过渡元素的性质及其应用-无机与分析化学
过渡元素的性质及其应用
过渡元素的性质及其应用过度元素小组2004年04月i摘要过度元素是化学走棋表中元素最多的一部分鉴于人员有限和个人兴趣我们主要介绍了钛、锰、铂、铁四种元素。
首先我们从总体上对化学元素进行了一些介绍，即为第一章；第二章是钛，元素钛（Ti）是一种过渡金属，从20世纪40年代以后，钛及其化合物被广泛应用于制造、催化以及石油化工等领域。
本文将就其重要性质、工业制取及应用作出阐述；第三章是锰，主要介绍了二氧化锰的吸附性；第四章对铁的化合物进行了较为系统的介绍。
而第五章主要介绍了铂的化学性质和铂在催化，只要等方面的应用。
第二章是本报告的重点。
目录第一章过度元素简介与性质 1第二章钛金属的性质和应用 2第三章锰的性质及应用 6第四章铁及其化合物的应用 7第五章铂的性质及应用 9第六章附言 10词汇表词汇。
过渡元素外过渡元素(d-过渡元素)内过渡元素(f-过渡元素)钛的性质、制取、应用、钛粉的应用氨冷凝器复合半导体零点电荷螯和作用第一章、过渡元素简介与性质一、简介（1）过渡元素是位于周期表中央的金属元素(接于碱土族之后)，不象一般的典型金属元素(A族元素)，同一行有相似的化学性质，其化学性质相差很大。
（2）过渡元素分为两类外过渡元素(d-过渡元素)：最后一个电子填入d轨道；内过渡元素(f-过渡元素)：最后一个电子填入f 轨道。
1.2 性质过渡元素均为金属元素，具有金属光泽，并为电、热的良导体。
（1）除ⅡB族的锌、镉、汞因ns及(n-1)d价轨道已完全填满，阳离子电荷密度小，故金属键较弱导致熔点、沸点，汽化热低外，其余的过渡元素均为高熔点、高沸点及高汽化热。
（2）具有多种氧化态，可形成各种化合物，如锰具+2、+3、+4、+6及+7氧化数：钴具有+2，+3氧化数；铁具+2，+3氧化数等。
化合物中的过渡元素大都具有未填满电子的d轨道及未成对电子具有颜色二、过渡元素的性质1. 过渡元素：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等价电子组态：3d1-104s2(Cu、Cr例外)Cr→3d54s1Cu→3d104s12. 原子量随原子序增大而增大(例外：Co>Ni)3. 地壳存量：以铁最丰富；铜之活性较小，可以游离态存在4. 原子半径及离子半径由Sc至Ni大致随原子序增大而减小，但变化不大5. 游离能不高，相近IE1最大：Zn；IE2最大：Cu；IE3最大：Zn而IE1、IE2及IE3最小者均为Sc。
过渡元素化学(二)
过渡元素化学(二)过渡元素是周期表中的一组元素，其电子排布在第3到第12组之间。
这个区域由于有半满或近半满的d轨道和未填满的f轨道，使得这些元素具有特殊的性质，可以表现出很多不同的化学行为。
本文将深入探讨过渡元素的化学性质以及它们在化学反应中所扮演的角色。
1. 过渡元素的物理特征过渡元素具有许多独特的物理特征。
首先，它们具有高密度，高熔点和沸点，因为它们拥有许多未填满的d轨道，这些轨道的电子之间相互作用会导致较强的金属-金属键。
其次，它们通常是良好的导体，因为它们的未填满的d轨道使它们具有离子化趋势，容易失去电子形成正离子或者吸收电子形成负离子。
2. 过渡元素离子的颜色许多过渡元素的离子具有强烈的颜色，这是由于它们的d轨道未填满。
当电子从一个未填满的d轨道移到另一个未填满的d轨道时，会吸收光，而吸收波长的颜色就是离子呈现的颜色。
例如，二价铜在水溶液中呈现蓝色，因为它的四对未填满的d电子在s和p电子之间能吸收波长为580 nm左右的光线，这些电子从第一对d电子到第三对d电子转移。
过渡元素可以呈现多种不同的氧化态，这使得它们在许多有机和无机化学反应中都有不同的用途。
例如，铁可以以氧化态+2形式存在，也可以存在于+3的氧化态下。
由于不同的氧化态会影响到元素的化学性质，因此过渡元素在反应中所扮演的角色也会因其氧化态的不同而有所不同。
4. 过渡元素在催化反应中的作用过渡元素在催化反应中发挥着重要的作用，常见的过渡金属催化反应包括原料的直接活化、分子间的加成、还原等。
许多过渡金属催化剂的成功应用可以归功于它们容易形成中间态，也可以通过自旋、电荷、配体效应等变化调节反应活性。
与此同时，过渡元素也可以得到良好的选择性，这是由于它们的每一种氧化态具有不同的反应性能，所以它们可作为特异性催化剂。
总之，过渡元素是化学反应中非常重要的一类元素，它们具有独特的性质和特征，使得它们在许多不同的化学反应中都有不同的贡献和应用。
中级无机化学[第八章过渡元素] 山东大学期末考试知识点复习
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第八章过渡元素1．过渡元素的电子构型与特性过渡元素广义上包括价电子构型为(n-1)d1～9ns1～2。
的d区元素和价电子构型为(n-1)d10ns1～2的ds区元素。
通常将第4，第5和第6周期的过渡元素分别称为第一、第二和第三系列过渡元素。
第一系列过渡元素又常称为轻过渡元素，第二、第三系列过渡元素又常称为重过渡元素。
