第13章过渡元素(一)
12 过渡元素(一) 铜副族和锌副族
Cu2+的鉴定
—— 在酸性或中性溶液中，
用K4[Fe(CN)6]试剂 2Cu2+ +[Fe(CN)6]4- → Cu2[Fe(CN)6]
红褐色
12-2-2铜的重要化合物
Cu2O CuO 颜色 暗红色 黑色 溶解性 难溶于水，易溶于酸 热稳定性 稳定,1235 C 熔化也不分解 高 加入氨水 [Cu(NH3)2]+(无色) 微溶
12.1.4
氧化态
有多种氧化态。红色为常见的氧化态。
12.1.5 离子的颜色
Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Cu(Ⅱ) Zn(Ⅱ)
水合离子呈现多种颜色。
12.1.6 氧化物及其水合物的酸碱性
同种元素，从高价到低价，碱性增强。 Mn2O7 MnO3 MnO2 Mn2O3 MnO 强酸性 酸性 两性 弱碱性 碱性 同一周期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。 Sc2O3 TiO2 CrO3 Mn2O7 强碱 两性 酸性 强酸 同族同氧化态，自上而下酸性减弱，碱 性增强。
a
通性
Uuu
ds ⅠB 区 族
Cu 铜
Ag 银
Au 金 岩石 (岩脉金) 砂砾 (冲积金)
主要 矿物
辉铜矿(Cu2S) 黄铜矿(CuFeS2) 赤铜矿(Cu2O) 孔雀石 (Cu2(OH)2CO3) 蓝铜矿 (Cu3(OH)2(CO3)2
闪银矿 (Ag2S) 角银矿 (AgCl)
放 射 性 元 素
通性 ds 区
但Mn特殊， φӨ(Mn2+/Mn)< φӨ(Cr2+/Cr)
φӨ(Ni2+/Ni) =－0.26V φӨ(Pd2+/Pd) = +0.92V
第十三章 过渡金属一、二
4、Cr(Ⅲ)化合物 Cr2O3实验室制法： (NH4)2Cr2O7=Cr2O3+N2+4H2O Cr2O3的两性氧化物： Cr2O3+6H+→2Cr3++3H2O Cr2O3+2OH-+3H2O→2Cr(OH)4-(或CrO2-)
Cr3+在水溶液中以Cr(H2O)63+形式存在，为紫 色。铬盐溶液常呈绿色，这是因为内界H2O被 其他离子置换的缘故，如[Cr(H2O)6]Cl3为紫色。 [Cr(H2O)5Cl]Cl2· H2O为淡绿色， [Cr(H2O)4Cl2]· Cl· 2H2O为暗绿色。
第二十部分 过渡金属二
一、铁、钴、镍 1、常见氧化态 有+2、+3，但稳定性不同，Fe一般以+3稳定； +2较易被氧化；Co以+2稳定，+3是强氧化剂； Ni一般只呈现+2，碱性介质存在+3，但氧化 性较强。
2、铁、钴、镍化合物反应性比较 （1）Ni(OH)2只有在强氧化剂(如NaClO)作用 下才能氧化为黑色的NiO(OH) （2）硫氰化物 Fe3++nSCN-→[Fe(NCS)n]3-n n=1～6(血红色) Co2++4SCN-→[Co(NCS)4]2- (兰色) Ni2++4SCN-→[Ni(NCS)4]2- (亮绿色) Co(NCS)42-在水溶液中不太稳定，用有机溶 剂萃取后比较稳定。
（3）将Cr(OH)3在高温下灼烧
2Cr(OH)3=Cr2O3+3H2O
（4）用铝热剂还原Cr2O3
Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3
3、从辉钼矿（MoS2）中制备MoO3的主要步骤: （1）焙烧： 2MoS2+7O2=2MoO3+4SO2 （2）加氨水浸 取： MoO3+2NH3· H2O=(NH4)2MoO4+H2O （3）加(NH4)2S除Cu2+等杂质 Cu(NH3)42++(NH4)2S→CuS↓+2NH4++4NH3↑ （4）酸化析出钼 酸： (NH4)2MoO4+2HCl=H2MoO4↓+2NH4Cl （5）热解： H2MoO4=MoO3+H2O
第13章 过渡元素 习题参考答案
第13章 过渡元素 习题参考答案1．解：(1) TiO 2+ H 2SO 4(浓) −→−∆TiOSO 4+ H 2O (2) TiCl 4 + 3H 2O → H 2TiO 3↓ + 4HCl↑ (3) VO 43-+ 4H +(过量) → VO 2+ +2H 2O(4) 2VO 2++ SO 32-+ 2H + → 2VO + +SO 42-+H 2O (5) 5VO 2++ MnO 4-+H 2O→ 5VO 2+ + Mn 2++ 2H + (6)V 2O 5 + 6H + + 2Cl - → 2VO 2+ + Cl 2↑+ 3H 2O(浓HCl)(7) V 2O 5 + 6OH -−→−冷2VO 43- + 3H 2O V 2O 5 + 2OH -−→−热2VO 3- + H 2O 2．解: 最终产物分别为VO 2+、V 3+ 、V 2+3．解：(1) 2[Cr(OH)4]- + 3Br 2+ 8OH -→ 2CrO 42- + 6Br -+ 8H 2O(浓HCl)(2) Cr 2O 72- + 3H 2S+ 8H + → 2 Cr 3+ + 3S ↓+ 7H 2O (3) Cr 2O 72-+ 6I -+ 14H + → 2 Cr 3+ + 3I 2 + 7H 2O (4) Cr 2O 72- + 14H + + 6Cl - →2 Cr 3++ 3Cl 2↑ + 7H 2O(浓HCl)(5) Cr 2O 3+ 3K 2S 2O 7+ 6H + → 2Mn 2+ +5O 2↑+ 8H 2O (6) 2Cr 3++ 3S 2-+ 6H 2O → 2 Cr(OH)3↓+ 3H 2S ↑ 4．