【精品文档】新乡学院化学与化工学院
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新乡学院化学与化工学院
第十六章 d区元素(一)
§16.1 d区元素概述 §16.2 钛 钒 §16.3 铬 钼 钨 多酸型配合物 §16.4 锰 §16.5 铁 钴 镍 §16.6 铂系元素简介 §16.7 金属有机化合物
新乡学院化学与化工学院
§16.1 d区元素概述
16.1.1 d区元素的原子半径和 电离能
Cr2O3
2OH
Cr(OH)
4
2.Cr(OH)3
Cr 3
(适量)OH (灰绿) H Cr(OH)3(s)
OH
H
(亮绿色)
Cr(OH)4
H2O Cr2O3 (绿)
新乡学院化学与化工学院
16.3.3 水溶液中离子及其反应
1.Cr(Ⅲ)的盐
Cr（2 SO
4）3，KCr(SO
）
42
12H
2O,
CrCl3
2H 2SO 4
(浓)
Cr（2 SO
）
43
3SO2
H2O
在冷、浓硝酸中钝化。
新乡学院化学与化工学院
16.3.2 铬的化合物
1.Cr2O3(铬绿) 制备：4Cr 3O2 Δ 2Cr2O3
(NH4 )2 Cr2O7 Δ Cr2O3 N2 4H2O
性质：Cr2O3 6H Cr3 3H2O
3H 2 O
•水解
[Cr(H 2O）6 ]3 K
[Cr(OH)(H 2O）5 ]2 H
104
2Cr3 3S2 6H2O Cr(OH）3 (s) 3H2S(g) 2Cr3 3CO32- 3H2O 2Cr(OH）3 (s) 3CO2 (g)
新乡学院化学与化工学院
•还原性
酸性条件：E (Cr2O72 / Cr3 ) 1.33V
2Cr3 3S2O82 7H2O
Ag
Cr2O
2 7
SO
2 4
14H
碱性条件：E
(CrO
2 4
/
Cr(OH)-4
)
0.12V
2Cr(OH)
4
3H 2O 2
2OH
2CrO24 8H2O
•氧化性
Cr3 Zn(s) 2Cr2 ( 蓝色) Zn2
Cr2+(aq) Cr3+(aq)
新乡学院化学与化工学院
新乡学院化学与化工学院
熔 点 变 化 示 意 图
新乡学院化学与化工学院
16.1.3 d区元素的化学性质
元素
Sc
Ti
E M2/M --- -1.63 V
可溶该 金属的
酸
各种酸
热 HCl HF
元素
Fe
Co
E M2/M -0.409 -0.282 V
可溶该 稀 HCl 缓慢溶解
金属的 酸
H2SO4 在 HCl 等
3. d区元素的原子半径
新乡学院化学与化工学院
4.d区元素的第一电离能
总趋势：同周期 左右由小大,幅度不大。 同副族 不规律。
新乡学院化学与化工Байду номын сангаас院
16.1.2 d区元素的物理性质
•熔点、沸点高 熔点最高的单质：钨(W)
•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。
新乡学院化学与化工学院
16.3.1 铬、钼、钨的单质
铬分族(VIB)：Cr, Mo, W 价层电子构型：(n-1)d 4-5ns1-2 1. 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。
新乡学院化学与化工学院
Fe(CrO2)2(s) 1000 ℃ ~1300℃ Na2CrO4(s) H2O
新乡学院化学与化工学院
E (Ni2+/Ni) =－0.2363V E (Pd2+/Pd) = +0.92V E (Pt2+/Pt) = +1.2V(估计值)
E Zn2/Zn 0.762V E Cd2/Cd 0.402V E Hg2/Hg 0.852V
总趋势：从上到下活泼性降低。
新乡学院化学与化工学院
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
等 Zn
-0.762
稀 HCl H2SO4
等
总趋势：从左至右活泼性降低。
Na2CO3 (s)
①
Fe2O3 (s) 浸取
Na2CrO4 H2SO4 Na2Cr2O7 (aq) 酸化 (aq)
②
Na2Cr2O7 ③ K2Cr2O7
Cr2O3
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
•Cr(Ⅲ)的配合物的多种颜色
[Cr(H2O）6 ]Cl3紫色，[Cr(H2O）5Cl]Cl2 H2O蓝绿色 [Cr(H2O）4Cl2 ]Cl 2H2O绿色
2.Cr2O72-与CrO42-间的转化
•pH值的影响
2CrO
2 4
2H
(黄)
2HCrO
16.1.2 d区元素的物理性质 16.1.3 d区元素的化学性质 16.1.4 d区元素的氧化态 16.1.5 d区元素离子的颜色
