第23章 d区金属(一)第四周期d区金属
20-23章习题答案
第20章 s 区金属20-7．商品氢氧化钠中为什么常含有杂质碳酸纳?怎样用最简便的方法加以检验?如何除去它?答：因为氢氧化钠是强碱，容易吸收空气中的CO 2，反应生成Na 2CO 3。
检验的方法是：取少量商品氢氧化钠溶解，向其中加入饱和CaCl 2溶液，若生成白色沉淀，证明有Na 2CO 3存在。
除去Na 2CO 3的方法是：可先配饱和的NaOH 溶液，在这种溶液中，Na 2C03不溶，静置后，沉淀过滤除去。
20-13 . 已知Mg(OH)2的K sp =1.8×10-11, NH 3·H 2O 的K b =1.8×10-5, 计算下列反应的平衡常数:Mg(OH)2 + 2NH 4+=== Mg 2+ + 2NH 3·H 2O讨论Mg(OH)2在NH 4Cl 溶液中的溶解性。
解：Mg(OH)2 + 2NH 4+====== Mg 2++ 2NH 3·H 2O K 值不是很大，在浓的NH 4Cl 溶液中可溶解。
第21章 p 区金属21-7. 有一白色固体混合物，可能含有SnCl 2、 PbCl 2、 SnCl 4·5H 2O 、 PbSO 4等，从下列实验现象判断哪几种是确实存在的，并用反应式表示实验现象。
①加水生成悬浊液A 和不溶固体B ；②A 中加少量盐酸则澄清，滴加碘淀粉溶液可褪色.③固体B 易溶于稀HCl ，通入H 2S 得黑色沉淀，沉淀与H 2O 2反应转变为白色。
21-8. （1）利用下列数据：① Al 3++ 3e -= Al ϕA θ = -1.662V ② Al(OH)4- + 3e - = Al + 4OH- ϕB θ = -2.30V计算反应 Al 3++ 4OH - = Al(OH)4- 的平衡常数。
（2）用标准电极电势说明下列反应中哪个能正向进行。
计算能正向进行反应的△r G θ和平衡常数。
242232][NH O]H ][NH [Mg ++⋅=K 2bsp K K =056.0)108.1(108.12511=⨯⨯=--① PbO 2 + 4H + + Sn 2+ = Pb 2+ + Sn 4++ 2H 2O ② Sn 4++ Pb 2++ 2H 2O = Sn 2++ PbO 2 + 4H +解（1）①-②得： Al 3++ 4OH - = Al(OH)4-② ∵ ϕA θ (PbO 2/Pb 2+) - ϕA θ(Sn 4+/Sn 2+) = 1.455 - 0.15 = 1.305V ＞0∴ ①反应可正向进行。
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。
无机化学
第13章氢和稀有气体1.用VSEPR理论判断XeF2、XeF4、XeF6、XeOF6、ClF3的空间构型。
通式为AXnEm m+n的数目为价层电子对数M=（A的族价-X的化合价*X的个数+/-离子电荷相应是电子数）/2物质通式m m+n 空间结构XeF2AX n Em 3 5 直线型XeF4AX n Em 2 6 平面四方形XeF6AX n Em 1 7 变形八面体XeOF6AX n Em 1 6 四方锥ClF3AX n Em 2 5 平面三角形第14章卤素1. 根据电势图计算在298K时，Br2在碱性水溶液中歧化为Br-和BrO3-的反应平衡常数。
2通Cl2于消石灰中，可得漂白粉，而在漂白粉溶液中加入盐酸可产生Cl2，试用电极电势说明这两个现象。
.第16章氮磷砷1.如何除去N2中少量NH3和NH3中的水气？将含有少量NH3的N2气体通入水中。
就可除去NH3，将含有少量H2O的NH3通入CaCl2中，就可除去其中少量的H2O。
2.如何除去NO中微量的NO2和N2O中少量的NO？将含有少量NO2的NO气体通入热水中3NO2+H2O=2HNO3+NO这样就可除去其中的气体。
将N2O和少量的NO气体通入水中。
就可除去其中少量的NO。
3.给下列物质按碱性减弱顺序排序，并给予解释：NH3 N2H4 NH3OH PH3 AsH3答：NH3是所有气态氢化物中唯一显碱性的物质，按N—P—AS 顺序，其气态氢化物的碱性依次减弱，酸性依次增强，故碱性NH3>PH3>ASH3,而同一种元素的氢化物,化合价越低,碱性越强,故NH3>N2H4>NH2OH ,综上可知碱性顺序为NH3>N2H4>NH3OH(碱性)>PH3(酸性)>AsH3 (酸性)4.为了测定铵态氮肥中的含氮量，称取固体样品0.2471g,加过量NaOH溶液并进行蒸馏，用50.00mL 0.01050mol/L HCl吸收蒸出的氨气，然后用0.1022mol/L NaOH溶液滴定吸收液中剩余的HCl，滴定中消耗了11.69mL NaOH溶液，试计算肥料中氮的百分含量。