解：5．解： f K ([Fe(bipy)3]2+)=4.32⨯1018; 即[Fe(bipy)3]2+更稳定 6．解：A 是K 2MnO 4(1)3 MnO 42- + 2CO 2 → MnO 2↓+ 2MnO 4- + 2CO 32-(A) (B) (C) MnO 2 + 4HCl(浓) → MnCl 2 + Cl 2↑+ 2H 2O (B) (D)(2)3Mn 2+ + 2MnO 4- + 2H 2O → 5MnO 2↓ + 4H +(C) (B)Cl 2 + 2MnO 42- → 2MnO 4- + 2Cl - (D) (A) (C) 7．解：(1) 2MnO 4- + 16H + + 10Cl - → 2Mn 2+ +5Cl 2↑+ 8H 2O(浓HCl)(2) 2MnO 4- + 3NO 2- + H 2O → 2MnO 2↓+ 3NO 3- + 2OH -(3) 2Mn 2+ + 5NaBiO 3 + 14H + → 2MnO 4- + 5Bi 3+ + 5Na + + 7H 2O (4) 2MnO 4- + NO 2- + 2OH - → 2MnO 42-+ NO 3- + H 2O (5) 2MnO 4- + 5H 2O 2 + 6H + → 2Mn 2+ +5O 2↑+ 8H 2O 8．解：此棕黑色粉末为MnO 2。
第一过渡元素二铁钴镍实验报告
第一过渡元素二铁钴镍实验报告一、引言二铁钴镍合金是一种重要的金属材料，具有高强度、高韧性、高温稳定性等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
本实验旨在制备二铁钴镍合金，并研究过渡元素对合金性能的影响。
二、实验方法1.实验材料：铁、钴、镍粉末。
2.实验设备：熔融法制备设备、高温炉、电子显微镜、扫描电子显微镜等。
3.实验步骤：（1）将铁、钴、镍粉末按一定比例混合均匀。
（2）将混合粉末放入熔融法制备设备中，在氩气氛围下进行熔融处理，保持温度为1650℃，时间为2h，使其充分熔融混合。
（3）将熔融合金放入高温炉中，在氩气氛围下进行加热处理，升温速度为5℃/min，将温度升至1000℃保持10h，随后降温处理。
（4）用电子显微镜和扫描电子显微镜对制备的二铁钴镍合金进行形貌和组织结构分析。
三、实验结果经过制备和分析，得到的二铁钴镍合金的形貌和组织结构如下：1.形貌分析：合金表面呈灰黑色，略带光泽，无氧化现象，颗粒较细。
2.组织结构分析：经电子显微镜观察，发现合金中含有大量的球形和棒状的晶粒，晶粒大小约为1-10μm。
通过扫描电子显微镜，发现晶界清晰，无明显的孔洞、裂纹等缺陷。
四、实验分析二铁钴镍合金是由铁、钴、镍三种金属元素组成，其中铁为主要成分，钴和镍是过渡元素。
过渡元素的添加对合金的性能有重要的影响。
实验结果表明，制备的二铁钴镍合金表面光泽度高，无氧化现象，晶粒分布均匀，晶界清晰。
这表明合金制备工艺优良，达到了预期的效果。
钴和镍的添加可以提高二铁钴镍合金的热稳定性和耐腐蚀性，同时对其力学性能和磁性能也有影响。
在合金中添加适量的过渡元素，可以调节晶粒尺寸、组织结构和晶格畸变等因素，从而优化合金的性能。
五、结论本实验成功制备了二铁钴镍合金，并对其形貌和组织结构进行了分析。
实验结果表明，过渡元素的添加可以调节合金的性能，优化其力学性能和磁性能等。
通过本实验的研究，对二铁钴镍合金的制备和性能分析有了更加深入的认识，为进一步研究和应用该材料奠定了基础。
第一过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰)
第一过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰)第一过渡系元素是指周期表中第3至第12族的元素，它们在化学性质上有相似之处。
其中，钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）和锰（Mn）是第一过渡系元素中的前四个元素，它们具有一些共通的特性，同时也存在一些区别。
本文将从以下几个方面来介绍这四个元素：元素性质、物理性质、化学性质以及地质应用。
一、元素性质1.钛（Ti）钛是一种质轻、高强度、高耐腐蚀性、抗疲劳性能好的金属。
它具有优异的机械性能，被广泛应用于航空、航天、化工、海洋开发等领域。
同时，钛也是一种生物医用材料，被用于制作人体骨骼支架、人造关节、人工心脏瓣膜等。
2.钒（V）钒是一种银白色金属，比铁硬但稍加工艺处理后可以获得良好的延展性和强度。
它还有广泛的应用，用于制造钢、化学试剂和合金等。
不仅如此，钒还是一种强化剂，在钢铁生产过程中起到重要的作用。
3.铬（Cr）铬是一种具有高度耐腐蚀性的银白色金属，它主要应用于不锈钢、电子元器件、航空航天、制药等领域。
除此之外，铬还是一种环保型材料，可以用于净水和净化技术。
