无机化学第18章过渡元素(一)
过渡元素(1)
O V OOO-
O V OO
O V OO- +H2O
PH=12-10.6
pH 10 pH 9 VO43 (浅黄色） pH 12 HVO4 2 HV2O73 V3O93 pH 7 pH 6.5 pH 3.2 V5O143(红棕色)V2O5 xH 2O(砖红色) pH 1 V10O286(黄色) VO2 (浅黄色)
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：
[V (O2 )]3 H 2O2 2 H 2O [VO2 (O2 ) 2 ]3 6 H
钒酸盐与过氧化氢的反应，在分析上可用于定量和比色测定钒。 即使在酸性很强的溶液中也没有[V(H2O)6]4+和[V(H2O)6]5+,因为V(IV)、 V(V)的电荷高、半径小，在水溶液中容易水解，常以氧合离子形式存在。 钒的电位图：
过渡元素(I)
d区元素通常称为过渡元素，但目前对过渡元素的范围有不同的划分方法。一
种把具有未充满的d电子层或f层的元素称为过渡元素，包括周期系第四、五、六
周期从ⅢB族到VⅢ族的元素，共有直列。另一种采取较为广义的划分，即把 常见氧化态时含有未充满的d或f电子层的那些元素称为过渡元素，即IB族也为过
无机化学实验—第一过渡系元素(II)(铁,钴,镍)
实验25 第一过渡系元素（II）（铁，钴，镍）一、实验目的与要求：1．掌握二价铁，钴，镍的还原性和氧化性。
2．掌握铁，钴，镍配合物的生成及性质。
二、教学重点与难点：掌握二价铁，钴，镍的还原性和氧化性；掌握铁，钴，镍配合物的生成及性质。
三、教学方法与手段：讲授法；演示法四、教学课时: 4课时五、课的类型：实验课六、教学内容：[实验内容]：一、铁(II)、钴(II)、镍(II)的化合物的还原性1、铁(II)的还原性（1）酸性介质:往盛有0.5ml氯水的试管中加入3滴6 mol.L-1H2SO4溶液，然后滴加(NH4)2Fe(SO4)2溶液，观察现象，写出反应式：2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3++ 2Cl-Fe3++nSCN-====[Fe(SCN)n]3-n（血红色）说明：Fe2+被氧化为Fe3+的现象不明显（淡绿色 黄棕色），可用KSCN检验Fe3+。
亚铁盐一般用硫酸亚铁铵，它稳定，不易分解，为防万一还需要加硫酸。
（2）碱性介质:在一试管中放入2ml蒸馏水和3滴6mol.L-1H2SO4溶液煮沸，以赶尽溶于其中的空气，然后溶于少量硫酸亚铁铵晶体。
在另一试管中加入3ml 6mol.L-1NaOH溶液煮沸。
冷却后，用一长滴管吸收NaOH溶液，插入(NH4)2Fe(SO4)2溶液到底部，慢慢挤出NaOH，观察产物颜色和状态。
Fe2++2OH- ====Fe(OH)2（为纯白色沉淀）4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3 (红褐色)说明：为了得到纯净的白色氢氧化亚铁沉淀，将溶液加热以赶净溶解在其中的氧气。
放置一段时间白色沉淀变为灰绿色，至实验结束也没有变为红褐色。
【现象：沉淀由白变成灰绿色再变成红棕色】2、钴(II)的还原性（1）、往盛有CoCl2溶液的试管中加入氯水，观察有何变化两者不反应.2Co2++Cl2+2H+ 不反应说明：在酸性溶液中，Co2+比较稳定，不易被氧化。
（2）、在盛有1ml CoCl2溶液的试管中滴入稀NaOH溶液（注：），观察沉淀的生成。
无机化学区过渡元素优秀课件
造成这种两峰一谷的原因有三个：
其一为电子的精细结构, 即由于具有半充满 f 层(f7)的 Eu 和全充满 f 层(f14)的Yb 只用2个 6s2 电子形成金属键, 因 而键较弱、核间距较大, 故在Eu和Yb处出现两个峰值, 而Ce 平均用3.1个电子成键, 金属键较强, 其半径略小于Pr, 故在 Ce处微凹成一小谷。其余镧系元素均以三个电子成键, 故随 原子序数的增大, 半径均匀减小。
由于La到Lu的15个元素在物理性质、化学性质上的相 似性和连续性, 人们习惯上把La(4f0)到Lu(4f14)的15个元素 统称为镧系元素(简写为Ln),
同样地, 把Ac(5f0)到Lr(5f14)的15个元素统称为锕系 元素(简写为An)。这样, f区元素包含了由4f0到4f14的15 个镧系元素和由5f0到5f14的15个锕系元素。
La、Gd、Lu的构型可以 用f0、f7、f14(全空、半满和全 全满)的洪特规则来解释, 但Ce的结构尚不能得到满意的解释, 有 人认为是接近全空的缓故。
这两种电子结构可以用来说明镧系元素化学
性质的差异。
这些元素在参加化学反应时需要失去价电子, 由于4f轨道被外层电子有效地屏蔽着, 且由于 E4fE5d, 因而在结构为4fn6s2 的情况下, f电子要参 与反应, 必须先得由4f 轨道跃迁到 5d 轨道。这样, 由于电子构型不同, 所需激发能不同, 元素的化学 活泼性就有了差异。
10.1.1 镧系元素的价电子层结构
下表列出镧系元素在气态时和在固态时原子的电子层结构。
