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第十四章过渡元素 B-B ,14-1 过渡元素的通性,14-2 钛、钒,14-3 铬、钼、钨,14-4 锰,14-5. 铁、钴、镍,无机化学,2,14-1.过渡元素的通性,1-1. 过渡元素的价电子层结构. 1-2. 过渡元素的原子半径和电离势. 1-3. 过渡元素的氧化态. 1-4. 单质的性质 1-5. 过渡元素氧化物的酸碱性. 1-6. 过渡元素水合离子的颜色. 1-7. 过渡元素的配位性质 1-8. 过渡金属及其化合物的磁性.,无机化学,3,1-1. 过渡元素的价电子层结构.,(n-1)d110ns12 (Pd:4d105s0) d电子数较多.d电子可部分或全部成键. d轨道未充满可接受孤电子,无机化学,4,1-2过渡元素的原子半径和电离势.,过渡元素原子半径比较小,电离势不如主族有规律: 同一周期,从左右 r B , 最小 , 然后未充满,d的屏蔽效应、z、r.到了B全充满d屏蔽、z 、 r 同一族 .五、六周期的r相似镧系收缩，离子半径变化相似 较小,无机化学,5,过渡元素的电离势的变化规律与原子半径变化有关: 同一周期从左右 I B , 最大,然后又逐渐减小. 见p1047 表217.,无机化学,6,13. 过渡元素的氧化态.,由于d电子的部分或全部参加成键,所以过渡元素的氧化态一般从+与族数 相同的最高氧化态.见p1049 表218. 同一周期.从左右 氧化态 B 最高,然后. 同一族.自上而下,高氧化态比较稳定,而主族低氧化态比较稳定;,无机化学,7,14.单质的性质,1.物性: 由于过渡元素的r较小,所以密度、硬度较大，熔沸点较高. 由于含有较多d电子,能级交错,所以具有金属光泽,导电导热性大多有磁性. 由于金属晶体是通过金属键结合的，所以过渡金属具有良好的延展,机械加工性;其中W的熔沸点最大(22-57g.cm3),无机化学,8,2.化性. 大多数 较小甚至为反值. M具有较强还原性； 还原性：第一过渡系列 第二 第三(同族)而主族同一族自上而下还原性,表现在； 与酸反应. 第一过渡系列与稀酸； 与活泼非金属反应. 其中Sc,La的还原性较强,在空气中迅速被氧化,在水中反应放出H2，也能溶于酸 。,无机化学,9,1-5. 过渡元素氧化物的酸碱性,同一周期从左右 酸性 碱性. 如:Sc2O3 TiO2 CrO3 Mn2O7 碱性 两性 酸性 强酸性 同一族自上而下酸性减弱;(氧化态相同)； 同一种元素氧化态酸性. 如: MnO2 Mn2O3 MnO3 Mn2O7 碱性 弱碱 两性 酸性,无机化学,10,1-6. 过渡元素水合离子的颜色,由于含有d电子且轨道未充满; d电子可吸收可见光发生电子跃迁使立志显示出互补色.,无机化学,11,1-7.过渡元素的配位性质,d轨道未充满,可接受配体提供的孤电子对而表现出较强的配位能力.,无机化学,12,1-8. 过渡金属及其化合物的磁性.,大多数有磁性.(与其含有未成对d电子有关) 根据未成对电子数 n可判断配位情况确定高自旋或低自旋.,无机化学,13,例题:,某中心离子在八面体弱磁场n=4.9BM,n=4,而在八面体强场n=0BM，n=0. 由此推导出中心离子的d电子数为6,即可能是Co3+或Fe2+ 弱场 高自旋 强场 低自旋 与事实相符.,无机化学,14,14-2. 钛、钒,2-1.钛. 3d24s2 2-2.钒. . 3d34s2,无机化学,15,2-1.钛. 3d24s2,1.单质：银白色金属.=4.506g .cm-3(铁的一半) 较高机械温度,表面致密氧化膜,有良好的抗腐蚀性,制造飞机、坦克有关设备. 2. 重要化合物. TiO2,白色粉末,不溶于水、酸,可溶于HF,热的浓H2SO4 TiO2+6HF=H2TiF6+2H2O TiO2+H2SO4(浓)=TiOSO4+H2O TiO2作颜料,催化剂,化妆品.,无机化学,16,2-2.钒. 3d34s2,1. 单质： 银白色金属.较硬(钢).常温下不溶于稀酸,可溶于HNO3、王水、热的浓 H2SO4,在O2存在下熔融强碱,加热时与大多数非金属反形成合金. 2.