过渡元素2014-杨静

。化学奥林匹克系列讲座，杨静，2014年7月，过渡元素，过渡元素，1，过渡元素的氧化态，1，过渡元素的一般性质，可变氧化数。(1)对于第一过渡体系，随着原子序数的增加，氧化态增加，高氧化态趋于稳定。当D电子超过5时，3d轨道趋于稳定，低氧化态趋于稳定；(2)第二和第三过渡系统的变化趋势与第一过渡系统相似，但高氧化态趋于相对稳定；(3)自上而下，同一基团的特征氧化态增加，高价态趋于稳定。(1)在同一时期，由于原子序数的增加、有效核电荷的增加和金属键的加强，IIIB至VIIB族的原子半径逐渐减小。VIIB组后，原子半径再次上升，这是由于占主导地位的金属键的弱化和有效核电荷增加的二次效应。(2)在同一组中，随着原子层数的增加，第一过渡元素的原子半径从上到下小于相应的第二过渡元素的原子半径，而第三过渡元素的原子半径与第二过渡元素的原子半径相差不大。这是由于镧系元素的收缩。原子半径的变化规律：钨是熔点最高的金属。密度最高的金属是锇。硬度最高的金属是铬。(1)与主族相比，不仅ns电子，而且N-1 D电子也参与了过渡元素晶格中的成键。此外，过渡元素具有小的原子半径和每单位体积大量的原子。因此，过渡元素的熔点、密度和硬度高于主族元素。(2)化学性质金属活性，同样的循环，从左到右，金属活性减弱；在同一组中，从上到下，金属活性降低，4.过渡元素离子的颜色、过渡元素的水合离子以及与其它配体形成的配位离子通常具有特征颜色，这是不同于硫和磷区域中的金属离子的重要特征。D-d过渡是颜色发展的一个重要原因。对于一些有颜色的含氧酸离子，如VO43-(浅黄色)、CrO42-(黄色)、MnO4-(紫色)，它们的颜色被认为是由电荷迁移引起的。上述离子中的金属元素处于最高氧化态，它们的形式电荷分别为V5、Cr6和Mn7。它们都有d0电子构型，并且有很强的捕获电子的能力。这些酸性离子吸收了可见光的部分能量后，氧阴离子的电荷将迁移到金属离子上。随着电荷的迁移，这些离子呈现出不同的颜色。物质颜色发展的一些规律(常温，阳光)，(1)大多数具有d1-9电子构型过渡元素和f1-13电子构型稀土元素的化合物都有颜色，(2)大多数氟化物是无色的(特殊情况：CuF(红色)，BrF(红色)3，4，5，6主要基团，在周期5和6中所有元素的溴化物和碘化物几乎都有颜色。卤化锌是无色的，除了氯化汞(红色)。除氯化亚铜和氯化亚银外，铜组大多是有色的，(3)含氧酸离子：主族元素的含氧酸离子；大多数无色过渡元素的含氧酸离子大多是有色的。随着原子序数的增加，同一个族中的酸根颜色变浅或无色VO43 -黄色CrO42 -橙色MNO 4-紫色NbO43 -无色MoO42 -淡黄TCO 4-淡红TaO43 -无色WO42 -淡黄REO 4-淡红、变浅、变浅、变浅、当同一种元素在同一种化合物中有不同的氧化态时，这种混合价化合物往往呈现颜色，而且该化合物的颜色比相应的单价化合物的颜色更深。例如，普鲁士蓝KFeFe(CN)6呈现深蓝色黄色血盐K4Fe(CN)6黄色红色血盐K3Fe(CN)6橙红色(5)3、4、5、6主要基团，而第5、6周期的大多数元素氧化物都有颜色；周期4、5和6中元素的硫化物几乎都有颜色，(6)顺式异构体络合物的颜色通常比同一络合物的反式异构体的颜色短。顺式Co(NH3)4C 12C1紫(400-430 nm)反式Co(NH3)4C 12C1绿(490-540 nm)顺式Co(en)2Br2Br紫反式Co(en)2Br2Br亮绿色(7)四面体，平面正方形配合物的颜色向短波方向移动CoCl42 -深蓝色Co (H2O) 62粉红色比相应的八面体的颜色(8)如果无色晶体掺杂有杂质或晶格缺陷颜色(9)晶粒的大小经常影响晶体的颜色Hg2oh-Hg2oh Hg(NO3)2Na2CO 3 HgOCO 2 NaO3(10)金属有金属光泽或银白色，但金属粉末都是黑色的，由下式表示：Cr2O 3 72-离子在酸性介质中被锌颗粒还原，溶液的颜色由绿色变为天蓝色，静置后溶液变为绿色。 (1)3ZnCr2O 3 72-14H=3Zn22Cr 37H2O(2)Zn2Cr 3=Zn22Cr 2(天蓝色)(3) 4Cr2O4H=4Cr3(绿色)2H2O。根据物质对外加磁场的反应，物质可分为：物质、反或反磁性物质、顺磁性物质、铁磁物质，物质的磁性与“单电子数”有关。磁矩的大小可以用下面的公式计算：5。过渡金属及其化合物的磁性，其中代表磁矩的大小；n代表被研究物质中单个电子的数量；B代表玻尔磁子。N=1，=1.732 Bn=2，=2.828 Bn=3，=3.873 Bn=4，=4.899 Bn=5，=5.916 B磁矩检测：通常，待测物质的磁矩值通过振动样品磁力仪(VSM)或法拉第磁天平(超导量子干涉磁力仪，SQUID)测量。通过上述公式可以计算出样品中形成的单电子数，进而可以推导出待测物质的D电子构型。结合价键理论或晶体场理论，可以推导出待测物质。过渡元素的中心原子半径小，电荷高，有几个(n-1) d，ns，np轨道，能级差别很小。6.过渡元素容易形成络合物。示例如下：7。多碱和多酸倾向的形成，多酸化学，自20世纪60年代以来非常活跃良好的催化性能(具有酸性、氧化还原和稳定的均相结构)；例如，乙烯乙醛(2)离子交换剂和在分析化学中的应用，如测定MoO42-，Po43-12moo 42-3n H4 hpo 42-23h=(NH4)3p(Mo12o 40)6h 2o 5；(黄色)6h2o3具有更好的抗癌和抗病毒作用。如(NH4) 16 sb 8 w 20 o 80 32h2o、过渡元素的化学性质、氧化还原酸碱配位稳定性、各元素的特异性、钛及其化合物、金属氧化物Cl2高温金属氯化物公司。这种方法也可用于制备无水三氯化铝、三氯化铬、氯化铜、氯化镁等.1.简单物质的制备。在氧化态下稳定。常见的有二氧化钛、四氯化钛、硫酸钛等。2和钛元素的化学性质钛具有较强的耐酸碱腐蚀能力。它既不溶于盐酸和硫酸，也不它只溶于氢氟酸，形成可溶性氟络合物。Ti 6hf=H2 Tif6 2h2，3，Ti化合物，tio2 H2O2=TiO (H2O2) 2(黄色)，(该反应常用于钛的定性分析和检测)。嘿。1、人类有一个美好的理想：利用太阳能和催化剂分解水获得巨大的能量氢能。20世纪70年代，化学家(日本藤岛和本田)实际上开发和研究了相关元素的化合物作为光电极材料，以初步实现这一变化。已知元素的n层中的电子数等于k层中的电子数，并且等于其m层d子层中的电子数。例如，元素可以是()(a)铍(b)钛(c)铁(d)铜。2和a是四价钛的卤化物，并且a由于在潮湿空气中水解而发出白色烟雾。将甲滴加到硝酸银-硝酸溶液中，生成白色沉淀乙，乙易溶于氨水。将少量锌粉放入盐酸溶液中，得到含三氯化钛的紫色溶液。将溶液c与适量氯化铜溶液混合，生成白色沉淀d，并将混合溶液褪色至无色。(1)b的化学式如下：(2)将b溶解在氨水中得到的产物为：(3)a水解的化学反应方程式为：理论计算表明，反应的平衡常数很大，增加HCl浓度不足以抑制反应，但在浓盐酸中，a几乎不水解，因为(4)c溶液与适量氯化铜溶液反应的化学反应方程式如下：1，(B)2，(1)氯化银(2)银(NH3) 2Cl (3)氯化钛4 3H2O=H2TiO 3 4HCl生成配体离子(氯化钛)2-(4)氯化钛3氯化铜2 H2O=氯化钛OCL 2 HCl。参考答案：参考答案：钒及其化合物，1，5 V化合物在水溶液中的存在形式和颜色：V2O5两性酸，微溶于酸水溶液。强碱溶液的存在形式为VO43-，VO3-，酸性溶液的存在形式为多元酸。钒酰氧离子(V2O5+)，(酸度和盐度越高，越容易形成相同的多元酸)存在于强酸性溶液中。介质氧化剂(VO2/VO2)=1.00v(Cl2/cl-)=1.36 v2vo 24h 2cl-(浓)=2VO 2 Cl22H2O(iii)重要催化剂：2SO2(g) O2(g)2SO3(g)，铬及其化合物，h；平衡pH=4.0，Cr2O72- 90%，橙色溶液；H 平衡 pH=9.0，CrO42-99%，溶液黄色。(2)水溶液中存在以下平衡：2cro 42-2h=cr2o72-H2O(黄色)(橙色)，1，铬酸盐和重铬酸盐，(1)CrO3(s) H2O=H2CrO4黄色(非纯酸)。