝酸银 AgNO3是最重要的可溶性银盐，用途广泛。它在干燥的空气中比较稳 定，潮湿状态下易见光分解，析出单质银而变黑
（1） 氧化铜和氢氧化铜 CuO 氧化铜为黑色粉末，难溶于水。它是偏碱性氧化物，溶于稀酸： CuO + 2H+ Cu2+ + H2O
由Cu（NO3）2或Cu2（OH）2CO3受热分解都能指得CuO：
2Cu（NO3）2 Δ Cu2（#43; 4NO2 + O2 2CuO + CO2 + H2O
第九章
过渡元素
9.1过渡元素的结构特点
过渡元素位于周期表中部d区ⅢB（3）—Ⅷ（8）族8个直列24个元素（不包括镧以 外的镧系，锕以外的锕系元素）。表9—1列出了第一过渡系列元素的电子构型
表9—1 第一过渡系列元素的电子构型
过渡元素电子结构的特点是具有未充满的d轨道（Pd例外），最外层 电子为1～2个，最外两个电子层都是未充满的，其特征电子构型为（n-1） d1-9ns1-2。也有把ds区的铜族，锌族元素作为过渡元素，其电子构型为 （n-1）d1-10ns1-2。最近有人只把铜族元素列入过渡元素（而锌族不列 入），因为铜的重要氧化态Cu（Ⅱ）为3d9、Ag（Ⅱ）为4d9、Au（Ⅲ） 为5d8构型，而且它们的性质与过渡元素极为相似，故过渡元素包括铜族 元素较合适。 过渡元素与典型元素不同，周期性变化规律并不明显。如同周期的金 属性递变不显著，原子半径，电离势等随原子序数增加，虽有变化但不显 著，都反映出各元素间从左至右的水平相似性（表4—6）。因之，将这些 过渡元素按周期分为三个系列。位于周期表中第四周期的Sc—Ni为第一过 渡系列元素；第五周期中的Y—Pd为第二过渡系列元素；第六周期中的 La—Pt为第三过渡系列元素。习惯上把第一过渡系列元素称为轻过渡元素， 把第二、第三过渡系列称为重过渡元素。本节主要讨论第一过渡系列元素。
过渡元素化学
（1）氧化态 • 轻… 低氧化态比较稳定，一般稳定存在的是
+2价水合离子（也有+3价）高氧化态 [O] ， • 重… 则多以高氧化态存在（与p 区相反） • 因为：第一过渡系的 IE3高，3d 电子难以失
去；当原子处于高价态时，3d 轨道更靠近 核内部，不利于和配体价轨道重叠成键。
5
（2）磁性
• 轻过渡元素可形成高自旋或低自旋配合物，
• Tc、Re的特征氧化态是Ⅶ。 • Tc、Re的主要氧化物有：
TcO2. ReO2. ReO3. Tc2O7. Re2O7等。 • Tc、Re的卤素配合物很普遍[MCl6]2]2-[Re(CN)6]2• Re可形成羰基配合物[Re2(CO)10] • 和原子簇合物， 如：TcCl82-, ReCl82-
时生成[OsO2Cl4]2, [Os2OCl10]4-, [OsCl6]235
• RuO4: 强氧化剂、180℃以上爆炸,生成 RuO2和O2, 与有机物反应剧烈.