重要化合物. V2O5 橙黄色深红色晶体,有毒,微溶于水,为强氧化剂. V2O5+6H+2Cl 2VO2+ Cl2+3H2O V2O5作催化剂(SO2氧化)及有机合成.,D,=,无机化学,17,14-3铬、钼、钨 (n-1)d5ns1,3-1.单质 3-2.重要化合物,无机化学,18,3-1.单质,都是银白色金属,熔沸点很高,铬的硬度最大,表面易形成致密的氧化膜,具有一定耐腐蚀性,一旦膜被破坏则易溶于稀H2SO4中,不溶于HNO3和H3PO4 .钼钨可溶于HNO3+HF中,高温下铬、钼、钨 与酸反应Cr(无氧化膜),可溶于稀HNO3、H2SO4, Mo、W可溶于HNO3+HF 与非金属反应. 易形成合金,无机化学,19,3-2.重要化合物,1.CrO3 2.Cr2O3 3.重铬酸盐 4.铬酸盐(CrO ) 5.钼酸盐.,-,2,4,无机化学,20,CrO3 Cr2O3,1.CrO3暗红色晶体,酸酐,强氧化剂 洗液 K2Cr2O7(s)+2H2SO4(浓)=2KHSO4+2CrO3+H2O (NH3)2Cr2O7 Cr2O3+N2+4H2O 2.Cr2O3绿色粉末.Cr2O3不溶于酸和碱,作催化剂,=,D,无机化学,21,3. 重铬酸盐.,如K2Cr2O7、(NH3)2Cr2O7 。大多易溶于水,在酸性介质中为强氧化剂: Cr2O+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O,无机化学,22,4.铬酸盐(CrO ),K+Na+NH+盐易溶,Hg+、Ba2+、Pb2+盐难溶. 2CrO 2O +H2O 黄 橙红,2-,4,无机化学,23,5.钼酸盐.,(NH4)2MoO4 ( NH4)3PO412MoO3 6H2O 黄色,无机化学,24,14-4 .锰3d54s2,4-1.单质 4-2. 重要化合物.,无机化学,25,4-1.单质,白色金属,质硬而脆,一般使用锰合金,锰钢,耐磨,抗冲击,不锈钢耐腐蚀.,无机化学,26,4-2. 重要化合物.,1.Mn() 2.MnO2 3.KMnO4,无机化学,27,1.Mn(),Mn()具有还原性 2Mn2+5S2O 2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2 白色 棕褐色,无机化学,28,2.MnO2,MnO2黑色粉末具有氧化性 MnO2+4HCl MnCl2+Cl2+2H2O 2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O pH14预定 3MnO +4H+=2MnO+MnO2+H2O,D,=,无机化学,29,3.KMnO4,KMnO4深紫色晶体.强氧化剂,其还原产物与介质有关. 2KMnO4(s)+H2SO4(浓)=Mn2O7+K2SO4+H2O,无机化学,30,14-5. 铁、钴、镍(3d684s2),5-1. 单质:银白色金属. 5-2.重要化合物.(+2、+3氧化态),无机化学,31,5-1. 单质:银白色金属.,有磁性(其合金磁化后可做永久磁铁) 中等活泼,能溶于稀酸. 加热下可与许多非金属反应, 铁可与热的浓碱反应.而Co、Ni不反应. 熔融碱应选用镍坩埚. 与CO反应生成羰基化合物. Fe(CO)5、C(CO)8、Ni(CO)4加热这些羰基化合物.,无机化学,32,5-2.重要化合物.(+2、+3氧化态),+3具有氧化性:Fe3+Co2+Ni2 1.氧化物. 2.氢氧化物 3. 重要的盐 4.重要配合物,无机化学,33,1.氧化物.,Fe2O3.红棕色粉末,不溶于水,可做催化剂、颜料、除锈剂. Fe3O4Fe(FeFe)O4为铁磁性材料敏、 电阻材料.,无机化学,34,A2.氢氧化物,Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 白色 粉红 绿色 Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3 红棕色 棕色 黑色 CoCl26H2O CoCl22H2O CoCl2H2O CoCl2 粉红 紫红 蓝紫 蓝色,325,=,363,393,=,=,无机化学,35,3. 重要的盐,FeSO4 FeCl2 还原剂 FeCl3 氧化性 3Fe2+NO+4H+NO+2H2O3Fe3+Fe(H2O)62+NOFe(