无机化学课件--过渡元素
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过渡元素课件
Cr3+的配合物有数千种，绝大多数配位数：6 常见的是：[Cr(H2O)6]3+, 配合物多有颜色
[Cr(H2O）6 ]Cl2紫色 [Cr(H2O）5Cl]Cl2 H2O蓝绿色
[Cr(H2O）4Cl2 ]Cl 2H过渡2元O素绿色
18
12.2.4 铬（Ⅵ）盐 1. Cr2O72-与CrO42-间的转化
4.形成多种配合物
过渡元素
11
12.1 过渡元素通性
过渡元素
12
12.1 过渡元素通性
5.催化性
许多过渡元素及其化合物具有独特的催化性能，Pt，Pd， Fe，Cu，V，…..，PdCl2 ， V2O5….等常用的催化剂
6.磁性
多数过渡金属原子或离子有未成对电子，具有顺磁性，未 成对电子数越多，磁矩越大
Sc
Ti
Eθ M 2 /M
/
V
可溶该金属 的酸 元素
---
各种酸 Fe
-1.63
热 HCl HF Co
E / V θ M2 /M
可溶该金属 的酸
-0.44
稀 HCl H2SO4 等
-0.29
缓溶解在 HCl 等酸中
V -1.2 (估算值) HNO3，HF 浓 H2SO4 Ni
-0.25
稀 HCl H2SO4 等
Cr 2H (稀) Cr2（ 蓝） H2
O2 Cr3 (紫)
2Cr
2H 2SO 4
(浓)
Cr（2 SO
）
43
3SO2
H2O
在冷、浓硝酸中钝化
2. 铬（Ⅲ）的化合物
（1）Cr2O（3 铬绿） ——两性氧化物 制备：4Cr 3O2 Δ 2Cr2O3
无机化学区过渡元素优秀课件
另一方面, 原子半径不是单 调地减小, 而是一条两峰一谷的 曲线。
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。
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。
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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
无机化学 过渡元素-13.1过渡元素概述
过渡元素及化合物有催化特性
13-1-8 磁性
多数过渡元1素3-或1-8离磁子性具有顺磁性
多数过渡元素的原子或离子有 未成对电子，所以具有顺磁性
离子 VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ d电子数 1 2 3 5 6 7 8 9 未成对 1 2 3 5 4 3 2 1
最小(低) Cs 22.8
Cs 0.2
13-1-3 金属活泼性
元素 13S-c1-3 T金i 属活V泼性Cr Mn
E (M2+/M)/V -2.03 -1.63 -1.13 -0.90 -1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3、HF
稀HCl
H2SO4
稀H2SO4 HCl等
其活泼性减弱
3. 同族元素(除Sc分族外)自上往下 金属活泼性降低
Ⅷ E (M2+/M)/VⅡB E (M2+/M)/V 第一过渡系 Ni -0.257 Zn -0.7626 第二过渡系 Pd +0.92 Cd -0.403 第三过渡系 Pt +1.2 Hg +0.8535
3. 同族元素(除IIIB族外)自上往下 金属活泼性降低
元 素 Sc Ti V C的rM离n子Fe无C色o Ni CuZn
M2+中d电子数 0 1 2 3 4 5 6 7
[M(H2O)6]3+ 无 紫 绿 蓝 红 浅 绿 粉
颜色
紫 紫红
13-1-7 配位能力和催化性
过渡元素易形成配合物
过渡元催素化剂的原子或离子反具应有部分 空的 (n-1)d, 空的ns、np轨道, 可 接受配Fe体-M的o 孤电子对合成氨 过渡元Pt素-R的h 离子一氨般氧具化有为较NO高的 电荷、V较2O小5 的半径SO，2氧极化化为力SO强3 ， 对P配d体, R有an较ey 强Ni的吸引催力化加氢
13-1-8 磁性
多数过渡元1素3-或1-8离磁子性具有顺磁性
多数过渡元素的原子或离子有 未成对电子，所以具有顺磁性
离子 VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ d电子数 1 2 3 5 6 7 8 9 未成对 1 2 3 5 4 3 2 1