• OsO4: 有用的氧化剂和着色剂. OsO4与碱反应生成锇酸盐[OsO4(OH)2]2-, 它可被乙醇还原为锇(Ⅵ)酸盐 [反式－OsO3(OH)2]2-。
• TeMo6O246-称为杂多酸盐。
18
• 卤化物 MoF6及WF6均是白色挥发性固体， WBr6和WCl6是蓝色的固体，易水解，而钼 的六氯化物及六溴化物是否存在还不清楚。
• 氧卤化物如MoO2F2，MoO2Cl2，WO2Cl2， 都是共价型分子或氧桥联式分子，在水中 均水解。
• 配合物 +6价的的Mo,W能形成许多配合物。 如重要的氟配离子：MF6、MF82- 。
34
① 钌 44 和锇 75 (铂系Ⅰ) • 钌的最高态氟化物是RuF6: • Ru最高氧化态氯化物是RuCl3, ？？ • RuO4+|盐酸→ [ Ru2OCl10]4-,[RuCl6(H2O)]2• 锇：长期以来人们认为可形成八氟化物，但
2020年高中化学·强化讲义 第53节 过渡元素简介
第53节 过渡元素简介一、过渡元素简介过渡元素在元素周期表中的位置和外围电子层排布从元素周期表上可以看到，表的中部从ⅢB 族到ⅢB 族10个纵行，包括镧系和锕系，共有63种元素，这些元素包括了第VI 族和全部副族元素，人们习惯上把它们叫做过渡元素。
过渡元素的价层电子构型为1~101~2(1)ds n n （Pd 为0ns ）。
在元素周期表中，它们处于s 区元素和p 区元素之间。
从性质上看，s 区元素的单质均为活泼元素，形成的化合物以离子型为主，其氧化数单一，离子没有颜色；p 区元素只有部分是金属元素，形成的化合物多为共价型，含有多种氧化数；d 区介于s 区和p 区之间。
因此，人们又称d 区元素为过渡元素。
它们分属于第四周期到第七周期，如图11-1所示过渡元素原子的电子层排布有共同的特征。
从图中可以看出，它们的最外电子层上都有1~2个s 电子（Pd 除外），随着原子序数的递增，增加的电子大多填充在次外层的d 轨道上其中镧系和锕系元素的原子，增加的电子主要填充在倒数第三层的f 轨道上，少数填充在次外层的d 轨道上。
过渡元素原子的外围电子层排布反映了它不同于主族元素原子的核外电子排布的特征。
例如，钪（Sc ）的外围电子层排布为3d4s2，铀（U ）的外围电子层排布为5f6d7s2。
过渡元素的许多性质，都跟它们的外围电子层排布有关。
二、过渡元素的通性过渡元素原子的最外层一般只有1~2个电子，在化学反应中较易失去，故它们都是金属元素。
相对于主族元素而言，过渡元素的特性及其性质变化规律主要表现在以下几个方面1.单质的物理性质过渡元素的单质有些是高熔点、高沸点、密度大、硬度大、导电和导热性良好的金属。
在金属元素中，熔点最高的是钨，密度最大的是锇，硬度最大的是铬。
例如：铂的密度是21.45g/cm 3，约是铝的8倍；钨的熔点是3410Ⅲ，是所有金属中最难熔的。
造成这些特性的原因是过渡元素的单质因原子半径小，采取最紧密堆积，原子之间除了有电子外，还用部分d电子参与成键，在金属键之外有部分共价键，因此结合牢固。
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。
过渡元素
2、分类
为了讨论的方便，可以根据过渡元素的综合化学性质进行分类:
★周期表
位置
前过渡元素：IVB－VIIB，不包括Mn，位于d区前部， 其特征是其高价离子在水溶液中常发生聚合作用。 后过渡元素： Mn到Cu，第一过渡系的后部，其特点 是以水溶液化学和配位化学为其特征。
（1） Cr2O3(铬绿) 微溶于水, 具有-Al2O3的结构
[制备]
4Cr 3O2 2Cr2O3 ( NH 4 )2 Cr2O7 Cr2O3 N 2 4 H 2O
[两性]
Cr2O3 6 H 2Cr 3 3H 2O
亚铬盐（紫色）
3H 2O Cr2O3 2OH 2Cr (OH ) 4 亚铬酸盐（绿色）
★贵金属元素：Ⅷ的第五、六周期元素有：Ru、Rh、Pd，Os、 Ir、Pt，再加上Ag、Au，特征：丰富的配位化学。 ★不同 周期
★电子进
第四周期：第一过渡系，又称轻过渡元素；
第五、第六周期：第二、三过渡系，又称重过渡元素。
第一、第二和第三过渡系总称为“主过渡元素”;
f区元素称为“内过渡元素”。
入轨道
3）过渡元素的多变氧化态
过渡元素一般都有多变的氧化态。 如：Fe有+2、+3、+6 三种氧化态（FeO、Fe2O3、Na2FeO4等） Cr有+2、+3、+6 三种氧化态（CrO、Cr2O3、CrO3等） Mn有+2、+3、+4、+6、+7 多种氧化态（MnO、Mn2O3、 MnO2、K2MnO4、KMnO4等）
