第二十四章 d 区金属(二)第五、第六周期d区金属
【免费下载】北师大无机化学四版习题答案20章d区金属二
第20章d区金属（二）第五、六周期d区金属20.1 简述第五、第六周期d区金属与第四周期d区金属的主要差别。
答：①由于(n－1)d和ns能级交错的情况更多一些，所以第二、三过渡元素中就出现了多个具有特殊电子构型的元素。
②第三电离能或更高级的电离能与第一电离能或第二电离能之差，则是第一过渡系元素远比第二、三过渡元素的大。
③第五、六周期d区金属元素为d区重过渡元素，第四周期d区金属中Sc、Ti属轻金属。
④第二、三过渡系列元素的高氧化态稳定，低氧化态化合物不常见，而第一过渡系元素的低氧化态稳定。
⑤第二、三过渡元素配合物的配位数较高，形成金属—金属键的元素较多。
⑥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，而第二、三过渡系金属离子一般只形成低自旋化合物。
⑦第二、三过渡系元素磁性要考虑自旋—轨道耦合作用，化合物的磁矩只能按μ=LLSS∆)1+，而第一过渡系元素化合物的磁矩基本符合自旋关系式)1(+(+effμn=n)2(+。
eff20.2 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？答：因为锆、铪的外层电子构型相同(n-1)d2ns2，原子半径相等，所以锆、铪及其化合物的物理、化学性质非常相似。
分离锆、铪主要采取离子交换或溶剂萃取法。
①离子交换法是利用强碱型酚醛树脂R-N(CH3)3+Cl－阴离子交换剂，使Zr和Hf形成的ZrF62－、HfF62－离子与阴离子树脂进行吸附交换，由于锆、铪配离子与阴离子树脂结合能力不同，所以可以用HF和HCl混合液为淋洗剂，使这两种阴离子先后被淋洗下来。
②Zr-Hf的溶剂萃取法就是利用Zr、Hf的硝酸溶液与有机相磷酸三丁酯（TBP）或三锌胺（TDA）的甲基异丁基酮溶液混合振荡萃取的过程，由于锆的配位能力比铪强，比较容易进入有机溶剂相中，因而达到分离效果。
20.3 举出铌、钽化合物性质的主要差别以及分离铌和钽的方法？解：铌、钽化合物性质的主要差别：①Nb2O5和Ta2O5与过量的碱金属氢氧化物或碳酸盐共熔，然后溶于水时，生成同多酸根阴离子的溶液，当pH＜7时，Nb产生水合氧化物沉淀，当pH＜10时，Ta产生水合氧化物沉淀。
第二十三章d区金属一第四周期d区金属
生。铪在地壳中的含量为1×10-4%。
• 二、单质的性质和用途
• 钛、锆 、铪 同属周期系IVB族。它们的价电子构型
为(n-1)d2ns。由于在d轨道全空的情况下，原子的结 构是比较稳定的，因此钛、锆 、铪都以失去四个电
子为特征。由于镧收缩的影响，锆 和铪的原子半径
• FeO+H2SO4＝FeSO4+H2O • Fe2O3+3H2SO4＝Fe2(SO4)3+3H2O • 可加入铁屑，使溶液中Fe3+离子还原为Fe2+，然后将溶液
冷却至273K以下，使FeSO4。7 H2O结晶析出。这样既除去 钛液中的杂质，又获得副产品绿钒FeSO4•7 H2O。
• Ti(SO4)z和TiOSO4容易水解而析出白色的偏钛酸沉淀： • Ti(SO4)2+ H2O＝TiOSO4+H2SO4 • TiOSO4+2H2O＝H2TiO3+HzSO4
非常接近，它们的化学性质也很相似，因而二者的分 离工作也较困难。这些元素除主要有氧化态为+IV的 化合物外，钛和铪给生成低氧化合物的趋势更小，这
一点和锗分族相反。由于钛族元素的原子失去四个电 子需要较高的能量，所以它们的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。这些金属的外观似钢，纯金属具有良好的
• 2-7 过渡元素的配位性
• 前已指出，过渡元素的原子或离子具有(n-1)d，ns和np共
9个价电子轨道。对过渡金属离子而言，其中ns和np轨道 是空的，(n-1)d轨道为部分空或者全空，它们的原子也存 在空的np轨道和部分填充的(n-1)d轨道。这种电子构型都 具有接受配位体孤电子对的条件。因此它们的原子和离子 都有形成配合物的倾向。例如过渡元素一般都容易形成氟 配合物、氰配合物、草酸根配合物等，这些内容将在以后 各节中分别介绍。
元素周期表s区p区d区怎么划分
元素周期表s区p区d区怎么划分
根据是价电子层的排布方式。
