过渡元素性质和电子结构

1、过渡元素性质和电子结构23-1 引言问题：1. 过渡元素包括周期表中的哪些元素？它们具有哪些共同性质？2. 过渡元素的价层电子结构有何特征？23-1 引言 过渡元素包括周期表中的哪些元素？它们 具有哪些共同性质？第一过渡系元素第二过渡系元素第三过渡系元素第一过渡系元素：轻过渡系。第二过渡系元素、第三过渡系元素：重过渡系。钇和镧系又称为希土元素。铁、钴、镍称为铁系元素。除铁、钴、镍外的第副族的Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Pt称为铂系元素。23-1 引言共同 性质：(1) 它们都是金属，导热导电、高熔点、高硬 度、延展性好。(2) 大部分过渡金属的电极电势为负值，即还 原能力较强，可置换酸中氢。

2、(3) 除少数例外（B），它们都存在多种氧化 态。23-1 引言(4) 水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。 它们的原子和离子形成配合物的倾向都较 大。(6) 可形成顺磁性的化合物。23-1 引言23-1 引言2. 过渡元素的价层电子结构有何特征？ d区元素原子的价电子层构型： (n-1)d1-10ns1-2 除Pd(3d104s0)和B(n-1)d10ns1外，均有未充满的d轨道且最外层也只有12个电子。因而它们原子的最外两个电子层都是未充满的。23-2 第一过渡系元素的基本性质问题：1. 第一过渡金属的活泼性怎样？有何变化规律？2为什么第一过渡金属中锰和铜的熔点相对较低？3过渡元素在氧化态

3、表现及其变化规律有何特征？与s区和p区元素比在氧化态表现和变化规律上有何不同？问题： 过渡元素氧化物的酸碱性变化规律与主族 金属比有何相似和不同？5. 过渡元素为何有较强的形成配合物的能 力？过渡元素的水合离子为何常显示出一 定的颜色？ 物质的磁性与其电子结构有何关系？为什 么第族的金属有较好的催化性能？23-2 第一过渡系元素的基本性质23-2 第一过渡系元素的基本性质1. 第一过渡金属的活泼性怎样？有何变化规律？(1) d区元素中以B族元素的化学性质最活泼。能与空气、水、稀酸等反应.(2) 第一过渡系元素比较活泼，除V外，均能与稀酸反应置换出氢。(3) 第二、第三过渡系元素不活泼(B族例外

4、) 均不能与稀酸反应，W和Pt不与浓硝酸反 应，但溶于王水，Nd、Ta、Ru、Rh、 Os、Ir等不与王水反应。变化规律：同周期：从左至右活泼性降低。同族：从上到下活泼性降低。23-2 第一过渡系元素的基本性质23-2 第一过渡系元素的基本性质2为什么第一过渡金属中锰和铜的熔点相对较低？Mn的价电子构型：3d54s2Cu的价电子构型：3d104s13d轨道为半充满和全充满的稳定构型，参与形成金属键的能力弱，因而熔点较低。熔点变化示意图23-2 第一过渡系元素的基本性质3过渡元素在氧化态表现及其变化规律有何特征？与s区和p区元素比在氧化态表现和变化规律上有何不同？过渡元素的氧化态 最高氧化数等于

5、所属族数(B、B除外)。 同族元素比较，由上到下，高价态趋于 稳定。s区和p区元素比： s区元素没有变价； 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。 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，同一元素氧化态的变化是连续的 。23-2 第一过渡系元素的基本性质4. 过渡元素氧化物的酸碱性变化规律与主族金属比有何相似和不同？相似性：变化规律相似。（1） 同种元素，不同氧化态的氧化物，其酸碱性随氧化数的降低酸性减弱，碱性增强。 Mn2O7 MnO3 MnO2 Mn2O3 MnO