第一过渡系
过渡元素
油状 绿色
MnO2+O2+O3
MnO42－ +CO2 MnO2 + CO2 Mn2++CO2
由软锰矿制备KMnO4
软锰矿 粉碎
氧化剂
OH－ △
K2MnO4 墨绿色
常用的氧化剂有O2、KNO3和KClO3。反应介质为KOH或K2CO3。
2MnO2+4KOH+O2 == 2K2MnO4+2H2O 3MnO2+6KOH+KClO3 == 3K2MnO4+KCl+3H2O MnO2+K2CO3+KNO3 == K2MnO4+KNO2+CO2↑
过渡元素的通性
具有部分填充d或f壳层电子的元素。 狭义：(n-1)d1~8ns1~2 ⅢB~Ⅷ 8列 10列
广义：(n-1)d1~10ns1~2 ⅢB~ⅡB
过渡元素全部为金属，其化合物颜色多、 变 价多、形成配合物多。
• (n-1)d1~10ns1~2 (Pd:4d105s0) • d电子数较多. • d电子可部分或全部成键. • d轨道未充满可接受孤电子
1.33V －0.41V －0.91V 2-————Cr3+————Cr2+————Cr
Ea
θ：
Cr2O7
酸性介质氧化性强，碱性介质还原性强
Cr2O7
酸 性 Cr3+ 介 质 MnO 4－+H+
Ag+
2－ +ຫໍສະໝຸດ SO42－S2O82－
H2O2 碱 性 CrO2－ 介 质 Br2
CrO42－+H2O
第11章 11.1-6过渡元素
Cr(OH)3+OH-
=Cr(OH)
4
高温灼烧后的Cr2O3既不溶于酸也不溶于碱， 但与酸性熔剂如焦硫酸钾K2S2O7共熔时，可转变 成可溶性铬(Ⅲ)盐：
亮绿色
共熔 Cr2O3 + 3K2S2O7 ＝ Cr2(SO4)3 + 3K2SO4
亚铬酸盐的还原性 P328
在碱性溶液中，[Cr(OH)4]- 或 CrO2- 均有 较强还原性:
在弱碱性条件下,丁二酮肟与Ni2+可形成鲜红色螯合物沉淀
2 CH3 C
CH3 C
OH N
+ 2+
Ni N
OH
OH O
CH3 C N
2+
N C CH3
Ni
CH3 C
NOH
N O
C
CH3
+
2
+
H
定性分析中用于鉴定 P174
Cu2O P343、Cu(OH)2 P344主要化学性质
Cu2O溶于稀硫酸，立即发生歧化反应： Cu2O + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O
若 MnO4- 过量: 2 MnO4- + 3Mn2+ + H2O = 5MnO2↓+ 4H+ B. 中性、微酸性或微碱性溶液中, MnO4- 还原产物是MnO2:
2MnO4- + 3SO32- + H2O = 2MnO2↓ + 3SO42- + 2OHC. 强碱性溶液中, MnO4- 过量时, 其还原产物是MnO42-:
合
乙醚
用于鉴定Co2+
物
硫氰配合物
Co2+ + 4SCN- =[Co(SCN)4]2- (宝石蓝色)
过渡元素化学知识点总结
过渡元素化学知识点总结过渡元素具有以下特点：1. 电子结构：过渡元素的电子结构特点主要是d轨道的填充，使得它们的化学性质发生变化。
具体来说，过渡元素通常有一个未填满的d轨道，这使得它们的化学性质具有多样性和复杂性。
2. 氧化态：过渡元素通常能够显示多种氧化态，这与其未填满的d轨道有关。
例如，铁元素可以显示+2和+3的氧化态，铜元素可以显示+1和+2的氧化态，这种性质使过渡元素在形成化合物时具有很大的灵活性。
3. 彩色化合物：由于过渡元素的未填满的d轨道和多重氧化态，它们通常能形成彩色的化合物。
这些彩色化合物在生活中有很多应用，比如颜料、染料、陶瓷等，彩色化合物也是化学研究和实验室实验中的常见物质。
4. 催化性质：过渡元素在催化反应中起着重要的作用。
由于其不规则的电子填充和氧化态变化，使得其化合物在催化反应中具有活性和选择性。
比如钯、铑、铂等催化剂在工业上有重要的应用，如有机合成、汽车尾气处理等领域。
5. 锂离子电池：锂离子电池作为一种重要的储能装置，过渡元素在其中起着关键作用。
比如正极材料主要由过渡金属氧化物和磷酸盐组成，其中含有镍、钴、锰等过渡元素，它们的电化学性能决定了电池的容量和循环寿命。
6. 过渡金属配合物：过渡元素通常能够形成配合物，即与配体形成稳定的化合物。
这些配合物具有多种性质，如颜色、磁性、光谱性质等，具有多样的应用。
比如金刚石、钟亭草碱等药物中都含有过渡金属配合物。