s区包括第一、二主族的全部元素；p区包括第三主族到第七主族加上零族的元素；d区包括第三到第七副族的元素（除掉镧系元素和锕系元素）加上第八族的元素；ds区包括一、二副族的元素；f区包括镧系元素和锕系元素。
化学元素周期表
化学元素周期表是根据核电荷数从小至大排序的化学元素列表。
列表大体呈长方形，某些元素周期中留有空格，使特性相近的元素归在同一族中，如碱金属元素、碱土金属、卤族元素、稀有气体，非金属，过渡元素等。
这使周期表中形成元素分区且分有七主族、七副族、Ⅷ族、0族。
由于周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系，因此它在化学及其他科学范畴中被广泛使用，作为分析化学行为时十分有用的框架。
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+ +7/2H2Oθ = 1.33VH2MoO4 + 6 H+ +3e == Mo3+ + 4H2Oθ= 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。
ZrSiO4 + 4C ??→电弧炉ZrC + SiO2 + COZrC +2Cl2 ??623ZrCl4+ C （与Ti相似）-723→ZrO2 + 2C + 2Cl2 ??→1173ZrCl4 + 2COKZrCl4(g) + 2Mg(l) ??11502MgCl2(s) + Zr(粗)→KArZr(粗) + 2I2 ??→473ZrI4KZrI4??→1673Zr + 2I2K第⼆节铌和钽(Niobium and Tantalum)铌、钽在空⽓中很稳定，能抵抗除氢氟酸以外的⼀切⽆机酸，包括王⽔。
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。
4.钼和钨的存在与冶炼，性质、反应和用途，重要化合物的性质，以及钼和钨同多酸、杂多酸及其盐的性质和生物方面的应用。
5.锝和铼单质的性质和用途，以及重要化合物的性质。
6.铂系金属简介，介绍铂系元素的通性，单质的提炼与分离、性质和用途，氧化物和含氧酸盐、卤化物及其配合物的性质和反应。
24-1 基本特征(1) 基态电子构型特例多(2) 原子半径很接近(3) 密度大、熔点、沸点高(4) 高氧化态稳定, 低氧化态不常见(5) 配合物的配位数较高, 形成金属- 金属键的元素较多(6) 磁性要考虑自旋- 轨道耦合作用24-2 锆和铪1、存在、制备与分离2、性质和用途3、重要化合物(1) 氧化物(2) 卤化物(3) 锆的配合物24-3 铌和钽1 存在、性质与用途2 制备和分离3 重要化合物(1) 氧化物及水合氧化物(2) 卤化物24-4 钼和钨4-1 钼和钨的化合物钼和钨在化合物中可以表现+II 到+VI 的氧化态，其中最稳定的氧化态为+VI ，如三氧化物，钼酸和钨酸及其盐都是重要的化合物。
d区金属
后果
（1） Y3+半径88pm落在Er3+88.1pm附近，Y进入稀土元素。 Sc半径接近Lu3+，常与Y3+共生，Sc也成为稀土元素。 （2） Zr与Hf、Nb与Ta、Mo与W三对元素半径十分接近、化 学性质十分相近，常伴生在一起，难以分离。 Zr(IV) Nb(V) Mo(VI)
80pm
Hf(IV) 79pm
度大，是宇航、航海、化工设备等的
理想材料。
• 强度好: Al的2－3倍,Mg的5倍 耐热合金用于飞机发动机 • 刚性大 : 约为钢的一半，比AlMg大 钛能与骨骼肌肉生长在一 • 质轻: 4.54g/ml钢的一半 起，称为“生物金属”。 时 间 强度／重量比: 1957 1968 1948 1952 金属中最大 1978 1990 2000 • • 抗腐蚀: 960 2000 钛关节 104005 21000 420000 年产量/T 3 与不锈钢相同，对海水与铂同 45053
所以第五和第六周期的同副族 元素及其化合物，性质相似， 结构相似，以致给分离工作带 来了困难。
ý É ª Ø Ó ë ¶ ¹ ¶ Ô Ë Ô ×°¾ 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 20 30
六
五 四
同 族 从 上 到 下 原 子 半 径 略 增 加
Cr -0.90 稀 HCl H2 SO4 Cu +0.339 HNO3 ， 浓 热 H2 SO4