新乡学院化学与化工学院
16.1.1 d区元素的原子半径和电离能
1.d区元素在周期表中的位置
新乡学院化学与化工学院
2. d区元素原子的价电子层构型
(n-1)d1-10ns1-2
16.1.4 d区元素的氧化态
有多种氧化态。红色为常见的氧化态。
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16.1.5 d区元素离子的颜色
Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Cu(Ⅱ) Zn(Ⅱ)
水合离子呈现多种颜色。
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§16.3 铬 钼 钨
16.3.1 铬、钼、钨的单质 16.3.2 铬的化合物 16.3.3 水溶液中离子及其反应
Na 2Cr2O7 Na 2SO 4H 2O
③ Na 2Cr2O7 2C
Cr2O3 Na 2CO 3 CO
④ 2Al Cr2O3
2Cr Al2O3
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2.单质铬的性质 •铬元素的电势图
EA/ V
Cr
2
O
2 7
1.33
Cr 3 -0.41 Cr 2 -0.91 Cr
-0.74
EB / V
CrO
2 4
-0.12
Cr(OH)
4
-1.1
Cr(OH) 2
-1.4
Cr
-1.3
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•性质
① 灰白色, 熔点沸点高，硬度大。
② 活泼金属，表面已形成一层氧化膜，活 泼性下降。
③ 无膜金属与酸的反应
Cr + 2H+(新）
Cr3+(蓝）+ H2 O2 Cr3 (紫)
2Cr
第十六章 d区元素(一)
§16.1 d区元素概述 §16.2 钛 钒 §16.3 铬 钼 钨 多酸型配合物 §16.4 锰 §16.5 铁 钴 镍 §16.6 铂系元素简介 §16.7 金属有机化合物
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§16.1 d区元素概述
16.1.1 d区元素的原子半径和 电离能
Cr2O3
2OH
Cr(OH)
4
2.Cr(OH)3
Cr 3
(适量)OH (灰绿) H Cr(OH)3(s)
OH
H
(亮绿色)
Cr(OH)4
H2O Cr2O3 (绿)
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16.3.3 水溶液中离子及其反应
1.Cr(Ⅲ)的盐
Cr（2 SO
4）3，KCr(SO
）
42
12H
2O,
CrCl3
2H 2SO 4
(浓)
Cr（2 SO
）
43
3SO2
H2O
在冷、浓硝酸中钝化。
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16.3.2 铬的化合物
1.Cr2O3(铬绿) 制备：4Cr 3O2 Δ 2Cr2O3
(NH4 )2 Cr2O7 Δ Cr2O3 N2 4H2O
性质：Cr2O3 6H Cr3 3H2O
3H 2 O
•水解
[Cr(H 2O）6 ]3 K
[Cr(OH)(H 2O）5 ]2 H
104
2Cr3 3S2 6H2O Cr(OH）3 (s) 3H2S(g) 2Cr3 3CO32- 3H2O 2Cr(OH）3 (s) 3CO2 (g)
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•还原性
酸性条件：E (Cr2O72 / Cr3 ) 1.33V
2Cr3 3S2O82 7H2O
Ag
Cr2O
2 7
SO
2 4
14H
碱性条件：E
(CrO
2 4
/
Cr(OH)-4
)
0.12V
2Cr(OH)
4
3H 2O 2
2OH
2CrO24 8H2O
•氧化性
Cr3 Zn(s) 2Cr2 ( 蓝色) Zn2
Cr2+(aq) Cr3+(aq)
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熔 点 变 化 示 意 图
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16.1.3 d区元素的化学性质
元素
Sc
Ti
E M2/M --- -1.63 V
可溶该 金属的
酸
各种酸
热 HCl HF
元素
Fe
Co
E M2/M -0.409 -0.282 V
可溶该 稀 HCl 缓慢溶解
金属的 酸
H2SO4 在 HCl 等