镧系元素气态原子的4f轨 道的充填呈现两种构型, 即4fn－1 5d16s2和4fn6s2, 这两种电子构型 的相对能量如左图所示。
高中《无机化学》第十六至十八章测试题及答案
高中《无机化学》第十六至十八章测试题及答案(d区元素、f区元素)(总9页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-高中《无机化学》第十六至十八章测试题及答案（d区元素、f区元素）第十六章 d区元素（一）一、填空题1、在所有过渡元素中，熔点最高的金属是 W ，熔点最低的是 Hg ，硬度最大的是 Cr ，密度最大的是 Os ，导电性最好的是 Ag ，耐海水腐蚀的是Ti 。
2、分别写出下列离子的颜色：[Fe(H2O)6]2+淡绿色，FeO42-紫色，[FeCl4]-黄色，[Fe(H2O)6]3+淡紫色，[Ti(H2O)6]3+紫色，VO43-淡黄色，[Co(H2O)6]2+粉红色，[Mn(H2O)6]2+粉红色，[Ni(H2O)6]2+绿色。
3、CrCl3溶液与氨水反应生成灰绿色的 Cr(OH)3沉淀该产物与NaOH溶液反应生成亮绿色的 Cr(OH)4-。
4、锰在自然界主要以软锰矿的形式存在，在强氧化剂(如KClO3)作用下碱熔时只能得到 +6 价锰的化合物，而得不到高锰酸盐，这是因为后者在碱中和受热均分解。
5、K2Cr2O7(s)与浓H2SO4反应生成的氧化物为 CrO3，它为橙红色，遇酒精立即着火，生成铬的一种绿色氧化物，其化学式为 Cr2O3。
KMnO4(s)与浓H2SO4作用生成的氧化物为 Mn2O7；MnO2与浓H2SO4反应生成的气体是O2。
6、高锰酸钾是强氧化剂，它在酸性溶液中与H2O2反应的主要产物是 O2和 Mn2+，它在中性或弱碱性溶液中与Na2SO3反应的主要产物为 SO42-和MnO2。
7、在强碱性条件下，KMnO4溶液与MnO2反应生成绿色的 K2MnO4；在该产物中加入硫酸后生成紫色的 KMnO4和褐色的 MnO2。
8、三氯化铁蒸气中含有的聚合分子化学式为 Fe2Cl6，其结构与金属 Al 的氯化物相似。
FeCl3能溶于有机溶剂。
9、既可用于鉴定Fe3+，又可用于鉴定Co2+的试剂是 KCNS ，当Fe3+存在时，能干扰Co2+的鉴定，可加入 NaF 因生成 FeF63-而将Fe3+掩蔽起来，消除对Co2+鉴定的干扰。
元素周期表中的过渡金属和内过渡金属
其他化合物的性质
这些化合物具有独特的物理和化 学性质，如光学活性、磁有序性 和导电性等。
其他化合物的应用
在化学工业、材料科学和新能源 领域中，这些化合物具有广泛的 应用前景，如太阳能电池、磁性 材料和药物等。
06
过渡金属和内过渡金属的工业应用
在冶金工业中的应用
钢铁生产
过渡金属如铁、钴、镍等是钢铁生产中的重 要元素，可以提高钢材的强度、韧性和耐腐 蚀性。
总结词
包括铜、银、金等元素，具有稳定的价电子构型和良好的导电性。
详细描述
第一过渡系列元素位于周期表的第4至第12族，具有稳定的价电子构型，表现出良好的导电性和延展 性。这些元素在工业和日常生活中有广泛应用，如铜用于电线、管道和硬币制造，金则用于珠宝和投 资。
第二过渡系列
总结词
包括铁、钴、镍等元素，具有磁性和催化活性。
有色金属冶炼
铜、铝、锌等有色金属的冶炼过程中，过渡 金属作为杂质需要进行控制和去除。
在化学工业中的应用
催化剂
过渡金属化合物如铂、钯、铑等广泛应用于各种化学反应的催化，如加氢反应、氧化反 应等。
颜料与染料
某些过渡金属化合物具有特殊的颜色和稳定性，用于制造颜料和染料。
在其他领域的应用
磁性材料
过渡金属如铁、钴、镍等及其合金具有优异 的磁性能，用于制造磁性材料和器件。
硫化物和硒化物的性质
硫化物和硒化物的应用
在电子工业、光学材料和催化领域中 ，硫化物和硒化物具有重要应用，如 半导体材料、红外探测器和催化剂等 。
这些化合物具有不同的物理和化学性 质，如颜色、熔点、导电性和磁性等 。
其他化合物
其他化合物的种类
除了氧化物和硫化物/硒化物外， 过渡金属和内过渡金属还可以形 成多种其他类型的化合物，如卤 化物、络合物和氢化物等。
无机化学精品课程-过渡元素金属汞及其化合物
白色沉淀
灰色沉淀
浓HCl
无色溶液
黑色沉淀
NaOH
黄色沉淀
棕褐色沉淀
KI
洋红色沉淀,过 黄褐色沉淀,过量沉淀溶 量变无色溶液 解,有黑色沉淀生成
H2S SnCl2 2021/3/11
黑色沉淀
先有白色沉淀后转 为黑色沉淀
黑色沉淀
黑色沉淀
12
反应:
(1)水解: 2Hg(NO3)2+H2O==HgO·Hg(NO3)2↓(白)+2HNO3 Hg2(NO3)2+H2O==Hg2(OH)NO3↓(白)+HNO3
1.烷基汞（alkyl mercury）
烷基汞是一类毒性较强并且有强致癌作用的有机汞 化合物，此类化合物脂溶性强。
二甲基汞
1.制备
由甲基锂与HgCl2在乙醚的环境下反应生成
2R-Li+HgCl2=乙醚中=2LiCl+R-Hg-R
R-为烷基、炔基、芳香基等
由Hg、Na和R-I反应，生成2R-Hg和NaI
(2)形成配合物：加入过量浓HCl或KI,因形成 HgX42-配离子,平衡向左移动.