6、 强酸性 酸性 两性 弱碱性 碱性（2） 同一过渡系内各元素的最高氧化态的氧化物及水合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。 Sc2O3 TiO2 CrO3 Mn2O7 强碱 两性 酸性 强酸（3）同族元素，自上而下各元素相同氧化态的氧化物及其水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。 H2CrO4H2MoO4 H2WO4 中强酸弱酸两性偏酸性不同： 因同族从上到下半径增加缓慢，碱性增加缓慢。23-2 第一过渡系元素的基本性质5 . 过渡元素为何有较强的形成配合物的能力？过渡元素的水合离子为何常显示出一定的颜色？（1） 过渡元素的价电子轨道多(5个(n-1)d轨道，个s轨道，3个p轨道)。（2）空价电子轨道

7、可以接受配体电子对形成配键。（3）d电子较多的过渡元素可以与配体形成d-反馈键另：因d轨道不满而参加成键时易形成内轨型配合物。且相对电负性较大，金属离子与配体间的相互作用加强，可以形成较稳定的配合物。中心离子半径在0.0750.06nm范围内的配合物表现的较突出，主要表现在配位体交换慢，有些很慢。如：CrCl36H2O在水溶液中长期放置： Cr(H2O)4Cl2+(绿色)+H2O Cr(H2O)5Cl2+(浅绿色)+Cl- Cr(H2O)5Cl2+H2O Cr(H2O)63+(蓝紫色)+Cl- 过渡元素的水合离子大部分都有一定的颜色，这是因为电子的跃迁(d-d跃迁)能级一般在可见光的范围(d0

8、、d10结构的离子无色)：水合离子及颜色：Ti3+ V2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+紫红 紫 绿 蓝紫 肉色 浅绿 浅紫 粉红 绿 (绿色)化合物的颜色和无机颜料:颜料(pigments)： 是指不溶解于、只能以微粒状态分散于粘合剂中的着色剂。染料(dyes)： 可溶性的着色剂，大部分为有机化合物。主要用于棉布、丝绸的染色，色光艳亮，但牢度欠佳。 形成有色化合物是 d 区元素的一个重要特征，最重要的无机颜料大部分都是 d 区元素化合物。红色：-Fe2O3 CdS/CdSe Pb3O4 (红色氧化铁) (镉红) (红铅粉) 许多国家都在颁布相应的法律限制

9、使用含有危害人体健康和环境的重金属元素（如 Cd,Cr,Hg,Mo,等）的颜料。 因此，发展新型、无毒的无机颜料已迫在眉睫。23-2 第一过渡系元素的基本性质6. 物质的磁性与其电子结构有何关系？为什么第族的金属有较好的催化性能？ d区金属因为d轨道未满，有未配对电子，所以金属及其化合物多为顺磁性。 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： 1/2 O2 + 2 V(+4) = O 2- + 2 V(+5) +) SO2 + 2 V(+5)

10、 + O 2- = 2 V(+4) + SO3 1/2 O2 + SO2 = SO3 对于副族，一般认为是与其d电子较多，易形成反馈键，使被催化的物质活化有关。 例，在合成氨工业这用Pd-Pt催化剂。由于Pd、Pt的d电子可进入与N2的空轨道形成反馈键，使N2的键级降低，反应活性增大。23-2 第一过渡系元素的基本性质离子极化作用对化合物颜色及性质的影响23-3 钪（自学了解）23-4 钛问题：1钛有何特征氧化态和成键特征？从电极电势看钛为活泼金属，为什么它有优越的抗化学腐蚀的能力？2. 何从钛铁矿制取单质钛？ 问题：3. TiO2为钛酸的酸酐，能否用TiO2溶于水制取 钛酸？TiO2有哪些主

11、要性质和用途？ 为什么水溶液中不存在简单的Ti4+离子？ TiCl4有何主要性质？23-4 钛23-4 钛1钛有何特征氧化态和成键特征？从电极电势看钛为活泼金属，为什么它有优越的抗化学腐蚀的能力？ Ti：3d24s2 氧化态：+、+、+ ； 以+最稳定。 Ti2+/Ti = - 由于常温下形成致密的氧化物保护膜，所以有优越的抗腐蚀能力。 钛是抗腐蚀性强、密度小、亲生物（人造关节）及有记忆性的金属，用于化工、医疗、卫星、飞机、潜艇材料等。23-4 钛23-4 钛 钛在加热时可与 X2、O2、H2、B、N2、S、CO等作用。 钛能溶于热的浓HCl： 2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2 钛更易溶

