第二十四章 d 区金属(二)第五、第六周期d区金属

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北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室《无机化学》(第4版)(下册)-第24章 d区

北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室《无机化学》(第4版)(下册)-第24章 d区

比较稳定,

其余元素+Ⅱ氧化态化合物不常见。

(6)配合物的配位数较高,形成金属-金属键的元素较多

①第二、第三过渡系元素在配合物中的配位数常高于 6;

②第二、第三过渡系元素配合物的立体构型:

a.六配位的八面体构型相当普遍;

b.四面体构型较少;

c.平面正方形的结构只有 d8 组态的 和 中存在。

③d4~d7 组态的过渡金属离子:

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是一种白色凝胶,也称 α 型锆酸

,它溶于酸;当加热时转变为

β型

(偏锆酸),它溶于热的浓硫酸或氢氟酸中。

e.碱金属的锆酸盐在水溶液中溶解度很小,也发生水解:

铪盐在水中也发生水解,水解倾向小于锆盐。

(2)卤化物

①卤化物的物理性质

a.第一过渡系元素既可形成高自旋,也可形成低自旋八面体配合物;

b.第二、第三过渡系金属离子一般只形成低自旋化合物。

因为配位场分裂能△o:第二、第三过渡系金属离子>第一过渡系金属离子;或成对能

第24章d区金属第六周期d区金属.pdf

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13
2. 铂系单质 ① 除 Os 呈蓝灰色外,其余均为银白色金属。 ② 吸气性:钯吸收氢的能力大(935倍体积氢); ③ 化学“惰性”:对酸的稳定性很高。Pd 最活 泼,溶于热浓硝酸和硫酸,其次是Pt,要王水 才能溶解。Pt不溶于氢氟酸,加上延展性好, 制成坩埚、蒸发皿, 用于处理氢氟酸。 ④ 所有铂系金属在有氧化剂存在时可与碱一起 熔融,变成可溶性的化合物。
5
2. 锆和铪化合物 ① 氧化物的两性(弱) (同TiO2)
ZrO2 + 2H2SO4(浓) = Zr(SO4)2 + 2H2O
ZrO2 + 2NaOH = Na2ZrO3 + H2O
② 氯化物的水解性
白色粉末,在潮湿的空气中产生盐酸烟雾,遇水剧烈水解。 ZrCl4 + 9H2O = ZrOCl2·8H2O + 2HCl
15
(NH4)3[P(Mo12O40)]·6H2O↓+6H2O
4. 原子簇化合物
Mo、W、Nb、Ta等金属可形成金属-金属键。
11
§24-5 锝和铼
1. 锝和铼通性
① VIIB族元素; ② 锝Tc:外过渡金属中唯一的人造元素; 放射性元素; ③ 铼Re:银白色金属,通常为灰色粉末,非常稀有; ④ 锝和铼的活泼性比同族的锰差。
l ZrOCl2·8H2O四方形棱状晶体或针状晶体-鉴定锆

第23章 d区金属(一)第四周期d区金属

第23章 d区金属(一)第四周期d区金属

第23章 d区金属(一)第四周期d区金属

[基本要求]

1.掌握过渡元素的价电子构型特点及其与元素通性的关系。

2.掌握第四周期d区金属元素氧化态、最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、水合离子以及含氧酸根颜色等变化规律。

3.掌握第一过渡系元素Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质和用途。

[教学重点]

1.过渡元素的价电子构型特点及其与元素通性的关系。

2. Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质。

[教学难点]

第四周期d区金属元素氧化态、最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、水合离子以及含氧酸根颜色等变化规律。

[教学时数] 6学时

[教学内容]

23-1 引言

d区金属:在元素周期表中具有部分填充的d电子的过渡元素,因都是金属,称为d区金属。

过渡元素: 具有部分充填d或f电子元素。

过渡元素在周期表中的位臵ⅢB- Ⅷ

价电子构型:

d 区: (n-1)d1-9ns1-2 (Pd 4d105s0 )

f 区:(n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2

过渡元素按电子层结构划分外过渡族元素(d 区元素)和内过渡元素(f区元素)