4.锰（Mn）锰是金属元素中的一种，它是一种银灰色的金属，具有良好的延展性和韧性。
锰还是钢铁生产中的一种重要元素，可以增强钢的硬度和韧性。
二、物理性质钛是一种具有低密度和高强度的金属，密度为4.54克/厘米立方。
它具有较高的熔点（1668℃）和沸点（3287℃），同时也具有较高的热导率和电导率。
三、化学性质钛是一种化性非常稳定的金属，在常温下不会被大多数酸和碱腐蚀。
它可以与氧、氮、氢反应，产生相应的氧化物、氮化物和氢化物。
此外，钛还可以和卤素反应，如氯、溴和碘等，生成相应的卤化物，例如TiCl4、TiBr3等。
锰可以和许多元素和化合物发生反应。
它可以与氧、氯、酸、弱碱等反应，生成各种不同的化合物。
在大气环境下，锰会逐渐氧化形成氧化锰，该过程是一种蓝黑色的化学反应。
四、地质应用钒是一种重要的工业金属，在地球上的丰度较低，但在一些特定的矿物中含量较高。
无机化学课件：第十三章 过渡元素
过渡元素在水溶液中形成的水合配离子，大都显色 （与s区、p区不同），主要是因为此时过渡元素离子 的d轨道未填满电子，可能在吸收不同波长可见光，d 电子跃迁显示出互补可见光的颜色出来。第Leabharlann 过渡元 素低氧化数离子的颜色见书。
第十三章 过渡元素
过渡元素
通过 钛 性渡 族
元、 素钒 慨族 述元
素
铬锰铁铜锌基 族族系族族本 元元和元元要 素素铂素素求
系 元 素
通性
第一过渡 系元素
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni
钪钛 钒 铬锰铁钴镍
过渡元素概述
同一族元素从上到下，原子半径增大，但第五、 六周期（ⅢB除外），同族元素原子半径接近，这是 由于La系收缩的影响，从而导致第二、三过渡系同族 元素在性质上的差异，比第一和第二过渡系相应的元 素要小。
（二）单质的物理性质 由于过渡元素最外层一般为1~2个电子，容易失
去，所以它们的单质均为金属，单质的外观多为银白 色或灰白色，有光泽。 （三）金属活泼性 同族元素从上到下（除ⅢB外）活泼性减弱，原因：
过渡元素概述
（十）金属原子簇化合物
过渡元素金属原子间有直接的键合作用， 即可形成含有金属—金属键的簇状化合物， （一般三个或三个以上金属原子直接键合组成 的化合物为金属簇状化合物），尤其是第二、 三过渡系元素。由于(n-1)d轨道伸展较远，原 子实之间斥力较小，低氧化态离子的半径又较 大，可形成较稳定的金属—金属（M-M）键， 如[Re2Cl8]2-配离子，其中含有Re-Re键。
过渡元素第一电离能
过渡元素第一电离能
过渡元素是指元素周期表中第四周期至第七周期的d区元素,包括钛(Ti)、铜(Cu)、锌(Zn)等。
这些元素具有独特的电子结构,即存在部分填充的d轨道。
过渡元素的第一电离能是指从中性原子中移除一个价电子所需要的最小能量。
过渡元素第一电离能的一般规律如下:
1. 同一周期内,从左到右,第一电离能呈逐渐增加的趋势。
这是因为从左到右,原子核的正电荷增加,对外层电子的吸引力增强,因此需要更大的能量才能将电子从原子中移除。
2. 同一主族内,从上到下,第一电离能呈逐渐减小的趋势。
这是因为从上到下,原子半径增大,外层电子离核距离加大,核外电子所受到的库仑引力减小,因此需要较小的能量才能将电子从原子中移除。
3. 过渡元素的第一电离能通常高于相邻的主族元素。
这是由于过渡元素的最外层电子所处的能级较低,结合能较大,需要更多的能量才能将电子移除。
4. 同一过渡元素族内,第一电离能的变化趋势不太规律,主要受到电子亲和能、电子排斥等因素的影响。
过渡元素的第一电离能不仅反映了元素的化学性质,也与元素的许多物理性质密切相关,如熔点、沸点、导电性等。
因此,了解过渡元素第
一电离能的规律对于研究和理解这些元素的性质和应用具有重要意义。
元素周期表中的过渡元素
元素周期表中的过渡元素元素周期表是化学中一张重要的“地图”，该表按照化学元素的原子序数，显示了各元素的基本信息和特性。
其中，过渡元素是周期表中的一类重要元素，具有特殊的电子排布和化学性质。
本文将从过渡元素的定义、周期表中的位置、特性以及应用等方面进行探讨。
一、过渡元素的定义过渡元素是指周期表中d区的元素，它们的d轨道电子不满足“2n^2”原则。
具体来说，过渡元素的外层电子排布为(n-1)d^1-10ns^1-2，其中n为外层电子壳层的主量子数。
过渡元素特有的电子排布使其具有独特的物理和化学性质。
二、周期表中的过渡元素过渡元素主要分布在周期表的d区，从第3周期开始，一直延伸到第7周期。
常见的过渡元素包括钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、银(Ag)等，共有38个元素。
在周期表中，它们有着相似的电子排布和共同的化学性质。
三、过渡元素的特性1. 高熔点和高密度：过渡元素具有较高的熔点和密度，这归功于它们结构中复杂的d电子排布和较强的金属键。
2. 多样的氧化态：过渡元素的d电子容易参与化学反应，具有多样的氧化态。
例如，铁可以呈现+2、+3和+6等多种氧化态。
3. 彩色化合物：过渡元素的d电子能级跃迁引起了它们的彩色性质，使得许多过渡金属化合物呈现出各种各样的颜色。
4. 优良的催化性能：过渡元素广泛应用于催化反应中，其复杂的电子结构和多样的氧化态使其具有较强的催化活性和选择性。