12、于HF+HCl(H2SO4)： Ti+6HF= TiF62-+2H+2H223-4 钛2. 如何从钛铁矿制取单质钛？ 钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2 1. 矿石中含有FeO、Fe2O3杂质,先用浓硫酸处理FeTiO3+3H2SO4=FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O FeO+H2SO4=FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O 2. 加入单质铁把Fe3+离子还原为Fe2+离子，然后使溶液冷却至273K以下使FeSO47H2O结晶析出。 3.

13、 加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 Ti(SO4)2+H2O=TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+H2O=H2TiO3+H2SO4 4. 分离煅烧 H2TiO3=TiO2+H2O5. 碳氯法TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO1000-1100K6. 在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原TiCl4可得海棉钛，再经熔融制得钛锭。 TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti3. TiO2为钛酸的酸酐，能否用TiO2溶于水制取钛酸？TiO2有哪些主要性质和用途？ TiO2金红石、钛白，白色粉末，不溶于水及稀酸，所以不能用TiO2溶于水制取钛酸。主要性质： 两性（但酸性和碱性都很弱）和难

14、溶性。23-4 钛 TiO2(俗称钛白)，不溶于水，溶于氢氟酸，浓硫酸等：TiOSO4+2NaOH=TiO2H2O+Na2SO4 TiO26HFH2TiF62H2OTiO22H2SO4Ti(SO4)22H2OTiO2H2SO4TiOSO4H2O23-4 钛 若加碱中和水解新制备的TiOSO4酸性溶液，得到型钛酸，称正钛酸，它溶于酸和碱而具有两性。 二氧化钛溶于浓硫酸所得溶是酸性的，但加热煮沸发生水解，得到不溶于酸、碱的水合二氧化钛沉淀，即型钛酸，分子式也与成H2TiO3 。23-4 钛23-4 钛TiO2主要用途： 制造白色高级油漆和涂料。 钛白是最白的物质，1克钛白就可以把450平方厘米的面

15、积涂得雪白，其遮盖性大于锌白，持久性大于铅白，是一种高级白色颜料。4. 为什么水溶液中不存在简单的Ti4+离子？TiCl4有何主要性质？ Ti4+因为Z/r值大，容易水解得到TiO2+离子钛酰离子。23-4 钛TiOTiTiTiTiOOOOTiCl4： 无色有刺激性气味的液体，极易水解，在空气中冒烟，在军事上可用作烟幕弹。 由于 Ti4+离子电荷高，半径小，极化力极强，所以在酸性溶液中主要存在TiO2+ （钛酰离子）。 TiCl4主要用于制取金属钛。23-4 钛23-4 钛TiCl43H2OH2TiO34HCl发生部分水解：TiCl4H2OTiOCl22HClTiO2+的检验：TiO2+H2O

16、2TiO(H2O2)2+(弱酸中橙黄色，强酸中橙红色)23-5 钒问题：1. 钒有何特征氧化态？钒为活泼金属，为什么有较好的抗酸能力？2. 工业上怎样制取V2O5和单质钒？V2O5有哪些性质和用途？3. 钒(+)在酸性和碱性介质中的主要存在形式是什么？在钒酸盐(VO43-)中逐渐加酸有何现象？如何鉴定钒(+)？23-5 钒1. 钒有何特征氧化态？钒为活泼金属，为什么有较好的抗酸能力？ 电子构型为：3d34s2 价态有：+V、+IV、+III、+II。 以+V价最稳定。+IV价在酸中也较稳定。 V2+/V = - 因为易钝化，所以有良好的抗酸能力。 主要用途： 钒的主要用途在于冶炼特种钢，钒钢具

