过渡元素化校

过渡元素化校第1页，共79页，2023年，2月20日，星期四

2－1过渡元素的定义和分类

1、定义：三种划分方法第一种：

ⅢB－Ⅷ共8个竖行25种元素，其原子电子层结构特点：有未充满的d电子亚层。电子构型：(n－1)d1－9ns1－2。第二种：ⅢB－ⅠB共9个竖行28种元素，电子结构特点：原子及其重要的氧化态有未充满的d亚层，电子构型：(n-1)d轨道部分充满。(n-1)d1-10ns1-2第三种：ⅢB－ⅡB共10个竖行31种元素。(n-1)d1-10ns1-2。这种划分，“过渡”的含义是指从活泼金属元素到非金属元素的过渡或由周期表s区元素过渡到p区元素。我们采用第三种说法，从ⅢB族到ⅡB族10个从行包括7个副族和1个Ⅷ族）共31种元素，称为过渡元素。一般：镧系和锕系除了镧和锕以外，过渡元素常不包括其他的镧系和锕系元素。第2页，共79页，2023年，2月20日，星期四第一、第二和第三过渡系总称为“主过渡元素”;f区元素称为“内过渡元素”。2、分类为了讨论的方便，可以根据过渡元素的综合化学性质进行分类:前过渡元素：IVB－VIIB，不包括Mn，位于d区前部，其特征是其高价离子在水溶液中常发生聚合作用。后过渡元素：

Mn到Cu，第一过渡系的后部，其特点是以水溶液化学和配位化学为其特征。★贵金属元素：Ⅷ的第五、六周期元素有：Ru、Rh、Pd，Os、

Ir、Pt，再加上Ag、Au，特征：丰富的配位化学。第四周期：第一过渡系，又称轻过渡元素；第五、第六周期：第二、三过渡系，又称重过渡元素。

★周期表位置★不同周期★电子进入轨道第3页，共79页，2023年，2月20日，星期四在此我们只介绍根据元素在周期的不同的分类：

第一过渡系（轻过渡系）：对应第四周期，从钪（Sc）—

锌（Zn）10种元素第二过渡系（重过渡系）：对应第五周期，从钇（Y）—

镉（Cd）10种元素第三过渡系（重过渡系）：对应第六周期，从镧（La）—

汞（Hg）10种元素周期\族IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIBⅠBⅡB四ScTiⅤCrMnFeCoNiCuZn五YZrNbMoTcRuRhPdAgCd六LaHfTaWReOsIrPtAuHg七Ac第一过渡系第二过渡系第三过渡系第4页，共79页，2023年，2月20日，星期四2－2过渡元素的价电子层结构过渡元素价电子层结构：(n-1)d1-10ns1-2(Pd:4d105s0)为了便于学习和理解，我们又把过渡元素分成两大类：（1）从ⅢB族—Ⅷ族元素其结构特点是：最后一个电子依次填充在次外层的d轨道上（d1-9）。因而他们都是d区元素，它们的最外层和次外层电子都没有填满，最外层电子数只有1或2个，且保持不变。价电子层构型为：(n-1)d1-9ns1-2（此n表示电子所处的电子层数）第5页，共79页，2023年，2月20日，星期四（2）从ⅠB族—ⅡB族的元素其结构特点是：它们次外层的d轨道已经填满，最后一个电子依次填充在最外层的S轨道上（S1-2）。因而他们不是d区元素，但是，这些族中的某些元素的原子，它们的次外层上的d电子也参加成键；而且他们的氧化态时d轨道并没有排满，如：Cu2+外围电子构型为3d9，Au3+为5d8等，它们的性质与d区元素很相似所以我们把ⅠB族、ⅡB族统称为dS区。所以可以认为，过渡元素是d区元素和dS区元素的总称。由于过渡元素的最外层电子数比较少，只有1或2个，所以都属于金属，所以过渡元素又称谓过渡金属价电子层构型为：(n-1)d10ns1-2第6页，共79页，2023年，2月20日，星期四1、过渡元素电子层结构的特点与成键情况：（1）(n-1)d轨道的能量与ns、np轨道比较接近，是参与成键的内层轨道，所以次外层也是价电子层。（2）d轨道比s、p轨道数目多，不但成键可能性大，而且成键的数目多。（3）d轨道未充满其空轨道可以接受孤电子，形成配位化合物（4）(n-1)d与ns轨道能级的高低：当3d轨道无电子时，4s轨道的能量小于3d轨道;（钻穿效应为主）当3d轨道有了电子之后，其能量下降;能量低于4s轨道。此时，3d电子就成了内层电子。（屏蔽效应为主）或者说：对于原子：4s<3d<4p对于离子：3d<4s<4p2-3过渡元素结构特征与通性第7页，共79页，2023年，2月20日，星期四2、原子结构特征（1）原子半径和离子半径：ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB结论：1）与同周期碱金属和碱土金属相比，原子半径都较小。如：r（k）=203pm，r（Ca）=174pm，原因：电子层数没变，核电荷数增加ⅢB—ⅡB元素的原子半径/pm第8页，共79页，2023年，2月20日，星期四

2）从左到右原子半径先逐步减小，但接近d10时半径又稍增大（d电子屏蔽效应小，d电子充满后，屏蔽效应加强有关）。3）同族元素的原子半径从上到下增大，但第二、三过渡系元素同族半径相差极小。（镧系收缩的缘故）。4）离子半径的规律与原子半径相似，d5半充满有例外。3、过渡元素的通性过渡元素的通性主要表现为：