四、过渡元素的应用1. 金属合金：许多金属合金中含有过渡元素，通过调节过渡元素的含量和种类，可以改变合金的硬度、强度和导电性等性质。
2. 催化剂：过渡元素广泛应用于化工和能源领域的催化反应中，如催化剂的合成、汽车尾气净化等。
3. 生物学：一些过渡元素在生物学中发挥重要的作用，如铁在血红蛋白中的载氧功能、锌在酶催化中的作用等。
4. 电子行业：许多过渡金属元素在电子行业中具有重要的应用，如铜用于导线、钛用于制造电池等。
综上所述，过渡元素是周期表中一类特殊的元素，具有独特的电子排布和化学性质。
第13章过渡元素(一) 铜族和锌族元素
第十三章过渡元素（一）铜族和锌族【内容】13.1 过渡元素的通性13.2 铜族元素13.3 锌族元素13.4 应用微量元素与人体健康（选学内容）【要求】1．掌握铜、银、锌、汞单质、氧化物、氢氧化物、重要盐类及配合物的生成、性质和用途。
2．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)；Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化。
3．了解ⅠA和ⅠB；ⅡA和ⅡB族元素的性质对比。
周期表中ⅠB ~ⅧB族，即ds区和d区元素称为过渡元素，(见表13﹣1)。
它们位于周期表中部，处在s区和p区之间，故而得名，它们都是金属，也称过渡金属。
表13-1 过渡元素通常按周期将过渡元素分成三个过渡系列：位于第4周期的Sc ~ Zn称第一过渡系元素；第5周期的Y ~ Cd为第二过渡系元素；第6周期的La ~ Hg为第三过渡系元素。
过渡元素有许多共同性质，本章先讨论它们的通性，然后介绍ⅠB及ⅡB族元素。
13.1过渡元素的通性1.价层电子构型过渡元素原子的最后一个电子排布在次外层的d轨道(ⅡB除外)中，最外层有1~2个s (Pd除外)电子，它们的价层电子构型为(n-1)d1~10n s1~2。
2. 原子半径过渡元素原子半径（如图13-1所示）一般比同周期主族元素的小，同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。
同族元素从上往下原子半径增大，但第二、第三过渡系(除ⅢB外)由于镧系收缩使同族元素原子半径十分接近，导致元素性质相似。
图13-1过渡元素原子半径3. 氧化态过渡元素有多种氧化态，因其最外层s电子和次外层部分或全部d电子都可作为价电子参与成键，一般可由+2依次增加到与族数相同的氧化态(Ⅷ族除Ru、Os外，其它元素尚无Ⅷ氧化态)，这种氧化态的显著特征以第一过渡系最为典型。
表13-2第一过渡系元素的氧化数（下划线表示常见的氧化态）由13-2表可看出随着原子序数的增加，氧化数先是逐渐升高，后又逐渐降低。
这种变化主要是由于开始时3d轨道中价电子数增加，氧化数逐渐升高，当3d轨道中电子数达到5或超过5时，3d轨道逐渐趋向稳定。
第十三章 过渡元素及其化合物
2、铬（VI）的重要化合物
铬（VI）的重要化合物常见有K2CrO4 和Na2CrO4 ， 它们是黄色晶体；Na2Cr2O7 和K2Cr2O7都是红棕色。 （1）氧化性：在酸性溶液中，重铬酸盐是强氧化 剂。 Cr2O72- + 6I- + 14H+ == 2Cr3+ + 3I2 + ＋ 7H2O （2）沉淀反应：向铬酸盐溶液和重铬酸盐中加入 Ba2+、Ag+、Pb2+等离子时，生成的都是难溶性的铬酸 盐沉淀。 CrO42- + 2Ag+ == Ag2CrO4↓（砖红色） Cr2O72- + 2Pb2+ + H2O == 2H+ + 2PbCrO4↓（黄色）
（二）锰及其重要化合物
1、锰(II)和锰(IV)的重要化合物
Mn(II)的重要化合物有：MnSO4、MnCl2 和Mn(NO3)2。锰(IV)的化合物MnO2是一种很 稳定的黑色粉末状物质，不溶于水。
（1）氧化还原性
Mn2+在中性或酸性介质中比较稳定，不易 被氧化，但在碱性介质中易被氧化。MnO2是 性质特殊的氧化物，在酸性介质中是强氧化 剂。 MnO2 + 4HCl(浓) == MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O 3MnO2 + 6KOH + KClO3 == 3K2MnO4 + KCl + 3H2O
（二）氧化物和氧化物水合物的酸碱性
d区元素的氧化物和氧化物水合物的酸碱性 递变规律和主族元素相似： 1、同一元素低氧化态氧化物的碱性大于其 高氧化态氧化物； 2、同一族从上到下相同氧化态氧化物的碱 性增强。 3 、同一周期ⅢB ～ⅦB 族元素从左到右最 高价氧化态氧化物的酸性增强。
13.5.3 铁、钴、镍的盐类及配合物
Fe3+ 浅紫 较强
→ 4Fe + 2H2O Fe(ClO4)310H2O 2+ +4H O ) 6H O → Fe(NO 5Fe3+ +Mn 3 3 2 2
M2Ⅰ[MⅡ(H2O)6](SO4)26H2O MⅠ=K、Rb、Cs、NH4+, MⅡ=Fe、Co、Ni (NH4)2Fe(SO4)26H2O
盐类
颜色 强酸盐 弱酸盐 水解性
Fe2+ 浅绿