17、有很大的强度、弹性以及优良的抗磨和抗冲击的性能，用于制造结构钢、弹簧钢、装甲钢和钢轨等，是汽车和飞机的优良原料钢。23-5 钒23-5 钒2. 工业上怎样制取V2O5和单质钒？V2O5有哪些性质和用途？ V2O5(矿石) + NaCl + O2 =2NaVO3+Cl2 Ca(VO3)2 + NaCO3 = CaCO3 + 2NaVO3 酸化得V2O5水合物。 用途：V2O5在工业上用于作催化剂。焙烧熔纯的V2O5制取是由NH4VO3分解得到： 2NH4VO3=V2O52NH3H2O700K性质：两性（强酸性弱碱性）、强氧化性。23-5 钒V2O5+NaOH=Na3VO4+3H2OV2O5+6H

18、Cl=2VOCl2+Cl2+H2OVO2+Fe2+H+=VO2+Fe3+H2O2VO2+C2O42-+4H+=2VO2+2CO2+2H2O23-5 钒3. 钒(+)在酸性和碱性介质中的主要存在形式是什么？在钒酸盐(VO43-)中逐渐加酸有何现象？如何鉴定钒(+)？ VO43- V2O5(pH2) VO2+ (黄色) (黄色)H+H+2VO43-+2H+ 2HVO42- V2O74-+H2O(pH13)3V2O74-+6H+ 2V3O93-+3H2O(pH8.4)10V3O93-+12H+ 3V10O286-+6H2O(8pH3) 若酸度再增大，则缩合度不变，而是获得质子。 V10O286-+H

19、+ HV10O285- 若pH=1时则变为VO2+。23-5 钒鉴定钒：VO43- + 2H2O2 =VO2(O2)23- + 2H2O中性黄色VO43- + H2O2 +6H+ =V(O2)3+ 4H2O强酸性红棕色VO2(O2)23-6H+ V(O2)3+H2O22H2O黄色红棕色23-6 铬问题：1我国的铬矿主要分布在什么地方？如何从铬矿制备 K2Cr2O7？ 2. 铬有哪些常见氧化态？这些氧化态在酸性和碱性介质中以何种形式存在？稳定性如何？举例说明。问题：3. Cr()的氧化物和氢氧化物分别为什么颜 色？有何主要性质？Cr()和 Al()有何相 似和不同？4. Cr()的化合物有何主要

20、性质？5. 了解含铬废水的处理。23-6 铬23-6 铬1. 我国的铬矿主要分布在什么地方？如何从铬 矿制备 K2Cr2O7？ 主要矿物为铬铁矿 (FeCr2O4)，近似的化学组成的 (Fe, Mg) Cr，Al, Fe()2O4。 我国的铬矿主要分布在青海的柴达木、宁夏的贺兰山等地。 K2Cr2O7是重要的化工试剂，从铬铁矿制备K2Cr2O7：23-6 铬铬铁矿碱熔水浸取通CO2调节PH除杂滤液酸化复分解结晶K2Cr2O7 FeCr2O48Na2CO37O2= 8Na2CrO4Fe2O38CO223-6 铬1000 1300 Al(OH)4- +CO2=Al(OH)3 +HCO3-SiO32

21、- +2CO2 +2H2O =H2SiO3 + 2HCO3-Na2CrO4H2SO4Na2Cr2O7Na2SO4H2ONa2Cr2O72KCl2NaClK2Cr2O723-6 铬2. 铬有哪些常见氧化态？这些氧化态在酸性和碱性介质中以何种形式存在？稳定性如何？举例说明。价层电子构型：3d 54s1主要氧化态：+、23-6 铬(灰蓝)(亮绿色)Cr(+)：酸中(蓝绿)碱中CrO42-/Cr(OH)4- = -0.23V；Cr3+/Cr2+ Cr(+)在碱性介质中有一定的还原性，酸中稳定。2CrO2-3H2O22OH-2CrO42-4H2O (或Na2O2)23-6 铬(绿色)(黄色)2Cr3+3