最小(低) Cs 22.8
Cs 0.2
13-1-3 金属活泼性
元素 13S-c1-3 T金i 属活V泼性Cr Mn
E (M2+/M)/V -2.03 -1.63 -1.13 -0.90 -1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3、HF
稀HCl
H2SO4
稀H2SO4 HCl等
其活泼性减弱
3. 同族元素(除Sc分族外)自上往下 金属活泼性降低
Ⅷ E (M2+/M)/VⅡB E (M2+/M)/V 第一过渡系 Ni -0.257 Zn -0.7626 第二过渡系 Pd +0.92 Cd -0.403 第三过渡系 Pt +1.2 Hg +0.8535
3. 同族元素(除IIIB族外)自上往下 金属活泼性降低
元 素 Sc Ti V C的rM离n子Fe无C色o Ni CuZn
M2+中d电子数 0 1 2 3 4 5 6 7
[M(H2O)6]3+ 无 紫 绿 蓝 红 浅 绿 粉
颜色
紫 紫红
13-1-7 配位能力和催化性
过渡元素易形成配合物
过渡元催素化剂的原子或离子反具应有部分 空的 (n-1)d, 空的ns、np轨道, 可 接受配Fe体-M的o 孤电子对合成氨 过渡元Pt素-R的h 离子一氨般氧具化有为较NO高的 电荷、V较2O小5 的半径SO，2氧极化化为力SO强3 ， 对P配d体, R有an较ey 强Ni的吸引催力化加氢
天津大学无机化学课件第十三章过渡元素
TiCl4+3H2O → H2TiO3 + 4HCl
4.是制备金属可钛用及于其制化造合烟物雾的重要原料,
有机反应催化剂
2019/9/21
课件
11
铌(Nb)、钽(Ta)
铌是某些硬质钢的组成元素，特别是 耐高温的特种钢
钽具有低生理反应和不被人体排斥性 能，用于制作修复骨骼的金属板材、 缝合神经的丝和箔 铌和钽性质类似，分离困难
2019/9/21
课件
12
13-2-2 钛的重要化合物
13-2-2 钛的重要化合物
钛(Ti)——价电子构型3d24s2
具有光泽的银灰色金属，熔点高、硬度 大，可以刻划玻璃和石英
纯钒富有延展性，但含大量杂质时, 非
常脆，一敲就碎
2019/9/21
课件
10
钒(V)
常温下不与碱、非氧化性酸作用，能溶 于氢氟酸、浓硝酸、浓硫酸和王水
某些钒的化合物具有重要的生理作用， 如胆固醇的生物合成
钒的化合物有毒，吸多了，会得肺水肿
主要用作制造钒钢，它具有强度大、弹 性好、抗磨损、抗冲击等优点，用于汽 车、飞机等的制造
分离方法目前主要有：
1. 离子交换法: 用强碱型酚醛树脂
R-N(CH3)+3Cl-作阴离子交换剂
2. 溶剂萃取法：用三辛胺萃取锆的硫酸盐
2019/9/21
课件
9
钒(V)
在地壳中分布分散，没有富矿，几乎所 有的铁矿都含有钒
海洋生物、海参、海鞘等能从海水中摄 取钒，浓集到血液中，据测定，海参、 海鞘等烧成的灰分中，含钒量高达15%
无机化学多媒体电子教案
第十三章 过渡元素
第一节过渡元素概述
第一节
第20章过渡金属1无机化学ppt课件
*
2 用 途：
① 钛及其合金广泛地用于制造喷气发动机、超音速飞机和潜水艇(防雷达、防磁性水雷)以及海军化工设备。 ② 钛与生物体组织相容性好，结合牢固，用于接骨和制造人工关节；钛具有隔热、高度稳定、质轻、坚固等特性，由纯钛制造的假牙是任何金属材料无法比拟的，所以钛又被称为“生物金属”。因此，继 Fe、Al 之后，预计 Ti 将成为应用广泛的第三金属。
—
-1.63
-1.13
-0.90
-1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3 HF
稀HCl H2SO4
稀H2SO4 HCl等
元素
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
E (M2+/M)/V
-0.44
-0.277
-0.257
0.34
-0.7626
可溶该金 属的酸
稀HCl H2SO4 等
*
(2) 二氧化锆 (ZrO2) ZrO2有三种晶型：单斜(monoclinic)；四方 (tetragonal)；立方(cubic)。三者之间可以相互转换
物性: ZrO2 白色粉末，不溶于水，熔点很高。 化性: 除 HF 外不与其他酸作用。
*
ZrO2 至少有两种高温变体，1370 K 以上为四方晶型，2570 K 以上为立方萤石晶型。