Mn -1.18 稀 HCl H2 SO4 等 Zn -0.762 稀 HCl H2 SO4 等
可溶该 金属的 酸 元素
各种酸 Fe -0.409 稀 HCl H2 SO4 等
M
2
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1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引1：原子半径——○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力力也增加，使原子半径逐渐减小；○也增强，使得原子半径增加。
但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。
2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。
元素周期表区元素
d区元素的特征
配合物形成
d区元素容易与配体形成稳定的配合物。 这是因为它们的最外层电子数较少，倾向 于通过配位键与配体形成稳定的化合物。 这些配合物的结构多样性和稳定性为化学 合成和材料科学提供了丰富的可能性
d区元素的特征
磁性和导电性
一些d区元素，如铁、钴、镍等，具有磁性 。这是因为它们的最外层电子数较少，难以 抵消内部的自旋磁矩。此外，一些d区金属 在固态下具有导电性，如铜、银等。这些特 性使得这些元素在电子学和磁学领域具有广 泛的应用
d区元素的应用
生物成像技术
d区元素还可以用于生物成像技术，如MRI、CT等医学影像技术。例如，锰离子可以作为 MRI造影剂，用于脑部成像，帮助医生诊断神经系统疾病。此外，一些d区元素还可以用于 荧光探针的制备，通过发出荧光信号来检测生物样品中的分子和细胞。这些技术可以帮助 医生更准确地诊断疾病并提供更有效的治疗方案
d区元素的氧化态通常从+2到+8不等。其中，最常见的氧化态是+2和+3。例如，钛的氧化 态为+4，而铁的氧化态则可以为+2、+3和+8等。这些不同的氧化态反映了这些元素在化学 反应中的不同活性和反应性
d区元素 的应用
d区元素的应用
d区元素在许多领域 中都有着广泛的应用 。它们是现代工业和 科技的重要组成部分 ，包括催化剂、电池 、电子器件、药物等
d区元素的应用
未来趋势和挑战
随着科技的不断进步，d区元素的研究和应用将继续发展。未来可能的研究趋势包括开发 新的d区金属或其化合物的合成方法、探索新的物理和化学性质、开发新的应用领域等。 同时，我们也面临着一些挑战，如提高资源利用效率、减少环境污染、应对气候变化等。 这些挑战需要我们不断探索和创新，以实现可持续发展
金属2(d区)
除Pt(Ⅱ)外，Pd(Ⅱ)、Ru(0)、Ru(Ⅰ)均易形成 乙烯配合物。
金属－金属键 1. 单键 Mn2(CO)10
5CO
Mn2(CO)10 的 Mn(0)：↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ —— —— —— —— —— d2sp3
Mn(0) : ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ —— —— —— —— ——
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。
钛合金还有记忆功能（ Ti－Ni合金）、超导功能 （Nb－Ti合金）和储氢功能（Ti－Mn、Ti－Fe等）。
二、单质的性质和用途 钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记
忆性的金属，用于化工、海上设备，医疗、 卫星等。锆和铪的性质极相似,硬度较大、导 电不良、外表类似不锈钢。
钛能溶于热的浓HCl 2Ti+6HCl===2TiCl3+3H2↑
Re: 5d56s2 3e Re3+ 5d4
Re3+
↑ ↑ ↑ ↑ —— dz2 dxy dyz dxz dx2-y2
σδ π
Re3+
↑ ↑ ↑ ↑ —— dz2 dxy dyz dxz dx2-y2
元素周期表中的周期性规律
原子序数和元素性质的关系
原子序数决定了元素的种类和性质 原子序数递增，元素性质呈现周期性变化 同周期元素具有相似的性质 同主族元素具有相似的性质
元素性质的周期性变化
电负性、原子半径和电离能的周期性变化
