普通化学第八章1

第8章金属元素通论及配位化合物第8章金属元素通论及配位化合物d区、ds区为副族金属元素—过渡金属元素f区由镧系元素和锕系元素组成—内过渡元素

s区和p区为主族金属元素1.金属的提取1)矿石的预处理目的:(1)提高矿石中有用成分(2)把矿石中的有用成分转化为易用化学法处理的形式8.1金属元素通性BaSO4+4C=BaS+4CO重晶石BaSO4+4CO=BaS+4CO2

由可溶性的BaS动身，可制备一系列钡的化合物闪锌矿黄铁矿2ZnS+3O2=2ZnO+2SO24FeS2+11O2=2+8SO28.1金属元素通性化合态的金属在矿石中均呈正氧化值，从中提取金属必需用还原的方法。(1)热分解法:2HgS+3O2=2HgO+2SO2

2HgO=2Hg(g)+O2

2)金属的提取一般方法有：对于易还原的金属化合物(HgO,Ag2O等)，只要加热即可完成金属的提取8.1金属元素通性(2)热还原法:对于中等活泼性的金属可用还原剂（如H2，C，CO，Mg，Al等）还原相应氧化物而得。SnO+H2=

Sn+H2O

GeO2+2H2=Ge+2H2O2PbO+C=2Pb+CO2

FeO+CO=Fe+CO2NiO+CO=Ni+CO2WO3+3H2=W+3H2OCr2O3+2Al=2Cr+Al2O38.1金属元素通性(3)电解法2LiCl=2Li+Cl2（阴极）（阳极）8.1金属元素通性对于活泼金属，很难用化学法制得，可接受电化学方法。如电解LiCl制备Li时，可用KCl作助熔剂来降低电解温度，电解时电极反应为：1)主族金属元素的物理性质s区和p区的的金属大多数熔、沸点较低，硬度较小说明：s区从碱金属到碱土金属，原子半径减小，价电子数增多，金属键增加，相应地碱土金属的熔、沸点比碱金属高，硬度比碱金属大p区金属其晶体类型有从金属晶体向分子晶体过渡的趋向，故熔、沸点较低2.主族金属元素均属金属晶体8.1金属元素通性外层电子构型：ns1，ns2，ns2np1-3(1)s区金属a)与氢作用大部分s区金属和氢在高温下干脆生成氢化物2Li+H2=2LiH2Ca+H2=2CaH2能与氢、氧、水及其它非金属发生反应简洁给出电子，有较强的还原性2)主族金属元素的化学性质8.1金属元素通性2LiH+TiO2=2LiOH+TiCaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2b)与氧作用s区金属在空气中燃烧能生成正常氧化物、过氧化物、超氧化物均属离子型氢化物，其中氢以H-离子状态存在，是一优良的还原剂8.1金属元素通性如过氧化物Na2O2,CaO2,SrO2,BaO2超氧化物KO2（橙）,RbO2（深棕),CsO2（深黄）8.1金属元素通性Na加热至熔化铝器中通入无CO2空气453-473K增加空气流量573-673KNa2O

Na2O2[－O－O－]2-Na2O2制备：

4Na+O2=2Na2O2Na+O2=Na2O2

O22-过氧链ⅰ)过氧化物具有实际意义的是Na2O2

BaO28.1金属元素通性淡黄2BaO+O22BaO2

773-793KNa2O2+2H2O=2NaOH+H2O2

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2试验室制备H2O2的方法性质：Na2O2+H2SO4=2Na2SO4+H2O2BaO2制备：Ba2O2+H2SO4=2BaSO4+H2O2性质：8.1金属元素通性均为强氧化剂2KO2+2H2O(l)=2KOH

+H2O2+O24KO2+2CO2(g)=2K2CO3

+3O2ⅱ)超氧化物KO28.1金属元素通性Be、Mg热水反应快

Ca反应快放热，熔成小球K、Rb、Cs遇水发生燃烧,甚至爆炸.而Be、Mg与冷水几乎不作用，这是因为生成的氢氧化物溶解度小，覆盖表面阻挡接着反应c)与水作用8.1金属元素通性

IAIIA

+H2O氢氧化物+H2金属活泼性比s区金属要弱，常温下与氧无显著作用，一般不与水作用，但能溶于盐酸和稀硫酸中2Al+6HCl=2AlCl3+3H2Sn+2HCl=SnCl2+H2其中铝、锡、铅等为两性金属，还能与碱作用2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2Sn+2NaOH=Na2SnO2+H2(2)p区金属8.1金属元素通性1)过渡金属元素通性3.过渡金属元素8.1金属元素通性分为三个系列：第一过渡系:钪——锌其次过渡系：钇——镉第三过渡系:镥——汞