d轨道的特性：d轨道比s，p轨道数目多，因此成键可能性增多；(n-1)d 轨道的能量与ns，np比较接近，可参与成键；根据空间的角度分布，d轨道可分为两类：dx2-y2和dz2轨道波函数的极大值在坐标轴上，dxz，dxy，dyz轨道波函数的极大值在坐标轴间45°分角线上；d轨道与价层不同主量子数的轨道之间能级交错现象普遍。
过渡元素电子构型的重要特征是价层具有未充满的d轨道，因而表现出离子多有色、多变价、易形成配合物的特征。
2．过渡元素的性质(1)原子化焓过渡元素的原子化焓比碱土金属和锌族的大很多，而重过渡元素的原子化焓又普遍比轻过渡元素的大很多。
同一系列过渡元素，原子化焓从左到右先是逐渐增大，于第5，第6族达到最大值，然后逐渐减小。
金属与原子化焓有关的性质，如硬度、熔点表现出相应的变化规律。
原子化焓高的金属硬度大、熔点高。
(2)电离能同一系列过渡元素的同级电离能从左到右总体上逐渐增大，但在破坏半满和全满构型以及生成半满和全满构型处分别出现增大和减小的折点；同族元素的同级电离能比较接近；同一元素，I1，I2比较接近，I3比I2高很多；第一系列过渡元素的I2比第二系列过渡元素的大很多。
(3)氧化态第一系列过渡元素两端元素的氧化态变化少、氧化态低，中间氧化态变化多、氧化态高。
+1，0和-1，-3低氧化态常见于羰基、亚硝酰基等兀酸配体配合物、含有机共轭π键的配合物和有机金属原子簇化合物中。
+2，+3中等氧化态常见于离子型化合物、简单水合离子、简单离子配体配合物中。
第7族之前的第一系列过渡元素均可达到最高(族价)氧化态，此后的元素则通常不能。
过渡元素的性质及其应用
过渡元素的性质及其应用过度元素小组2004年04月i摘要过度元素是化学走棋表中元素最多的一部分鉴于人员有限和个人兴趣我们主要介绍了钛、锰、铂、铁四种元素。
首先我们从总体上对化学元素进行了一些介绍，即为第一章；第二章是钛，元素钛（Ti）是一种过渡金属，从20世纪40年代以后，钛及其化合物被广泛应用于制造、催化以及石油化工等领域。
本文将就其重要性质、工业制取及应用作出阐述；第三章是锰，主要介绍了二氧化锰的吸附性；第四章对铁的化合物进行了较为系统的介绍。
而第五章主要介绍了铂的化学性质和铂在催化，只要等方面的应用。
第二章是本报告的重点。
目录第一章过度元素简介与性质 1第二章钛金属的性质和应用 2第三章锰的性质及应用 6第四章铁及其化合物的应用 7第五章铂的性质及应用 9第六章附言 10词汇表词汇。
过渡元素外过渡元素(d-过渡元素)内过渡元素(f-过渡元素)钛的性质、制取、应用、钛粉的应用氨冷凝器复合半导体零点电荷螯和作用第一章、过渡元素简介与性质一、简介（1）过渡元素是位于周期表中央的金属元素(接于碱土族之后)，不象一般的典型金属元素(A族元素)，同一行有相似的化学性质，其化学性质相差很大。
（2）过渡元素分为两类外过渡元素(d-过渡元素)：最后一个电子填入d轨道；内过渡元素(f-过渡元素)：最后一个电子填入f 轨道。
1.2 性质过渡元素均为金属元素，具有金属光泽，并为电、热的良导体。
（1）除ⅡB族的锌、镉、汞因ns及(n-1)d价轨道已完全填满，阳离子电荷密度小，故金属键较弱导致熔点、沸点，汽化热低外，其余的过渡元素均为高熔点、高沸点及高汽化热。
（2）具有多种氧化态，可形成各种化合物，如锰具+2、+3、+4、+6及+7氧化数：钴具有+2，+3氧化数；铁具+2，+3氧化数等。
化合物中的过渡元素大都具有未填满电子的d轨道及未成对电子具有颜色二、过渡元素的性质1. 过渡元素：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等价电子组态：3d1-104s2(Cu、Cr例外)Cr→3d54s1Cu→3d104s12. 原子量随原子序增大而增大(例外：Co>Ni)3. 地壳存量：以铁最丰富；铜之活性较小，可以游离态存在4. 原子半径及离子半径由Sc至Ni大致随原子序增大而减小，但变化不大5. 游离能不高，相近IE1最大：Zn；IE2最大：Cu；IE3最大：Zn而IE1、IE2及IE3最小者均为Sc。
元素周期表中过渡元素的性质与应用
元素周期表中过渡元素的性质与应用过渡元素是元素周期表中d区的元素，它们的电子配置中包含了d轨道的电子。
过渡元素具有独特的性质和广泛的应用，本文将从性质和应用两个方面进行探讨。
一、性质1.1 电子配置的特点过渡元素的电子配置主要特点是d轨道上电子的填充和倒填顺序的变化。
在元素周期表中，d轨道的填充顺序是从内层依次填充，然后是中层，最后是外层。
这种特点使得过渡元素在化学反应中具有较高的化学活性。
1.2 金属性质的突出过渡元素具有良好的金属性质，如导电性、热导性和延展性等。
这些性质使得过渡元素广泛应用于制造业，如电子、机械、航空航天等领域。
1.3 不同氧化态的存在过渡元素在不同氧化态下具有不同的化学性质和应用。
由于d轨道电子的特殊填充方式，过渡元素能够形成多种氧化态，使其在催化剂、颜料和电池材料等方面得到广泛应用。
二、应用2.1 催化剂过渡元素在催化反应中具有重要作用。
它们能够提供活化能，加速反应速率，并且在反应后可恢复原状。
铂、钯等过渡金属广泛应用于催化剂领域，用于促进化学反应的进行。