2021/3/11
6
2.汞的 配合物
汞的常见配位数为4,一般采取sp3杂化,为正四面体构型. (1)与氨形成的配合物 Hg2+与氨形成白色沉淀Hg(NH2)Cl，Hg22+形成灰色 沉淀[为Hg(NH2)Cl与Hg的混合物]. 还可形成一系列 的衍生物，如米隆碱(Hg2N+)，一维的高聚物 (HgNH22+)n，白降汞[Hg(NH3)2]Cl2。奈斯勒试剂仍有 时被用来测试氨的存在，因为氨容易于其反应形成深 色的米隆碱的碘盐。
(6)H2S: Hg2++S2-==HgS↓(黑) Hg22++H2S==2H+ +Hg2S→HgS↓+Hg↓
稀土元素
在具有f7的中点Gd3+钆处，微有不连续性， 这种现象被称之为Gd断效应 断效应。 这种现象被称之为 断效应。
Pm3＋ r/pm △(pm) 97.9 1.5
Sm3＋ 96.4 1.4
Eu3＋ 95.0 1.2
Gd3＋ 93.8 1.5
Tb3＋ 92.3 1.5
Dy3＋ 90.8
镧系收缩的影响(influence of lanthanide 镧系收缩的影响 contraction)
5. 镧系元素的分组 （1）峰谷效应（双峰效应） 镧系元素的原子半径在Eu和 Yb处出现峰和在Ce处出现 谷的现象 铈组（轻稀土）La Ce Pr Nd (Pm) Sm 铈组 钇组（重稀土）Eu Gd Tb Dy Y Ho Er Tm Yb Lu 钇组
（2）三分组效应 三分组效应
∆solHmθ/kJ·mol
原子序数 元素 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥
符号 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
价电子层结构 4f0 5d1 4f1 5d1 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 4f7 5d1 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13 4f14 4f14 5d1 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2 6s2
Hale Waihona Puke 1 －－－－~ 分 组组（ 组 组（ 组（ 组
LnCl3
三组 分
LnCl3·6H2O －
）La Ce Pr Nd (Pm) Sm ） Eu Gd Tb Dy ）Y Ho Er Tm Yb Lu
无机化学课件--过渡元素-精品文档
钛
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
1000-1100K TiO2+2C+2Cl2======TiCl 4+2CO
6、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
钼：辉钼矿 MoS2
I II 白钨矿CaWO 钨：黑钨矿 ( Fe ,Mn ) WO 4 4
2. 铬单质的制备 铬以铬铁矿Fe(CrO2)2的形式存在，以铬铁 矿为原料制备之。
制备
Fe(CrO2)2(s)
Na2CO3 (s) Na2CrO4 (aq)
1000 ℃ ~1300℃
Na2CrO4(s) Fe2O3 (s)
钛
二、钛的重要化合物 １、钛（+４价）化合物
a. 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。 TiO2是一种优良颜料、催化剂、纳米材料。
b. TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓 HCl中生成H2[TiCl6]
③
H2O 浸取
① H2SO4 Na2Cr2O7 (aq) 酸化 ②
Cr2O3
Al ④Biblioteka Cr① 4Fe(CrO 2 ) 2 + 8Na 2 CO 3 + 7O 2
过渡金属有机化学1
• Ni原子的基态电子构型为 1s22s22p63s23p63d84s2，在形成配合物时， 可认为4s轨道中的2个电子进入3d轨道，这 在能量上是有利的，所以Ni在0价配合物中 d电子数是10，其它过渡金属原子的d电子 数也是此法计算。
• ②金属氧化数和配体提供电子数的计算
• 有机过渡金属化学中，把金属元素的氧化 数定义为：把所有的配体在闭壳条件下除 掉后，以及把任何金属—金属键均裂，在 金属原子上所剩余的电子数
叔膦
(cm-1)
叔膦
(cm-1)
tnBBuu33PP Et3P Et2PPh Me3P
2056.1 2060.3 2061.7 2063.7 2064.1
Ph3P Ph2P(OM e) (MeO)3P
2068.9 2072 2079.8
• η indicates the number of bound atoms
• The term hepto derives from a Greek word heptein meaning to fasten.
