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第十章d区元素 一 元素周期表的分区 10 1d区元素概述1 d区元素的划分第一过渡元素外过渡元素第二过渡元素d区元素第三过渡元素过渡元素内过渡元素f区元素镧系过渡锕系过渡2 d区元素在自然界存在的形式及丰度3 d区元素的基本性质的变化规律性 1 原子半径与电离能变化规律性 从左到右 次周期性的变化 为什么 从上到下 与主族元素的比较 第六周期的特殊性 2 d区元素的物理性质 典型的金属元素 金属的分类 物理性质相距比较大 绝大多数为高熔点 高沸点 密度大 导电性和导热性良好的金属 单质和化合物多有磁性 3 d区元素的化学性质 电子构型 n 1 d1 10ns0 2 成键特点 s d电子参与成键较活泼的金属 离子键为主 相同价态时 从左到右 从上到下离子键的性质降低 第五 第六周期元素化学性质的差异及惰性电子对效应 有空的s p轨道 易形成配位键 4 d区元素的氧化态ScTiVCrMnFeCo价电子层结构3d14s23d14s23d24s23d34s23d44s23d54s23d64s2 3 10 10 2 1 3 2 20 10氧化值 2 3 1 20 1 10 1 2 1 2 4 3 4 2 3 1 2 3 4 3 4 5 4 5 3 4 6 5 6 5 6 7 主要氧化态 稳定氧化态 这些氧化态的存在条件 氧化态的变化规律 从左到右 同一过渡族 从上到下 第一过渡族到第三过渡族 d区元素离子绝大多数都有颜色 在H2O溶液和盐中 d区元素离子有颜色的原因d区元素离子具有 n 1 d1 10ns0 2 价电子为d和s电子 两者比较接近 有空的d轨道 有H2O分子或其它配体的作用 d轨道产生分裂 d区元素水合离子吸收光谱的测定 5 d区元素离子的颜色 6 d区元素的配位化合物 d区元素易形成配位化合物 原因 d区元素的配位化合物多为2 4 6配位的 d区元素水合离子吸收光谱的测定 物质颜色与吸收光的关系 物质颜色吸收光颜色波长 nm 绿红760 630蓝橙630 600紫红黄600 570红绿570 500橙青500 450黄蓝450 430黄绿紫430 400物质的颜色与吸收光为互补关系 红紫橙蓝黄青绿 10 2钛 钒 1 钛及钛的化合物 1 钛的单质 在自然界中的存在及丰度 物理性质 特殊性 化学性质 特殊性 应用 2 钛的化合物 钛的价电子构型 3d24s2 Ti成键特点及可能的氧化态 4 3 2 1 0 1 最稳定价态是 4 低价态的离子键性质 高价的共价键突出 Ti的元素电势图 0 007v 0 37v 1 63vTiO2 Ti3 Ti2 Ti 0 86v无色紫色褐色银白色从元素电势图可以看出各氧化态的相对稳定性 重要化合物有氧化物 氯化物和硫酸盐氧化物 TiO2 1 化合物的制取水化物 TiO2 H2O 2 化合物的物理 化学性质氯化物 TiCl4 TiCl3 3 应用硫酸盐 TiOSO4 重要的化学反应 氧化还原性 水溶液反应 Ti 是最稳定的状态 有较弱氧化性 Ti 和Ti 有较强的还原性 2Ti2 2H 2Ti3 H2褐色紫色4Ti3 O2 H2O 4TiO2 4H Ti3 Cu2 H2O TiO2 CuCl 2H 3 Ti的重要化合物 TiO2 2Cl2 2C TiCl4 2CO2 高温 TiO2 BaCO3 BaTiO3TiCl4 CO2 高温 TiO2 H2SO4 TiOSO4 H2OTiCl4 2H2O TiO2 4HCl2TiCl4 H2 2TiCl3 2HClTiCl4 Zn 2TiCl3 2ZnCl2 Ti的配合物及Ti的鉴定TiO2 H2O2 Ti H2O2 2 无色橘黄色 1 钒及钒的化合物 1 钒的单质 在自然界中的存在及丰度 分散 与其它金属共生 物理性质 特殊性 高硬度 化学性质 特殊性 应用 2 钒的化合物 钒的价电子构型 3d34s2 V成键特点及可能的氧化态 5 4 3 2 最稳定价态是 5 低价态的离子键性质 高价的共价键突出 V的元素电势图 0 999v 0 34v 0 255v 1 2VVO2 VO2 V3 V2 Ti黄色蓝色绿色紫色银白色从元素电势图可以看出各氧化态的相对稳定性 3 V的重要化合物 重要化合物有氧化物 含氧酸盐氧化物 V2O5 1 化合物的制取含氧酸盐 MVO3 2 化合物的物理 化学性质 3 应用 重要的化学反应 氧化还原性 水溶液反应 V 是相对稳定的状态 存在的形式 V2O5和VO2 有较强的氧化性 