电负性：随着原子 序数的增加，呈现 周期性的变化趋势， 从左到右逐渐增大， 从上到下逐渐减小。
元素周期表中的周期性规律
汇报人：XX
元素周期表的组成 元素性质的周期性变化 元素性质的预测 元素周期表的扩展与修正 元素周期表的应用
元素周期表的组成
元素周期表的结构
族：元素周期表中的族类划 分
周期：元素周期表中的周期 性规律
元素类型：金属、非金属和 半金属等
原子序数：元素在周期表中 的序号
周期、族和区的划分
电子构型对元素性质的影响 电子构型与元素周期表中的位置关系 电子构型与元素化学性质的关联 电子构型与元素物理性质的联系
元素周期表中的对角线法则
定义：元素周期表 中的对角线法则是 指在对角线上元素 的性质相似或相同。
原因：由于电子云 的形状和分布在对 角线上的元素相似， 导致它们的化学性 质相似。
元素周期表在生命科学中的应用
元素周期表可用于研究生物 分子的结构和组成
元素周期表可用于药物设计 和开发
元素周期表可用于预测生物 分子的性质和功能
元素周期表可用于研究生物 分子的合成和代谢
THANK YOU
汇报人：XX
原子半径：随着原 子序数的增加，呈 现周期性的变化趋 势，从左到右逐渐 减小，从上到下逐 渐增大。
电离能：随着原子 序数的增加，呈现 周期性的变化趋势， 从左到右逐渐增大， 从上到下呈现先减 小后增大的趋势。
元素氧化态的周期性变化
无机化学内容及要求
第一篇物质结构基础第一章原子结构和元素周期系第二章分子结构第三章晶体结构第四章配合物第二篇化学热力学与化学动力学基础第五章化学热力学基础第六章化学平衡常数第三篇水溶液化学原理第九章酸碱平衡第十章沉淀平衡第十一章电化学基础第十二章配位平衡第四篇元素化学（一）非金属第十三章氢和稀有气体第十四章卤素第十五章氧族元素第十六章氮磷砷第十七章碳硅硼第十八章非金属元素小结第五篇元素化学（二）金属第二十一章p区金属第二十二章ds 区金属第二十三章 d 区金属（一）第四周期d区金属要求绪论教学基本要求：理解化学研究的对象、内容、目的和方法。
了解化学发展的现状。
掌握学习化学的正确方法。
第一篇物质结构基础第1章原子结构与元素周期系教学基本要求：初步了解原子能级、波粒二象性、原子轨道（波函数）和电子云等原子核外电子运动的近代概念。
熟悉四个量子数对核外电子运动状态的描述。
熟悉s、p、d原子轨道的形状和伸展方向。
掌握原子核外电子排布的一般规律和各区元素原子层结构的特征。
会从原子半径、电子层构型和有效核电荷来了解元素的性质。
熟悉电离能、电子亲合能、电负性及主要氧化值的周期性变化。
1．本章第1、2、3节讨论原子、元素、核素、同位素、同位素丰度、相对原子质量等基本概念。
其中相对原子质量（原子量）是最重要的，其余都是阅读材料。
2．本张第4节讨论氢原子的玻尔行星模型，基本要求是建立定态、激发态、量子数和电子跃迁4个概念，其他内容不作为教学要求。
3．第5节是本章第1个重点。
基本要求是初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法；初步理解核外电子的运动状态；掌握核外电子可能状态的推算。
本节小字部分为阅读材料。
4．第6节是本章第2个重点。
基本要求是掌握确定基态原子电子组态的构造原理，在给定原子序数时能写出基态原子的电子组态；掌握多电子原子核外电子状态的基本规律，特别是能量最低原理。
本节小字内容不作教学要求。
5．第7、8节是本章最后1个重点。
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）1 ．化学的研究对象什么是化学？● 化学是研究物质的组成、结构、性质与变化的一门自然科学。
（太宽泛）● 化学研究的是化学物质 (chemicals) 。
● 化学研究分子的组成、结构、性质与变化。
● 化学是研究分子层次以及以超分子为代表的分子以上层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学。
● 化学是一门研究分子和超分子层次的化学物种的组成、结构、性质和变化的自然科学。
大学无机化学 d区元素介绍
△ Δ
△
3
3H2O Cr2O3 2OH- Cr(OH)4
(2) Cr(OH)3
Cr 3
(适量)OH- (灰绿)
H
பைடு நூலகம்
Cr(OH)3 (s) H ∆ H2O Cr2O3 (绿)
OH -
(亮绿色)
Cr(OH)