• η是与金属相连的碳原子数
• η1（1e）：烷基、芳基、σ-烯丙基（σ-Allyls）
• 它们的d轨道或f轨道没有填满电子，因而 可以利用d、f轨道成键。Cu、Ag、Au元 素本身的d轨道虽然填满电子，但它们的稳 定氧化态却具有未填满的d轨道，镧、锕系 元素的(n-2)f轨道在能量上与(n-1)d、ns、 np轨道能量接近，可参与成键。
• 1、18-电子规则
• 过渡金属都倾向于接受一定数目的电子，达到惰 性气体的电子构型，即(n-1)d10ns2np6,即18-电子 的构型，因此，这些元素都可用它们空着的d轨 道和带电子对的分子或离子形成配位化合物以达 到稳定的18-电子构型，然而对Ti、Zr、Ni、Pd 及Pt有一个在能量上与配位键不相匹配的轨道， 对于这些过渡金属也可形成16-电子稳定的配合物。
镧系元素
+II Sm(4f66s2) Sm(4f6)
Eu(4f76s2) Tm(4f136s2) Yb(4f146s2) Eu(4f7) Tm(4f13) Yb(4f14)
从4f电子层结构来看，其接近或保持全空、半满及全 满时的状态较稳定(也存在热力学及动力学因素)。
水溶液的稳定性：
Ce4+(4fo) ＞ Pr4+(4f1) Sm2+(4f6) ＜ Eu2+(4f7)
LnCl3
LnCl3·6H2
O
LnCl标3和准L溶nC解l3焓·6H2O的
镧系元素的单质
1. 镧系金属单质的化学性质
碱金属 Eo = -2.9左右 碱土金属 Eo = -2.3—2.9
Al E o = -1.96
Ln E o = -2.3左右
(1) 活泼性仅次于碱金属和Ca、Sr、Ba而与Mg 类似；
89 Ac 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101Md 102No 103 Lr
锕 钍 镤 铀镎 钚 镅 锔 锫 锎 锿 镄 钔 锘 铹
镧系元素的发现
镱 1879年 钇 1794年 镱 1878年
镥 1905-1907年 钇土1794年 铒 1843年 钪 1879年
不同点：
铈组
钇组
硫酸盐 碳酸盐 草酸盐
不溶于M2SO4溶液 不溶于CO32-溶液 不溶于C2O42-溶液
溶于M2SO4溶液 溶于CO32-溶液 溶于C2O42-溶液
2. +IV化合物
Ce(4f15d16s2),Pr(4f36s2),Tb(4f96s2),Dy(4f106s2)能形 成+IV氧化态即Ce(4f0),Pr(4f1),Tb(4f7),Dy(4f8) 。
无机化学过渡元素PPT课件
H2O
Cl–
H2O
H2O
Cr
Cl–
H2O
H2O
H2O
Cl-
H2O Cl
H2O
Cr
Cl–
H2O
H2O
Cl– H2O H2O
Cl H2O
H2O
Cr H2O
H2O H2O
Cl– Cl– H2O
Cl–
Cl
Cl–
H2O
Cr
H2O
H2O
H2O H2O H2O
三、铬(VI)的重要化合物
2CrO42-(yellow) +2 H+ Cr2O72- (Orange red) + H2O
/programs/view/klU8lPkTF9A/
例如，镍-钛合金在40oC以上和40oC以下 的晶体结构是不同的，但温度在40oC上下变 化时，合金就会收缩或膨胀，使得它的形态 发生变化。这里，40oC就是镍-钛记忆合金 的“变态温度”。各种合金都有自己变态温 度。
p酸H性<条2：件C下r，2OC7r22-O为72主-的，C具lp-有H强>6氧：化C性rO42-为C主l2 。
Cr2O72- +
IH+
SO32-
I2 SO42- + Cr3+
Fe2+
Fe3+
H2S
S
怎样判断洗液失效？
200
Orange red
Cr O 227
G KJ.mol-1
100 Cr
0
-100
离子鉴定CrO42-
加H2O2和乙醚
乙醚
CrO42- + 2H2O2 +2H+ = 3H2O + CrO5(blue)
大学无机化学第十八章试题及答案
大学无机化学第十八章试题及答案第十八章铜副族和锌副族总体目标：1.掌握铜副族和锌副族元素单质的性质和用途2.掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物、重要盐类以及配位化合物的生成与性质3.掌握Cu（Ⅰ）、Cu（Ⅱ）；Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化各节目标：第一节铜副族元素1.掌握铜副族元素单质的性质、用途和提取方法2.掌握Cu（Ⅰ）、Cu（Ⅱ）化合物的性质以及Cu（Ⅰ）与Cu（Ⅱ）之间的相互转化3.了解Ag(Ⅰ)化合物，主要有氢氧化物、氧化物、卤化物和配位化合物的重要性质4.了解Au（Ⅲ）化合物的性质第二节锌副族元素1.掌握锌副族元素单质的性质和提取方法2.了解锌和镉的氧化物、氢氧化物、硫化物、氯化物的主要性质3.掌握Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)化合物的性质以及Hg(Ⅰ)与Hg(Ⅱ)之间的相互转化习题一、选择题1.下列金属中，最不活泼的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.CuB. AgC. ZnD.Hg2.与银反应能置换出氢气的的稀酸是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. 硫酸B. 盐酸C. 硝酸D.氢碘酸3．为除去铜粉中少量氧化铜，应采取的操作是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》) A. 浓盐酸洗 B. KCN溶液洗C. 稀硝酸洗D. 稀硫酸洗4.下列化合物，在硝酸和氨水中都能溶解的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. AgClB. Ag2CrO4C.HgCl2D. CuS5．