-0.257
第二过渡系
Cd
-0.403
Pd
+0.92
第三过渡系
Hg
+0.8535
Pt
+1.2
*
钛副族元素处于周期表 ⅣB 族，包括钛Ti， 锆 Zr，铪 Hf 3种元素。
原子的价电子层结构 ( n－1) d2 ns2，最稳定的氧化态为 + 4，其次是 +3，而 +2 氧化态较为少见，化合态的钛还有可能呈现 0 和 –1 的低氧化态。
2 用 途：
① 钛及其合金广泛地用于制造喷气发动机、超音速飞机和潜水艇(防雷达、防磁性水雷)以及海军化工设备。 ② 钛与生物体组织相容性好，结合牢固，用于接骨和制造人工关节；钛具有隔热、高度稳定、质轻、坚固等特性，由纯钛制造的假牙是任何金属材料无法比拟的，所以钛又被称为“生物金属”。因此，继 Fe、Al 之后，预计 Ti 将成为应用广泛的第三金属。
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-1.63
-1.13
-0.90
-1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3 HF
稀HCl H2SO4
稀H2SO4 HCl等
元素
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
E (M2+/M)/V
-0.44
-0.277
-0.257
0.34
-0.7626
可溶该金 属的酸
稀HCl H2SO4 等
*
(2) 二氧化锆 (ZrO2) ZrO2有三种晶型：单斜(monoclinic)；四方 (tetragonal)；立方(cubic)。三者之间可以相互转换
物性: ZrO2 白色粉末，不溶于水，熔点很高。 化性: 除 HF 外不与其他酸作用。
*
ZrO2 至少有两种高温变体，1370 K 以上为四方晶型，2570 K 以上为立方萤石晶型。
-0.257
第二过渡系
Cd
-0.403
Pd
+0.92
第三过渡系
Hg
+0.8535
Pt
+1.2
*
钛副族元素处于周期表 ⅣB 族，包括钛Ti， 锆 Zr，铪 Hf 3种元素。
原子的价电子层结构 ( n－1) d2 ns2，最稳定的氧化态为 + 4，其次是 +3，而 +2 氧化态较为少见，化合态的钛还有可能呈现 0 和 –1 的低氧化态。
无机化学课件：第十三章 过渡元素
过渡元素的又一特点是易形成非整比（或称非化 合计量）化合物。这类化合物化学组成不定，可在一 个较小范围内变动，但基本结构不变。 （六）离子的颜色
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。
无机化学下册第二十章-过渡元素-1市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
3. 钒酸盐旳鉴别
中性
VO43- + 2H2O2 ====[VO2(O2)2]3- + 2H2O
黄色
强酸性
VO43- + H2O2 +6H+ ===[V(O2)]3++ 4H2O
红棕色
[VO2(O2)2]3-＋6H+
[V(O2)]3+＋H2O2＋
2H2O黄色
红棕色
第四节 铬分族
一、主要矿物
Cr 主要矿物:铬铁矿(FeCr2O4)
灼烧
△
H2TiO3 ＝＝TiO2＋H2O
△
氯化
TiO2＋2C＋2Cl2＝＝TiCl4＋CO↑
金属还原
TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti
二、单质旳性质 I. 价电子构型和氧化态 II. 化学性质
价电子层 氧化态 Ti 3d24s2 +3，+4 Zr 4d25s2 +4 Hf 5d26s2 +4
不与水、空气、稀酸等反应。钛能与热浓盐酸或热硝酸中， 但Zr 和Hf则不溶，它们最佳溶剂是氢氟酸。
价层电子 氧化态
Cr 3d54s1 +2,+3,+6 Mo 4d55s1 +2,+3,+4,+5,+6 W 5d46s2 +2,+3,+4,+5,+6
Cr＋2HCl＝CrCl2(蓝色)＋H2↑ 4CrCl2＋4HCl＋O2＝4CrCl3(绿色)＋2H2O
2Cr＋6H2SO4 ＝Cr2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O
氯化制 TiCl4
硫酸浸取反应 还原除铁
FeTiO3+3H2SO4＝
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)