4
(3) Cr(H2O)3 6 的水解
Ac, (104-112,人工合成元素)
57-71
89-103
2
第十六章
d区元素（一）
§16.1 d区元素概述
§16.2 钛 钒
§16.3 铬 钼 钨 多酸型配合物 §16.4 锰
§16.5 铁 钴 镍
§16.1 d区元素概述
16.1.1 d区元素通性
1.原子的价电子层构型：
(n-1)d1-10ns1-2
3Sn 2Cr 7H 2 O 3Cl 2 2CrCl 3 2KCl 7H 2 O
4
14H
K 2 Cr2 O 7 (s) 14HCl(浓)
☆2 ☆铬(Ⅲ)的化合物
(1) Cr2O3的制备与性质 △ Δ 2Cr2O3 制备：4Cr 3O2
(NH4 ) 2 Cr2O7 Cr2O3 N 2 4H2O
-7
2Ag2 CrO4 (s, 砖红) 2H 2BaCrO4 (s, 柠檬黄) 2H 2PbCrO4 (s, 黄) 2H
(3) K2Cr2O7的氧化性
E (Cr2 O /Cr ) = 1.33V
2 Cr2 O 3SO 3 8H 27 3 3SO 2Cr 4H 2 O 24
第二十三章d区金属(一)第四周期d区金属
d 区金属自左至右族氧化态稳定
性下降和低氧化态稳定上升的趋势可以理
解为电子配对和核电荷逐渐增加，对
价层电子控制能力逐渐加大的结果.
Question 1
为什么 p 区元素氧化数的改变往往是不 连续的，而 d 区元素往往是连续的？
● p 区元素除了单个 p 电子首先参与成键外，还可依次拆开成
对的 p 电子，甚至 ns2 电子对，氧化数总是增加 2
23-4 钛
概述 23-4-2 钛的重要化合物
23-4-1
23-5 钒
概述 23-5-2 钒的重要化合物
23-5-1
23-6 铬
概述 23-6-2 铬的重要化合物 23-6-3 含铬废水的处理（自学）
23-6-1
23-7 锰
概述 23-7-2 锰的重要化合物
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。
概述
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
金属元素与所处周期
金属元素与所处周期一、金属元素的概念金属元素是指在元素周期表中，具有金属光泽、良好的导电性、导热性和可塑性的元素。
金属元素通常位于周期表的左侧和中间区域。
二、金属元素的电子排布金属元素的原子结构特点是外层电子较少，容易失去电子形成阳离子。
金属元素的最外层电子数一般小于4个，多数金属元素的最外层电子数为1、2或3个。
三、金属元素所处的周期金属元素主要位于周期表的左侧和中间区域，它们所处的周期一般为第1、2、3周期。
其中，第1周期的金属元素有锂（Li）、铍（Be）；第2周期的金属元素有钠（Na）、镁（Mg）、铝（Al）；第3周期的金属元素有钾（K）、钙（Ca）、钪（Sc）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、锌（Zn）、镓（Ga）、锗（Ge）、砷（As）、硒（Se）、溴（Br）等。
四、金属元素的性质1.金属光泽：金属元素具有独特的金属光泽，能够反射光线。
2.导电性：金属元素具有良好的导电性，可以传导电流。
3.导热性：金属元素具有良好的导热性，能够迅速传递热量。
4.可塑性：金属元素具有可塑性，可以被拉伸成丝或压制成片。
5.延展性：金属元素具有延展性，可以被拉伸成细丝或压制成薄片。
6.韧性：金属元素具有韧性，能够承受较大的冲击和振动。
7.耐腐蚀性：金属元素具有一定的耐腐蚀性，能够抵抗化学腐蚀。
五、金属元素的分类金属元素可以根据其化学性质和物理性质进行分类。
常见的金属元素分类有：1.碱金属：如锂（Li）、钠（Na）、钾（K）等。
2.碱土金属：如铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）等。
3.过渡金属：如钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）等。
4.贵金属：如金（Au）、银（Ag）、铂（Pt）等。
5.轻金属：如铝（Al）、镁（Mg）等。
6.重金属：如铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）等。