22、S2O82-+7H2O =Cr2O72-+6SO42-+14H+Ag+催化10Cr3+6MnO4-+11H2O=5Cr2O72-+6Mn2+22H+加热2Cr3+Zn=2Cr2+(蓝色)+Zn2+ Cr2+(aq) Cr3+(aq)23-6 铬Cr()：OHOCr 2HCrO 2H2CrO2272424+-+-(黄)(橙)pH6：CrO42-为主Cr(+)在酸性介质中有强氧化性，碱中相对稳定。O7H2KCl2+OH4Cr23SOH83SOOCr232423272+-+-O7H2Cr3S8HS3HOCr232272+-O7H2Cr3I14H6IOCr232272+-2CrCl3Cl)14HCl(

23、s)OCrK32722+浓O7H2Cr6Fe14H6FeOCr2332272+-O7H2Cr3Sn14H3SnOCr2342272+-23-6 铬23-6 铬3. Cr()的氧化物和氢氧化物分别为什么颜色？有何主要性质？Cr()和 Al()有何相似和不同？ Cr(OH)3：灰蓝色。 Cr2O3：绿色。Cr(OH)3、 Cr2O3主要性质：(1) 微溶性。(2) 两性。(3) 还原性。23-6 铬Cr()和 Al()有何相似和不同：相似： M2O3、M(OH)3均为两性； M(OH)3均为胶状沉淀。不同： M2O3、M(OH)3颜色不同； M(H2O)63+颜色不同； 形成配合物的能力不同。Al

24、3+不形成氨配合物； Cr()有还原性， Al()没有。23-6 铬23-6 铬4. Cr()的化合物有何主要性质？(1) CrO42-、Cr2O72-均有颜色。(2) CrO42-和Cr2O72-可相互转化。(3) CrO42-的盐多难溶。(4) Cr()有较强的氧化性，尤其在酸性介质 中。洗液：K2Cr2O7饱和溶液+H2SO4（浓）CrO42-和Cr2O72-的相互转化：23-6 铬pH值的影响：OHOCr 2HCrO 2H2CrO2272424+-+-(黄)(橙)溶解度的影响：+-+2H)(s,CrO2AgOHOCr4Ag422272砖红+-+2H)(s,2BaCrOOHOCr2Ba4

25、22722柠檬黄+-+2H)(s,2PbCrOOHOCr2Pb422722黄23-6 铬5. 了解含铬废水的处理。国 标： C Cr() 0.5 mg dm-3处理方法: 化学还原法:废水 + Fe粉 Cr()Cr(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2pH=68 O2 离子交换法:强酸型阳离子 除去阳离子碱性阴离子 除去HCrO4-废水 电解法:P76023-7 锰问题：1. 锰有哪些常见氧化态？这些氧化态在酸性和碱性介质中以何种形式存在？稳定性如何？举例说明。2. 从P762图23-7判断锰可发生哪些歧化反应和氧化还原（归中）反应？3. 怎样保存KMnO4试剂及溶液？KMnO4溶液久置会有何

26、现象发生？为什么？问题： K2MnO4歧化可得到KMnO4，但实际制备 KMnO4却不用这种方法，为什么？如何由 K2MnO4制备KMnO4？写出反应方程式。 以KMnO4为氧化剂，在酸性、中性、碱 性介质中分别得到什么产物？举例写出反 应方程式。23-7 锰23-7 锰锰有哪些常见氧化态？这些氧化态在酸性和碱性介质中以何种形式存在？稳定性如何？举例说明锰分族(VIIB)：Mn Tc Re 价电子构型：(n-1)d5ns2Mn：价电子构型 3d54s2锰可呈现从II 到VII的氧化态。常见氧化态VII、+VI、IV、。Mn(+II)： Mn2+，酸性介质中稳定，碱中有较强的还原性。23-7 锰

27、Mn2+2OH-=Mn(OH)2(白色)2Mn(OH)2O2=2MnO(OH)2(棕褐色) 酸性介质中，在有强氧化剂时，Mn2+也可以被氧化：Ag+Mn(+IV)： MnO2 (棕黑色粉末) ，中性、弱酸性、弱碱性介质中稳定，酸性介质中有强氧化性。MnO2/Mn2+MnO2能把H2O2、Fe2+氧化，也能与浓HCl、浓H2SO4反应。MnO2+H2SO4(浓)=MnSO4+O2+H2OMnO2+4HCl(浓) =MnCl2+Cl2+2H2O23-7 锰Mn(+VI )： K2MnO4，深绿色，强碱性介质中才能存在，酸中歧化为MnO2和KMnO4：3MnO42-4H+2MnO4-MnO22H2O