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
无机化学练习题(含答案)
无机化学练习题(含答案)第1章原子结构与元素周期系1-1试讨论，为什么有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3~4位？1-2Br2分子分解为Br原子需要的最低解离能为190kJ/mol，求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。
1-3氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm，问：它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁？1-4周期系中哪一个元素的电负性最大？哪一个元素的电负性最小？周期系从左到右和从上到下元素的电负性变化呈现什么规律？为什么？1-5什么叫惰性电子对效应？它对元素的性质有何影响？1-6当氢原子的一个电子从第二能级层跃迁至第一能级层时发射出光子的波长是121.6nm；当电子从第三能级层跃迁至第二能级层时，发射出光子的波长是656.3nm。
问哪一个光子的能量大？1-7有A,B,C,D四种元素。
其中A为第四周期元素，与D可形成1:1和1:2原子比的化合物。
B为第四周期d区元素，最高氧化数为7。
C和B是同周期元素，具有相同的最高氧化数。
D为所有元素中电负性第二大元素。
给出四种元素的元素符号，并按电负性由大到小排列之。
1-8有A,B,C,D,E,F元素，试按下列条件推断各元素在周期表中的位置、元素符号，给出各元系的价电子构型。
（1）A,B,C为同一周期活泼金属元素，原子半径满足A>B>C，已知C有3个电子层。
（2）D,E为非金属元素，与氢结合生成HD和HE。
室温下D的单质为液体，E的单质为固体。
（3）F为金属元素，它有4个电子层并且有6个单电子。
第2章分子结构2-1键可由-、-p和p-p原子轨道“头碰头”重叠构建而成，试讨论LiH（气态分子）、HCl、Cl2分子里的键分别属于哪一种？2-2NF3和NH3的偶极矩相差很大，试从它们的组成和结构的差异分析原因。
2-3一氧化碳分子与酮的羰基（>C=O）相比，键能较小，键长较小，偶极矩则小得多，且方向相反，试从结构角度作出解释。
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
第23章+d区金属(一)sk
无机化学
从上→下 过渡元素同一族 从上 下，金属性减弱 从上→ 碱性增强， 从上 下，碱性增强，酸性减弱 从上→ 非过渡元素同一族 从上 下，金属性增强 从上→ 碱性增强， 从上 下，碱性增强，酸性减弱 决定金属性强弱 原子半径 从原子结构出发解释
有效核电荷 决定氧化物水合物酸碱性 离子半径 从离子结构出发解释 离子电荷
区金属（ 第23章 d区金属（一） 章 区金属 第四周期d区金属 第四周期 区金属
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无机化学
23-1 引言 23-2 第一过渡系元素的基本性质 23-3 钪（了解） 了解） 23-4 钛 23-5 钒 23-6 铬 23-7 锰 23-8 铁 钴 镍
23-1 引言
d区金属 ：在元素周期表中具有部分填 区金属 充的d电子的过渡元素，因都是金属，称为d 充的d电子的过渡元素，因都是金属，称为d 电子的过渡元素 区金属 。由于铜族元素的某些氧化态也有部 分填充的d电子有关， 分填充的 电子有关，所以铜族元素也常归 电子有关 于过渡元素。 于过渡元素。
无机化学
2. 原因： 原因： 价电子结构，同周期 轨道中价电子数增加， 轨道中价电子数增加 价电子结构，同周期3d轨道中价电子数增加，氧化 态升高， 轨道中电子数达到 或超过5时 态升高，当3d轨道中电子数达到 或超过 时，3d 轨道中电子数达到5或超过 轨道逐渐趋向稳定， 轨道逐渐趋向稳定，因此高氧化态逐渐不稳定 （呈现氧化性）随后，氧化态降低(Fe,3d64s2 ，+3) 呈现氧化性）随后，氧化态降低 同族：从上向下， 与 轨道能量越接近 轨道能量越接近， 同族：从上向下，d与s轨道能量越接近，从上 向下高氧化态趋向于比较稳定（与主族相反） 向下高氧化态趋向于比较稳定（与主族相反） 主族是由于惰性电子对之故 之故。 而主族是由于惰性电子对之故。