2.2 电池材料过渡元素作为电池材料具有巨大潜力。
锂离子电池、镍镉电池以及燃料电池等都需要过渡元素来进行电子传递和离子传递。
铁、锰、钴等元素被广泛应用于电池材料的制造中。
2.3 颜料和染料过渡元素的氧化态变化给颜料和染料的制造提供了多样性选择。
铬酸盐、钴酸盐和锰酸盐等过渡金属盐类广泛应用于颜料和染料的生产，为人们带来了各种色彩的选择和艺术的表达。
2.4 金属合金过渡元素广泛应用于金属合金的制造中，通过合金化改善了金属的性质。
钢铁、不锈钢、合金铝等都是通过添加不同的过渡金属元素来实现强度、耐腐蚀性和耐磨性的增强。
2.5 光学材料过渡元素在光学材料领域具有重要地位。
钛、锶、镉等元素被广泛应用于光学玻璃、透明陶瓷、激光材料等的制备中，为科学研究和工程应用提供了基础材料。
结语过渡元素作为元素周期表中重要的一类元素，其独特的性质和广泛的应用为现代科学技术的发展做出了重要贡献。
过渡元素的结构特点与基本性质
过渡元素的结构特点与基本性质元素周期表中第四、五、六七周期元素中，第ⅢB~ⅤⅢ族，共25种元素，统称为过渡元素。
过渡元素的单质都是金属，所以也称为过渡金属元素。
见表16.1.5s0，是一种例外的电子排布)。
镧系、锕系的元素的电子排布，增加的电子填入(n-2)f亚层，例如：57La 4f 05d1 6s 2，在结构上，它们最外层二个电子层都是未充满的，因此在元素周期表的划分上不属于过渡金属元素，而属于内过渡元素。
也称之为镧系、锕系元素。
镧系57La ~ 71Lu （15种元素） 4f 0~145d0-1 6s2锕系89Ac~103Lr铹（15种元素）5f 0~146d0~1 7s216.1.1 价电子构型过渡金属价电子构型的通式为：(n-1)d1~9 ns1~2。
原子核外电子排布遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特规则。
L. Pauling 原子轨道近似能级图如下：1s; 2s 2p ; 3s 3p; 4s 3d 4p; 5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p ; 7s 5f 6d也有一些电子排布例外的情况，例如：Z = 24，41 ~ 46：Nb 铌4d45s1不是4d35s241W 钨 5d46s2不是4d55s142Ru 钌4d75s1不是4d65s244Rh 铑4d85s1不是4d75s245Pd 钯4d105s0 不是4d85s24616.1.2 氧化态的规律过渡金属元素常表现为多种氧化态，其根本原因在于内层电子的排布，过渡金属外层电子排布为：(n-1)d1~9 ns1~2 ，(n-1)d轨道与ns轨道能量相近，部分(n-1)d电子参与成键。
例：Mn：+2 ~ +7均出现，主要+2，+3，+4，+6，+7.Fe：+2 ~ +6均出现，主要+2，+3，+6.过渡金属元素的最高氧化态与所在的族相等，最高氧化态= 所处的族数例：Sc +3 Ⅲ3d14s2Cr +6 Ⅵ3d54s1Mn +7 Ⅶ3d54s1但Ⅷ族：多数最高氧化态小于其族数，是因为随着有效核电荷的增加（Z *↑），不是所有(n-1)d 电子都参与成键。
无机及分析化学 第九章 过渡元素
Cr(Ⅲ)盐
在碱性溶液中，[Cr(OH)4]-有强还原性，例如： 2[Cr(OH)4]-+3H2O2+2OH-→2CrO42- +8H2O
（亮绿）
（黄）
在酸性溶液中， Cr3+ 需用很强氧化剂，如 S2O82- 才 能将其氧化： 3+ 2Ag 催化 2Cr ＋3S2O8 ＋7H2O Cr2O72-＋6SO42-＋14H+
5、掌握铜、银、锌、镉、汞的氧化物及氢氧化物以及铜、银、锌、
9.1
过渡元素概述
按周期划分
钇和镧系 又称为希 土元素
第一过渡系 第二过渡系 第三过渡系
按电子层 结构划分 d 区：(n-1)d1-10ns1-2 f 区：(n-2)f1-14 (n-1)d0-2ns2
锕系全部 是放射性 元素
过渡元素概述
（2）Cr(Ⅲ)盐
Cr(Ⅲ)盐有CrCl3· 6H2O、Cr2(SO4)3· 18H2O 、KCr(SO4)2· 12H2O （紫色或绿色） (紫色) （钾铬矾，兰紫色）
Cr3+和[Cr(OH)4]-盐均易水解： [Cr(H2O)6]3+ + H2O [Cr(OH)(H2O)5]2+ + H3O+ 溶液呈酸性，若溶液酸性降低，水解程度变大， 并会形成多核配合物（通过羟基桥）,若向上述溶液继 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（Ⅲ）胶状沉淀。
Cr2O3· xH2O 可用 Cr(Ⅲ) 盐溶液中加入适量碱得 到灰绿色胶状沉淀，即水合氧化铬，其含水量是可 变的，通常称为氢氧化铬，习惯上以 Cr(OH)3 表示。 Cr(OH)3难溶于水，是典型两性氢氧化物之一。
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。
第过渡系元素实验报告
第过渡系元素实验报告一、实验目的本次实验旨在深入研究第过渡系元素的物理性质、化学性质以及它们在不同反应中的表现，通过实验操作和观察，增强对第过渡系元素特性的理解和掌握。