按周期划分为三个系列

元素

第一过渡系 Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu

第二过渡系 Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag

第三过渡系 La,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au

第四过渡系 Ac到112号元素

钪Sc,钇Y,镧La和镧系元素在性质上非常相似,常被总称为稀土元素。

23-2 第一过渡系元素的基本性质

第24章无机化学

第24章无机化学


铒 铥
镱 镥
Lu Lr
89 Ac 90 Th 91

Pa
铀 镎 钚
U
93 Np 94 Pu 95Am
96 Cm 97
锫 锎
Cf
99 Es 100 Fm 101Md 102No 103
锿 镄
钔 锘 铹
s
p d f ds
3
本章教学要求
1. 掌握第五、第六周期 区金属的基本特征及其周期性规律; 掌握第五、第六周期d区金属的基本特征及其周期性规律 区金属的基本特征及其周期性规律; 2. 掌握锆铪分离和铌钽分离 ; 3. 掌握 掌握VIB族钼、钨元素及其重要化合物的性质和用途,掌握 族钼、 族钼 钨元素及其重要化合物的性质和用途, 同多酸、杂多酸及其盐的概念; 同多酸、杂多酸及其盐的概念; 4. 了解铂系元素及其重要化合物的性质和用途以及铂系金属周 期性规律。 期性规律。
该反应在较低温度下进行,放出的热量足以使反应自发进行。 该反应在较低温度下进行,放出的热量足以使反应自发进行。 镁还原制粗Zr 镁还原制粗Zr
1150 ZrCl4 (g) + 2Mg(l) K →2MgCl2 (s) + Zr(s) ∆r H = −329KJ.mol−1
12
产物在1198K真空蒸馏除去 产物在1198K真空蒸馏除去MgCl2及剩余 Mg,冷却得粗海绵锆。 真空蒸馏除去MgCl Mg,冷却得粗海绵锆。

第20章d区元素(二)

第20章d区元素(二)

第20章d区元素(⼆)

第20章d区⾦属(⼆)

第五、第六周期d区⾦属

第⼀节基本特征(重过渡元素的特点)⼀.⽓态原⼦的基态电⼦构型

第⼆系列过渡元素中Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag,第三系列中Pt和Au都具有特殊电⼦结构的元素,⼀般说来,4d与5s以及5d与6s 轨道能级差⽐3d与4s轨道能级差⼩,因此出观(n+1)s与nd能级交错的情况就更多些。⼆.原⼦半径和离⼦半径

重过渡元素中有好⼏对元素的原⼦半径和离⼦半径⾮常接近:

对于配合物的⽴体构型来说,第⼆、第三过渡系元素的六配位⼋⾯体构型相当普遍,四

⾯体构型较少,平⾯正⽅形的结构只有d8组态的Pd2+和Pt2+中存在。

三、⾼氧化态与低氧化态的稳定性

与第⼀系列过渡⾦属元素相反,第⼆、三系列过渡⾦属元素⾼氧化态稳定,低氧化态不稳定。例如Cr2O72-、MnO4-是很强的氧化剂,但MoO42-、ReO4-的氧化性很弱。当H+ = mol·L-1时,