下列化合物中颜色最浅的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》) A. Ag3PO4 B.CuI C.AuCl D. HgO6.下列化合物中，在氨水、盐酸、氢氧化钠溶液中均不溶解的好是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A. ZnCl2B. CuCl2C. Hg2Cl2D. AgCl7．关于CuCl2性质的叙述，错误的是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》) A．是离子型化合物 B.是链状结构C. 与HCl反应可生成配合物D. 不论晶体还是水溶液均有颜色8.向CuSO4入氨水的过程中，可能得到（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. Cu(OH)2.B.Cu2(OH)2SO4C. [Cu(NH3)4]2+D.[Cu(H2O)4]2+9.下列物质不能产生黑色物质的是( ) (吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Cu在干燥的空气中加热至773KB. Ag与含H2S的空气接触C. AgBr见光D. ZnO在H2S气流中加热10．往含有Ag+、Cd2+、Al3+、Hg22+的溶液中滴加稀盐酸能析出沉淀的是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Al3+和Cd2+B.Ag+和Hg22+C.Ag+和Cd2+D只有.Ag+11. 能区分Zn2+和Al3+的下列试剂是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. NaOHB. HClC. Na2CO3D. NH3.H2O12.AgX的颜色随卤素原子序数的增大而加深，可解释这一现象的理论是（）黑龙江A. 杂化轨道B. 分子间作用力.C.溶剂化D. 离子极化13.下列氢氧化物最不稳定的是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Cu(OH)2B.Zn(OH)2C.Cd(OH)2D.AgOH14.锌比铜化学活泼性强，从能量变化角度分析是因为（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. 锌的电离势比铜的电离势小B.锌的升华热比铜的升华热较小C. 锌的升华热比铜的升华热大D. 锌的水合热比铜的水合热大15.下列分子中，具有顺磁性的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. CuClB. CuCl2C. Hg2Cl2D. HgCl216.除去ZnSO4溶液中所含的少量CuSO4，最好选用下列试剂中的（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.NH3.H2OB.NaOHC.ZnD.H2S17.下列离子与过量的KI溶液反应只得到澄清的无色溶液的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+B.Ag+C.Hg2+D.Hg22+18.下列离子在水溶液中最不稳定的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+B.Cu+C.Hg2+D.Hg22+19.下列电对的标准电极电势最大的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+/Cu+B.Cu+/CuC.CuCl2/CuD.CuI/Cu20.下列金属与相应的盐可以发生反应的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Fe与Fe3+B.Cu与Cu2+C.Hg与Hg2+D.Zn与Zn2+21.下列配离子空间构型为正四面体的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Zn（NH3）42+B.Cu（NH3）42+C.Ni（CN）42-D.Hg（NH3）42+22.下列配合物属于反磁性的有（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Mn（CN）64-B.Cd（NH3）42+C.Fe(CN)63-D.Co(CN)63-二、填空题1.铜副族和锌副族金属中，密度最小的是，密度最大的是. (吉林大学《无机化学例题与习题》)2.给出组成合金的金属：黄铜，青铜，康铜，(吉林大学《无机化学例题与习题》)3.向CuSO4溶液中加入适量氨水，生成的沉淀组成为，沉淀的颜色是，Hg2Cl2分子构型为，中心原子采取的杂化类型为，用氨水处理Hg2Cl2得到的沉淀是.4. 欲将Ag+从Pb2+，Sn2+，Al3+，Hg2+混合溶液中分离出来，可加入的试剂为，(吉林大学《无机化学例题与习题》)5. Hg2Cl2是利尿剂。