4Fe2+ + O2 +4H MSO47H2O 易形成含结晶 2+ + MCl 6H O 5Fe +MnO +8H 2 2 4 水的盐 M(NO3)26H2O
易形成复盐
Co2+ Ni2+ 粉红 苹果绿 易溶于水 难溶于水 Fe2+ 有强还原性 微弱水解，水溶液显酸性 + 3+
因水解，溶液呈黄色或红棕色 pH , 缩聚成红棕色胶状沉淀 pH=4~5，形成水合三氧化二铁沉淀
第十三章 过渡元素（一）
13.5.3 铁系的盐类和配合物
盐类
颜色 强酸盐 弱酸盐 水解性
Fe2+ 浅绿
Co2+ Ni2+ 粉红 苹果绿 易溶于水 难溶于水 微弱水解，水溶液显酸性
Fe(ClO4)310H2O Fe(NO3)36H2O
第十三章 过渡元素（一）
13.5.3 铁系的盐类和配合物
盐类
1.加入浓酸，防止 Fe 的水解； MSO47H2O Fe(ClO4)310H2O 易形成含结晶 MCl 6H O 3+ 3) Fe(NO O 2+ 。 2. 加入铁钉，使 → 3Fe 2 2 Fe + 2Fe 36H2 水的盐
过渡元素(1)
VO2 Fe2 2 H VO 2 Fe3 H 2O 2VO2 H 2C2O4 2 H VO 2 2CO2 2 H 2O VO2 2 I 4 H V 3 I 2 2 H 2O 2VO2 3Zn 8H 2V 2 3Zn 2 2 H 2O
在酸性溶液中，VO2+可被Fe2+,SO32-,H2C2O4,I-,Zn等还原剂还原，还原 产物具有丰富多彩的颜色。 Fe2+只能将V(V)还原为VO2+，I-只能将V(V)还原 为V3+,而Zn可将其还原为V2+。如在NH4VO3的酸性溶液中加入Zn，会依次 看到蓝色(VO2+)绿色(V3+)及紫色(V2+)，这是一种分级还原的过程。 V(Ⅲ),V(Ⅱ)是强还原剂，尤其在碱性条件下，很容易被空气中的氧所氧化， V(Ⅱ)的化合物还能从水中置换出氢。
二、钛及其化合物
二氧化钛的制取
二氧化钛的工业生产，几乎包括了全部无机化学工艺过程，因而被喻 为“工艺艺术品”。
二氧化钛的生产可采用硫酸法或氯化法，以钛铁矿为原料的二氧化钛 生产常以硫酸法为主。该法主要过程有：(1)硫酸分解精矿制取硫酸氧钛溶 液（2）净化除铁（3）水解制偏钛酸（4）偏钛酸煅烧制二氧化钛。 钛铁矿精矿成分除FeTiO3外，还有Fe2O3以及SiO2, Al2O3, MnO, CaO, MgO等杂质。160～200°C下，用浓硫酸分解精矿的主要反应如下：
四、铬及其化合物
铬的价电子结构为3d54s1，可形成氧化值为+2、+3、+6的化合物，其中 +3、+6的化合物较常见。铬的化合物主要有氧化物、氢氧化物、含氧酸及其 盐类，呈现多种颜色。
无机化学实验报告：第一过渡元素(一)(tivcrmn)
(VO2+)→紫(V2+)
VO2++Zn+2H+＝V2++ Zn2++H2O
过氧钒阳离子的生成 3、 NH4VO3、HCl→H2O2 红色溶液
4、
►0.1g NH4VO3 →pH14、3、2、1 的
pH14：无色溶液（VO43－
）
缩 水溶液， 使溶解。
合 反 应
► pH＝1→水△→0.1 mol·L-1NaOH ► pH＝14→水△→ 0.1 mol·L-1HCl
3、
二、铬化合物的重要性质
步骤及操作
现象
解释及方程式
1、Cr(Ⅵ)的氧化性 K2Cr2O7→还原剂(如SO32－等)
2、Cr(Ⅵ)的缩合平衡 加NaOH使Cr2O72－→CrO42－ 加HCl使CrO42－→Cr2O72－
3、Cr(OH)3的两性 Cr(NO3)3→NaOH→
↓ + NaOH / HCl
橙红→绿色
橙红→黄色 黄色→橙红 灰绿↓ 可溶于 NaOH 或 HCl 中 呈深绿色
化。
Cr2O72－+3SO32－+8 H+ ＝ 2Cr3+ + 3SO42－+ 4H2O
Cr(OH)3具有两性，可发生酸式和碱式离解 Cr(OH)3 + 3H+＝Cr3+＋3H2O Cr(OH)3 + OH－＝CrO2－＋2H2O
Mn2+的性质 与OH－→Mn(OH)2↓；酸中能稳定存在，在碱中易被氧化；与Na2S→MnS↓
2、MnO2生成与氧化性
(1) KMnO4→MnSO4→↓
黑色↓
→稀H2SO4→Na2SO3
第一过渡系元素(一) Fe、 Co、Ni
(6 mol· L-1, 2mol· L-1)，NH3H2O (6 mol· L-1)，
FeSO4 ( 0.1 mol· L-1) ，FeCl3 (0.2 mol· L-1) ，CoCl2 (0.1 mol· L1)
，NiSO4 (1 mol· L-1) ，KI ( 0.1mol· L-1) 、溴水、氯水、碘
水、CCl4、K4[F、戊醇、乙醚、
KSCN (饱和)、H2O2 (3%) 、KNO2 (饱和) 。 固体试剂：硫酸亚铁铵、NaF。
实验步骤
一．二价Fe、Co、Ni化合物的还原性 1、酸性介质: + Br2
2、碱性介质:
+ 空气
二．三价铁、钴、镍化合物的氧化性 1、碱性介质产物 + 浓盐酸 三．配合物的生成 1、铁的配合物: CN-、SCN- 、NH3· H2O
第一过渡系元素 Fe、 Co、Ni
实验目的
• 试验并掌握二价铁、钴、镍的还原性和 三价铁、钴、镍的氧化性 • 试验并掌握铁、钴、镍配合物的生成和 性质。
实验仪器与试剂
实验材料：
KI – 淀粉
试剂：