过渡元素化学知识点总结：1. 电子结构：过渡元素的电子结构特点是d轨道的填充，未填满的d轨道决定了过渡元素的化学性质的复杂性和多样性。
2. 氧化态：过渡元素通常能够显示多种氧化态，这与其未填满的d轨道有关，使得过渡元素具有很大的化学活性和灵活性。
3. 彩色化合物：过渡元素的多重氧化态和未填满的d轨道使得其形成的化合物通常具有彩色，这些彩色化合物在生活中有很多应用。
4. 催化性质：过渡元素在催化反应中有重要的应用，其化合物在催化反应中具有活性和选择性。
无机化学——过渡元素
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
过渡元素
（3）还原法
原理：用还原剂还原化合物（如氧化物等）来制取单 质，一般常用的还原剂是焦炭，CO、H2、活泼金属等。
例： 高炉炼铁： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 铝热剂法： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3 应用范围：用于制取活泼性不是很强的金属及以正氧 化值存在的非金属单质。 氧化物能否被还原，可以用消耗1mol O2生成氧化物过 程的△G变化对温度作图（见p322图8-5，Ellingham图）来 分析。 一些金属还可以从卤化物中用还原法提取，也可采用 电解、水溶液电积等方法提取。
0 5 10 15 20 24
3d
r/a0
8.2.2(n-1)d与ns轨道能级高低
▲ 电子组态：由n，l表示的电子排布方式。 ● 多电子原子核外电子的填充顺序：
1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p…
▲ 过渡元素在周期表中为何延迟出现？3d排在4s之后，4d 在5s后，4f,5d在6s后，5f,6d在7s后。 ● 电子在原子轨道中的填充顺序，并不是原子轨道能级高低 的顺序，填充次序遵循的原则是使原子的总能量保持最低。 填充次序表示，随Z增加电子数目增加时，外层电子排布的规 律。（见 图8-4，p317)
2、单质的制取方法 通常有五种：物理分离法，热分解法，还原法，氧
化法和电解法。 (1)物理分离法 原理：单质与杂质在某些物理性质（如密度、沸
点等）上有显著差异的特点。 例： “沙里淘金”（密度差异）；
应用范围：分离、提取以单质状态存在，且某些物理 性质与杂质差异较大的元素。
过渡元素
铜的重要化合物 银的重要化合物 金的重要化合物
氧化物与氢氧化物 在Cu2+离子的溶液中加入强碱，即生成淡蓝色的氢 氧化铜Cu(OH)2絮状沉淀： Cu2+ + 2OH- == Cu(OH)2↓ Cu(OH)2受热分解变成黑色的氧化铜CuO： Cu(OH)2 ===== CuO + H2O Cu(OH)2微显两性，既能溶于酸，也能溶于浓NaOH： Cu(OH)2 + H2SO4 == CuSO4 + 2H2O Cu(OH)2 + 2OH-(浓) == [Cu(OH)4]2-
单质铜的化学性质 在电位顺序中，铜在氢之后，所以铜不能与稀 盐酸或稀硫酸作用放出氢气。但铜容易被硝酸或热 浓硫酸等氧化性酸氧化而溶解： 3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+4H2O Cu + 4HNO3(浓) == Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O Cu + 2H2SO4(浓) ===== CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
Ag2O是氧化剂，它容易被CO或H2O2还原： Ag2O + CO = 2Ag + CO2 Ag2O和MnO2、Co2O3、CuO的混合物能在室温 下，将CO迅速氧化成CO2，因此常用于防毒面 具中。
硝酸银 硝酸银AgNO3 是最重要的可溶性的银盐，是一 种重要的化学试剂，它的制法是：将银溶于硝酸， 然后蒸发并结晶即可得到无色透明的斜方晶体 AgNO3： Ag + 2HNO3(浓) = AgNO3 + NO2↑ + H2O 3Ag + 4HNO3(稀) = 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O
过渡元素
σ成键
Re3+ ↑ ↑ ↑ ↑ —— dz2 dxy dyz dxz dx2-y2