1/2 Cr2O72- + 7 H+ + 3e == Cr3+ +7/2H2O

θ = 1.33V

H2MoO4 + 6 H+ +3e == Mo3+ + 4H2O

θ= 0.1V

四、d4—d7构型形成配合物的特征

d4—d7构型的第⼀系列过渡⾦属既可以形成低⾃旋,也可以形成⾼⾃旋⼋⾯体配合物,⽽第⼆、三系列过渡⾦属离⼦⼀般只形成低⾃旋配合物。这说明第⼆、三系列过渡⾦属离⼦

⼤于第⼀系列过渡⾦属离的配合物分裂能o

⼦,或是成对能P⼩于第⼀过渡系⾦属离⼦的。

第⼆节锆和铪

这两种元素的化学⾏为极其相似,⽐任何其它同族的⼀对元素更近似。

d区金属

d区金属
Ti + 2 MgCl2
800 ℃ Ar
1000℃下真空蒸馏除去Mg、MgCl2,电弧熔化铸锭
二、单质的性质 1、价电子构型 2、化学性质
(1) 不与水、空气、稀酸等反应。
价电子层
φ0A(MIV/M)
Ti 3d24s2 Zr 4d25s2 Hr 5d26s2
-0.86 -1.46 -1.51
表面容易形成氧化膜保护层, 所以它们具有抗腐蚀性。
同周期元素的活泼性从左至右降低
(2) 多种氧化态
红 色 为 常 见 氧 化 态
●由 Sc 至 Ni族,+2氧化态趋于稳定;
●形成与族数 相同氧化态的能力减弱
例如, Fe、Co、Ni的最高氧化态只能达到+Ⅵ,FeO42-,而 且这些物种很不稳定,常为很强的氧化剂。
2-5 过渡元素化合物的一般性质
一、氢氧化物的酸碱性
(3)
金属单质的物理性质
●熔点、沸点高 熔点最高的单质: 钨(W) 3683±20℃ ●硬度大 ●密度大 密度最大的单质: 硬度最大的金属:铬(Cr) 摩氏 9.0
锇(Os ) 22.48 g· -3 cm
●导电性,导热性,延展性好
某些重要的无机和金属有机工业过程中的 d 区金属催化剂
工业过程 多相催化 生产硫酸 合成氨 制造硝酸 氯碱工业 合成气制汽油 均相催化 氢甲酰化生产正构醛 乙烯氧化制乙醛 甲醇羰基化制乙酸 合成气制乙酐 RCH=CH2 + CO + H2 = RCH2CH2CHO H2C=CH2 + (1/2)O2 = CH3CHO CH3OH + CO = CH3COOH CO + H2 = 乙酐 Co(+1)或Rh(+1)羰基化 合物 Pd(+2)和Cu(+2) 2SO2 + O2 = 2SO3 N2 + 3H2 = 2NH3 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 2NaCl + 2H2O = Cl2 + 2NaOH + H2 CO + H2 烷烃混合物 V2O5 Fe3O4 PtRh(90:10)合金或 PtRhPd(90:5:5)合金 RuO2阳极(电解) Fe催化剂 被催化的反应 催化剂

无机化学第二章答案

无机化学第二章答案

无机化学第二章答案

【篇一:大学无机化学第二章(原子结构)试题及答案】txt>本章总目标:

1:了解核外电子运动的特殊性,会看波函数和电子云的图形

2:能够运用轨道填充顺序图,按照核外电子排布原理,写出若干元素的电子构型。

3:掌握各类元素电子构型的特征

4:了解电离势,电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。各小节目标:

第一节:近代原子结构理论的确立学会讨论氢原子的玻尔行星模型e?

第二节:微观粒子运动的特殊性

1:掌握微观粒子具有波粒二象性(??

2:学习运用不确定原理(?x??p?

第三节:核外电子运动状态的描述

1:初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布(即电子云)。

2:掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。

3:掌握核外电子可能状态数的推算。

第四节:核外电子的排布

1:了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。

2;掌握核外电子排布的三个原则:

1能量最低原则——多电子原子在基态时,核外电子尽可能分布到能量最低○

的院子轨道。

2pauli原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子,或者说是在○

同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。

3hund原则——电子分布到能量简并的原子轨道时,优先以自旋相同的方式○hh)。 ?pmv13.6ev。 n2h)。 2?m

分别占据不同的轨道。

3:学会利用电子排布的三原则进行

第五节:元素周期表

认识元素的周期、元素的族和元素的分区,会看元素周期表。

第六节:元素基本性质的周期性

掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化

无机化学20到24章练习

无机化学20到24章练习

第二十章s区金属

一.是非题:

1.碱金属或碱土金属的原子电离势都是自上而下降低,但它们生成离子M+或M2+的标准电极电势并不是自上而下减小的.

2.Na在蒸气状态下可以形成双原子分子,而Be在蒸气状态下仅能形成单原子分子.

3.除LiOH外,所有碱金属氢氧化物都可加热到熔化,甚至蒸发而不分解.

4.在空气中燃烧Ca或Mg,燃烧的产物遇水可生成氨.

5 碱土金属的碳酸盐和硫酸盐在中性水溶液中的溶解度都是自上而下的减小.