液体试剂：H2SO4 (1 mol· L-1)，HCL (浓)，HAc (6 mol· L1 )，NaOH
2、钴的配合物: SCN- 、NH3· H2O 、NO23、镍的配合物: NH3· H2O； 产物分别用 酸、碱、水和热处理
思考题
1、 如果想观察纯Fe(OH)2的白色，原料硫酸亚铁不含Fe3+是 关键，如何检出和除去原料的Fe3+? 2、综合氧化性实验所观察到的现象，总结+2氧化态的铁、钴、 镍化合物的还原性和+3氧化态的铁、钴、镍化合物的氧 化性的变化规律？ 3、制取Co(OH)3、Ni(OH)3时，为什么要以Co(II)、Ni(II)的 盐为原料，在碱性溶液中进行氧化，而不用Co(III)、 Ni(III)的盐为原料直接制取？ 4、试从配合物的生成对电极电势的改变来解释为什么 [Fe(CN)6]4-能把I2还原成I-，而Fe2+则不能。 5、根据实验结果比较[Co(NH3)6]2+配离子和[Ni(NH3)6]2+配离 子氧化还原稳定性的相对大小及溶液稳定性。
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。
副族元素
第 20 章
过渡元素 (I)
Chapter 20
The transition elements (I)
20.1.1 过渡区元素简介
过渡元素在元素周期表中的位置
过渡元素
. 过渡元素包括 d 区和 ds 区元素，即周期系第 IIIB ~
VIIB，VIII，IB ~ IIB 元素，不包括镧系和锕系元素。 其在周期表中位于 s 区元素和 p 区元素之间，均为金属， 因此也称为过渡金属。
第一过渡系元素 第二过渡系元素 第三过渡系元素
20.1.4 过渡元素单质的化学性质
过渡元素单质的化学性质概述 过渡金属第一过渡系（四周期）：较活泼的轻过渡金属； 过渡金属第二、三过渡系（五、六周期）：不活泼的重 过渡金属（原因也是由于“镧系收缩”的结果）。 同一周期元素：从左向右过渡，总的变化趋势是电极电势 E (M2+/M) 值逐渐变大，即其活泼性逐渐减弱。 钝化作用的影响：金属的表面性质，如一些金属的表面易 形成致密的氧化膜，也影响其化学活性。
d6
[Fe(H2O)6]2+ 淡绿色
d2
[V(H2O)6]3+ 绿色
d6
[Co(H2O)6]3+ 蓝色
d3
[Cr(H2O)6]3+ 紫色
d7
[Co(H2O)6]2+ 粉红色
d3
[V(H2O)6]2+ 紫色
d8
[Ni(H2O)6]2+ 绿色
d4
[Cr(H2O)6]2+ 蓝色
d9
[Cu(H2O)6]2+ 蓝色
. 过渡金属元素的原子的价电子层构型 ：
(n-1)d1-10 ns1-2 （Pd 为 5s0）
第13章 过渡元素
易水解：[Cr(H2O)6]3++ H2O ⇔ [Cr(OH)( H2O)5]2++ H3O+ 若降低酸度，水解可进一步进行，形成多核配合物；若相上述溶液中继续加入 碱，可形成高分子量的可溶性聚合物，最后析出水合氧化铬胶状沉淀。
→ Cr2O3・xH2O ↓ +2OH2[Cr(OH)4]-+(x-3)H2O
TiOSO4+ 2H2O → H2TiO3 ↓ +H2SO4 （3）四氯化钛（TiCl4） 制备：由 TiO2、Cl2 和焦炭在高温下反应制得 性质：共价化合物（正四面体）易水解，在潮湿空气中由于水解而冒烟
→ H2TiO3 ↓ +4HCl ↑ TiCl4+3 H2O
TiCl4 是制备钛的其它化合物的原料，利用氮等离子体，由 TiCl4 可获得仿金镀 层 TiN: 2TiCl4+N2 等离子技术 → 2TiN+4Cl2 2.钛（Ⅲ）的化合物 重要的化合物是紫色的 TiCl3。在 500℃～800℃用氢气还原干燥的气态 TiCl4 制 得
∆ → TiOSO4+H2O 性质：TiO2+H2SO4(浓)
TiO2+2NaOH(浓) → Na2TiO3+ H2O 易水解， 在溶液中不存在 Ti4+,Ti2+可看作由 Ti4+二级水解产物脱水而形成的。 TiO2+6HF → [TiF6]2-+2H++2H2O ，可做白色油漆，无毒，在高级化妆品中用做增白剂。它兼 TiO2 俗称“钛白” 具锌白（ZnO）的持久性和铅白[Pb(OH)2CO3]的遮盖性。 (2)钛酸盐和钛氧盐 TiO2 为两性偏碱性氧化物，可形成两系列盐——钛酸盐和钛氧盐。 钛酸盐大都难溶于水 BaTiO3(白)制备 “混合—预烧—球磨”流程大规模生产 BaCO3 + TiO2 → BaTiO3+CO2 制备高纯度粉体形成薄膜材料，一般采用溶胶-凝胶法。 TiOSO4(硫酸氧钛)：白色粉末，可溶于冷水 钛酸盐和钛氧盐皆易水解，形成白色偏钛酸（H2TiO3）沉淀 Na2TiO3+2H2O → H2TiO3 ↓ +2NaOH
第19章过渡元素（一）
物分别是___________________和____________________ 。
33 酸性溶液中，钒的电势图如下：
+1.00 V
+0.36 V
-0.25 V
-1.2 V
VO
2
─────
VO2+
─────
V3+
─────
V2+
─────
V
并已知 Zn2+/Zn) = -0.76 V， Sn2+/Sn) = -0.14 V
27 下列物质的颜色是：