元素无机化学课件之过渡金属元素
IB 3d104s1 Cu 128 pm
IIB 3d104s2 Zn 133 pm
原因 d10电子云球形， Z* 增加少，而ns电子数目↑， 使电子互相作用↑，r↑
对比：主族元素原子半径变化规律 (pm)
原子半径变化
周期 二、三
Z
*
Z*
1 ns或np 0.35 0.65
r/pm 10
四、五、六(d) 1 (n-1)d 0.85 0.15
5
镧系
1 (n-2)f 1 很小 镧系收缩
例：La：187.7 pm Lu：173.5 pm
r 187.8 173.5 1pm 71 57
镧系收缩 — 从57 La – 71 Lu，随着原子序数递增，增加的电 子进入(n-2) f（即4f）轨道(4f 0 ~145d 0~16s2)；对于最外层6s电 子而言，4f 电子位于次外层， Z*增加很小，因此 (1)相邻两元素原子半径仅略为缩小 (Δr ≈ 1pm)； (2) 但57 La – 71 Lu共15种元素，累积的原子半径缩小值Δr相 当大，达 14.2 pm 。
镧系收缩的影响：
(1)第五周期，IIIB族元素钇(Y)成为“稀土”一员 ：
四 Sc 63Eu 4s76s2 39Y 4d15s2 64Gd 4f75d16s2
五Y
198.3
180.3
180.1 pm
六 La-Lu 67Ho3+
39Y3+
68Er3+
89.4
89.3
88.1 pm
习惯上，把Y列入“重稀土”。
见教材p.221-222, 表8-2 –表8-4.
2. 同一副族原子半径：第四周期元素 < 五 ~ 六
第十一章过渡元素
0.1mol·dm-3
pH = 4.9 ~ 6.8
pH = 12 ~ 15
11.2.2 铬(III)盐及其性质
➢ Cr(III)盐的还原性
EA Cr2O72- 1.33 Cr3+ EB CrO42- –0.13 Cr(OH)3
• Cr(III)盐在碱性介质中有较强的还原性
2Cr3+ + 3H2O2 + 10OH– ( Cl2、Br2、Na2O2)
§11.1 过渡元素及 d 区元素的通性
11.1.1 过渡元素简介
➢ 过渡元素(transition elements)： 原子的电子层结构中d 轨道 或 f 轨道仅部分填充的元素
➢ 分类： • 内过渡元素：f 区元素 • 外过渡元素：d 区元素
钪 钛 钒 铬 锰 铁系元素 铜 锌
副 副 副 副 副 铂系元素 副 副
[Cr(NH3)2(H2O)4]3+ (紫红色) [Cr(NH3)3(H2O)3]3+ (浅红色)
[CrCl2(H2O)4]Cl ·2H2O [Cr(NH3)4(H2O)2]3+ (橙红色)
(绿色) [Cr(NH3)5(H2O)]3+ (橙黄色)
[Cr(NH3)6]3+ (黄色)
配体：C2O42–、OH–、CN–、 SCN– 配位数为6，采取d2sp3杂化方式
2C黄r色O42– + 8H2O
• Cr(III)盐在酸性介质中稳定，只有强
氧化剂才能将其氧化
橙色
Ag+催化
2Cr3+ + 3S2O82– + 7H2O Cr2O72– + 6SO42– + 14H+
《过渡元素化学》课件
器件
化学工业：用 航空航天工业： 于制造催化剂、 用于制造耐高 染料、农药等 温、耐腐蚀的
合金材料
核工业：用于 制造核燃料和 核反应堆的部
件
环保工业：用 于处理废水、 废气等污染物
过渡元素在生物体内 的作用：如铁、铜、 锌等在血液、骨骼、 神经等系统中的作用
过渡元素在药物中 的应用：如铁、铜、 锌等在药物中的作 用
汇报人：
原子结构：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律 电子排布：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律 电子排布特点：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律 电子排布规律：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律
金属性：过渡元素中，金属性最强的是铼，最弱的是铋 非金属性：过渡元素中，非金属性最强的是铋，最弱的是铼 电离能：过渡元素中，电离能最高的是铼，最低的是铋 过渡元素的物理性质与其金属性和非金属性有关，电离能是衡量元素化学性质的重要指标