二、实验原理第过渡系元素包括钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）和锌（Zn）。
这些元素在电子构型、氧化态和化学性质上具有一定的规律性和特殊性。
例如，钛具有较强的耐腐蚀性，常用于航空航天领域；钒在钢铁工业中可提高钢材的强度；铬能形成多种氧化态，其化合物在电镀和颜料制造中有广泛应用；锰在催化剂和电池材料中起着重要作用；铁是生物体必需的元素，也是钢铁生产的主要原料；钴常用于催化剂和电池；镍在不锈钢制造中不可或缺；铜具有良好的导电性和导热性；锌则在防腐和电池制造方面有重要用途。
在化学反应中，这些元素的氧化还原性质、配合物形成能力以及与不同试剂的反应特性是研究的重点。
三、实验仪器与试剂（一）实验仪器电子天平、容量瓶、移液管、酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、烧杯、玻璃棒、酒精灯、蒸发皿、坩埚、铁架台、石棉网、pH 计等。
（二）实验试剂钛（IV）盐溶液、钒（V）盐溶液、铬（III）盐溶液、铬（VI）盐溶液、锰（II）盐溶液、铁（II）盐溶液、铁（III）盐溶液、钴（II）盐溶液、镍（II）盐溶液、铜（II）盐溶液、锌（II）盐溶液、硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠溶液、氨水、氯化铵溶液、过氧化氢溶液、碘化钾溶液、硫氰酸钾溶液、高锰酸钾溶液、重铬酸钾溶液等。
四、实验步骤（一）钛（Ti）的实验1、取少量钛（IV）盐溶液，加入氢氧化钠溶液，观察沉淀的生成及颜色。
2、向上述沉淀中加入过量的盐酸，观察沉淀的溶解情况。
（二）钒（V）的实验1、取适量钒（V）盐溶液，加入硫酸酸化，然后滴加高锰酸钾溶液，观察溶液颜色的变化。
2、向钒（V）盐溶液中加入氢氧化钠溶液，调节 pH 值，观察沉淀的生成和颜色。
（三）铬（Cr）的实验1、铬（III）的性质取少量铬（III）盐溶液，加入氢氧化钠溶液，观察沉淀的生成及颜色。
无机过渡元素实验报告
一、实验目的1. 了解过渡元素的基本性质及其在化学反应中的行为。
2. 掌握过渡元素化合物的制备方法和性质测试方法。
3. 通过实验探究过渡元素在不同条件下的化学变化，加深对过渡元素化学性质的理解。
二、实验原理过渡元素位于元素周期表的d区，具有独特的电子排布和化学性质。
它们在化学反应中既能表现出金属性，又能表现出非金属性。
本实验主要通过制备和测试过渡元素化合物，观察其颜色、溶解性、反应产物等，以了解过渡元素的性质。
三、实验用品1. 仪器：烧杯、试管、滴管、酒精灯、加热器、磁力搅拌器、离心机、电子天平等。
2. 药品：过渡元素金属（如铜、铁、锌等）、盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠、氨水等。
四、实验步骤1. 过渡元素金属的制备：将过渡元素金属与盐酸反应，制备金属离子溶液。
2. 过渡元素化合物的制备：将金属离子溶液与不同试剂反应，制备相应的过渡元素化合物。
3. 过渡元素化合物的性质测试：- 观察化合物颜色、溶解性等物理性质。
- 进行化学反应，观察反应产物、颜色变化、沉淀生成等。
- 利用离心机分离混合物，观察沉淀和溶液的性质。
五、实验结果与分析1. 铜的制备与性质：- 将铜片与盐酸反应，生成CuCl2溶液。
- CuCl2溶液呈蓝色，溶解性好。
- 与氨水反应，生成深蓝色沉淀Cu(NH3)4Cl2。
2. 铁的制备与性质：- 将铁片与盐酸反应，生成FeCl2溶液。
- FeCl2溶液呈绿色，溶解性好。
- 与氢氧化钠反应，生成棕色沉淀Fe(OH)2。
- 加热沉淀，转化为红棕色沉淀Fe(OH)3。
3. 锌的制备与性质：- 将锌片与盐酸反应，生成ZnCl2溶液。
- ZnCl2溶液呈无色，溶解性好。
- 与氢氧化钠反应，生成白色沉淀Zn(OH)2。
六、实验讨论1. 过渡元素化合物的颜色与溶解性与其离子价态有关。
例如，Cu2+离子呈蓝色，Zn2+离子呈无色。
2. 过渡元素化合物在化学反应中既能表现出金属性，又能表现出非金属性。
例如，铁既能与酸反应生成氢气，又能与碱反应生成氢氧化物沉淀。
理学张祖德无机化学过渡元素PPT教案
锆 Zr 160pm
铪 Hf 156.4pm 金垆 Rf
一、结构及价态
电子构型（n－1）d2ns2
2．第一电离能 ：从Ti-Zr-Hf稍微有点升高
3．Oxidation number Ti
Zr
Hf
+2,+3,+4
+4
+4
TiO、Ti2O3、TiO2 ZrO2 HfO2、HfF4
本族特征氧化态 +4 由于d轨道在全空（d0）的情况下稳定，∴Ti Zr Hf的最稳定氧化态 是＋4,其次是＋3，则＋2的氧化态较少见。在个别配合物中，钛还 可以显低氧化态0和－1。锆和铪成低氧化态的趋势比钛小。
Ti + 2 MgCl2
1000℃下真空蒸馏除去 Mg、MgCl2， 电弧熔化铸锭
海绵钛
Mg(l ) MgCl2(l )
制备海绵钛反应器示意 图
提纯