外层电子构型：(n–1)d1-10ns1-28.1金属元素通性(1)熔、沸点较高，硬度大，有延展性和机械加工性，是热和电的良导体(2)具有多种可变的氧化值共性：8.1金属元素通性表第一过渡金属元素的氧化值(3)过渡元素及其化合物具有不同的颜色8.1金属元素通性(4)过渡元素很多化合物具有顺磁性(5)过渡金属离子有形成协作物的倾向(6)很多过渡金属和它们的化合物具有催化性8.1金属元素通性(7)化学性质不很活泼，第一过渡系金属(铜除外)能溶于非氧化性的酸；而其次、第三过渡系的金属则须用氧化性酸甚至王水予以溶解3Pt+4HNO3+18HCl=3H2［PtCl6］+4NO+3H2OAu+HNO3+4HCl=H［AuCl4］+NO+2H2O(1)铬及其化合物a)单质铬熔、沸点高，硬度最大，在空气和水中稳定，主要用于制造各种合金b)铬的化合物铬的外层电子构型：3d54s1可形成氧化值为+2、+3、+6的化合物，常见的是氧化值为+3、+6的化合物2)铬、锰及其化合物8.1金属元素通性Cr(Ⅲ)在酸性溶液中以Cr3+离子形式为主

在碱性溶液中以CrO2–离子形式为主

Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓（紫色）

（灰蓝色）Cr(OH)3+3H+=Cr3++3H2O

（绿色）

Cr(OH)3+OH-=CrO2–+2H2O

（亮绿色）演示试验ⅰ)Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的存在及酸碱性转化8.1金属元素通性Cr(OH)3的两性8.1金属元素通性演示试验Cr(Ⅵ)在酸性溶液中以Cr2O72-为主

在碱性溶液中以CrO42-为主8.1金属元素通性CrO42-Cr2O72-+H++OH-黄色橙红色2Ba2++Cr2O72-+H2O2BaCrO4(黄色)+2H+4Ag++Cr2O72-+H2O2Ag2CrO4(砖红色)+2H+2Pb2++Cr2O72-+H2O2PbCrO4(黄色)+2H+某些金属离子的加入也可使上述平衡移动,如:铬(VI)的酸碱转化8.1金属元素通性碱性介质

2Cr3++3S2O82-+7H2O=Cr2O72-+6SO42-+14H+ⅱ)Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的氧化还原转化K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3 +K2SO4+7H2O2NaCrO2

+3H2O2+2NaOH=2Na2CrO4

+4H2O酸性介质K2Cr2O7+14HCl(浓)=2CrCl3+3Cl2

+2KCl+7H2O8.1金属元素通性酸性介质Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的转化关系Cr(Ⅲ)既有氧化性又有还原性以还原性为主Cr(Ⅵ)在酸性溶液中氧化性较强8.1金属元素通性氧化剂还原剂氧化剂2-a)单质锰外形似铁，具有比铁更大的活泼性。能形成多种合金，用途极广b)锰的化合物锰的外层电子构型：3d54s2常见的是氧化值为+2、+4、+6、+7的化合物(2)锰及其化合物8.1金属元素通性可形成氧化值为+2、+3、+4、+6、+7的化合物MnSO4(s)为淡红色，浓溶液显粉红色稀溶液为无色Mn(Ⅱ)的化合物的还原性ⅰ)Mn(Ⅱ)

Mn2++2OH–=Mn(OH)2↓

(白色)8.1金属元素通性Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2(2MnO2·xH2O)(棕色)在碱性介质中Mn(Ⅱ)具有较强的还原性。Mn(OH)2稳定性8.1金属元素通性2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4–+5Bi3++5Na++7H2O2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4–

+5Pb2++2H2OMn(Ⅳ)以MnO2存在

在酸性介质中MnO2以氧化性为主ⅱ)Mn(Ⅳ)

MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O在酸性介质中Mn(Ⅱ)相当稳定，还原性很弱。8.1金属元素通性在碱性介质中MnO2以还原性为主

2MnO2+4KOH(s)+O22K2MnO4+2H2O(绿色)强热3MnO2+6KOH(s)+KClO3(s)

3K2MnO4+KCl+3H2O强热8.1金属元素通性Mn(Ⅵ)以MnO42-(绿色)的形式存在ⅲ)Mn(Ⅵ)2KMnO4+MnO2+4KOH=3K2MnO4+2H2O演示试验制备锰酸钾的制备8.1金属元素通性在酸性溶液中不稳定，MnO42-易发生歧化反应：加入酸，反应向右加入碱，反应向左