π成键
点击，观看动画
δ键
σ
Re3+
δ
π
↑ ↑ ↑ ↑ —— dz2 dxy dyz dxz dx2-y2 | 头 碰 头 | 面 对 面 | 肩 并 肩
d 区元素的化学性质
氧化还原性 酸碱性 配位性 稳定性 各元素特异性
在标准态下的任何温度反应都不能自发进行。 mol K mol 加入C： △H=－72.1 kJ· －1 △S=220 J· －1· －1，
任何温度均自发，实际温度1173~1273K。
(2)直接用C还原可行否？
TiO2+2C == Ti(s)+2CO(g)
热力学是可行的，但温度高：Ti + C == TiC
d→p π反馈键。
协同成键作用加强了金属与N2分子的作用力，但却削弱 了N2分子内部的键，相当于活化了N2分子。过渡金属双氮配
合物的出现为常温、常压下固氮提供了途径 。
2. 一氧化氮配合物（亚硝酰配合物）
NO作为配位体（NO+为亚硝酰离子） 与过渡金属原子通常 有三种键合方式： 直线型端基配位、 弯曲型端基配位和桥基配 位。
x
点击，观看动画
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）。
过渡元素
变 浅
VO43－ 淡黄 NbO43－无色 TaO43－无色
CrO42－黄色 MoO42－淡黄 WO42－淡黄
MnO4－紫红色 TcO4－淡红 ReO4－淡红
变 浅
（d）同种元素在同一化合物中存在不同氧化态时，这种
混合价态的化合物常常呈现颜色，而且该化合物的颜色比
相应的单一价态化合物的颜色深
例如：
普鲁士兰 黄血盐 赤血盐
（2）物质显色的若干规律（常温，太阳光）
（a）绝大多数具有d1-9电子组态的过渡元素和f1-13
电子组态的稀土元素的化合物都有颜色
f 区
Ce3＋ Pr3＋
Nd3＋
Pm3＋ Sm3＋ Eu3＋ Gd3＋
Tb3＋
Dy3＋
Ho3＋
Er3＋
Tm3＋ Yb3＋
无色 黄绿 红紫 粉红 淡黄 粉红 无色 粉红 淡黄 黄色 桃色 淡绿 无色
原子 半径 pm 181 160 143 136 136 133 135 138 144 149
第一电离 能
氧化值
kJ·mol-1 606.4 3
642.6 2, 3, 4
642.3 2, 3, 4, 5
691.2 0, 2, 3, 4, 5, 6
708.2 0, 4, 5, 6, 7
707.6 0, 3, 4, 5, 6, 7, 8
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；
第十四章过渡元素
Cu（I）也有氧化性， CuI 可
以将 Hg 氧化成黄色的 Hg2I2 2 CuI + 2 Hg —— Hg2I2 + 2 Cu
将涂有白色 CuI 的纸条挂在 室内，若常温下 3 h 白色不变，表 明空气中汞的含量不超标。
（ 2 ） Ag（I）的氧化还原性 Ag2+ 1.980 V 0.799 V + Ag Ag
从银的元素电势图看出，在水 溶液中 Ag+ 不歧化，也很难被氧化 成 Ag2+ 。
Ag2+
1.980 V 0.799 V + Ag Ag
Ag（I）有氧化性，它和醛基 之间的银镜反应，就是将醛基氧化 成羧基，自身被还原成单质银。
Ag（I）可以氧化 H3PO2， H3PO3，N2H4，NH2OH 等。 在碱性介质中 Ag（I）的氧 化性较强，有如下反应
E ⊖（M+ / M）/ V K Rb Cs － 2.931 － 2.98 － 3.026
（ 1 ） 在空气中的稳定性 Cu 在常温下不与干燥空气中的
O2 反应，加热时生成黑色的 CuO
2 Cu + O2 —— 2 CuO Au，Ag 加热时也不与空气中的
△
O2 反应 。
Cu 在常温下与潮湿的空气反
这里的 CN－ 既是还原剂，又
是 Cu（I）的络合剂。
还原剂和沉淀剂（或络合剂） 不一定是同种物质，如
Cu2 + + Cu + 6 Cl－ —— 2 [ CuCl3 ]2－
Cu2 + + Cu + 6 Cl－ —— 2 [ CuCl3 ]2－
还原剂 Cu，络合剂 Cl－。
由于 Cl－ 的浓度不同，配离子
化学元素周期表中的过渡元素练习题
化学元素周期表中的过渡元素练习题1. 请列出元素周期表中的过渡元素。