TiO2 _________； V2O5 ________；CoCl2·6H2O________； [Fe (CN)6]3-_________。 28 在三份 Cr2(SO4)3 溶液中分别加入下列溶液，得到的沉淀是：
(1) 加入 Na2S 得到________________________； (2) 加入 Na2CO3 得到______________________； (3) 加入 NaOH 得到______________；加入过量 NaOH 生成______________。
(C) PbS
(D) CuS
0.56 V
2.26 V
0.95 V
1.51 V
-1.18 V
MnO
4
───
MnO
2 4
─── MnO2
─── Mn3+
─── Mn2+──── Mn
1.70 V
1.20 V
2
可以看出，在酸性介质中会发生歧化反应的物质是„„„„„„„„（ ）
(A) MnO
4
(C) MnO2
_______________→_______________→_________________→ ________________。
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Cr2O72- + H2O
PH=11时，Cr(Ⅵ)几乎100%以CrO42-形式存在 PH=1.2时，Cr(VI)几乎100%以Cr2O72-形式存在
13
2.Cr(Ⅵ) 的氧化性
问题：Cr(Ⅵ)在什么介质中具有氧化性，被还原的产物是什么？ Ф A/V Cr2O72— +1.33 Cr3+ -0.41 Cr2+ -0.86 Cr
第十三章
过渡元素（一）d区元素
自学提纲
第一节 第二节 第三节 第四节 过渡元素的通性 铬及其重要的化合物 锰的重要化合物 铁、钴、镍的重要化合物
1
自学提纲
1. Cr（Ⅲ）离子有几种存在形态？其化合物有哪些特点？ 2. Cr(OH)3具有什么性质，向Cr3＋溶液中加NH3· H2O是何产 物？ 3. Cr（Ⅲ）化合物在不同介质中还原性相对大小如何解释， 其被氧化的产物是什么？ 4. Cr（Ⅵ）离子有几种存在形态？其化合物有何特性？ 5. Cr（Ⅵ）在什么介质中具有氧化性？被还原的产物是什么? 6. 铬何种氧化数化合物毒性大?根据绿色化学原理，试设计将 实验中含铬废液处理、回收，使之变为CrCl3再利用的试 验方法。
熔融 2MnO +O +4KOH ═ 2K2MnO4+2H2O 还原性： 2 2 氧化剂还可用KClO3、KNO3、Na2O2等代替
23
MnO2
H+
OH-
MnO42-
三 Mn(Ⅵ)化合物 Mn(Ⅵ)化合物中，锰酸盐较为稳定。K2MnO4是在空气 或 其他氧化剂（如KClO3、KNO3、Na2O2等）存在下，由 MnO2同碱金属氢氧化物或碳酸盐共熔得到: 3MnO2+KClO3+6KOH ═ 3K2MnO4+KCl+3H2O 绿色的MnO42-仅存在于强碱性溶液，在酸性、中性或弱碱性 溶液均发生歧化反应变为紫色的MnO4-和棕色的MnO2沉淀。 2MnO4- + 4H+ ═ 2MnO4- + MnO2↓+ 2H2O 3MnO42-+ 2H2O ═ 2MnO4- + MnO2↓+ 4OH锰酸盐在酸性溶液中有强氧化性，但由于其不稳定，故不用它 作氧化剂。
17
第三节 锰的重要化合物
自学提纲
1.Mn（OH）2 是否具有两性？若在空气中放置，它会 怎样？这体现了Mn（OH）2的什么性质？ 2.ΦMnO4－/Mn2＋=1.51V，可否认为Mn2＋无还原 性？若使Mn2＋体现还原性，应采取什么方法？ 3.MnO2作为中间氧化值化合物，其氧化还原性的相对 强弱主要与何因素有关？它作为氧化剂及还原剂的反 应产物是什么？ 4.锰酸盐如何生成？它是否具有氧化性，可否作为氧化 剂使用？ 5.MnO4－具有氧化性，其被还原的产物却因介质不同有 所差异，在不同介质中，它被还原的产物是什么？
1.Mn（Ⅱ）盐的溶解性 强酸盐(X-、NO3-、SO42-)易溶于水 弱酸盐（CO32-、S2-）难溶于水
20
2.Mn(Ⅱ)还原性 酸性介质：
问题：Mn2+在酸性介质能否作还原剂？若使其体现还原性
需什么条件？ φθMnO4-/Mn2+=+1.51V,说明酸性介质Mn2+还原性很 弱，只有用强氧化剂：NaBiO3、PbO2、（NH4）2S2O8等， 才能将其氧化为MnO4-
25
中性、弱碱性介质：
4MnO4- + 2H2O ══ 4MnO2↓+ 3O2↑+ 4OH强碱性介质： 4MnO4- + 4OH- ══ 4MnO42-+ O2↑+ 2H2O 与Mn2+的反歧化反应： 2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O ══ 5MnO2↓+ 4H+
光对MnO4-分解有催化作用，故必须将其保存于棕色瓶中。
以上反应体现出CrO42-与Cr2O72-间的平衡移动及铬酸盐 与重铬酸盐溶解度的差异。
16
4.Cr(Ⅵ)的鉴定
向Cr2O72-酸性溶液中加入H2O2,有蓝色CrO5生成： Cr2O7
2-
+ 4H2O2 +
2H+══
乙醚
2CrO5 + 5H2O
CrO5称为过氧化铬，不稳定，易分解为Cr3+和O2，在乙醚或 戊醇中较为稳定.