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。
第四周期d区金属
铬
一、概述 铬是1797年L.N.Vauquelin首先发现的。Cr的矿物 有铬铁矿FeCr2O4(FeO· 2O3)，铬是银白色有光泽的 Cr 金属，是典型的立方体心结构。 铬的价电子结构是3d54s1 ，6个价电子都可参加成 键，故其具有多种氧化态，常见的有+4，+3，+2价。 Cr+2HCl(稀)===CrCl2(蓝色)+H2↑ 4CrCl2(蓝色)+4HCl+O2(空气)===4CrCl3(绿色)+2H2O Cr与浓硫酸生成三价盐。
第23章 d区金属（一）
第四周期d区金属 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu
基本性质
一、金属的性质 1、电子结构的特点是具有未充满的3d轨道，最外 层电子为1~2个，过渡元素通常指价电子层结构即： (n-1)d1-9ns1-2。 ２、由于d电子不满，化合物通常是顺磁性化合物。 ３、原子半径从左到右逐渐减小。
钛
2、钛（+3价）化合物 Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Sn2+)稍强
Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3===2Ti(SO4)2+2FeSO4
３、二价钛具有更强的还原性。
钒
一、概述 １、存在和发现 钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿 Pb5[VO4]3Cl等。 Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为 Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为 钽铁矿。 二、性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的 混合酸中，钽不溶于王水。
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
第22--23章：镧系和锕系元素等习题参考答案
第22--23章：镧系和锕系元素等习题参考答案(共13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第22章：镧系和锕系元素习题参考答案(P1110-1111)1. 答：镧系和锕系元素的名称、元素符号和原子序数如下：镧系元素：锕系元素：2. 答：(1) 镧系元素的特征氧化态为+3：镧系元素原子的(基态)价层结构为：4f 0~14 5d 0~1 6s2；镧系元素原子的基态电子层结构中“最外三个电子层的结构”为：(4s24p64d10)4f 0~14, (5s25p6)5d 0~1, 6s2。
由于镧系元素最外两个电子层对4f轨道有较强的屏蔽作用，4f电子与核的作用较强(即4f电子受核的引力较大)，当镧系元素与其它元素化合时，它们都是失去最外层的2个6s电子、次外层的1个5d电子或倒数第三层的1个4f电子(4f轨道中的电子一般只有1~2个能够参与形成化学键)，这三级电离势之和是比较低的、且都很相近(3450~4190 kJ·mol-1 )，而且它们的Ln3+离子半径很相近，Ln3+的水合能相近。
因此，镧系元素的特征氧化态为+3。
(2) Ce(铈)、Pr(镨)、Tb(铽)、Dy(镝)还常呈现+4氧化态：Ce4+(4f0)、Pr4+(4f1)、Tb4+(4f7)、Ce4+(4f8)，是因为它们的4f能级具有全空或接近全空、半满或接近半满的结构，这符合Hund规则。
(3) Sm(钐)、Eu(铕)、Tm(铥)、Yb(镱)能呈现+2氧化态：凡是具有相对稳定电子层结构的镧系元素Ln2+的离子，都是可以形成的。
镧系元素中几乎有一半的元素都能形成+2氧化态的离子，特别是：Sm2+(4f6 )、Eu2+(4f7 )、Tm2+(4f13 )、Yb2+(4f14 )。
3. 解释镧系元素在化学性质上的相似性。
答：镧系元素在化学性质上都十分相似，尤其是下列两组的元素：铈组稀土(轻稀土)：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu；钇组稀土(重稀土)：Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu(Sc)、Y。