二.选择题:

1.下列金属中最软的是A.Li B.Na C.Cs D.Be

2.与同族元素相比,有关铍的下列性质中描述不正确的是

A.有高熔点

B.有最大密度

C.有最小的原子半径

D.硬度最大

3.下列方法中适合制备金属铯的是

A.熔融盐电解法

B.热还原法

C.金属置换法

D.热分解法

5.金属锂应存放在A.水中B.煤油中C.石蜡中D.液氨中

6.碱金属在过量的空气中燃烧时,生成

A.都是普通的氧化物M2O

B.钠钾是过氧化物M2O2

C.钾铷铯是超氧化物MO2

D.铷铯是臭氧化物MO3

7.下列物质中碱性最强的是 A.LiOH B.Mg(OH)2 C.Be(OH)2

D.Ca(OH)2

8.下列物质中溶解度最小的是

A.Be(OH)2

B.Ca(OH)2

C.Sr(OH)2

D.Ba(OH)2

9.芒硝和元明粉的化学式分别为

A.Na2SO4·10H2O Na2SO4

B.CaSO4·2H2O Na2SO4·10H2O

C.Na2S Na2S2O3·5H2O

D.NaNO3 Na2SO4

10.下列碳酸盐的热稳定性顺序是

A.BeCO3 > MgCO3 > CaCO3 > SrCO3 > BaCO3

金属2(d区)

金属2(d区)

通性
五、氧化物及其水合物的酸碱性
同种元素,不同氧化态的氧化物,其酸碱性随氧 化数的降低酸性减弱,碱性增强。
Mn2O7 MnO3 MnO2 Mn2O3 MnO
强酸性 酸性
两性 弱碱性 碱性
这是由于其水合物中非羟基氧的数目减少。
同一过渡系内各元素的最高氧化态的氧化物及水 合物,从左到右碱性减弱,酸性增强。
四硝酸钛Ti(NO3)4的结构
乙烯配合物
稀HCl
K2[PtCl4]+C2H4 == KCl + K[PtCl3(C2H4)] 蔡斯盐
Pt(II)5d8 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ —— —— —— —— ——
5d
6s 6p
dsp2 杂化
蔡斯盐[PtCl3(C2H4)]-阴离子中,Pt(II)采取 dsp2杂化,接受三个Cl的三对孤对电子和C2H4中 的π电子形式四个σ键,同时Pt(II)充满电子的d轨 道和C2H4的π*反键空轨道重叠形成反馈π键。
过渡元素的性质区别于其它类型的元素,是和它 们具有不全满的d电子有关,这是过渡元素的特点,也 是学习过渡元素化学时应充分注意的。
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
4s
4p

简明无机化学第二版答案

简明无机化学第二版答案

简明无机化学第二版答案

【篇一:《无机化学》习题解析和答案】

》北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编,高等教育出版社,2002年8月第4版。

2、参考书

《无机化学》北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化

学教研室编,高等教育出版社,1992年5月第3版。

《无机化学》邵学俊等编,武汉大学出版社,2003年4月第2版。

《无机化学》武汉大学、吉林大学等校编,高等教育出版社,1994

年4月第3版。《无机化学例题与习题》徐家宁等编,高等教育出

版社,2000年7月第1版。《无机化学习题精解》竺际舜主编,

科学出版社,2001年9月第1版

《无机化学》电子教案

绪论(2学时)

第一章原子结构和元素周期系(8学时)

第二章分子结构(8学时)

第三章晶体结构(4学时)

第四章配合物(4学时)

第五章化学热力学基础(8学时)

第六章化学平衡常数(4学时)

第七章化学动力学基础(6学时)

第八章水溶液(4学时)

第九章酸碱平衡(6学时)

第十章沉淀溶解平衡(4学时)

第十一章电化学基础(8学时)

第十二章配位平衡(4学时)

第十三章氢和稀有气体(2学时)

第十四章卤素(6学时)

第十五章氧族元素(5学时)

第十六章氮、磷、砷(5学时)

第十七章碳、硅、硼(6学时)

第十八章非金属元素小结(4学时)

第十九章金属通论(2学时)

第二十章 s区元素(4学时)

第二十一章 p区金属(4学时)

第二十二章 ds区元素(6学时)

第二十三章 d区元素(一)第四周期d区元素(6学时)

第二十四章 d区元素(二)第五、六周期d区金属(4学时)

第二十五章核化学(2学时)