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第十八章铜副族和锌副族总体目标：1.掌握铜副族和锌副族元素单质的性质和用途2.掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物、重要盐类以及配位化合物的生成与性质3.掌握Cu（Ⅰ）、Cu（Ⅱ）；Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化各节目标：第一节铜副族元素1.掌握铜副族元素单质的性质、用途和提取方法2.掌握Cu（Ⅰ）、Cu（Ⅱ）化合物的性质以及Cu（Ⅰ）与Cu（Ⅱ）之间的相互转化3.了解Ag(Ⅰ)化合物，主要有氢氧化物、氧化物、卤化物和配位化合物的重要性质4.了解Au（Ⅲ）化合物的性质第二节锌副族元素1.掌握锌副族元素单质的性质和提取方法2.了解锌和镉的氧化物、氢氧化物、硫化物、氯化物的主要性质3.掌握Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)化合物的性质以及Hg(Ⅰ)与Hg(Ⅱ)之间的相互转化习题一、选择题1.下列金属中，最不活泼的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.CuB. AgC. ZnD.Hg2.与银反应能置换出氢气的的稀酸是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. 硫酸B. 盐酸C. 硝酸D.氢碘酸3．为除去铜粉中少量氧化铜，应采取的操作是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》) A. 浓盐酸洗 B. KCN溶液洗C. 稀硝酸洗D. 稀硫酸洗4.下列化合物，在硝酸和氨水中都能溶解的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. AgClB. Ag2CrO4C.HgCl2D. CuS5．下列化合物中颜色最浅的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》) A. Ag3PO4 B.CuI C.AuCl D. HgO6.下列化合物中，在氨水、盐酸、氢氧化钠溶液中均不溶解的好是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A. ZnCl2B. CuCl2C. Hg2Cl2D. AgCl7．关于CuCl2性质的叙述，错误的是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》) A．是离子型化合物 B.是链状结构C. 与HCl反应可生成配合物D. 不论晶体还是水溶液均有颜色8.向CuSO4入氨水的过程中，可能得到（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. Cu(OH)2.B.Cu2(OH)2SO4C. [Cu(NH3)4]2+D.[Cu(H2O)4]2+9.下列物质不能产生黑色物质的是( ) (吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Cu在干燥的空气中加热至773KB. Ag与含H2S的空气接触C. AgBr见光D. ZnO在H2S气流中加热10．往含有Ag+、Cd2+、Al3+、Hg22+的溶液中滴加稀盐酸能析出沉淀的是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Al3+和Cd2+B.Ag+和Hg22+C.Ag+和Cd2+D只有.Ag+11. 能区分Zn2+和Al3+的下列试剂是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. NaOHB. HClC. Na2CO3D. NH3.H2O12.AgX的颜色随卤素原子序数的增大而加深，可解释这一现象的理论是（）黑龙江A. 杂化轨道B. 分子间作用力.C.溶剂化D. 离子极化13.下列氢氧化物最不稳定的是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Cu(OH)2B.Zn(OH)2C.Cd(OH)2D.AgOH14.锌比铜化学活泼性强，从能量变化角度分析是因为（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. 锌的电离势比铜的电离势小B.锌的升华热比铜的升华热较小C. 锌的升华热比铜的升华热大D. 锌的水合热比铜的水合热大15.下列分子中，具有顺磁性的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. CuClB. CuCl2C. Hg2Cl2D. HgCl216.除去ZnSO4溶液中所含的少量CuSO4，最好选用下列试剂中的（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.NH3.H2OB.NaOHC.ZnD.H2S17.下列离子与过量的KI溶液反应只得到澄清的无色溶液的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+B.Ag+C.Hg2+D.Hg22+18.下列离子在水溶液中最不稳定的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+B.Cu+C.Hg2+D.Hg22+19.下列电对的标准电极电势最大的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+/Cu+B.Cu+/CuC.CuCl2/CuD.CuI/Cu20.下列金属与相应的盐可以发生反应的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Fe与Fe3+B.Cu与Cu2+C.Hg与Hg2+D.Zn与Zn2+21.下列配离子空间构型为正四面体的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Zn（NH3）42+B.Cu（NH3）42+C.Ni（CN）42-D.Hg（NH3）42+22.下列配合物属于反磁性的有（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Mn（CN）64-B.Cd（NH3）42+C.Fe(CN)63-D.Co(CN)63-二、填空题1.铜副族和锌副族金属中，密度最小的是，密度最大的是. (吉林大学《无机化学例题与习题》)2.给出组成合金的金属：黄铜，青铜，康铜，(吉林大学《无机化学例题与习题》)3.向CuSO4溶液中加入适量氨水，生成的沉淀组成为，沉淀的颜色是，Hg2Cl2分子构型为，中心原子采取的杂化类型为，用氨水处理Hg2Cl2得到的沉淀是.4. 欲将Ag+从Pb2+，Sn2+，Al3+，Hg2+混合溶液中分离出来，可加入的试剂为，(吉林大学《无机化学例题与习题》)5. Hg2Cl2是利尿剂。