第19章d区金属(一)第四周期d区金属
1
FeTiO3 + 2H2SO4 === TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O D TiOSO4 + 2H2O H2TiO3↓+ H2SO4 D H2TiO3 TiO2 + H2O 从热力学原理看： TiO2(s) + 2Cl2(g) === TiCl4(g) + O2(g)
ห้องสมุดไป่ตู้反应不自发
而
TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) === TiCl4(g) + 2CO(g)
Δ r H θ = -72.4 kJ × mol -1
θ Δ r S = 0.220 kJ × K -1 × mol -1
若 T＝1000K 时
θ 1 ∆ rG ＝－292.4kJ∙mol ＜0
n+ O2 2－→M 的荷移跃迁。
19.2 Sc2O3 在哪些性质上与 Al2O3 相似，为什么？
3+ 3+ 答： （1）都为碱性氧化物。在 Sc 、Al 溶液中加碱得水合氧化物 M2O3·nH2O(M=Sc、Al)。 3+ （2）其水合氧化物都是两性的，溶于浓碱 NaOH 得 Na3[M(OH)6]，溶于酸得到 M 盐，其水
D r H θ = 148 . 9 kJ × mol -1
θ D r S = 0 . 041 kJ × K -1 × mol -1
，
θ θ θ 若 T＝2000K 时，根据∆ rG ＝∆ rH T∆ rS θ 1 则∆ rG ＝66.9kJ∙mol ＞0
反应可自发
19.4 根据以下实验说明产生各种现象的原因并写出有关反应方程式。 （1）打开装有四氯化钛的瓶塞，立即冒白烟； （2）向此瓶中加入浓盐酸和金属锌时，生成紫色溶液； （3）缓慢地加入氢氧化钠至溶液呈碱性，则析出紫色沉淀； （4）沉淀过滤后，先用硝酸，然后用稀碱溶液处理，有白色沉淀生成。 解： （1）TiCl4 在潮湿空气中易发生水解，产生的白色的二氧化钛的水合物 TiO2∙nH2O。 TiCl4 + 3H2O === H2TiO3↓+ 4HCl 或 TiCl4 + 2H2O == TiO2+ 4HCl （2）2TiCl4 + Zn === 2TiCl3 + ZnCl2
《无机化学》题库(含答案)
2.波函数和原子轨道二者之间的关系是…………………………………………（C） A.波函数是函数式,原子轨道是电子轨迹; B.波函数和原子轨道是同义词; C.只有轨道波函数与原子轨道才是同义的; D.以上三种说法都不对. 3.多电子原子的原子轨道能级顺序随着原子序数的增加………………………（D） A.轨道能量逐渐降低,但能级顺序不变; B.轨道能量基本不变,但能级顺序改变; C.轨道能量逐渐增加,能级顺序不变; D.轨道能量逐渐降低,能级顺序也会改变. 4.周期表中各周期元素数目是由什么决定的……………………………………（C） A.2n2(n 为主量子数); B.相应能级组中所含轨道总数; C.相应能级组中所含电子总数 D. n + 0.7 规则 5.下列电子构型中,电离能最低的是……………………………………………（A） A.ns2np3 B.ns2np4 C.ns2np5 D.ns2np6 6.下列元素中,第一电离能最大的是……………………………………………（B） A.B B.C C.Al D.Si 7.原子光谱中存在着不连续的线谱,证明了……………………………………（B） A.在原子中仅有某些电子能够被激发 B. 一个原子中的电子只可能有某些特定的能量状态 C.原子发射的光,在性质上不同于普通的白光 D.白光是由许许多多单色光组成. 8.原子轨道中"填充"电子时必须遵循能量最低原理,这里的能量主要是指……（C） A.亲合能 B.电能 C.势能 D.动能 9.下列哪一原子的原子轨道能量与角量子数无关? ……………………………（D） A.Na B.Ne C.F D.H 10.下列哪一种元素性质的周期规律最不明显…………………………………（A） A.电子亲合能 B.电负性 C.电离能 D.原子体积
大学无机化学复习题
第二十三章 d区金属(一)
§23-1 引言 §23-2 第一过渡系元素性质
§23-4 钛
§23-5 钒 §23-6 铬 §23-7 锰
§23-8 铁 钴 镍
23-1 引言
一:过渡元素在周期表中的位臵