21
2Mn2+
+ 5S2O8
2-
+ 8H2O ══ 2MnO4- + 10SO42- +16H+
AgNO3
2Mn2++5NaBiO3+14H+ 2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O ═ Mn2+与NaBiO3的反应为鉴定Mn2+的反应 碱性介质： Mn2+ + 2OH- ═ Mn(OH)2↓ (白色) 2Mn(OH)2 + O2 ═ 2MnO(OH)2↓（MnO2的水合物） （棕黑）
Cr2O72－
CrO5
CrO42－
8
一．氧化态及其离子特征
氧化态： 离子存在状态: 稳定性： 配位性： 氧化态： 离子存在状态: CrO42稳定性： 配位性: 碱中稳定 不配位
9
Ⅲ Cr3+ [Cr（OH）4]-
蓝紫
稳定 可配位 Ⅵ
亮绿
易变价
Cr2 O7
2-
酸中稳定
二．Cr（Ⅲ）化合物特性
问题：Cr（Ⅲ）离子有几种存在形态；其化合物 有何特征？ 1． Cr(Ⅲ)的配位性 Cr（Ⅲ）易形成配合物，配体可为：OH-、Cl-、 CN- 、 C2O42- 、 SCN- 、液氨，配位数大多为 6 ， 且 3+的水解性 多数配离子具有一定颜色。 2． Cr [Cr(H2O)6]3+ + H2O =[Cr(OH)(H2O)5]2+ + H3O+ 碱式离子聚合脱水形成多聚离子。加碱使缔合度加 大，最后形成Cr2O3.nH2O脱状沉淀，最简式为 Cr(OH)3. Al3+、Fe3+都有这种特征。
4
二.
氧化值
过渡元素（n－1）d与ns轨道能级相近，故 （n－1）d电子可部分或全部参与成键，使 过渡元素的原子体现出多种氧化值。 如Mu的氧化值：+2,+3,+4,+5,+6,+7
三. 金属活泼性
过渡金属在水溶液中的活泼性，可由Φθ值判断。
5
电对
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
M2+/M
26
2．强氧化性 问题：MnO4-氧化性强弱与何因素有关，被还原的产物 是什么？ KMnO4为强氧化剂，氧化能力随介质酸性减弱而减弱， 还原产物也因介质不同而变化： H+ MnO4- + 还原剂 H2O OHMn2+ 近于无色溶液
10
3.Cr(Ⅲ)氢氧化物的两性
H+ Cr3+(蓝紫色) [Cr(OH)4]- (亮绿色)
Cr3++3OH- ══ Cr(OH)3 ↓ （灰绿色）
4.Cr（Ⅲ）的还原性
OH-
问题：Cr（Ⅲ）化合物在不同介质中还原性相对大小如 何解释，其被氧化的产物是什么？
11
酸性介质：Cr3+还原性极弱，需强氧化剂才可将其氧化。
5.Cr3+ 的鉴定
Cr3+
2+ OH-（过量）[Cr(OH)4]- H2O2 CrO42- Pb PbCrO4↓
12
三.Cr(Ⅵ)化合物特性
问题：Cr(Ⅵ)离子有几种存在形态？其化合物有何特性？ 铬(Ⅵ)包括铬酸盐及重铬酸盐，其中钾、钠的铬酸盐 铬酸盐与重铬酸盐存在如下平衡： 2CrO42- + 2H+
22
二 Mn(Ⅳ)化合物 Mn(Ⅳ)化合物中MnO2最为主要，为黑色粉末，难溶于水。 问题：MnO2为中间氧化值化合物，其氧化还原性的相对强 弱有何因素有关？作为氧化剂及还原剂的反应产物是什么？ MnO2氧化还原性的相对强弱主要与介质有关,酸性介质 MnO2有较强氧化性，碱性介质有较强还原性。 2+ Mn +2e -2e 氧化性： MnO2 + 4HCl（浓）═ MnCl2 + Cl2 + 2H2O 2MnO2+2H2SO4（浓）═ 2MnSO4+O2↑+2H2O
1
Ag+ 、 Zn2+ 、 Cd2+ 、 Se3+ 、 Ti4+等均无色 Cu2+ （天蓝色）、 Ti3+( 紫 色) Ni2+（绿色）V3+（绿色）
4 5
2
凡没有未成对d电子的水合离子都无色；具有未成对d电 子的水合离子一般都呈现出颜色。
7
第二节 铬及其重要的化合物
Cr3+ Cr(OH)3 [Cr(OH)4]－
2
第一节
过渡元素的通性
长式周期表中ⅢB—ⅧB、ⅠB—ⅡB元素统称为过渡元素 第四周期的过渡元素称为第一过渡素 第五周期的过渡元素称为第二过渡素 第六周期的过渡元素称为第三过渡素
一．原子的结构特征
1. 价层电子构型 (n－1)dxns1－2 (x=1～10)
共同特点：随核电荷增加，电子依次填在次外层d 轨道中 。
2Cr3+ + 3S2O8
2-
+ 7H2O
H+、AgNO3
═══
Cr2O72- + 6SO42- + 14H+
碱性介质：[Cr(OH)4]- 有较强还原性