厦门大学无机化学习题15 过渡元素(一)
过渡元素（一）钛1.指出TiO2分别与下列物质反应的产物是什么？Ca、H2SO4、Al、C＋Cl2、NaOH、HF、C、BaCO32.给出合理的解释（1）TiCl4可用于制造烟幕？（2）Ti3＋离子具有还原性？（3）Ti易溶于HF，难溶于HNO3中？（4）金属钛在低温下没有反应性？（5）Ca与Ti是同一周期的邻近元素，Ti的密度、熔点比Ca高？（6）Ca2＋为无色，而Ti2＋为有色离子？（7）Ca与Ti原子外层都是4s2，Ti有＋2、＋3、＋4多种氧化数，而Ca只有＋2价态？3.金属钛有何宝贵的特性？基于这些特性的主要作用有哪些？4.以TiO2为原料制取TiCl4的两种方法。
写出有关反应方程式。
5.完成并配平下列反应方程式：（1）Ti＋HF →（2）TiO2＋H2SO4→（3）TiCl4＋H2O →（4）FeTiO3＋H2SO4→（5）TiO2＋BaCO3→（6）TiO2＋C＋Cl2→（7）Ti＋HCl →6.在敞开的容器中，被盐酸酸化了的三氯化钛紫色溶液会逐渐褪色？为什么？7.根据下列实验写出有关反应方程式；将一瓶TiCl4打开瓶塞时立即冒白烟，向瓶中加入浓HCl溶液和金属锌时生成紫色溶液，缓慢地加入NaOH溶液直至溶液呈碱性，于是出现紫色沉淀。
沉淀过滤后，先用HNO3处理，然后用稀碱溶液处理，生成白色沉淀。
8.利用标准电极电势数据判断H2S，SO2，SnCl2和金属铝能否把TiO2＋离子还原成Ti3＋？9.试说明Ti(H2O)62＋、Ti(H2O)63＋和Ti(H2O)64＋离子中哪些离子不能在水溶液中存在？为什么？10.怎样鉴别TiO 2＋离子和Ti 3＋离子？11.（1）Ti(H 2O)63＋配离子在约490nm 处显示一个较强吸收，预测Ti(NH 3)63＋将吸收较长波长还是较短波长的光，为什么？（2）已知TiCl 63－在784nm 处有一宽峰，这是由什么跃迁引起的，该配离子的△o 值为多少？ 钒1.给出合理的解释：（1）VF 5是已知的，而VCl 5不稳定；（2）某些钒（V ）的化合物，其离子虽为d 0结构，但却是有色的；（3）钒是过渡元素，而磷是非金属，然而这二个元素有相似之处，请给予说明。
化学中的过渡元素
化学中的过渡元素
过渡元素是化学元素周期表中3到12族元素的总称，它们在化学性质上表现
出许多独特的特征。
过渡元素在化学反应中常常扮演催化剂的角色，对催化反应具有重要影响。
在自然界中，过渡元素广泛存在于矿物、岩石和生物体系中。
过渡元素的特性
1.电子结构复杂：过渡元素的原子内电子结构相对较为复杂，其中的
电子填充到d轨道中，形成不同的电子排布。
2.多价态：过渡元素常常呈现不同的氧化态，由于d轨道的电子容易
失去或获得，使其能在不同的氧化态之间转变。
3.催化活性：过渡元素常常表现出良好的催化活性，对于许多化学反
应中的反应速率有显著影响。
过渡元素的应用
1.合金制备：过渡元素常用于合金的制备中，如钛合金、钨合金等，
合金常常具有优良的机械性能和耐高温性能。
2.催化剂：过渡元素广泛应用于化学工业中的催化剂制备，如铂、钯、
铁等元素在氢化反应、氧化反应中发挥着重要作用。
3.生物体系：过渡元素在生物体系中也扮演着重要角色，如铁元素在
血液中的氧气运输、锌元素在酶活性中的作用等。
过渡元素的周期表分布
过渡元素在周期表中主要分布在3到12族之间，包括铁系、铬系、锰系、镍
系等，它们的物理化学性质各有不同，但都具有过渡元素的共同特征。
总之，过渡元素在化学中扮演着重要角色，其多样的化学性质和广泛的应用使
其成为化学领域中不可或缺的一部分。
希望通过对过渡元素的研究和应用，能够推动化学技术的发展和创新。
第一过渡系元素
实验步骤
铬的化合物的重要性质
1 铬（Ⅵ）的氧化性 Cr2O72-转变为Cr3+。 在约5mL重铬酸钾溶液中加入少量选择性 还原剂，观察溶液颜色，（如果现象不 明显，该怎么办？）写出方程式（保留 溶液供下面实验3用）。
Cr2O72-+ 3SO32-+8H+=2 Cr3++3SO42-+4H2O Cr2O72-+6Fe2++14H+= 2 Cr3++6Fe3++7H2O
Mn(OH)2+2H+=Mn2++2H2O
第四份：滴加0.2mol•L-1 NaOH溶液，迅速加入2mol•L-1 NH4Cl溶液，沉淀是否溶解？
Mn(OH)2+2NH4+=Mn2++2NH3+2H2O
实验步骤
(1)Mn2+的氧化 试验硫酸锰与次氯酸钠溶液在酸， 碱性介质中的反应。比较Mn2+在何介质中易氧 化。
2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO++4H+ MnO2+SO32-+2H+=Mn2++SO42-+H2O
（2） 往盛有少量二氧化锰固体的试管中加入 2mL浓硫酸，加热，观察反应前后颜色。有何 气体产生？写出方程式。
2MnO2+2H2SO4(浓)=2MnSO4+O2 +2H2O
实验步骤
高锰酸钾的性质
实验步骤
2 铬（Ⅵ）的缩合平衡 Cr2O72-与CrO42-的相互转化。 2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O
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硬度大
硬度最大的金属：铬(Cr)
密度大
密度最大的单质：锇(Os)
导电性，导热性，延展性好。
8
熔 点 变 化 示 意 图
9
5. 过渡元素的化学性质
元素
Sc
E M2/M
---
V
可溶该