28、是电解法制备KMnO4的原料。23-7 锰阳极：2MnO42- - 2e =2MnO4- 阴极：2H2O +2e =H2 +2OH-总反应：2MnO42-2H2O = 2MnO4-2OH-H2 23-7 锰Mn(+)： KMnO4 酸性介质中强氧化剂 。MnO4-/Mn2+2MnO4-+5H2C2O4+6H+ = 2Mn2+10CO2+8H2OMnO4-+5Fe2+8H+ = Mn2+5Fe3+4H2O5Ti3+MnO4-+H2O = 5TiO2+Mn2+2H+5VO2+MnO4-+H2O = 5VO2+Mn2+2H+ 这些反应可用于定量分析。自然界中的存在： 软锰矿(MnO2xH2O)，黑锰

29、矿(Mn3O4)， 水锰矿(MnO(OH)和锰结核（海底）。 丰度为0.1%。23-7 锰 锰是人体必需元素。它的生物功能直到1931年才逐渐被发现。研究表明缺锰的龋齿动物生长不良和生殖功能障碍。近十几年来，科学家又把目光转移到人类的疾病发生上，当前对该领域的研究已成为矿质营养学的热点之一。23-7 锰23-7 锰 如果人体内锰缺乏，则会发生体重下降、黑色的头发变红、皮炎、头发和指甲生长变慢以及低胆固醇血症。体内锰过多也会引起锰中毒。人类锰中毒对健康有严重危害，可引起中枢神经系统严重异常。如果一个人处于含锰量高于5mg/m3的空气中，就有发生锰中的毒危险。中毒者反应慢、动作不协调、记忆力发生障

30、碍。锰中毒时也发生生殖系统、兔疫系统的功能障碍及肾脏、肝脏、胰腺等组织器官损害。23-7 锰2. 从P762图23-7判断锰可发生哪些歧化反应和氧化还原（归中）反应？酸中：歧化：Mn3+、MnO42-归中：Mn3+MnO42-MnO2 Mn3+MnO4-MnO2 Mn2+MnO4-MnO223-7 锰3. 怎样保存KMnO4试剂及溶液？KMnO4溶液久置会有何现象发生？为什么？应保存于棕色瓶中, 存放于避光阴凉处。有棕色沉淀析出。23-7 锰23-7 锰4. K2MnO4歧化可得到KMnO4，但实际制备KMnO4却不用这种方法，为什么？如何由K2MnO4制备KMnO4？写出反应方程式。锰酸钾歧

31、化法3MnO42-4H+2MnO4-MnO22H2O只有2/3转化。电解氧化法：阳极：2MnO42- - 2e =2MnO4- 阴极：2H2O +2e =H2 +2OH-总反应： 2MnO42-+2H2O = 2MnO4-+OH-H2 氧化剂氧化法： 2K2MnO4+Cl2=2KMnO4+2KCl23-7 锰23-7 锰5. 以KMnO4为氧化剂，在酸性、中性、碱性介质中分别得到什么产物？举例写出反应方程式。碱性：2MnO4-+SO32-+2OH- = 2MnO42-(绿)+SO42-+H2O中性：2MnO4-+3SO32-+H2O = 2MnO2+3SO42-+2OH-酸性：2MnO4-+5