元素周期表中的过渡元素包括：第4周期：钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）第5周期：铝（Al）、锌（Zn）、镓（Ga）、镉（Cd）、铟（In）、锡（Sn）、锑（Sb）、铊（Tl）第6周期：铱（Ir）、铂（Pt）、金（Au）第7周期：汞（Hg）2. 过渡元素的电子排布如何？过渡元素的电子排布遵循以下规则：- 相对于主族元素，过渡元素的d轨道开始填充电子。
这导致过渡元素具有更多可能的氧化态，因为它们可以丢失或获得不仅仅是最外层的电子，而是d轨道中的电子。
- 过渡元素的电子排布一般遵循(Ar)4s^2 3d^n的模式，其中n为d轨道中的电子数。
这个模式保证了过渡元素中d轨道的填充顺序。
3. 过渡元素的化学性质有哪些特点？过渡元素具有以下化学性质的特点：- 过渡元素可以形成多种氧化态。
这是由于过渡元素的d轨道相对较稳定，允许容纳不同数量的电子。
因此，过渡元素可以形成不同的离子，具有不同的氧化态。
- 过渡元素可以形成配合物。
过渡元素的d轨道提供了额外的空间，可以与其他分子或离子形成配位化合物。
这些配位化合物具有独特的性质和应用。
- 过渡元素具有良好的催化性能。
过渡元素的d轨道和可变的氧化态使其在许多催化反应中起到关键作用。
许多工业催化反应和生物催化反应都涉及过渡元素。
4. 过渡元素在生活中的应用有哪些？过渡元素在生活中有广泛的应用，包括：- 铁（Fe）是人类最早使用的金属之一，广泛用于建筑、制造、工业等领域。
- 铜（Cu）被用于制作导线、管道和各种电子设备，因为它是良好的导电材料。
- 锌（Zn）常用于锌-碳电池和热镀锌等领域。
- 铬（Cr）用于制作不锈钢，使其具有抗腐蚀性能。
- 钼（Mo）广泛应用于合金制造、催化剂和电子器件中。
- 钛（Ti）因其强度和耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、医疗器械等高科技领域。
第十三章 过渡元素
第十三章过渡元素13-1 过渡元素概述广义的过渡元素是指长式周期表中从ⅢB族到ⅡB的所有元素。
它们在长式周期表中位于s区元素和p区元素之间，因而称为过渡元素。
过渡元素单质都是金属，共分为四个系列。
第一过渡系：Sc→Zn；第二过渡系Y →Cd ；第三过渡系Lu →Hg；第四过渡系Lr→Uub。
13-1-1 过渡元素原子的特征一、价层电子构型为n-1)d1-10n s1-2。
二、原子半径变化规律1.过渡元素原子半径一般比同周期主族元素小2.同一周期元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族前后又稍增大。
3.同族元素从上往下原子半径增大，但五、六周期(除ⅢB)外由于镧系收缩使其同族元素原子半径十分接近，导致其元素性质相似。
13-1-2 单质的物理性质1.过渡金属外观多呈银白色或灰白色，有光泽。
2. 除钪和钛属轻金属外，其余均属重金属。
3.数过渡金属（ⅡB族元素除外）的熔点、沸点高，硬度大。
13-1-3 金属活泼性过渡金属在水溶液中的活泼性，可根据标准电极电势来判断。
1.第一过渡系金属，除铜外，Eθ(M2+/M)均为负值，其金属单质可从非氧化性酸中置换出氢。
2. 同一周期元素从左向右过渡，总的变化趋势是Eθ(M2+/M)值逐渐变大，其活泼性逐渐减弱。
3.同族元素(除Sc分族外)自上往下金属活泼性降低。
13-1-4 氧化数过渡元素除最外层s电子可以成键外，次外层d电子也可以部分或全部参加成键，所以过渡元素的特征之一是具有多种氧化数。
1.期从左到右,元素最高氧化数升高, ⅦB后又降低。
2.从上往下,高氧化数化合物稳定性增加3.过渡元素可形成氧化数为0、-1、-2、-3的化合物.13-1-5 非整比化合物过渡元素的另一个特点是易形成非整比(或称非化学计量)化合物。
13-1-6 化合物的颜色过渡元素所形成的配离子大都显色，这主要与过渡元素离子的d轨道未填满电子有关。
其中d0、d10构型的离子无色。
13-1-7 配合性和催化性一、元素容易形成配合物。
元素周期表中的过渡元素特点
元素周期表中的过渡元素特点过渡元素是元素周期表中的一类元素，位于周期表的d区。
它们的特点使得它们在化学反应中扮演着重要的角色。
本文将介绍过渡元素的共同特点和其在化学中的应用。
一、外层电子结构过渡元素的外层电子结构特点是它们的d轨道不断填充。
这些元素的原子结构允许它们有多个不同价态，即能够形成多种不同电荷状态的离子。
这是因为d轨道相对于s和p轨道，具有较高的能量。
由于具备这种特性，过渡元素能够参与更多的化学反应，并形成多种化合物。