金属的 各种酸
酸
元素
Fe
E M2/M -0.409 V
可溶该 稀 HCl
金属的 酸
H2SO4 等
同一族从上到下，原子半径增大， rⅠ<rⅡ≈rⅢ。rⅠ<rⅡ与电子层增加的影响占上 风有关；rⅡ≈rⅢ为镧系收缩造成的结果。
7
4. 过渡元素的物理性质
过渡元素都具有金属性，熔点、密度、 硬度较高，原因在于金属键比较强。过渡元 素金属晶格中，不仅ns电子参与成键,(n-1)d 电子也参与成键。
熔点、沸点高 熔点最高的单质：钨(W)
最外层一般只有个1~2个电子；次外层d电 子未排满；最外两层电子均未排满。
2. 过渡元素的氧化态
有多种氧化态。红色为常见的氧化态。 4
变化规律： 1）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。 2）第二、三过渡系变化趋势与第一过渡系 相似，但高氧化态趋于比较稳定。 3）同一族从上到下，特征氧化态升高，高 价态趋于稳定。
形成的金属型氢化物又称为过渡型氢化物，这些
氢化物的组成大多不固定。有些过渡元素的单质
还能与硼、碳、氮等原子半径较小的非金属元素
形成间隙式化合物，往往都是高硬度、高熔点，
如TiN、W2C、TiB等。
11
6. 过渡元素氧化物的酸碱性
同一周期的过渡元素，从左到右，碱性 减弱，酸性增强；同一族的过渡元素从上到 下，酸性减弱，碱性增强，这种变化规律和 过渡元素高氧化态离子半径变化规律一致。
④ 2Al Cr2O3
2Cr Al2O3
16
单质性质 Cr的价层电子构型：3d 54s 铬元素的电势图
A / V
Cr
2
O
2 7
14
18.2 铬分族
铬分族(VIB)：24Cr铬, 42Mo钼, 28W钨
Chromium Molybdenum Tungsten
价层电子构型：(n-1)d 4-5ns1-2
铬在地壳中的含量（质量分数）为0.0083%， 在自然界中主要分布在铬铁矿中（FeCr2O4）。 钼在地壳中的含量为0.00011%，常以硫化物的形 式存在，辉钼矿（MoS2）是常见的含钼矿石之一。 钨在地壳中的含量为0.00013%，主要分布在黑钨 矿[ (Fe,Mn)WO4]、白钨矿（CaWO4）等矿石中。
由于过渡元素有空轨道和多个d电子，可 以形成反馈π键，所以它们有很强的配位能力， 这是过渡元素的重要特征，它们易与F-、CN-、 C2O42-等配体形成配合物。
在形成配合物时，过渡元素是中心原子， 这是因为它们半径小、电荷高，有几个能级 相差不大的(n-1)d、ns、np轨道，并且未充满 的d轨道形成配合物后可额外获得晶体场稳定 化能。
第四 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni 第一过
周期
渡系元
素
第五 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd 第二过
周期
渡系元
素
第六 La Hf Ta W Re Os Ir Pt 第三过
周期
渡系元
素
第八 Ac
周期
1.过渡元素原子的价电子层构型
(n-1)d1-9ns1-2 (其中Pd为4d10)
Ti
-1.63
热 HCl HF Co
-0.282 缓慢溶解 在 HCl 等
酸中
V -1.2 (估算值) HNO3， HF 浓 H2SO4 Ni
-0.236
稀 HCl H2SO4 等
Cr -0.90
稀 HCl H2SO4
Cu +0.339
HNO3，浓 热 H2SO4
Mn
-1.18
稀 HCl H2SO4
Al ④
Cr
① 4Fe(CrO 2 )2 8Na 2CO 3 7O 2 2Fe 2O3 8Na 2CrO 4 8CO 2
② 2Na 2CrO 4 H 2SO 4
Na 2Cr2O7 Na 2SO 4H 2O
③ Na 2Cr2O7 2C
Cr2O3 Na 2CO 3 CO
第18章 过渡元素(一)
Chapter 18 The Transition Elements (1)
18.1 18.2 18.3 18.4 18.5
过渡元素通性 钛分族（自学） 钒分族（自学） 铬分族 锰分族
18.1 过渡元素的通性
2
过渡元素通常指ⅢB→Ⅷ族的元素 （不包括镧以外的镧系元素和锕以外的锕系 元素），分为四个过渡系
15
1.铬单质
单质制备 (铬铁矿Fe(CrO2)2为原料)
Fe(CrO2)2(s) Na2CO3 (s)
1000 ℃ ~1300℃ Na2CrO4(s)
①
Fe2O3 (s)
H2O 浸取
Na2CrO4 H2SO4 Na2Cr2O7 (aq) 酸化 (aq)
②
Na2Cr2O7 ③ K2Cr2O7
C
Cr2O3
同一元素不同氧化态的氧化物及其水合 物的酸碱性，在高氧化态时酸性较强，随着 氧化态的降低而酸性减弱，一般是低氧化态 氧化物及其水合物呈碱性。
12
7. 过渡元素离子的颜色
Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Cu(Ⅱ) Zn(Ⅱ)
水合离子呈现多种颜色 (p.403)。
8. 过渡元素的配位性质
等 Zn
-0.762
稀 HCl H2SO4
等
总趋势：从左至右活泼性降低。 10
(Ni2+/Ni) =－0.232V
(Pd2+/Pd) = +0.92V
(Pt2+/Pt) = +1.2V(估计值)
总趋势：从上到下活泼性降低。
过渡元素的单质还可以和一些活泼的非金属
元素直接形成化合物（如卤素和氧），它们和氢
5
3. 过渡元素的原子半径和离子半径
同一周期从左到右，从Sc、Ti到Mn，原子半 径减小，主要因为有效核电荷增大，金属键增强。 Mn以后，原子半径下降趋势有所减缓，这时金属 键减弱的影响为主，有效核电荷增大的影响为次。
镧系元素从左到右，原子半径减小幅 度更小，这是由于新增加的电子填入外数 第三层上，对外层电子的屏蔽效应更大， 外层电子所受到的 Z* 增加的影响更小。镧 系元素从镧到镱整个系列的原子半径减小 不明显的现象称为镧系收缩。