234-17-_无机化学教案-3金属单质的化学性质.ppt

(1)金属元素的溶解性,明显地，同周期元素的活泼性从左至右降低；Zr、Hf仅能溶于王水，Ru,Rh,Os,Ir不溶于王水，与其有较大的电离能、升华焓有关，有些还易形成致密的氧化膜；与B、C、N形成间充式化合物，m.p.比纯金属还高(TiC,WC,TiN,TiB的m.p.3000，硬度都接近于金刚石.,E(M2+/M)/V-1.63-1.2-0.86-1.17能溶于的酸各种酸热HCl,HFHNO3,HF,稀HCl,稀HCl,浓H2SO4浓H2SO4H2SO4等,元素ScTiVCrMn,元素FeCoNiCuZn,E(M2+/M)/V-0.44-0.29-0.25+0.34-0.763能溶于的酸稀HCl,缓慢溶解在稀HCl,HNO3，热、稀HCl,H2SO4等HCl等酸中H2SO4等浓H2SO4H2SO4等,11.3金属单质的化学性质,元素ScTiVCrMnFeCoNi+2+2+2+2+2+2+2+3+3+3+3+3+3+3+3氧化态+4+4+4+4+4+5+6+6+6+7,(划横线表示常见氧化态),左右,氧化态先升高后降低,上下,同族高氧化态趋向稳定,Fe+2、+3Ru+4Os+4、+6、+8,(2)过渡元素的氧化态,d区金属自左至右族氧化态稳定性下降和低氧化态稳定上升的趋势可以理解为核电荷逐渐增加，对价层电子控制能力逐渐加大的结果.,d电子组态d1d2d3d4d5d6d7d8d9d10,M2+(aq)Sc2+Ti2+V2+Cr2+Mn2+Fe2+Co2+Ni2+Cu2+Zn2+,稳定性增大,同周期元素低氧化态稳定性变化趋势,同族元素族数氧化态稳定性变化趋势,同族元素自上而下形成族数氧化态的趋势增强,需要指出的是，这条规律对第3族和第12族表现不明显,p区元素氧化数的改变往往是不连续的，而d区元素往往是连续：,d区元素增加的电子填充在d轨道，d与s轨道接近，d电子可逐个地参加成键,p区元素除了单个p电子首先参与成键外，还可依次拆开成对的p电子，甚至ns2电子对，氧化数总是增加2,随周期性的增加，主族元素低氧化态趋于稳定，而过渡元素高氧化态趋于稳定：,主族因“惰性电子对效应”过渡元素是I1和I2往往是第二、三过渡系列比第一大，但从I3开始，往往相反：,几种产量最大、又涉及催化过程的无机化学产品的生产没有例外地使用d区金属催化剂；d区元素较高的催化活性椐认为与电子容易失去、容易得到、或容易由一种能级迁移至另一能级的事实有关；例如，V2O5催化SO2氧化的反应，可能涉及到V(+5)与V(+4)氧化态之间的转换：1/2O2+2V(+4)=O2-+2V(+5)+)SO2+2V(+5)+O2-=2V(+4)+SO31/2O2+SO2=SO3,(3)过渡金属与工业催化,多相催化生产硫酸合成氨制造硝酸氯碱工业合成气制汽油均相催化氢甲酰化生产正构醛乙烯氧化制乙醛甲醇羰基化制乙酸合成气制乙酐,2SO2+O2=2SO3N2+3H2=2NH34NH3+5O2=4NO+6H2O2NaCl+2H2O=Cl2+2NaOH+H2CO+H2烷烃混合物RCH=CH2+CO+H2=RCH2CH2CHOH2C=CH2+(1/2)O2=CH3CHOCH3OH+CO=CH3COOHCO+H2乙酐,V2O5Fe3O4PtRh(90:10)合金或PtRhPd(90:5:5)合金RuO2阳极(电解)Fe催化剂Co(+1)或Rh(+1)羰基化合物,Pd