V VO2 即有一定的氧化性又有一定的还原性 V3 和Ti3 有较强的还原性 V2O5 2Cl 6H 2VO2 Cl2 2H2OV2O5 SO32 4H 2VO2 SO42 2H2O2VO2 SO32 2H 2VO2 SO42 H2O5VO2 H2O MnO4 5VO2 Mn2 2H 4 V的配合物及Ti的鉴定VO2 H2O2 VO2 H2O2 浅黄色红棕色 钒酸 钒多酸 钒酸根离子钒酸根 VO43 在水溶液中 由于V 的特殊性 不同的条件 温度 pH 下可形成一系列不同的复杂离子 单酸 一个核 简单酸 如钒酸H3VO4多酸 两个或两个以上的核 核与核之间连接方式有不同 钒酸在一定的条件下可缩合成钒多酸 pH 12 612 99 77 6 56 5 2 22 2 1 1主要离子 VO43 V2O74 V3O93 V10O286 V2O5 xH2OVO2 淡黄色 红棕色 橙棕色淡黄色V O1 41 3 51 31 2 81 2 51 2 10 3铬 钼 钨及多酸型配合物 1 Cr Mo W单质及存在的形式 重要的合金元素 高熔点 高沸点 Cr是金属中最硬的 W是熔点最高的 Mo W是稀有元素 但在我国是丰产元素 主要矿物有 Fe CrO2 2 MoS CaWO4 FeWO4 MnWO4等等 由铬铁矿提取Cr的化学反应为 4Fe CrO2 2 8Na2CO3 7O2 2Fe2O3 8Na2CrO4 8CO28Na2CrO4 6Na2S 23H2O 8Cr OH 3 3Na2S2O3 22NaOH2Cr OH 3 Cr2O3 3H2OCr2O3 2Al 2Cr Al2O3 2 Cr Mo W的化学性质 Cr的价电子构型 3d54s1 成键特点及可能的氧化态 6 5 4 3 2 1 0 1 2 最常见的价态 6 3 6价态的物种有较强的氧化性 其它价态的物种具有还原性 低价态的离子键性质 高价的共价键突出 Mo的价电子构型 4d55s1 成键特点及可能的氧化态 6 5 4 3 2 1 0 最常见的价态 6 4 其它价态的不多见 6价态的物种氧化性不强 其它价态的物种具有还原性 低价态的离子键性质 高价的共价键突出 W的价电子构型 5d46s2 成键特点及可能的氧化态 6 5 4 3 2 1 0 最常见的价态 6 4 其它价态的不多见 6价态的物种氧化性不强 其它价态的物种具有还原性 低价态的离子键性质 高价的共价键突出 6价态的稳定性比较 Cr Mo W 3 Cr Mo W的重要化合物 1 氧化物 Cr2O3 CrO3 MoO2 MoO3 WO2 WO3价态的变化酸碱性的变化应用 2 氢氧化物 Cr OH 3 两性氢氧化物 与Al OH 3相似 有不同Cr OH 6 H2CrO4 CrO3 H2O 白色 难溶 酸性Mo OH 4 H2MoO4 MoO3 H2O 白色 难溶 酸性W OH 4 H2WO4 WO3 H2O 黄色 难溶 酸性Mo OH 6 W OH 6 酸碱性的变化 3 Cr 化合物Cr2O3 两性 还原性 Cr2O3 H2SO4 Cr2 SO4 3Cr2O3 NaOH 2Na CrO2 H2OCr OH 3 两性 还原性 Cr OH 3 6H Cr3 3H2OCr OH 3 OH CrO2 2H2O 4 Cr 化合物 M2CrO4 M2Cr2O7或MCrO4 MCr2O7 1 重要的化合物Na2CrO4 Na2Cr2O7和K2CrO4 K2Cr2O7BaCrO4 BaCr2O7 PbCrO4 Ag2Cr2O7Cr的配合物 Mo W的多酸型配合物2 重要的化学性质 不稳定性 K2Cr2O7 4K2CrO4 Cr2O3 3O2 氧化性 有较强的氧化性Cr2O72 14H 6e 2Cr3 H2OE0 1 33Vk2Cr2O7 6FeSO4 7H2SO4 3Fe2 SO4 3 Cr2 SO4 3 K2 SO4 3 7H2OCr2O72 6Br 14H 2Cr3 3Br2 7H2O3Br2 2Cr OH 3 H2O 6Br Cr2O72 8H CrO42 与Cr2O72 的平衡Cr2O72 H2O2HCrO4 CrO42 2H 橙色黄色因此有 Cr2O72 2Ba2 H2O 2H 2BaCrO4 黄色 KSP 1 6 10 10Cr2O72 2Pb2 H2O 2H 2PbCrO4 黄色 KSP 1 77 10 14Cr2O72 4Ag H2O 2H 2Ag2CrO4 砖红色 KSP 9 0 10 12 Cr 的鉴定OH OH H2SO4Cr3 CrO22 CrO42 黄色 Cr2O