32、SO32-+6H+ = 2Mn2+5SO42-+3H2O23-7 锰23-8 铁 钴 镍问题：1. 为什么铁系元素在性质上有一定的相似性？铁系元素有哪些常见的氧化态？这些常见的氧化态的稳定性如何？氧化态的稳定性与介质的酸碱性有何关系？2. 能否从P777图23-9，Fe-H2O体系电势-pH图，判断Fe（）和Fe（）的存在形式及氧化还原性与pH的关系？问题： 3. 铁系元素+2、+3氧化态的氧化物和氢氧化 物各为什么颜色？有何主要性质？ 铁系元素+2价的盐有哪些主要性质？在铁 系元素的+2价盐的溶液中滴加氨水至过 量，分别得到什么产物？为什么？ 铁系元素+3价的盐有哪些主要性质？比较 Fe3+

33、、Al3+、Cr3+的性质有哪些相似和不同？23-8 铁 钴 镍问题： 铁系元素有哪些重要的配合物？这些配合 物有哪些重要的性质和用途？变色硅胶为 什么会变色？ 什么是羰基化合物？为什么中性的金属原 子可以与中性的CO分子形成较稳定的化合 物？23-8 铁 钴 镍23-8 铁 钴 镍1. 为什么铁系元素在性质上有一定的相似性？铁系元素有哪些常见的氧化态？这些常见的氧化态的稳定性如何？氧化态的稳定性与介质的酸碱性有何关系？ Fe、Co、Ni 最外层仅有两个电子，次外层3d电子数分别为6、7、8，只差一个3d电子，且半径相近，所以性质相似。23-8 铁 钴 镍最高氧化值不等于族数。 铁系金属以铁的

34、活泼性最强，它们均可置 换稀酸中的氢。2、酸介质中，高氧化态物质是强氧化剂， M3+离子的氧化性从FeCoNi依次增 强。3. 碱介质中，+2氢氧化物为较强的还原剂。23-8 铁 钴 镍 Fe(+)碱中稳定，但在强氧化剂作用下，可有被氧化为FeO42- 。 Co(OH)2可被空气慢慢氧化，Ni(OH)2加氧化剂才可以形成Ni(OH)3 。23-8 铁 钴 镍4Fe(OH)2+O2(空气)=4Fe(OH)34Co(OH)2+O2(空气)=4Co(OH)32Ni(OH)2+Br2+2NaOH=2Ni(OH)3+2NaBr快慢23-8 铁 钴 镍 铁、钴、镍都是生物体必需的元素。 缺铁的直接结果是导

35、致贫血，但一般症状并不很明显，除非严重性贫血。铁缺乏可引起心理活动和智力发育的障碍及行为改变。 实验研究表明高水平铁可能有致癌作用或促进肿瘤生长，强有力的证据是血色素沉着症患者肝癌发病率较高。高水平铁还能引起心血管疾病、早衰和大脑异常。23-8 铁 钴 镍 钴在体内的重要化合物是维生素B12，它是人类和几乎所有动植物都必需的营养物。镍对促进体内铁的吸收，红细胞的增长，氨基酸的合成均有重要的作用。23-8 铁 钴 镍2. 能否从P777图23-9，Fe-H2O体系电势-pH图，判断Fe（）和Fe（）的存在形式及氧化还原性与pH的关系？线Fe3+e-Fe2+1线上方为Fe3+的稳定区，线下方为Fe

36、2+的稳定区。线Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+线左方为Fe3+的稳定区，右方为Fe(OH)3的稳定区。线Fe(OH)3+3H+e-Fe2+3H2O3pH线上方为Fe(OH)3的稳定区，下方为Fe2+的稳定区。线Fe2+2e-Fe4线上方为Fe2+的稳定区，线下方为Fe的稳定区。线Fe2+2H2OFe(OH)2+2H+线左方为Fe2+的稳定区，右方为Fe(OH)2的稳定区。线Fe(OH)3+H+e-Fe(OH)2+H2O线Fe(OH)2+2H+2e-Fe+2H2O线氢线线 氧线23-8 铁 钴 镍3. 铁系元素+2、+3氧化态的氧化物和氢氧化物各为什么颜色？有何主要性质？FeO CoO NiO Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 黑 灰绿 暗绿 白 粉红 绿Fe2O3 Co2O3 Ni2O3 Fe(OH)3 Co(OH)3 Ni(OH)3砖红 黑 黑 棕红 棕褐 黑 均不溶于水,