Ti(粗) + 2I2 (s) 200oCTiI4 (s) 373oCTiI4 (g) 100-1400KTi(s) + 2I2 (g)
为而什不么能在直由接由TiOTi2O制2 和备TCiCl2l反4 时应，来反制应取中？要加入 C
（i）硫酸法
钛铁 浓H2SO4 Fe3+ Fe2+
矿
TiO2+ SO42－
Fe
Fe2+ TiO2+ SO42
冷却
FeSO4·7H2O↓
TiO2 煅烧 H2TiO3↓ H2O TiO2+SO42－
FeTiO（3 钛铁矿）+2H2SO（4 浓）煮沸FeSO4+TiOSO4+2H2O TiOSO4 +2H2O 煮沸H2TiO3 + H2SO4 H2TiO3 煅烧TiO2 + H2O
元素周期表中过渡元素的性质与应用
元素周期表中过渡元素的性质与应用元素周期表是化学家们总结和分类元素的重要工具，其中过渡元素是指周期表中第3-12组元素，包括3d、4d、5d轨道上的元素。
过渡元素具有独特的性质和广泛的应用，对于理解物质的组成和性质变化有着重要的意义。
本文将讨论过渡元素的性质以及它们在不同领域的应用。
一、过渡元素的性质1. 多价性和化合价变化：过渡元素具有多个氧化态，即多价性。
这是由于过渡元素具有既能失去电子形成正离子，也能获得电子形成负离子的能力。
因此，它们能够形成不同的化合价，参与到多种反应中。
2. 颜色和吸收光谱：许多过渡元素及其化合物具有鲜明的颜色，这是由于它们能够吸收一定波长的光，在可见光区域发生电子跃迁。
例如，铜的化合物呈现蓝绿色、钴的化合物呈现鲜艳的红色等。
这一性质使得过渡元素在颜料、染料等方面有重要应用。
3. 催化活性：许多过渡元素及其化合物具有良好的催化活性。
它们可以在反应中降低活化能，加速反应速率。
常见的过渡金属催化剂包括钯、铂、镍等，它们在有机合成、能源转化等领域发挥着重要作用。
4. 形成强稳络合物：过渡元素常常形成稳定的配合物。
它们能够与配体发生配位键，形成配位化合物。
这些络合物具有丰富的结构和性质，广泛应用于催化、荧光材料、生物医学等领域。
5. 磁性行为：过渡元素和其化合物具有丰富的磁性行为。
其中，具有未被填满的d轨道的过渡金属离子更容易表现出明显的磁性。
这一性质使得它们在磁性材料、数据存储等领域有广泛应用。
二、过渡元素的应用1. 工业催化剂：许多过渡金属催化剂被广泛应用于化工生产中。
例如，钯催化剂可用于加氢反应、芳香化反应等；铑催化剂可用于氧化反应等。
这些催化剂能够提高反应速率、选择性和产率，降低生产成本。
2. 电子材料：过渡元素及其化合物在电子材料领域发挥着重要作用。
铜、铝、铁等过渡金属被广泛应用于电线、电缆等导电材料中。
同时，过渡金属氧化物也是光电子器件、可见光催化剂等的重要组成部分。
元素周期表中的过渡元素
元素周期表中的过渡元素在化学的广袤世界里，元素周期表宛如一座神秘的宝藏地图，指引着我们探索物质的奥秘。
而其中的过渡元素，就像是地图上那一片充满奇幻色彩的领域，吸引着无数科学家和化学爱好者深入研究。
过渡元素，占据着元素周期表中的中间区域，从第3 族到第12 族。
它们之所以被称为过渡元素，是因为其性质在典型的金属元素和非金属元素之间过渡。
这些元素具有独特的电子结构和化学性质，使得它们在众多领域都发挥着至关重要的作用。
让我们先来了解一下过渡元素的电子结构。
与主族元素不同，过渡元素的原子在填充电子时，不仅填充了最外层的 s 轨道，还填充了次外层的d 轨道。
这种特殊的电子填充方式赋予了过渡元素丰富的价态。
以铁为例，它常见的化合价有＋2 价和＋3 价。
这种多变的化合价使得过渡元素在化学反应中能够展现出多样的化学性质。
过渡元素的物理性质也十分引人瞩目。
它们通常具有较高的熔点和沸点，这是由于它们的原子之间存在较强的金属键。
此外，大多数过渡元素都具有良好的导电性和导热性，这使得它们在电子工业和材料科学中有着广泛的应用。
比如铜，因其出色的导电性，成为了电线制造的首选材料。
在化学性质方面，过渡元素表现出强大的催化能力。
许多重要的化学反应都依赖于过渡元素作为催化剂来加速反应进程。
例如，在工业生产中，用铁作为催化剂合成氨；在汽车尾气处理中，铂、钯等过渡金属可以将有害的氮氧化物转化为无害的氮气和氧气。
过渡元素的配合物也是化学中的一个重要研究领域。
它们能够与各种配体形成稳定的配合物，这些配合物在生物体内、分析化学以及工业生产中都有着重要的应用。
再来看看过渡元素在生物体内的作用。
一些过渡元素是人体必需的微量元素，虽然含量微小，但却对生命活动起着不可或缺的作用。
铁是血红蛋白的重要组成部分，负责运输氧气；锌参与了多种酶的构成，对新陈代谢起着调节作用；铜在免疫系统和神经系统的正常运作中也发挥着关键作用。
然而，过渡元素的摄入量必须保持在适当的范围内，过量或不足都可能导致健康问题。
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。
过渡元素的名词解释
过渡元素的名词解释过渡元素，也称为过渡金属，是化学元素周期表中的一部分。
它们位于周期表的中间，处于主族元素和稀有气体之间。
过渡元素的特征是具有多种化学价态，并且具有良好的热和电导性能。