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅧB Fe Co Ni ⅠB ⅡB Cu Zn
第一过 Sc 渡系
第二过 渡系
23-6-1 铬分族概述
一：常见氧化态(C级重点掌握)
价态 +Ⅱ 酸性介质 Cr2+(蓝色 ) 碱性介质 不稳定 +Ⅲ Cr3+(紫色) CrO2-(绿色) +Ⅵ Cr2O72-(橙红) CrO42-(黄色)
Байду номын сангаас
二:单质铬的性质(C级掌握) 铬与稀盐酸,稀硫酸反应先产生兰色 溶液,后被空气氧化变为绿色. Cr+2HCl==CrCl2+H2 4CrCl2+4HCl+O2==4CrCl3+2H2O
23-6.1:在三份Cr2(SO4)3溶液中分别加 入下列溶液,得到的主要产物是(C级重 点掌握) (1)加入Na2S得到 ； (2)加入Na2CO3得到 ； (3)加入NaOH得 ;加入过量NaOH得 . 解:(1)加入Na2S得到Cr(OH)3和H2S； (2)加入Na2CO3得到Cr(OH)3和CO2； (3)加入NaOH得Cr(OH)3；加入过量NaOH 得CrO2-。
b。2TiCl4+Zn==2TiCl3(紫色)+ZnCl2
c。TiCl3+3NaOH==Ti(OH)3(紫色)+3NaCl d。3Ti(OH)3+HNO3==3TiO2++NO+H2O TiO2++2OH-+H2O==Ti(OH)4↓(白色)
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》章节题库-d区金属(一) 第四周期
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27．用氢氧化钠熔融法分解某矿物时，应选用的坩埚为（ ）。 A．铂坩埚 B．瓷坩埚 C．石英坩埚 D．镍坩埚 【答案】D
28．下列水合物中，加热脱水而不水解的是（ ）。
【答案】B
29．下列描述
和
A．顺磁、顺磁
D．
在中性溶液中发生歧化
【答案】C
7．下列化合物的颜色，由吸收可见光发生 d-d 跃迁所产生的是（ ）。
【答案】C
8．要洗净长期盛放过高锰酸钾试液的试剂瓶，应选用（ ）。 A．浓硫酸 B．硝酸 C．稀盐酸
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D．浓盐酸
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【答案】B 12．下列化合物的颜色是电荷跃迁引起的是（ ）。
【答案】D
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13．下列反应中，哪一个反应会发生（ ）。
（D）以上反应都会发生 【答案】D
14．
中的 Cr 原子采取的杂化轨道类型为（ ）。
【答案】B
3．钛与热浓盐酸反应，产物之一为（ ）。 A．Ti（Ⅰ） B．Ti（Ⅱ） C．Ti（Ⅲ） D．Ti（Ⅳ） 【答案】C
4．氯化铬酰 A．明矾 B．绿矾 C．溴 D．铜氨溶液
外观似（ ）。
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【答案】C
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5．分离溶液中的
【答案】A 23．维生素 的中心金属离子是（ ）。 A．Fe（Ⅱ） B．Fe（Ⅲ） C．Co（Ⅱ） D．Co（Ⅲ） 【答案】D 24．下列金属离子中，与过量氨水形成配合物的希望最小的是（ ）。 【答案】B 25．下列物种中，具有顺磁性的是（ ）。 【答案】B 26．不能氧化浓盐酸的物质是（ ）。 【答案】C
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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一、它们都是金属。
它们的硬度较大，熔点和沸点较高，导热、导电性能好，延性及展性好。
它们相互之间或与其它金属元素易生成合金。
二、大部分金属的电极电势为负值，即还原能力较强。
例如第一过渡系元素一般都有能从非氧化性酸中臵换出氢。
三、除少数例外，它们都存在多种氧化态。
它们的水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。
四、由于具有未填充的电子层，它们能形成一些顺磁性化合物。
五、它们的原子或离子形成配合物的倾向都有较大。
上述这些性质都和它们的电子构型有关。