3MnO42-+2H2O=2MnO4–+MnO2+4OH–3K2MnO4+4HAc=2KMnO4+MnO2+4KAc+2H2O2KMnO4+MnO2+4KOH=3K2MnO4+2H2O8.1金属元素通性3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3K2MnO4能被一般氧化剂氧化KMnO4：2K2MnO4+Cl22KMnO4+2KCl

Mn(Ⅶ)中最重要的是KMnO4，其水溶液呈紫红色不稳定性：MnO4–离子在中性或微碱性介质中稳定存在,在酸性介质中会缓慢分解：ⅳ)Mn(Ⅶ)2KMnO4(s)K2MnO4+MnO2+O2光4MnO4–+4H+=4MnO2+3O2+2H2O

8.1金属元素通性MnO4–在酸性、中性、碱性介质中均具有氧化性其氧化实力随介质酸性减弱而下降酸性介质

近中性、弱碱性介质碱性介质

强氧化性：2MnO4–

+5SO32-+6H+

=2Mn2+

+5SO42-+3H2O2MnO4–

+3SO32-+H2O=2MnO2

+3SO42-+2OH-2MnO4–

+SO32-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O8.1金属元素通性高锰酸钾的氧化性8.1金属元素通性依据下列现象在箭头上添加适当的试剂和条件,写出反应方程式黄色溶液A→橙色溶液B→

绿色溶液C并产生能使淀粉-KI试纸变蓝的气体D绿色溶液C

→灰蓝色沉淀E

→亮绿色溶液FA:K2CrO4B:K2Cr2O7C:CrCl3D:Cl2E:Cr(OH)3F:NaCrO2反应方程式2K2CrO4+H2SO4=K2Cr2O7+K2SO4+H2O8.1金属元素通性K2Cr2O7+14HCl(浓)=2CrCl3+3Cl2

+2KCl+7H2OCrCl3+3NaOH=Cr(OH)3↓+3NaClCr(OH)3+NaOH

=NaCrO2+2H2OCl2

+2KI=2KCl+I28.1金属元素通性沉淀溶解是由于生成协作物加入NaOH溶液后无Ag2O沉淀，说明溶液中Ag+极微8.2配位化合物演示试验由一个简洁正离子（称为中心离子）和几个中性分子或离子（称为配位体）以配位键相结合而形成的困难离子含有配离子的化合物—配位化合物简称协作物配离子:8.2配位化合物

为配离子，是配合物的内界，Cl-是协作物的外界(1)中心离子（或原子）用符号M表示(2)配（位）体用符号L表示(3)配位数(4)

配离子电荷8.2配位化合物1协作物的组成一般为金属阳离子或金属原子，高氧化值的非金属元素(1)中心离子或原子(用符号M表示)中心离子(或原子)也称协作物的形成体8.2配位化合物如何区支配体和配位原子(2)配(位)体8.2配位化合物配体:与中心离子或原子干脆相连的离子或分子配位原子：配体中供应孤对电子干脆与中心离子或原子成键的原子单齿配体：每个配体只含有一个配位原子,如NH3,H2O,F-,CN-,OH-等。多齿配体：每个配体含有两个或两个以上的配位原子,如en,OX,EDTA等。8.2配位化合物en:乙二胺缩写8.2配位化合物4-EDTA-乙二胺四乙酸根离子，有时用Y4-表示2-OX-草酸根配位数和配体数一致配位数和配体数不一致(3)配位数配位数：协作物中干脆与中心离子或原子相连的配位原子的数目。8.2配位化合物留意：不是配体的数目！8.2配位化合物a)已知中心离子氧化值和配体的电荷数,确定配离子的电荷(4)配离子电荷b)已知配离子电荷和配体电荷，确定中心离子的氧化值(1)

阴离子在前，阳离子在后。若为配阳离子，则叫某化某或某酸某；若为配阴离子，则配阴离子与外界阳离子用“酸”字连接。配体个数—配体名称—合—中心离子(氧化值)(2)内界的命名次序：配体前用汉字标明个数，用罗马字标明氧化值

规则类似与无机化合物的命名2协作物的命名8.2配位化合物一,二,三,四…Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ…配体依次为：同类配体，按配位原子元素符号的英文字母依次排列阴离子配体在前，阳离子配体在后；无机配体在前，有机配体在后，(3)不同的配体之间用圆点(·)分开，8.2配位化合物六氰合铁