第24章d区金属第六周期d区金属

第24章d区金属第六周期d区金属

第24章d区金属(二)第五、六周期d区金属

24-1简述第五、六周期d区金属与第四周期d区金属的主要差别。

1、答:(1)比较第一、第二、第三过渡系元素的电离能,可以发现这三个过渡系

元素的第一电离能与第二电离能之差相差不是很大,但是第三电离能或更高的电离能

与第一电离能或第二电离能之差,则是第一过渡系远比第二、第三过渡系元素的大。

这是因为3d和4s能级差大于4d与5s或5d与6s能级造成的。

(2)氧化态:第一过渡系元素(除Sc外)都能呈现稳定的+II氧化态,但第二、第

三过渡系元素中只要Pd2+Pt2+比较稳定外,其余元素+II氧化态化合物不常见。

(3)配位数:第二、第三过渡系元素的原子半径离子半径较第一过渡元素大,因而

它们在配合物中的配位数都比较高。

(4)磁性:第一过渡系元素化合物的磁矩基本符合纯自旋关系式,而第二、第三过

渡系元素化合物存在广泛的自旋-轨道耦合作用,有高的自旋-轨道耦合常数。因而纯自

旋关系式处理化合物的有效磁矩不适用,应用

μ

=L

L

S

)1

S

+

(

)1

(

+

4+

eff

24-2为什么锆、铪及其化合物的物理、化学性质非常相似,如何分离锆和铪?

2、答:由于镧系收缩导致锆和铪的离子半径原子半径都十分接近,所以它们的物理化

学性质非常相似,可采用离子交换法或溶剂萃取法分离锆铪。

24-3举出铌、钽及其化合物性质的主要差别以及分离铌和钽的方法?

3、解:NbF5在弱酸溶液中的水解产物依赖于HF的量和浓度,如HF浓度小于70%

时生成氟氧化物NbOF3和相应的铌氧氟氢酸H2[NbOF5],浓度为95%-100%时可能发

第23章d区金属第四周期d区金属

第23章d区金属第四周期d区金属

第23章d区⾦属第四周期d区⾦属

第23章 d区⾦属(⼀)第四周期d区⾦属

[基本要求]

1.掌握过渡元素的价电⼦构型特点及其与元素通性的关系。

2.掌握第四周期d区⾦属元素氧化态、最⾼氧化态氧化物及其⽔合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、⽔合离⼦以及含氧酸根颜⾊等变化规律。

3.掌握第⼀过渡系元素Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质和⽤途。

[教学重点]

1.过渡元素的价电⼦构型特点及其与元素通性的关系。

2. Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质。

[教学难点]

第四周期d区⾦属元素氧化态、最⾼氧化态氧化物及其⽔合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、⽔合离⼦以及含氧酸根颜⾊等变化规律。

[教学时数] 6学时

[教学内容]

23-1 引⾔

d区⾦属:在元素周期表中具有部分填充的d电⼦的过渡元素,因都是⾦属,称为d区⾦属。

过渡元素: 具有部分充填d或f电⼦元素。

过渡元素在周期表中的位臵ⅢB- Ⅷ

价电⼦构型:

d 区: (n-1)d1-9ns1-2 (Pd 4d105s0 )

f 区:(n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2

过渡元素按电⼦层结构划分外过渡族元素(d 区元素)和内过渡元素(f区元素)

按周期划分为三个系列

元素

第⼀过渡系 Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu

第⼆过渡系 Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag

第三过渡系 La,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au

第四过渡系 Ac到112号元素

钪Sc,钇Y,镧La和镧系元素在性质上⾮常相似,常被总称为稀⼟元素。

无机化学知识重点

无机化学知识重点

《无机化学》学习重点、难点

绪论

重点:无机化学的研究对象、化学分支学科

无机化学的学习方法。

第一章原子结构和元素周期系

重点:

1、四个量子数的概念、量子力学对核外电子运动状态的描述方法;核外电子运动状态。

2、基态原子电子组态的构造原理,给定原子序数时写出基态原子的电子组态,特别是价电子组态;近似能级图,核外电子排布的三个原则的含义。

3、建立元素周期率、周期系、周期表、周期性的基本概念。周期表位置与电子组态的相互确定。

4、电离能、电子亲和能和电负性等概念的物理意义及其变化规律

难点:量子力学对核外电子运动状态的描述方法;