因此，过渡元素的性质具有四大特征：“三多一是”。
都是金属，氧化态多，颜色多，配合物多23-2-1 金属的性质第一过渡系元素电子结构的特点是都有未充满的3d轨道，最外层仅有1-2个电子，其特征电子层结构为(n-1)d1-10ns1-2。
①第一过渡系元素电离能和电负性都比较小，表明具有较强的还原性。
②第一过渡系元素的活泼性从左到右还原能力依次减弱。
23-2-2 氧化态特点：P.736 表23-2①过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族数的氧化态。
②同一元素氧化态 一般从Ⅱ氧化态连续变化到与族号数相同的最高氧化态。
(ⅧB 例外)③同一系列随着原子序数的增加，氧化态先是逐渐升高，然后又逐渐降低。
这种变化主要是由此于开始的3d 轨道上价电子数增加，氧化态逐渐升高，当3d 轨道电子数达到5或超过5时，3d 轨道逐渐趋向稳定。
因此高氧化态逐渐不稳定(呈现强氧化性)，随后氧化态又逐渐降低。
第二、三过渡系元素的氧化态从左到右的变化趋势与第一过渡系元素是一致的。
不同的只是在于这两列元素的最高氧化态表现稳定，而低氧化态化合物并不常见。
④同族过渡元素从上至下，高氧化态趋于稳定(主族元素是低氧化态趋于稳定)。
因为主族元素价电子层的ns 电子从上到下表现为惰性电子对而不易参加成键的趋势增强，所以主族元素的氧化态表现为从上到下低氧化态趋于稳定。
⑤第一过渡系列后半部的元素（V,Cr,Mn,Fe,Co ）能出现零氧化态，它们与不带电的中性分子配位体形成羰基配合物。
23-2-3、过渡元素的原子和离子半径 P.734 表23-1及P.789 图24-1特点：a 、同周期随原子序数增大缓慢减小；b 、同族随原子序数的增大而增大，第二、三过渡系元素的原子半径相近(镧系收缩)； 镧系收缩：镧系元素的原子半径和离子半径随着原子序数的增加而逐渐减小的现象。
镧系收缩在无机化学中是一个重要现象。
由于镧系收缩，使钇成为希土元素的成员，Y 常与重希土元素共生于矿物中。
而钪离子半径相差相进较远(Sc 3+73．2pm)，故一般不与希土矿共生。
由于镧系收缩的存在，使IVB 族中的Zr 和Hf ，在VB 族中的Nb 和Ta ，VIB 族中的Mo 利W ，在原子半径和离子半径上较接近，化学性质也相似，造成这三对元素在分离上的困难。
c 、离子半径的变化与原子半径的变化趋势一致。
23-2-4、单质的物理性质和化学性质一、物理性质过渡元素的原子的最外层s 电子和d 电子都有可以参加成键，从而增加了金属键的强度。
物理性质的特点：高熔点(递变见书735页图23-1)第一过渡系金属从左到右金属的熔点随原子序数的变化出现两个峰值。
过渡元素原子的半径较小，并有较大的密度。
其中第三过渡系元素几乎都具有特别大的密度，如锇、铱、铂的密度分别为22.57，22.42 ,和21.45,大多数过渡元素也都有较高的硬度和较高的熔点和沸点,如钨的熔点为3683K,是所有金属中最难熔的,这些性质都有和它们具有较小的原子半径,次外层d 电子参加成键,金属键强度较大密切相关.物质显磁性的三种因素：a 、成单电子自旋产生的自旋磁矩；b 、电子绕核旋转产生轨道磁矩。
c 、核的自旋磁矩。
核自旋磁矩小于电子自旋磁矩、轨道磁矩约三个数量级，一般忽略。
1、第一过渡系元素配合物的磁矩：P.740电子运动受配位场影响，3d 电子直接与配体接触，3d 电子的轨道运动受配位场较大影响。
导致：3d 电子轨道运动对磁矩的贡献被削弱或抵消，即轨道磁矩可忽略。
结果：磁矩主要由电子自旋磁矩贡献。
电子自旋磁矩的计算：μeff= 例见书740表23-4。
()2+n n2、第2、3过渡系元素配合物的磁矩：配合物的磁矩来自轨道磁矩和自旋磁矩。
μS、L分别为自旋量子数和角量子数的合量。
P.791二、化学比质钪、钇和镧是过渡元素中最活泼的金属，它们在空气中能迅速被氧化，与水反应则放出氢，也能溶于酸，这是因为它们的次外层d轨道中仅一个电子，这个电子对它们性质的影响不显著，所以它们的性质较活拨并接近于碱土金属。
其它过渡金属在通常情况下不与水作用。
从它们的标准电极电势看，过渡元素一般都可以从稀酸中臵换氢。
与第一过渡系元素相比(IIIB族除外)，第二、三过渡系元素的活泼性都较。
即同一族中自上而下，活泼性依次减弱，这与IA族、IIA族不同。
这可从它们的核心电荷因素在这里起着主导作用。
因为同一族中自上而下原子半径增加不大，而核电荷却增加较多，对外层电子的吸引力增强，特别是第三过渡系元素，它们与相应的第二过渡系元素相比原子半径增加很少(镧系收缩的影响)，所以其化学性质显得更不活泼。