磁性：过渡 元素具有磁 性，其中铁、 钴、镍等元 素具有较强 的磁性
热导率：过 渡元素的热 导率较高， 其中铜、银 等元素具有 较高的热导 率
电导率：过 渡元素的电 导率较高， 其中铜、银 等元素具有 较高的电导 率
熔点：过 渡元素的 熔点较高， 其中钨、 钼等元素 具有较高 的熔点
硬度：过 渡元素的 硬度较高， 其中钨、 钼等元素 具有较高 的硬度
应用：氧化物和氢氧化物在工业、化学实验和日常生活中有广泛的应用，如催化剂、颜料、药物等
盐类：过渡元素与 酸或碱反应生成的 化合物，如氯化铁、 硫酸铜等
络合物：过渡元素 与有机配体形成的 化合物，如铁氰化 钾、铜氨络合物等
性质：盐类和络合物 具有不同的物理和化 学性质，如颜色、溶 解度、稳定性等
化学工业：用 航空航天工业： 于制造催化剂、 用于制造耐高 染料、农药等 温、耐腐蚀的
合金材料
核工业：用于 制造核燃料和 核反应堆的部
件
环保工业：用 于处理废水、 废气等污染物
过渡元素在生物体内 的作用：如铁、铜、 锌等在血液、骨骼、 神经等系统中的作用
过渡元素在药物中 的应用：如铁、铜、 锌等在药物中的作 用
汇报人：
原子结构：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律 电子排布：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律 电子排布特点：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律 电子排布规律：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律
金属性：过渡元素中，金属性最强的是铼，最弱的是铋 非金属性：过渡元素中，非金属性最强的是铋，最弱的是铼 电离能：过渡元素中，电离能最高的是铼，最低的是铋 过渡元素的物理性质与其金属性和非金属性有关，电离能是衡量元素化学性质的重要指标
磁性：过渡 元素具有磁 性，其中铁、 钴、镍等元 素具有较强 的磁性
热导率：过 渡元素的热 导率较高， 其中铜、银 等元素具有 较高的热导 率
电导率：过 渡元素的电 导率较高， 其中铜、银 等元素具有 较高的电导 率
熔点：过 渡元素的 熔点较高， 其中钨、 钼等元素 具有较高 的熔点
硬度：过 渡元素的 硬度较高， 其中钨、 钼等元素 具有较高 的硬度
应用：氧化物和氢氧化物在工业、化学实验和日常生活中有广泛的应用，如催化剂、颜料、药物等
盐类：过渡元素与 酸或碱反应生成的 化合物，如氯化铁、 硫酸铜等
络合物：过渡元素 与有机配体形成的 化合物，如铁氰化 钾、铜氨络合物等
性质：盐类和络合物 具有不同的物理和化 学性质，如颜色、溶 解度、稳定性等
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同多酸和杂多酸及其盐
22.3.1 铬、钼、钨的
铬单分质族(VIB)： Cr
Mo
价W层电子构型：3d 54s1 氧化态：+3、+6
4d 55s1 +5、+6
5d +5、
1. 存在：
铬：铬铁矿 钼：辉钼矿 钨：黑钨矿
Fe(CrO 2 )2 或FeO Cr2O3
MoS2
(FeI , MnII)WO4 白钨矿 CaWO4
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 TiO2+2C+2Cl21=0=00=-=11=0=0KTiCl4+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。
偏钒酸盐MIVO3、正钒酸盐M3IVO4、焦钒酸盐 M4IV2O7和多钒酸盐M3IV3O9、M6IV10O28等。
VO43-+2H+2HVO42-V2O74-+H2O(pH≥13) 2V2O74-+6H+2V3O93-+3H2O(pH≥8.4)
10V3O93-+12H+3V10O286-+6H2O(8>pH>3) 若酸度再增大，则缩合度不变，而是获得质 子。
TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti
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]
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。