第二章分子结构

重点: 1、价键理论,杂化轨道理论,σ键和п键、大π键以及等电子体等基本概念。

2、价层电子互斥理论推测分子的立体结构。

3、分子轨道理论、O2 ,N2分子轨道能级图,分子轨道中电子的排布,键级。

4、键能、键长、键角;键的极性和分子的极性。

5、分子间力的概念及其构成因素,化学键和分子间力的区别。氢键的特征和形成条件,以及对于物质的物理性质的影响。

第三章晶体结构

重点:1、晶体的特征,晶胞的概念,

2、金属键概念、金属晶体的堆积模型

3、离子特征、离子键、晶格能、离子晶体的基本类型以及离子晶体结构模型。

难点:晶胞参数的定义以及体心、面心和底心晶胞的概念。

第四章配位化合物

重点:1、配合物的基本概念,配合物的组成。

2、几何异构和对映异构

3、配合物配位键的本质,配合物中心原子的轨化类型、内外轨的概念,磁性测量对推测配合物结构的意义

难点:对映异构、中心原子的轨化类型

第五章化学热力学初步

第二十三章d区金属(一)第四周期d区金属

第二十三章d区金属(一)第四周期d区金属

钛合金
镍钛合金
记忆合金
二、钛的化学性质
在酸性溶液中, φAθ(Ti 2+ /Ti )=-1.63V φAθ(TiO2+/Ti)=-0.88V 从标准电极电势看 , 钛是还原性很强的金属 , 但因在钛的表面容 易生成致密的、钝性的氧化物薄膜,使得钛具有优良的抗腐蚀性, 特别是对海水的抗腐蚀力很强。用钛制造的轮船不用涂漆,在海 水中也不会生 锈。 ①在加热时,能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用 ②在室温时,与水、稀盐酸、稀硫酸和硝酸都不作用,但能被氢 氟酸、磷酸、熔融碱侵蚀。
3.了解锰元素电势图及其应用,掌握锰的重要化合
物的性质。
4.了解和掌握铁钴镍的氧化物、氢氧化物和配合物
的性质。
教学重点
1. 过渡元素的通性 2. 铬、锰、铁钴镍 的重要化合物的结 构和性质
本章内容
23.1 引言
23.2 第一过渡系元素的基本性质
23.4 钛 23.5 钒 23.6 铬 23.7 锰
1000-1100K
TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti
钛的重要化合物
1、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。

d区金属二五六周期

d区金属二五六周期

• 刚灰色金属,略带蓝色,具有体心立方结构。
• 塑性和延展性
• 抵抗除氢氟酸以外的一切无机酸,包括王水。钽是所有金属中最耐
腐蚀的,但溶于硝酸和氢氟酸的混合酸中。
• 在高温时可以与氧、氯、硫、碳等化合。
用途: • 独特应用:制造合金钢 • 外科刀具 • 耐酸设备等
d区金属二五六周期
无机 化

二、制备和分离
Cr、Mo、W的性质变化: 从Cr到W,金属活泼性逐渐降低,最高氧化态化合物趋于温度。
主要用途:制造特种钢。
d区金属二五六周期
无机 化

三、重要化合物
(一)三氧化钼和三氧化钨MoO3和WO3
制备:
(1) 金属在空气中燃烧
(2) 加热焙烧钼酸和钨酸。
(3) MoO3还可由MoS2在空气中灼烧得到。
MoO3:室温下是一种白色固体,加热时变黄,熔点1068K,白 色的MoO3是由畸变的MoO6八面体组成的层状结构。 WO3:是一种淡黄色固体,熔点1746K,它是由顶角连接的WO6 八面体的三维阵列构成。
d区金属二五六周期
无机 化

酸碱性: MoO3和WO3都是酸性氧化物,难溶于水,无明显氧化性,溶于氨水 和碱的水溶液生成含MoO42-离子的盐。
MoO3 + 2NH3·H2O = (NH4)2MoO4 + H2O WO3 + 2NaOH = Na2WO4 + H2O

第24章d区金属

第24章d区金属

第 24 章 d 区金属(二)

[ 教学要求]

1.掌握第五、第六周期d 区金属的基本特征及其周期性规律。

2.掌握锆铪分离和铌钽分离。

3.握VIB 族钼、钨元素及其重要化合物的性质和用途,掌握同多酸、杂多酸及其盐的概念。

4.了解铂系元素及其化合物的性质和用途以及铂系金属周期性规律。

[ 教学重点]