六、金属元素的应用金属元素在工业、建筑、电子、航空等领域具有广泛的应用。
例如，铁（Fe）主要用于制造钢铁和建筑材料；铝（Al）广泛应用于包装、建筑和交通工具制造；铜（Cu）用于电线电缆和各种电器制造；金（Au）主要用于珠宝首饰和电子工业等。
第24章d区金属二第五第六周期d区金属
主要化合物
三、钼和钨旳同多酸和杂多酸及其盐
两个或两个以上相同旳酸酐和若干水分子构成旳酸 称为同多酸，它们旳盐称为同多酸盐。若有不同旳酸酐 和若干水分子构成旳酸称为杂多酸，其盐称为杂多酸盐。
将钼酸盐或 钨酸盐溶液酸化，并不断降低pH值时， MoO42-离子或WO42-离子将会发生缩聚作用生成同多酸根离 子。pH越小，缩合度越大。胆子 很强旳酸性溶液中，则 发生解聚作用。
24-5 锝和铼
24-5-1 单质(自学) 24-5-2 氧化物和含氧酸盐 24-5-3 锝和铼旳配合物
24-6 铂系金属简介
24-6-1 铂系元素旳通性 24-6-2 单质 24-6-3 氧化物和含氧酸盐 24-6-4 卤化物 24-6-5 配合物
Hale Waihona Puke 质和用途镐和铪都是有银色光泽旳高熔点金属，具有经典 旳金属旳六方密堆积构造。加热到673~873K时，表面 生成一层致密旳、有附着力旳、能自行修补裂缝旳氧 化物保护膜，因而体现突出旳抗腐蚀能力。
MoO3和WO3都是酸性氧化物，难溶于水，无明显 氧化性，溶于氨水和碱旳水溶液生成含MoO42-离子旳 盐。
MoO3 + 2NH3·H2O === (NH4)2MoO4 + H2O WO3 + 2NaOH === Na2WO4 + H2O
主要化合物
二、钼酸和钨酸及其盐 钼酸和钨酸实际上都是水合氧化物。如H2MoO4实际
氧化物和含氧酸盐
锝旳氧化物是Tc2O7和稳定旳TcO2 ，铼旳氧化物 是Re2O7 、ReO3 、ReO2 。Tc2O7和Re2O7都是易挥 发旳黄色固体。
都能溶于水得到无色旳高锝酸HTcO4和高铼酸 HReO4 。HTcO4和HReO4与HMnO4一样都是强酸， 但其氧化性比HMnO4弱得多。在碱性溶液中， HTcO4 和HReO4是稳定旳。
习题23d区金属第四周期d区金属
TiO2 直接氧化的反应：
TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g)
rGm 126.7kJ mol 1
rGm 数值表明，该反应不可能在标准态下进行。
TiO2 + 2C +2Cl2(g) = TiCl4(g) + 2CO(g)
rGm 149.8kJ mol 1
NaCO3 + H2O 2CO32- + 2H+ = V2O5·H2O
(5) V2O5 + 6HCl = 2VOCl2 + Cl2↑ + 3H2O
V2O5 + 2NaOH = 2NaVO3 + H2O
V2O5 + 2NH3·H2O = 2(NH4)VO3 + H2O
(6) 2NH4VO3= 2NH3 ↑+ V2O5 + H2O 6、答：H2O2 与 Ti(IV)钒(V)在酸性介质中生成的是[TiO(H2O2)]2-(黄色)和 [VO(H2O2)]3+(橙色)，因此两者共存时，要从中检出钒，必须使钛生成另一种无 色的络合物来掩盖掉，溶液中加入氢化物或磷酸盐就能达到这个目的，因为生成
同一元素不同氧化 态氧化物及其水合氧化物的酸碱性一般都是低氧化态氧 化物及其水合物呈碱性。 （3）由于过渡金属离子具有未成对 d 电子，容易吸收可见光而发生 d-d 跃 迁 ， 因而 它们常常具有颜色。没有未成对 d 电子的水合离子是无色的，如 d0 电子组 态的 Sc3+、Cu+。具有 d5 电子组态离子常显浅色或无色，如 Mn2+为浅红色。 第四周期 d 区金属含氧酸根离子 VO3-、CrO42-、MnO4-，它 们的颜色分别为 黄色 、 橙色、紫色对于这些具有 d0 电子组态的化合物来说，应该是无色的，但它们却 呈现出较深的颜色。这是因为化合物吸收可见光后发生了电子从一个原子转移到 另一个原子而产生的电荷跃迁。在这些含氧酸根中，配体 O2-上的电子向金属离 子跃迁，这种跃迁对光有很强的吸收，吸收谱带的摩尔吸收率很大，数量级通常 在 104 左右。金属离子越容易获得电子，而和它结合的配体越容易失去电子，那 么它的电核迁移谱带越向低波数方向移动。 2、答 ：Sc2O3 与 Al2O3 相似，均为弱碱性氧化物，都有 AlO(OH)，ScO(OH)结构 ， 水合氧化物都是两性的，Sc2O3 溶于过量浓 NaOH 得到 Na[Sc(OH)6],溶于酸得到 Sc3+盐，这是因为 Al3+与 Sc3+的离子半径相似，所以它们的离子势亦相近，对 O 都有很强的极化能力，从而与 Al2O3 表现出相似的性质。 3、答：首先用磁选法富集得到钛精矿，再用硫酸处理钛铁矿，将得到的固体加