活泼性：见书734页表23-1。
规律：a、同周期的过渡元素随着原子序数的增加活泼性递减(锰例外 P.737)；b、同族过渡元素随着原子序数的增加活泼性降低(ⅣB~ⅡB通性)。
IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属接近.c、同族第五、六周期元素性质相似(与ds区元素性质的相似性不同)23-2-5最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性过渡元素氧化物(氢氧化物或水合氧化物)的碱性,同一周期中从左到右逐渐减弱；在高氧化态时表现为从碱到酸。
例如Sc2O3为碱性氧化物，TiO2为具有两性的氧化物，CrO3是较强的酸酐(铬酸酐)，而Mn 2O7在水溶液中已成强酸了。
Fe,Co和Ni不能生成稳定的高氧化态的氧化物。
在同一族中各个元素自上而下，氧化态相同叫酸性减弱，而碱性逐渐增强。
如Ti,Zr,Hf的氢氧化物M(OH)4（或H2MO3）中，Ti(OH)4碱性比较差一些。
这种有规律的变化是和过渡元素高氧化态离子半径有规律的变化相一致的。
此外，同一元素在高氧化态时酸性较强，随着氧化态的降低而酸性减弱(或碱性增强)。
23-2-6、过渡元素水合离子的颜色和含氧酸根颜色水合离子呈现多种颜色。
过渡元素的水合离子大部分都有一定的颜色，这是因为d电子的跃迁能级一般在可见光的范围(d10, d0结构的离子无色)：水合离子 Ti3+ V2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+颜色紫红紫绿蓝紫肉色浅绿浅紫粉红绿含氧酸根：极化导致的电荷迁移。
M-O键极化越显著，酸根颜色越深。
23-2-7、过渡元素的配位性质过渡金属的离子具有能量相近的原子轨道，其中nS和nP轨道是空的，具有很强的配位能力它们的电负性较大，金属离子与配体间的相互作用加强，形成较稳定的配合物。
过渡金属的离子18电子构型又使它们具有较大的变形性易于作为形成配合物的中心体.在水溶液或晶体中所有过渡金属的+III和+II氧化态的配合物通常是四或六配位的，在化学性质方面也具有相似性。
23-3 钪(自学)23-4 钛23-4-1概述存在和发现：1790年英国化学家格列高尔由钛铁矿砂中发现钛。
钛在地壳中的丰度 0.45％，在所有元素中居第10位。
但大部分的钛是处于分散状态，主要的矿物有金红石TiO2和钛铁矿FeTiO3。
其次是组成复杂的钒钛铁矿，它主要含有钛铁矿和磁铁矿两种矿物。
我国四川攀枝花地区有极丰富的钒钛矿，储量约15亿吨。
1、通性a、价电子构型：3d24s2。
b、氧化态： +Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ。
+Ⅳ(d0)氧化态是常见的稳定的氧化态。
2、物理性质金属键较弱：原子半径较大，参与形成金属键的电子较少。
钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性的金属。
Ti的密度为4.54，过渡金属中是最低的。
钛的密度（4.54g.cm-3）比钢轻（7.9g.cm-3），但钛的机械强度与钢相似。
它还具有耐高温、抗腐蚀性强等优点，在现代科学技术上有着广泛的用途，常被称为第三金属。
如飞机的发动机、坦克、军舰等国防工业上十倍分重要。
在化学工业上，钛可代替不锈钢制作耐腐蚀设备。
钛还能以钛铁的形式，在炼钢工业中用作脱氧、除氧、去硫剂，以改善钢铁性能。
钛在医学上有着独特的用途，可用它代替损坏的骨头，而被称为“亲生物金属”。
3、化学性质常态下稳定，高温下显示其活泼性。
吸附氢气：粉末状单质吸附氢气(TiH(1.7-2.0))。
溶解性：受热时能溶于浓盐酸、浓硫酸。
HF是最好的溶剂：M + 6HF → H2MF6 + 2H24、制备工业上常用硫酸分解钛铁矿FeTiO3的方法来制取TiO2，再由TiO2制金属钛。
首先是用浓硫酸处理磨碎的钛铁矿精砂，此时钛和铁都变成硫酸盐。
FeTiO3+3H2SO4＝Ti(SO4)z+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4＝Ti(SO4)z+FeSO4+2H2O同时，钛铁矿中铁的氧化物与硫酸发生反应。
FeO+H2SO4＝FeSO4+H2OFe2O3+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。