1.过渡元素的价电子构型特点及其与元素通性的关系。

2.Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni 的单质及化合物的性质。

[ 教学难点]

同多酸、杂多酸及其盐的概念,Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni 的配合物的性质。

[ 教学时数] 6 学时

[ 主要内容]

1.第五、第六周期d 区金属的基本特征及其周期性规律。

2.锆和铪的单质、氧化物、卤化物、配合物的性质,锆和铪的分离。

3.铌和钽的单质、氧化物、水合氧化物、卤化物的性质,铌和钽的分离。

4.钼和钨的单质、氧化物、含氧酸、同多酸、杂多酸及其盐的性质。

5.锝和铼的单质、氧化物、含氧酸、配合物的性质。

6.铂系元素的单质、氧化物、含氧酸、卤化物、配合物的性质。

[ 教学内容]

1.第五、六周期d区金属元素的基本特征:基态电子构型特例多;两系列元素原子半径很接近;金属单质密度大、熔点、沸点高;高氧化态稳定,低氧化态不常见;配合物的配位数较高,主要形成低自旋配合物,形成金属—金属键的元素较多;化合物的磁性要考虑自旋—轨道耦合作用。

2.锆和铪的存在、制备与分离,单质的性质和用途,以及重要化合物的性质。

3.铌和钽的存在、制备与分离,单质的性质和用途,以及重要化合物的性质。

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铪类似于锆,高温下易氧化,也可吸收氢,也能生成氮化 物、碳化物、硼化物等金属陶瓷材料;抗腐蚀性稍弱于锆 ,能抵抗冷稀酸和碱液的侵蚀,但可溶于硫酸中。
为什么Ti、Zr 和 Hf 不溶于稀 HCl、稀 H2SO4或 HNO3,却很容易溶于 酸性较弱的 HF 中?
可从下面的电极电势和两个反应进行解释:
TiO2 + 4H+ + 4eZnO2 + 4H+ + 4eHfO2 + 4H+ + 4e-
ZrCl4 + 9H2O →ZrOCl2•8H2O+2HCl
可利用ZrOCl2和HfOCl2在盐酸中的溶解度不同来 分离这两个元素
ZrCl4 Zr ZrCl3 HfCl4不会被
还原
3、锆的配合物
锆和铪的配合物主要以配阴离子[MX6]2-形式存在。 (NH4)2ZrF6稍加热即分解,留下ZrF4。
24.4.2 性质、反应和用途 (1) 物理性质 钼和钨是银白色、有光泽,体心立方结构的高熔点金属。
(2)化学性质 常温下很不活泼,与大多数非金属(除F2外)不作用。 高温下易与氧、硫、卤素、碳及氢反应。
钼和钨不被普通酸侵蚀或溶解,但浓硝酸或热浓硫酸可 侵蚀 钼。它们都溶于王水或HF和硝酸的混合物。
2 MoS2 + 7 O2
2 MoO3 + 4 SO2
Mo
4 FeWO4 + 4 Na2CO3 + O2 =4 Na2WO4 + 4 Fe2O3 + 4 CO2 6MnWO4 + 6 Na2CO3 + O2 =6 Na2WO4 + 2 Mn3O4 + 6 CO2
HCl
W
H2
500℃ WO3
H2WO4 (黄钨酸)
Ti + 2H2O Zr + 2H2O Hf + 2H2O
Eq = -0.86V Eq = -1.43V Eq = -1.57V
破坏氧化膜MO2 + 4HF → H2[MF6] + 2H2O 金 属 溶 解M + 6HF + 4HNO3 → H2[MF6] + 4NO2 + 2H2O
24.2.3 重要化合物 锆、铪的主要氧化态是+4,在水溶液中的化学反应较简单 ,化合物是无色。氧化态为+4的含氧化合物是非常稳定的
一、氧化物 ZrO2和HfO2都是白色固体,不溶于水,高熔点,以惰 性著称。 可加热分解它们的水合氧化物或某些盐制得。 ZrO2水合物可由氯化氧锆水解制得。
ZrOCl2 + (x+1)H2O →ZrO2.xH2O+2HCl ZrO2具有两性