① 4Fe(CrO 2 ) 2 + 8Na 2CO 3 + 7O 2 2Fe 2O 3 + 8Na 2CrO 4 + 8CO 2
② 2Na 2CrO 4 + H 2SO 4
Na 2Cr 2O 7 +Na 2SO 4+H 2O
③ Na 2Cr 2O 7 + 2C ④ 2Al + Cr 2O 3
Cr 2O 3 + Na 2CO 3 + CO
2Cr + Al 2O 3
单质
3.单质的物理性质 价电子数多，均可参与成键，金属键强
钒
2、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。
V(OH)4+ 1.0 VO2+ 0.34 V3+ -0.26 V2+ -1.18 V Nb2O5 0.05 Nb3 + -1.1 Nb Ta2O5 -0.75 Ta
V
钛
一、概述 １、存在与发现 1791年，W.Gregor和1795年，M.H.Klaproth仅得 到二氧化钛；1910年, M.A.Hunter制得钛。 ２、丰度与分布 钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是 钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2， CaTiO3。锆以斜锆矿ZrO2 和锆英石ZrSiO4的形式存在，铪总是以锆的百分之几的 量和锆伴生且分离困难。 ３、提炼和用途 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。
钒
二、钒的重要化合物
V(+V)具有较大的电荷半径比，所以在水溶液中不
存在简单的V5+离子，而是以钒氧基(VO2+、VO3+)或钒酸 根(VO3-,VO43-)等形式存在。同样，氧化态为+IV的钒在 水溶液中以VO2+离子形式存在。
1、五氧化二钒
V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的 催化剂。
第22章
过渡金属(Ⅰ)
§22.1
§22.2
§22.3 §族22.4 族
引言 钛钒 铬副 锰副
22.1 引 言
什么是过渡元素？在周期表中的位置？分类？
具有部分充填d 或f 壳层电子的元素
§22.2 钛和钒
§22.2.1 钛及其化合物
钛的主要矿物是什么？ 从钛铁矿制取钛白的反应原理？ Ti3+的还原性？如Ti3+与Fe3+、Cu2+的反应？ TiCl4的水解性？ TiO2+离子与H2O2的反应？
2NH4VO3====V2O5+2NH3+H2O V2O5+NaOH===Na3VO4+3H2O V2O5+6HCl===2VOCl2+Cl2+H2O VO2++Fe2++H+===VO2++Fe3++H2O 2VO2++C2O42-+4H+===2VO2++2CO2+2H2O
钒
2、钒酸盐和多钒酸盐
V10O286-+H+HV10O285若pH=1时则变为VO2+。 在钒酸盐的溶液中加过氧化氢,若溶液是弱碱 性、中性或弱酸性时得黄色的二过氧钒酸离子,
3-
§22.3 铬副族 多酸和多酸 盐
22.3.1 22.3.2 22.3.3
铬、钼、钨的单质 铬的化合物 水溶液中离子及其反应
*22.3.4 钼、钨的化合 *物22.3.5 多酸型配合物
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)
1000 ℃ ~1300℃ Na2CrO4(s)
H2O
Na2CO3 (s)
①
Fe2O3 (s)
浸取
Na2CrO4 (aq)
H2SO4 Na2Cr2O7
ห้องสมุดไป่ตู้
酸化
(aq)
②
③
Al
Cr2O3 ④ Cr
22.3.1 铬、钼、钨的
铬单分质族(VIB)： Cr
Mo
价W层电子构型：3d 54s1 氧化态：+3、+6
4d 55s1 +5、+6
5d +5、
1. 存在：
铬：铬铁矿 钼：辉钼矿 钨：黑钨矿
Fe(CrO 2 )2 或FeO Cr2O3
MoS2
(FeI , MnII)WO4 白钨矿 CaWO4
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 TiO2+2C+2Cl21=0=00=-=11=0=0KTiCl4+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。
偏钒酸盐MIVO3、正钒酸盐M3IVO4、焦钒酸盐 M4IV2O7和多钒酸盐M3IV3O9、M6IV10O28等。