3. d区元素的原子半径
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4.d区元素的第一电离能
总趋势：同周期 左右由小大,幅度不大。 同副族 不规律。
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16.1.2 d区元素的物理性质
•熔点、沸点高 熔点最高的单质：钨(W)
•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。
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16.3.1 铬、钼、钨的单质
铬分族(VIB)：Cr, Mo, W 价层电子构型：(n-1)d 4-5ns1-2 1. 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。
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Fe(CrO2)2(s) 1000 ℃ ~1300℃ Na2CrO4(s) H2O
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E (Ni2+/Ni) =－0.2363V E (Pd2+/Pd) = +0.92V E (Pt2+/Pt) = +1.2V(估计值)
E Zn2/Zn 0.762V E Cd2/Cd 0.402V E Hg2/Hg 0.852V
总趋势：从上到下活泼性降低。
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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
等 Zn
-0.762
稀 HCl H2SO4
等
总趋势：从左至右活泼性降低。
Na2CO3 (s)
①
Fe2O3 (s) 浸取
Na2CrO4 H2SO4 Na2Cr2O7 (aq) 酸化 (aq)
②
Na2Cr2O7 ③ K2Cr2O7
Cr2O3
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
•Cr(Ⅲ)的配合物的多种颜色
[Cr(H2O）6 ]Cl3紫色，[Cr(H2O）5Cl]Cl2 H2O蓝绿色 [Cr(H2O）4Cl2 ]Cl 2H2O绿色
2.Cr2O72-与CrO42-间的转化
•pH值的影响
2CrO
2 4
2H
(黄)
2HCrO
16.1.2 d区元素的物理性质 16.1.3 d区元素的化学性质 16.1.4 d区元素的氧化态 16.1.5 d区元素离子的颜色
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16.1.1 d区元素的原子半径和电离能
1.d区元素在周期表中的位置
新乡学院化学与化工学院
2. d区元素原子的价电子层构型
(n-1)d1-10ns1-2
16.1.4 d区元素的氧化态
有多种氧化态。红色为常见的氧化态。
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16.1.5 d区元素离子的颜色
Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Cu(Ⅱ) Zn(Ⅱ)
水合离子呈现多种颜色。
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§16.3 铬 钼 钨
16.3.1 铬、钼、钨的单质 16.3.2 铬的化合物 16.3.3 水溶液中离子及其反应
Na 2Cr2O7 Na 2SO 4H 2O
③ Na 2Cr2O7 2C
Cr2O3 Na 2CO 3 CO
④ 2Al Cr2O3
2Cr Al2O3
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2.单质铬的性质 •铬元素的电势图
EA/ V
Cr
2
O
2 7
1.33
Cr 3 -0.41 Cr 2 -0.91 Cr
-0.74
EB / V
CrO
2 4
-0.12
Cr(OH)
4
-1.1
Cr(OH) 2
-1.4
Cr
-1.3
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•性质
① 灰白色, 熔点沸点高，硬度大。
② 活泼金属，表面已形成一层氧化膜，活 泼性下降。
③ 无膜金属与酸的反应
Cr + 2H+(新）
Cr3+(蓝）+ H2 O2 Cr3 (紫)
2Cr