本文将通过对过渡元素的性质和应用的介绍，来深入解释这一概念。
1. 过渡元素的性质过渡元素具有许多独特的性质，使它们在化学和物理领域中具有广泛的应用。
首先，过渡元素的电子配置具有特殊性。
它们的电子填充在d轨道中，因此能够容纳更多的电子。
这也是为什么过渡金属能够形成多个氧化态的原因之一。
正因为这种电子配置的特殊性，过渡元素之间的相互作用和混杂非常复杂，导致它们具有丰富的化学性质。
其次，过渡元素的离子半径逐渐减小。
在周期表中，随着元素的原子序数的增加，过渡金属离子的半径逐渐减小。
这一性质使得过渡元素可以形成复杂的配合物，与其他离子或分子进行配位反应。
这也是过渡金属在催化剂和生物学中广泛应用的原因之一。
另外，由于过渡元素在周期表中的位置接近稀有气体，因此具有稳定的电子云分布和较高的原子核电荷。
这使得过渡元素具有良好的热和电导性能，并且能够形成稳定的化合物。
例如，许多过渡金属是良好的催化剂，它们能够加速化学反应的速率，提高产率和选择性。
2. 过渡元素的应用过渡元素在各个领域具有广泛的应用。
以下将介绍几个重要的领域。
首先是催化剂领域。
过渡金属催化剂被广泛应用于化学反应中。
在催化剂作用下，化学反应的速率可以被显著提高，反应条件也变得更加温和。
许多工业生产中的重要反应都依赖于过渡金属催化剂，如加氢反应、氧化反应和聚合反应等。
其次是生物学领域。
许多生物体内的重要酶活性中心含有过渡金属。
例如，血红蛋白中的铁离子能够与氧气结合，用于氧气的运输；叶绿素中的镁离子参与光合作用过程。
这些过渡金属离子在生物学中起着关键的作用，保证了生物体正常的新陈代谢和生命活动。
此外，过渡元素还被广泛应用于材料科学和电子工程领域。
过渡金属的合金和化合物具有良好的热和电导性能，使它们成为制造高温材料和半导体器件的重要原料。
过渡元素实验报告
实验名称：过渡元素性质实验实验日期：2023年X月X日实验地点：化学实验室一、实验目的1. 了解过渡元素的基本性质。
2. 掌握过渡元素化合物的制备方法。
3. 研究过渡元素在化学反应中的表现。
4. 通过实验验证过渡元素在元素周期表中的规律。
二、实验原理过渡元素位于元素周期表的d区，具有不完全填满的d轨道。
它们具有以下特点：1. 金属光泽、导电性、导热性好。
2. 化合价多变，具有多种氧化态。
3. 具有较强的配位能力。
三、实验用品1. 仪器：试管、烧杯、酒精灯、玻璃棒、滴定管、蒸发皿、电子天平等。
2. 试剂：过渡元素单质（如铁、铜、锌）、盐酸、硫酸、硝酸、氨水、氢氧化钠、氯化钠、氯化钾等。
四、实验步骤1. 观察过渡元素单质的外观：取少量铁、铜、锌等过渡元素单质，观察其颜色、形状、光泽等。
2. 过渡元素与酸的反应：a. 取少量铁片，加入稀盐酸，观察气泡产生情况。
b. 取少量铜片，加入稀盐酸，观察现象。
c. 取少量锌片，加入稀硫酸，观察气泡产生情况。
3. 过渡元素与碱的反应：a. 取少量铁片，加入氢氧化钠溶液，观察现象。
b. 取少量铜片，加入氨水，观察现象。
4. 过渡元素化合物的制备：a. 取少量铁片，加入稀硫酸，观察溶液颜色变化。
b. 取少量铜片，加入稀硝酸，观察溶液颜色变化。
5. 过渡元素化合物的性质：a. 取少量铁(II)硫酸盐溶液，加入氢氧化钠溶液，观察沉淀生成情况。
b. 取少量铜(II)硫酸盐溶液，加入氢氧化钠溶液，观察沉淀生成情况。
五、实验结果与分析1. 过渡元素单质的外观：铁、铜、锌等过渡元素单质具有金属光泽，颜色分别为银白色、紫红色、蓝灰色。
2. 过渡元素与酸的反应：a. 铁与稀盐酸反应产生气泡，说明铁能与酸反应生成氢气。
b. 铜与稀盐酸不反应，说明铜在常温下不与盐酸反应。
c. 锌与稀硫酸反应产生气泡，说明锌能与酸反应生成氢气。
3. 过渡元素与碱的反应：a. 铁与氢氧化钠溶液不反应，说明铁在常温下不与碱反应。
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过渡元素的性质及其应用过度元素小组2004年04月i摘要过度元素是化学走棋表中元素最多的一部分鉴于人员有限和个人兴趣我们主要介绍了钛、锰、铂、铁四种元素。
首先我们从总体上对化学元素进行了一些介绍，即为第一章；第二章是钛，元素钛（Ti）是一种过渡金属，从20世纪40年代以后，钛及其化合物被广泛应用于制造、催化以及石油化工等领域。
本文将就其重要性质、工业制取及应用作出阐述；第三章是锰，主要介绍了二氧化锰的吸附性；第四章对铁的化合物进行了较为系统的介绍。
而第五章主要介绍了铂的化学性质和铂在催化，只要等方面的应用。
第二章是本报告的重点。
目录第一章过度元素简介与性质 1第二章钛金属的性质和应用 2第三章锰的性质及应用 6第四章铁及其化合物的应用 7第五章铂的性质及应用 9第六章附言 10词汇表词汇。
过渡元素外过渡元素(d-过渡元素)内过渡元素(f-过渡元素)钛的性质、制取、应用、钛粉的应用氨冷凝器复合半导体零点电荷螯和作用第一章、过渡元素简介与性质一、简介（1）过渡元素是位于周期表中央的金属元素(接于碱土族之后)，不象一般的典型金属元素(A族元素)，同一行有相似的化学性质，其化学性质相差很大。