二、多种氧化态过渡元素包含不同的氧化态，其过渡金属离子能够在溶液中自由转变。
这使得它们具有良好的催化性能。
例如，过渡金属催化剂在化学工业生产中扮演着重要的角色。
此外，这些多种氧化态还赋予了过渡元素化合物丰富的颜色。
许多过渡金属离子是有色的，例如铜离子呈现蓝绿色，铁离子呈现黄色等。
三、良好的热和电导性过渡元素具有良好的热和电导性能。
这主要归因于它们d轨道中的自由电子。
这些自由电子能够快速地传递热和电能。
这种性质使得过渡元素在电子学和热学领域有着广泛的应用。
例如，铜和银等过渡金属被广泛应用在电路和导线中，用于传输电能。
四、形成强稳配合物过渡金属离子能够形成稳定的配合物。
这是由于d轨道的空余能级，使得它们能够与配体形成配位键。
许多过渡金属配合物在生物学、医学以及工业上都有重要的应用。
例如，铂配合物常作为抗癌药物使用，铁配合物在生物体内嵌入血红蛋白的中心。
五、磁性与铁磁性过渡元素中的一些元素具有磁性。
这是由于过渡元素中的电子自旋和轨道角动量之间的相互作用。
这些元素中的电子会同时填充相同自旋的轨道，使得整个原子中存在相对磁矩。
这使得过渡元素在磁学领域有着重要的应用。
例如，铁、钴、镍等元素被广泛地用于制造磁体和磁性材料。
结论过渡元素具有许多独特的特点，这些特点使它们在化学中扮演着重要的角色。
它们的多种氧化态、良好的热和电导性、形成稳定配合物以及磁性等性质，使得它们被广泛应用于不同的领域，包括电子学、磁学、药学等。
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1、 下列氢氧化物中具有两性的是（A ）
(A) Cr(OH)3 (B) Fe(OH)3 (C) Ni(OH)2 (D) Mn(OH)2
2、下列氢氧化物中可溶于NaOH 溶液，又能溶于NH 3·H 2O 的是（D ）
(A) Al(OH)3 (B) Bi(OH)3 (C) Ni(OH)2 (D) Zn(OH)2
3、CrCl 3溶液与下列物质作用时，即生成沉淀又生成气体的是（C ）
(A) NH 3·H 2O (B) NaOH (C) Na 2CO 3 (D) 锌粉
4、能使酸性KMnO 4溶液褪色的试剂有（B ）
(A) Fe(NO 3)3 (B) NaNO 2 (C) Na 2CO 3 (D) Na 2SO 4
5、下列氢氧化物溶于浓HCl 的反应不仅仅是酸碱反应的是（D ）
(A) Fe(OH)3 (B) Cr(OH)3 (C) Mn(OH)2 (D) Co(OH)3
6、K 2Cr 2O 7溶液与下列试剂反应，没有沉淀生成的是（B ）
(A) H 2S (B) H 2O 2 (C) KI (D) AgNO 3
7、下列试剂中，不能与FeCl 3溶液反应的是（D ）
(A) Fe (B) Cu (C) KI (D) SnCl 4
8、下列各组物质能用NaOH 分离的有（D ）
(A) Zn 2＋，Cu 2＋ (B) Mn 2＋，Ni 2＋ (C) Pb 2＋，Cr
3＋ (D) Zn 2＋，Mg 2＋
9、下列各组物质能用NH 3·H 2O 分离的有（C ）
(A) Zn 2＋，Cu 2＋ (B) Co 2＋，Ni 2＋ (C) Cu 2＋，Al 3＋ (D) Mn 2＋，Fe 3＋
10、下列各组离子能够共存的是（B D ）
(A)2N O -，4M nO - (B)227C r O -24C rO - (C) Fe 3＋，I - (D) Cr 3＋，Fe 2＋ 11、锰的下列物种中，在酸性溶液中发生歧化反应的是（A C ）
(A) 24M nO - (B) MnO 2 (C) Mn 3＋ (D) Mn 2＋
12、下列物质不易被空气中O 2氧化的是（B ）
(A) Mn(OH)2 (B) Ni(OH)2 (C) [Co(NH 3)6]2＋ (D) [Cu(NH 3)2]＋
13、下列各组金属与相应的盐可以反应的是（A D ）
(A) Fe 与Fe 3＋ (B) Cu 与Cu 2＋ (C) Zn 与Zn 2＋ (D) Sn 与Sn 4＋
14、欲使软锰矿(MnO 2)转变为K 2MnO 4应选择的试剂是 (A )
(A) KClO 3(s) + KOH(s) (B) 浓HNO 3 (C)Cl 2 (D) O 2
15、仅用一种试剂，即可将Ag +, Hg 2+, Cr 3+, Fe 3+, Ni 2+五种离子区分开，这种试剂可选用 (C )
(A)Na 2S (B)H 2S (C)NaOH (D)NH 3•H 2O