VO43-+2H+2HVO42-V2O74-+H2O(pH≥13) 2V2O74-+6H+2V3O93-+3H2O(pH≥8.4)
10V3O93-+12H+3V10O286-+6H2O(8>pH>3) 若酸度再增大，则缩合度不变，而是获得质 子。
TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti
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]
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。
① 4Fe(CrO 2 ) 2 + 8Na 2CO 3 + 7O 2 2Fe 2O 3 + 8Na 2CrO 4 + 8CO 2
② 2Na 2CrO 4 + H 2SO 4
Na 2Cr 2O 7 +Na 2SO 4+H 2O
③ Na 2Cr 2O 7 + 2C ④ 2Al + Cr 2O 3
Cr 2O 3 + Na 2CO 3 + CO
2Cr + Al 2O 3
单质
3.单质的物理性质 价电子数多，均可参与成键，金属键强
钒
2、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。
V(OH)4+ 1.0 VO2+ 0.34 V3+ -0.26 V2+ -1.18 V Nb2O5 0.05 Nb3 + -1.1 Nb Ta2O5 -0.75 Ta
V
钛
一、概述 １、存在与发现 1791年，W.Gregor和1795年，M.H.Klaproth仅得 到二氧化钛；1910年, M.A.Hunter制得钛。 ２、丰度与分布 钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是 钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2， CaTiO3。锆以斜锆矿ZrO2 和锆英石ZrSiO4的形式存在，铪总是以锆的百分之几的 量和锆伴生且分离困难。 ３、提炼和用途 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。
钒
二、钒的重要化合物
V(+V)具有较大的电荷半径比，所以在水溶液中不
存在简单的V5+离子，而是以钒氧基(VO2+、VO3+)或钒酸 根(VO3-,VO43-)等形式存在。同样，氧化态为+IV的钒在 水溶液中以VO2+离子形式存在。
1、五氧化二钒
V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的 催化剂。
第22章
过渡金属(Ⅰ)
§22.1
§22.2
§22.3 §族22.4 族
引言 钛钒 铬副 锰副
22.1 引 言
什么是过渡元素？在周期表中的位置？分类？
具有部分充填d 或f 壳层电子的元素
§22.2 钛和钒
§22.2.1 钛及其化合物
钛的主要矿物是什么？ 从钛铁矿制取钛白的反应原理？ Ti3+的还原性？如Ti3+与Fe3+、Cu2+的反应？ TiCl4的水解性？ TiO2+离子与H2O2的反应？
2NH4VO3====V2O5+2NH3+H2O V2O5+NaOH===Na3VO4+3H2O V2O5+6HCl===2VOCl2+Cl2+H2O VO2++Fe2++H+===VO2++Fe3++H2O 2VO2++C2O42-+4H+===2VO2++2CO2+2H2O
钒
2、钒酸盐和多钒酸盐
V10O286-+H+HV10O285若pH=1时则变为VO2+。 在钒酸盐的溶液中加过氧化氢,若溶液是弱碱 性、中性或弱酸性时得黄色的二过氧钒酸离子,
3-
§22.3 铬副族 多酸和多酸 盐
22.3.1 22.3.2 22.3.3
铬、钼、钨的单质 铬的化合物 水溶液中离子及其反应
*22.3.4 钼、钨的化合 *物22.3.5 多酸型配合物
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)
1000 ℃ ~1300℃ Na2CrO4(s)
H2O
Na2CO3 (s)
①
Fe2O3 (s)
浸取
Na2CrO4 (aq)
H2SO4 Na2Cr2O7
ห้องสมุดไป่ตู้
酸化
(aq)
②
③
Al
Cr2O3 ④ Cr