（2）过渡元素分为两类外过渡元素(d-过渡元素)：最后一个电子填入d轨道；内过渡元素(f-过渡元素)：最后一个电子填入f 轨道。
1.2 性质过渡元素均为金属元素，具有金属光泽，并为电、热的良导体。
（1）除ⅡB族的锌、镉、汞因ns及(n-1)d价轨道已完全填满，阳离子电荷密度小，故金属键较弱导致熔点、沸点，汽化热低外，其余的过渡元素均为高熔点、高沸点及高汽化热。
（2）具有多种氧化态，可形成各种化合物，如锰具+2、+3、+4、+6及+7氧化数：钴具有+2，+3氧化数；铁具+2，+3氧化数等。
化合物中的过渡元素大都具有未填满电子的d轨道及未成对电子具有颜色二、过渡元素的性质1. 过渡元素：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等价电子组态：3d1-104s2(Cu、Cr例外)Cr→3d54s1Cu→3d104s12. 原子量随原子序增大而增大(例外：Co>Ni)3. 地壳存量：以铁最丰富；铜之活性较小，可以游离态存在4. 原子半径及离子半径由Sc至Ni大致随原子序增大而减小，但变化不大5. 游离能不高，相近IE1最大：Zn；IE2最大：Cu；IE3最大：Zn而IE1、IE2及IE3最小者均为Sc。
6. 除锌外，熔点、沸点、汽化热均高。
7. 密度：除锌外，大致随原子序数的增加而增大。
8. 标准还原电位大致随原子序数的增加而增大除Cu外，其余皆为负值9. 氧化数：随原子序的增加而先增后减Sc(+3)、Ti(+4)、V(+5)、Cr(+6)、Mn(+7)、Fe(+3)、Co(+2)、Ni(+4)、Cu(2+)、Zn(+2)第一列过渡元素在高氧化态时均非以其阳离子的水合离子存在(即无V5+(aq)、Cr6+(aq)、Mn7+(aq))，而以共价性的含氧离子存在，如VO2+、CrO42-及MnO4-，最大氧化数不超过最外层3d与4s轨道的价电子总数1210三、过度元素用途1. 由于过渡金属大多都有很高的熔沸点，使得很多过渡金属单质及其化合物在耐火，耐高温材料中应用广泛，如锆，铪及其氧化物都被广泛地应用于耐火砖，耐火管及陶瓷等耐高温的材料中；2. 过渡金属中许多如钛，钒，锆，铪等因自身优良的耐腐蚀性能而被大量用于耐腐蚀的仪器设备的制备；3. 钒，钛，铁，锰，铂等金属元素的许多化合物都可以作为催化剂，催化大量的无机，有机反应。
第二章、钛金属的性质和应用一、钛的性质：钛呈银白色，外观似不锈钢，粉末钛呈灰色，钛的熔点高密度小（比钢轻43%），属轻金属，或列为难熔金属。
纯钛具有塑性，易机械加工，纯度越高，塑性越大，但强度越低。
钛的主要物理常数有：原子序数22，原子量47.90，原子的电子分布［Ar ］3d 24s 2，第一电离能I 1=661KJ·mol -1，熔点1668±4℃，沸点3260±20℃，密度25℃时，α-钛4.506g·cm -3 ；900℃时，β-钛4.400g·cm -3钛位于元素周期表中的IVB 族。
钛原子的价层电子构型为3d 24s 2，它的d 电子可以部分或全部作为价电子出现，因此，钛可形成氧化态为+4，+3，+2的化合物。
钛作为过渡元素，由于原子及离子半径较小、离子电荷较多，且具有成键能力较强的(n - 1)d 空轨道，所以钛能形成大量的配合物和有机钛化合物，此外钛与部分过渡元素一样，还能形成不太稳定的低氧化态（+1，0，-1等）的配合物。
钛有两种同素异形体：α-钛属密集六方晶系，为低温（< 882.5℃）稳定态；β-钛属体心立方晶系，为高温稳定态。
3常温下钛的化学活性很小，仅能于氟氢氟酸等几种物质起作用。
但在较高温度下，钛可与多种单质和化合物发生反应。
各种元素，按其与钛发生不同反应可分为四类： 第一类：钛与卤素和氧族元素形成离子化合物常温下即可与氟反应，150C 时反应激烈进行：Ti+2F 2=TiF 4加热条件下，钛与氯碘可发生如下反应：Ti+2Cl2=TiCl4 >350CTi+2I2=TiI4 >400C第二类：钛与过渡元素氢铍硼族碳族及氮族元素形有限固溶体和金属间化合物 钛与氧气的反应，取决于钛的形态和温度条件。
钛粉或海绵钛的活性表面较大，常温下在空气中摩擦或撞击便可着火燃烧：Ti+O2=TiO22Ti+1.5O2=Ti2O3 致密钛表面能形成一层致密氧化膜，以防止代进一步被氧化。
但超过700C 表层氧化膜便失去保护作用，氧化反应加剧，纯氧中钛在500-600C 时就开始燃烧。
钛与氮气在常温下不反应，高于800C 时在氮气中燃烧（氮也能被钛吸收形成Ti-N 固溶体）： 2Ti+N2=2TiN >800C钛在空气中主要是吸氧，钛的良好吸气性使它可用作吸气剂。
钛和氢气除了可反应生成TiH,、TiH 2外还能形成Ti-H 固溶体，且可逆钛与碳在高温下反应生成碳化钛：Ti+C=TiC 1800~4200C 碳化钛熔点3140C ，硬度大，可用于生产硬质合金，也能形成Ti-C 固溶体。
第三类：锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体；第四类：惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素（除钪外），锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。