16、Fe 3+离子具有的电子构型是 (A )
(A)3d 54s 0 (B)3d 64s 0 (C)3d 74s 0 (D)3d 44s 0
17、在CrCl 3和K 2Cr 2O 7溶液中加入过量NaOH 溶液，两者存在的主要形式分别是 (D)
(A)Cr(OH)3和227C r O - (B)4
()C r O H -和227C r O - (C)Cr(OH)3和24C rO - (D)4
()C r O H -和24C rO - 18、在钢样分析中，铬干扰测定时可加HClO 4蒸发除去铬，使铬变成易挥发的 (A )
(A)CrO 2Cl 2 (B)CrCl 3 (C)H 2Cr 2O 7 (D)Cr 2O 3
19、下列溶液中，在空气里既不易被氧化，也不易分解，且可用无色玻璃试剂瓶存放的是(D)
(A)硝酸银 (B)氢硫酸 (C)高锰酸钾 (D)硫酸铜
20、下列离子中，顺磁性最强的是 (D)
(A)Ni 2+ (B)V 2+ (C)Ti 3+ (D)Mn 2+
21、Al(III)和Cr(III)化学性质的不同点表现在 (A )
(A)形成络合物的能力 (B)形成复盐的能力
(C)盐类的水解性 (D)氢氧化物的两性
22、在硝酸介质中，欲使Mn 2+氧化为4M nO -
可加的氧化剂是 (B) (A)KClO 3 (B) (NH 4)2S 2O 8(Ag +催化) (C)K 4Cr 4O 7 (D)王水
23、在 FeCl 3与 KSCN 的混合液中加入过量 NaF ，其现象是 (B)
(A)产生沉淀 (B)变为无色 (C)颜色加深 (D)无变化
24、下列各组元素中，性质最相似的两个元素是 (B)
(A)Mg 和Al (B)Zr 和Hf (C)Ag 和Au (D)Fe 和Co
25、欲将K 2MnO 4转变为KMnO 4, 下列方法中可得到产率高、质量好的是 (C)
(A)CO 2通入碱性K 2MnO 4溶液 (B)用Cl 2 氧化K 2MnO 4溶液
(C)电解氧化K 2MnO 4溶液 (D)用 HAc 酸化K 2MnO 4
26、下列有关副族元素氧化态的说法中，欠妥的是 (C)
(A)副族元素在化合物中也可能出现负氧化态
(B)副族元素的最高氧化态在数值上不一定等于该元素的族数
(C)所有副族元素都有两种或两种以上的氧化态
(D)有些副族元素的最高氧化态可以超过其族数
27、下列离子中氧化性最强的是 (D)
(A) 36C oF - (B)336()C o N H + (C)36
()C o C N - (D)Co 3+ 28、在酸性K 2Cr 2O 7溶液中，加入Ag ＋离子，可生成(D)
(A) Ag 2O ↓ (B)AgOH ↓ (C)Ag 2Cr 2O 7↓ (D)Ag 2CrO 4↓
29、Ti 与热的浓盐酸反应，主要产物是 (B)
(A) TiCl 2 (B)TiCl 3 (C)TiCl 4 (D)TiOCl 2
30、下列物质不能大量在溶液中共存的是 (C )
(A) 36()F e C N -和OH － (B) 36()F e C N -和I － (C) 46()F e C N -和I 2 (D)Fe 3+
和Br － 31、波尔多液是由硫酸铜和石灰乳配成的农药乳液，它的有效成分是 (C)
(A)硫酸铜 (B)硫酸钙 (C)氢氧化钙 (D)碱式硫酸铜
32、将过量KCN 加入CuSO 4溶液中，其生成物是 (B)
(A) CuCN (B)34()C u C N - (C)Cu(CN)2 (D)24()C u C N -
33、考虑下面反应： AgCl(s) + 2223S O -(aq) →32232()Ag S O -(aq) + Cl -(aq) 在反应中起 Lewis 酸和 Lewis 碱作用的是 (D)
(A) AgCl 和3232()Ag S O - (B)AgCl 和223S O - (C)Ag + 和Cl - (D)Ag +和223S O -
34、将Cu(OH)2持续加热，最终的产物是 (C)
(A) CuO (B)Cu (C)Cu 2O (D)Cu(OH)2
35、能较好的解释[Cu(NH 3)4]2+是正方构型的理论是 (D)
(A) VSEPR (B)杂化轨道 (C)晶体场 (D)Jahn-Teller 效应
36、、加NH 3·H 2O 水于Hg 2Cl 2上，容易生成的是 (D)
(A) Hg(OH)2 (B) [Hg(NH 3)4]2+ (C) [Hg(NH 3)2]+ (D)HgNH 2Cl+Hg。