(3)水溶性：重铬酸盐Ba2 Cr2O72-或cro 42-bacro 4 left；(黄色)Pb2 Cr2O72-或cro42- pbc ro 4left。(黄色)Ag Cr2O72-或cro 42-Ag 2 Cr 4 left；(砖红色)，(4)重铬酸盐的强氧化：(cr2o 72-/Cr3)=1.33v(Cl2/cl-)=1.36v例如：K2Cr2O7 14HCl(浓)=2c rcl 3c l 22 KCl 7 H2 ocr 2o 72-14 h6 Fe 2=2cr 36 Fe 37 h2oi-cr3i 2 H2 oh 2co 4(草酸)cr3c o 2，2，Cr (iii)化合物，(2)在碱性介质中，Cr(OH)4-可氧化的CrO42-实施例：2CR(OH)4-3N 2O 2=2CR o 42-4OH-6Na 2H 2O，(3) Cr 3形成络合物倾向：Cr3 3d3CrL6八面体：Cr(NH3)63黄色，Cr(SCN)63-比较：al3n H3 H2OAl(OH)3left fe3n H3 H2OFe(OH)3left and.向含铬废水中加入硫酸亚铁，制得Cr2O3 72- Cr3，加入氢氧化钠至pH6-8(加热使沉淀完全)。发生下列反应：Fe2OH-=铁(羟基)2(硫)Fe3OH-=铁(羟基)3(硫)Cr3OH-=铬(羟基)3(硫)。六价铬毒性很大，而三价铬对人体的毒性要小得多。请列出含六价铬工业废水的处理方法，并写出相应的方程式。洗涤液K2Cr2O7浓H2SO4利用了Cr()的强氧化和H2SO4的强酸性。因为六价铬污染环境并且致癌，所以不使用。可以用王水代替(王水：硝酸(浓缩):盐酸(浓缩)=1:3)。利用硝酸的强氧化、氯的络合和大多数金属硝酸盐的溶解性。由于硝酸-盐酸溶液在储存过程中会分解，现在就应该配制王水。过去，实验室用洗液清洗玻璃仪器(成分：K2Cr2O7浓H2SO4)。原则是什么？你为什么不再用洗液清洗玻璃仪器？根据洗液的原理，请从常用化学试剂中选择合适的试剂作为洗液替代品，并说明原因。在锰的各种氧化态中，2种氧化态在酸性溶液中是稳定的。4氧化态主要以二氧化锰或络合物的形式存在。高锰酸钾是氧化态6和7中最重要的化合物。高锰酸钾是一种常见的强氧化剂，因为它具有强氧化性。其氧化能力和还原产物与介质的酸碱性密切相关。(1)H :KMnO4一般被还原成Mn2(2)H2O : MnO 4一般被还原为二氧化锰；(3)羟基-:KMnO4一般被还原成MnO 42-；(1)当K2SO3溶液滴加到高锰酸钾中时，MnO4 -过量，而还原剂K2SO3不过量。此时，MnO4-将被还原为MnO22MnO4- 3MN2 2H2O=5MnO2 4H (2)当将高锰酸钾滴加到K2SO4溶液中时，SO32 -过量，并且MnO4-将被还原为Mn2+，问题：在相同的酸性条件下，当将K2SO4溶液滴加到高锰酸钾溶液中并且将高锰酸钾溶液滴加到K2SO4溶液中时，是否观察到相同的现象？元素电位图的表达：将同一元素的各种氧化态从高到低排列在水平行中(氧化型在左边，还原型在右边)。如果在两个氧化态之间形成了一个电对，用一条直线将它们连接起来，并标出与上述电对相对应的标准电极电位。铁系列元素，第八组中的九种元素，虽然有共同的纵向相似性，但横向相似性更为突出。据此，这9种元素可分为如下3个系列：(1)铁元素：铁、钴、镍(第一过渡元素)(2)轻铂元素：钌、铑、钯(第二过渡元素)(3)重铂元素：锇、铱、铂(第三过渡元素)，其中轻铂和重铂这6种元素统称为铂元素。铂金属的化学性质高于所有其他金属。2.铂金属不与氮相互作用，在室温下对空气和氧气等非金属稳定，不会相互作用。只有在高温下，它才能与非金属如氧、硫、磷、氟和氯反应生成相应的化合物。3.铂基金属具有高催化活性，尤其是金属粉末。4.铂金属和铁金属一样，容易形成配位化合物。银白色普通金属M与一氧化碳在500千帕和200兆帕的温度下反应，生成淡黄色液体A。A在高温下可分解成M和一氧化碳。金属M的红色络合物B，顺磁性和磁矩为2.3(玻尔磁子)。硼在中性溶