二、钛的制取钛在1791年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。
原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。
工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。
浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应：FeTiO 3+3H 2SO 4 == Ti(SO 4)2+FeSO 4+3H 2OFeTiO 3+2H 2SO 4 == TiOSO 4+FeSO 4+2H 2OFeO+H 2SO 4 == FeSO 4+H 2OFe 2O 3+3H 2SO 4 == Fe 2(SO 4)3+3H 2O为了除去杂质Fe 2(SO 4)3，加入铁屑，Fe 3+还原为Fe 2+，然后将溶液冷却至273K 以下，使得FeSO 4·7H 2O （绿矾）作为副产品结晶析出。
Ti(SO 4)2和TiOSO 4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：Ti(SO 4)2+H 2O == TiOSO 4+H 2SO 4TiOSO 4+2H 2O == H 2TiO 3+H 2SO 4锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：H 2TiO 3 == TiO 2+H 2O工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。
将TiO 2（或天然的金红石）和炭粉混合加热至1000～1100K ，进行氯化处理，并使生成的TiCl 4，蒸气冷凝。
TiO 2＋2C ＋2Cl 2＝TiCl 4＋2CO在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl 4可得多孔的海绵钛：TiCl 4＋2Mg ＝2MgCl 2＋Ti这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，最后制成各种钛材三、钛粉的火灾危险•理化性钛粉是深灰色的发亮的无定性粉末,或硬的钢色立方体结晶,不对盐水有抗腐蚀性,能被硝酸氧化成钛酸,高温是与卤素,氧,硫,氮化物,是唯一能与氮气在空气中反应的元素之一,其作用约在800度开始,在100度时能分解水,放出氢气.•危险特性：钛粉的极细粉末在受热，遇明火或接触氧化剂时会引起火灾，也能在二氧化碳或氮气中燃烧。
只有氩气和氦气才可以控制钛粉的燃烧，根据燃烧学我们知，在加工和处理金属粉末时，通常会产生粉尘云，如果粉尘云与空气混合后比例适当，达到了爆炸极限范围之内，遇外界明火，打火，静电放火，即可引燃金属粉尘，四、钛材在真空制盐设备上的应用•用钛管代替氨冷凝器中铸铁管氨冷凝器是纯碱生产过程中，将蒸馏塔蒸出的氨气冷凝的设备。
由两个冷却箱组成，箱内装有φ63mm*6mm*2986mm铸铁管214根。
管内外均用热固性酚醛清漆防腐，管外介质为NH3，C02、H2O蒸汽，温度在95℃左右，管内介质NH4Cl母液，与管外介质换热。
在此条件下，铸铁管腐蚀严重，使用1年即有部分管子腐蚀穿孔，两年时间，已腐蚀损坏严重, 在蒸馏塔3年大修时，氨冷凝器内的铸铁管全部换新。
钛管耐腐蚀，传热效率保持良好(铸铁管在3年期间，其传热效率前期好，中期差，后期失效)，管内NH4Cl母液预热回收热量，提高了母液进入蒸馏塔的温度，可节约大量蒸汽，经济效益明显•换热管与管板的连接五、TiO2光催化处理有机污染物的研究现状与展望1．半导体多相光催化反应机理半导体材料，以TiO2为例，当吸收了波长小于或等于387.5nm的光子后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带负电的高活性电子e-，同时在价带上产生带正电的空穴h+。
在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。
热力学理论表明，分布在表面的h+可以将吸附在TiO2表面OH-和H2O分子氧化成·OH自由基，而·OH自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化大多数的有机污染物及部分无机污染物，并将其最终降解为CO2、H2O等无害物质。
由于·OH自由基对反应物几乎无选择性，因而在光催化氧化中起着决定性的作用。
此外，许多有机物的氧化电位较TiO2的价带电位更负一些，能直接为h+所氧化。
而TiO2表面高活性的e-则具有很强的还原能力，可以还原去除水体中金属离子。
2．光催化剂的选择纳米TiO2作为光催化剂的优点半导体催化剂光活性的先决条件是其带隙能E g区间包含H2O/·OH对和(或)O2/HO2·对的氧化还原电位。