2、卤化物 ZrCl4为白色晶体,是制备金属锆的重要原料。 ZrCl4在潮湿空气中产生盐酸烟雾,遇水强烈水解。
Ni
2.49
8.69
Pt
wenku.baidu.com2.66
6.70
24.2 锆和铪 24.2.1 存在、制备与分离
锆英石(ZrSiO4)制备金属锆:
ZrSiO4 4C ZrC SiO2 CO ZrC 2Cl2 623723K ZrCl4 2CO r H 836Kj.mol 1 或 ZrO2 2C 2Cl2 1173K ZrCl4 2CO
溶剂萃取法 利用Zr和Hf的HNO3溶液以磷酸三丁酯或三 辛胺(N235)的甲基异丁基酮溶液萃取,由于锆的配位能力 比铪强,比较易进入有机相中.
24.2.2 性质和用途 锆和铪都是有银色光泽的高熔点金属。
锆与氧的亲和力很强,只能在金属坩埚中熔融;能吸收氢 生成一系列氢化物;抗化学腐蚀性优于钛和不锈钢,一般 不与酸碱作用,但溶于氢氟酸、浓硫酸和王水,也被熔融 碱侵蚀。
钼和钨不被碱溶液侵蚀,但被熔融的碱性氧化剂迅速腐蚀, 如KNO3。钼和钨大量用于制造合金,可提高钢的耐高 温强度、耐磨性、耐腐蚀性等
24.4.3 重要化合物 一、三氧化钼和三氧化钨 三氧化钼是白色晶体,加热时变黄,升华现象 三氧化钨为淡黄色粉末,加热时变为橙黄色
(NH4)2ZrF6 →ZrF4 +2NH3↑+ 2HF↑ ZrF4在873K时升华,可用于将锆与铁及其它杂质分离。 也可利用锆和铪的含氟配合物的溶解度差别来分离锆和 铪。
24.3 铌和钽 24.3.1 存在、性质与用途 主要矿物可用通式(Fe、Mn)MO3表示 钢灰色的金属,略带蓝色,具有典型的体心立方金 属结构,具有塑性,延展性很好 铌、钽在高温时可以与氧、氯、硫、碳等化合。
24.4 钼和钨
钼和钨处于周期表的中部,属熔点和沸点最高、 硬度最大的金属元素之列. 钼和钨的合金在军工生产和高速工具钢中被广泛 应用. 多酸化学主要涉及钼、钨和钒三种元素. 钼还是一个重要的生命元素,存在于金属酶分子 的结构中.
24.4.1 存在和冶炼
(1)主要矿:辉钼矿,白钨矿 , 黑钨矿 (2)金属提取 :
第二十四章 d 区金属(二) 第五、第六周期d区金属
Chapter 24 d-Blocks Metal Elements(2)
24.1 基本特征 第二、第三过渡系元素具有以下特征:
● 基态电子构型特例多 ● 原子半径很接近(镧系收缩) ● 密度大、熔沸点高 ● 高氧化态稳定,低氧化态不常见 ● 配合物的配位数较高,形成金属-金属键的元素较多
磁性要考虑自旋-轨道耦合作用
随周期性的增加,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?
● 主族因 “惰性电子对效应” ● 过渡元素是 I1 和 I2 往往是第 二、三 过渡系列比第 一 大 , 但从 I3 开始 ,往往相反:
(I1+I2)MJ ·mol-1 (I3+I4)MJ ·mol-1
24.3.2 制备和分离
矿石+碱 多铌酸盐
Nb2O5
Nb
24.3.3 重要化合物 一、氧化物及水合氧化物 可溶于HF,可和碱共融,表现出两性。 和钒相似,也能形成同多酸根阴离子溶液
二、卤化物 可由金属和卤素直接加 热制得。易水解。氟氧 铌酸钾K2NbOF5和氟钽 酸钾K2TaF7的溶解度和 氢氟酸浓度有关
ZrCl4(g) 2Mg(l) 1150K 2MgCl2(s) Zr(s)
Zr(粗) 2I2 473K ZrI4 ZrI4 1673K Zr 2I2
分离方法: 分步结晶法 利用(NH4)2ZrF6和(NH4)2HfF6的溶解度差异 进行分离.
离子交换法 使Zr和Hf的六氟阴离子与阴离子交换树脂 进行吸附交换,由于它们与阴离子树脂结合力不同,用 HF和HCl的混合溶液洗提,这两种阴离子先后被淋洗下 来。
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