厦门大学无机化学习题14 过渡元素概论

过渡元素概论

1.讨论过渡元素下列性质的变化倾向

（1）半径（2）氧化态（3）电离能（4）磁性（5）颜色（6）熔点2.请回答和说明过渡元素的一些性质

（1）有可变的氧化态？

（2）形成许多配合物？

（3）产生有色的顺磁性的离子和化合物？

（4）有好的催化活性

（5）Eø虽为负值，但不是好的还原剂？

3.解释下列事实：

（1）某些含氧酸根离子（如MnO

4－、CrO

4

2－、VO

4

3－等）呈现颜色的原因。

（2）Cu2＋是有色的、顺磁性的离子，而Zn2＋是无色的，抗磁性的？K＋、Ca2＋离子是无色的，Fe2＋、Mn2＋、Ti2＋离子都有颜色？（通常指水合金属离子的颜色）

（3）许多过渡元素Eø虽为负值，但不能从酸中放出氢气？

（4）实验测定四羟基合镍中的Ni－C键的键长要比理论推测的值约短10％。

4.比较N

2

与CO和过渡金属配合能力的相对大小？CO与金属配合反应发生在哪一端？为什么？

5.过渡元素低氧化态和高氧化态稳定存在的条件是什么？

6.试回答下列问题：

（1）过渡元素中有哪些元素容易形成多酸。

（2）过渡元素中有哪些元素容易形成高氧化态？

7.回答和解释下列问题：

（1）用空气氧化TiO、MnO和NiO时哪个最困难。

（2）还原TiO、MnO和NiO哪个最容易？

（提示：回顾过渡元素氧化态的变化规律；金属氧化物的氧化还原性与溶液中离子的氧化还原性具有类比性。）

8.C

60

属哪种类型的配体？富勒烯六元环之间的碳碳双键与中心金属形成何种类型的化学键？你认为过渡金属与富勒烯形成的配合物能稳定存在的可能原因是什么？在这些配合物中，中心金属常呈现何种氧化态？

9.为什么PF

3可以和过渡金属形成许多配合物，而NF

3

几乎不具有这样的性质？PH

3

和过渡金

属形成配合物的能力为什么比NH

3

要强？

10.简述π酸配体的特点。

11.当一个分子或离子配位于金属离子时，哪些因素能使这分子或离子的反应活性发生变化？

12.通过计算说明下列化合物是否遵循18电子规则？

Cr(CO)

6、Mn(CO)

5

－、Ni(CO)

4

、Mn(CO)

4

(NO)、Mo(CO)

3

(PF

3

)

3

、Ni(en)

3

2＋、MnF

6

2－、TiF

6

2－、

[Fe(CO)

4

]2－

13.试绘出Fe(CO)

5、Fe(CO)

4

Pph

3

、Co

2

(CO)

8

和Mn

2

(CO)

10

的空间结构图。

14.Cr(NO)

n

已于1972年合成得到，其中NO是一个三电子配体，问n的数目是多少？

15.列举1－2种具有下列特殊功能的金属的名称。

（1）耐高温金属（2）硬度很大的金属（3）低熔点金属（4）耐腐蚀金属（5）贵重金属

（6）密度很大的金属（7）具有储氢功能的金属

16.比较d区金属和p区金属自上而下族氧化态稳定性变化的趋势，引用有关电极电势的数据对这种变化趋势加以说明。

17.Mn

2O

7

和Re

2

O

7

哪个氧化性强？为什么Re(Ⅶ)可以以K

3

ReO

5

形式存在，而Mn(Ⅶ)却无

K 3MnO

5

？

18.在Cr(CO)

6

中Cr－C键长（192pm）为什么比两共价半径之和（202pm）要短。请加以说

明。Cr(CO)

6

为抗磁性的羰基化合物。推测中心金属Cr与CO成键的价电子分布和杂化轨道类型。

19.说明下列羰基配合物V－C和C－O键长的变化情况：

配合物V(CO)

6－ V(CO)

6

键长（V－C）193pm 200pm

（1）配合物V(CO)

6－的V－C键长为什么比V(CO)

6

中的要短？

（2）预测这两种配合物中的C－O键长比自由的CO键长要短或长？

20.用有关结构知识分析下列物质所呈现的磁性。

（1）[Cr(CH

3COO)

2

·H

2

O]

2

、[Cu(CH

3

COO)

2

·H

2

O]

2

（在一定温度下）均为抗磁性。

（2）Ni(CO)

4为抗磁性，NiCl

4

2－为顺磁性。

（3）Mn(CO)

4

NO为抗磁性。

（4）Fe(CO)

5

为抗磁性。

21.在[CuCl

4·2H

2

O]2－中，核间距是：两个Cu－O键197pm，两个Cu－Cl键232pm和两个Cu

－Cl键295pm。试画出该配离子的结构图，并解释引起各种键长差别的主要原因？

22.把SO

2鼓泡通入稍微酸化的[Cu(NH

3

)

4

]SO

4

溶液中，产生白色沉淀A，元素分析表明A由五

种元素组成，即：Cu、N、S、H和O，其中Cu、N和S的摩尔比为1∶1∶1，红外和激光拉曼光谱表明，在A中存在一种三角锥结构的物种，另一个为四面体构型，另外测定结果表明A为抗磁性物质。

（1）写出A的分子式

（2）给出产生A的反应方程式

（3）当A和1.0mol·L－1的H

2SO

4

加热时，产生沉淀B、气体C和溶液D，B是一种普通的粉

末状产物，写出反应方程式。

（4）在（3）中B的最大理论产率是多少？

23.说明下列问题：

（1）在NaCl和CuCl中，阳离子半径相近（分别为95和96pm），晶格能和熔点的差别却很大，这似乎与所学理论发生矛盾，该如何解释？

CuCl NaCl

U/kJ·mol－1 929 777

熔点／℃ 430 801

（2）Cu与K同属四周期的元素，最外层均有一个4S电子。为什么它们在性质上（电离能、升华热和熔点）差别却非常之大？

Cu K

I

1

/kJ·mol－1 750 419

△Hsø/kJ·mol－1 331 90

m.p/℃ 1083 64