有机化学24章
Mo3+:
2MoO42-(蓝色)+Zn+8H+ ＝2MoO2+(红棕色)+Zn2++4H2O 2MoO42-+Zn+12H+ +10Cl＝2[MoOCl5]2-(绿色)+Zn2+ +6H2O
2MoO42- + 3Zn + 16H+ + 6Cl＝2MoCl3 (棕色) + 3Zn2+ + 8H2O
钨酸的氧化性更弱。
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锆酸盐的水解：碱金属的锆酸盐溶解度小， 发生水解：
Na2ZrO3 + 2H2O = ZrO(OH)2 + 2NaOH
铪盐：铪酸在水中也发生水解，水解倾向比 锆盐小。
2.卤化物
ZrCl4：白色固体，在604K升华，在潮湿空 气中冒烟，遇水强烈水解：
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ZrCl4 +9H2O ＝ ZrOCl2· 2O + 2HCl 8H
低，最高氧化态化合物趋于温度
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3．主要用途：制造特种钢。
•24-4-3 重要化合物
1.三氧化钼和三氧化钨
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。
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性质 MoO3：室温下是一种白色固体，加热时变
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与大多数金属不作用，钨与氟作用，钼与
氟剧烈反应。高温下易与氧、卤素、碳及氢反
应，分别得到氧化物、卤化物、间充型碳化物
及氢化物。钼与硫作用而钨不与硫作用。与非
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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。
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。
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
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-
(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。
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。
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。
Ni
2.49
8.ห้องสมุดไป่ตู้9
Pt
2.66
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
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
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 ：
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
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
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)
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。
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