(1)全部是金属

(2)有多变的氧化态

(3)水溶液中的离子往往有颜色

(4)易形成配合物第9页，共79页，2023年，2月20日，星期四1）过渡元素都是金属a、过渡元素最外层只有1~2个电子，所以都表现出金属性。因此过渡元素又称过渡金属。b、由于过渡元素的原子半径较小，但荷电荷数较大，所以金属性相对较弱。c、过渡元素的原子半径小且比较相近，所以可互熔成合金。d、过渡元素的原子半径较小，但荷电荷数较大，即有较小的原子体积和较大的原子量，所以表现出：密度大。如：

Cs的密度为1.90g/cm3,Pt的密度为21.45g/cm3e、过渡元素的最外层S电子和次外层的d电子都参加成键，且堆积程度大所以表现出，晶体的熔点高，硬度大。如：铯（Cs）的熔点为28.59℃，钨（W）的熔点为3380℃。第10页，共79页，2023年，2月20日，星期四2）过渡金属的活泼性a、过渡元素一般不与水反应，但第一过渡系的金属能与盐酸或硫酸作用，置换出H2，但活泼性逐渐减弱。这从它们的标准电动势较低可以得到反应。ScTiCrMnFeCoNiCuZnM2+/M-1.19-0.44-0.28-0.23-0.76M3+/M-2.0-7.1第一过渡系元素的标准电极电动势（伏）金属电动势电对b、同族元素从上往下，它们的金属性是逐渐减弱的。如：ⅥB族的Cr、Mo、W，铬能与盐酸或硫酸反应置换出氢气，钼不能，只能溶于煮沸的稀盐酸中，钨只能溶于氢氟酸和硝酸的混合酸中。

原因：核电荷数明显增大，但半径变化不大，原子核对价电子的束缚力加强。这和主族元素的性质递变规律正好相反。第11页，共79页，2023年，2月20日，星期四3）过渡元素的多变氧化态过渡元素一般都有多变的氧化态。如：Fe有+2、+3、+6三种氧化态（FeO、Fe2O3、Na2FeO4等）

Cr有+2、+3、+6三种氧化态（CrO、Cr2O3、CrO3等）

Mn有+2、+3、+4、+6、+7多种氧化态（MnO、Mn2O3、

MnO2、K2MnO4、KMnO4等）族序ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅧⅧⅠBⅡB元素符号ScTiVCrMnFeCoNiCuZn价电子构型3d14S23d24S23d34S23d54S13d54S23d64S23d74S23d84S23d104S13d104S2常见氧化数+2、+3+2、+3、+4+2、+3、+4、+5+2、+3、+6+2、+3、+4、+6、+7+2、+3、+6+2、+3+2、+3+1、+2+2化合物代表Sc2O3TiO、Ti2O3V2O3V2O5略略略CoO、Co2O3NiO、Ni2O3Cu2O、CuOZnO价电子总数3456789101112第一过渡系元素的常见氧化数第12页，共79页，2023年，2月20日，星期四原因：过渡元素的最外S电子和次外层的d电子都可以成键。

其稳定的氧化态表现的价态与稳定性有关。即当等价轨道处于全充满、半充满或全空时比较稳定。4）过渡元素的化合物或其离子的水溶液往往显示一定的颜色IIIB~VIIB族：最高氧化态=族数

VIIIB族:最高氧化态<族数

过渡元素在水溶液中大都形成的水合配离子而显色（与s区、p区不同），原因是：过渡金属离子d轨道一般不充满，（据晶体场理论）在配体水的影响下，d轨道发生分裂，形成能量不同的两组，受到光照，不同d轨道上的电子

会吸收能量产生d-d

跃迁，d-d跃迁吸收的能量一般在可见光范围，所以过渡金属水合离子就呈现其互补色。不同的过渡金属离子其电子发生d-d跃迁吸收的能量不同，因而显示不同的颜色。当最外层呈现d0或d10结构时，过渡金属离子一般不显示颜色。第13页，共79页，2023年，2月20日，星期四

Ti3+V2+V3+

Cr3+Mn2+Fe2+

Fe3+

Co2+Ni2+紫红

紫绿

蓝紫肉色浅绿

淡紫

粉红绿

Mn(II)Fe(II)Co(II)Ni(II)Cu(II)Zn(II)过渡金属水合离子呈现的多种颜色未成对d电子发生跃迁5）过渡元素容易形成配位化合物

过渡金属离子和某些过渡金属原子，由于存在空的nS、nP和部分甚至全空的d轨道，可以接受配体提供的孤对电子，形成配位键，形成配位离子和配位化合物。如：K4[Fe(CN)6]、K3[Fe(CN)6]、[Ag(NH3)2]OH、[Cu(H2O)4]2+等铂系元素由于原子半径小，d电子数较多，且易变形，更易形成配位化合物。如：H2[PtCl6]。第14页，共79页，2023年，2月20日，星期四

其他还有：如许多过渡元素及其化合物具有独特的催化性能；多数过渡元素的原子或离子具有顺磁性，以及过渡金属氧化物的水化物的酸碱性的递变规律等，在以后介绍具体元素时再讨论，在此不介绍了。第15页，共79页，2023年，2月20日，星期四3-1铬单质1、物理性质铬是银白色、有光泽、硬度最大的金属但脆，熔点高，有延展性。铬由于有良好的光泽和很强的抗腐蚀性，所以广泛用于电镀工业，作金属的保护镀层。铬在形成金属键时提供6个电子,金属键较强

§9－3铬（Cr）ⅥB族包括：铬（Cr）、钼（Mo）、钨（W）三个元素。铬的价电子构型：3d54S1氧化态：+2、+3、+6。其中以+3和+6的化合物较常见。

铬在地壳中的丰度为：约0.018%，主要以矿物形式存在。如：铬铁矿：Fe(CrO2)2归纳为：高熔点，高硬度，高强度，耐腐蚀性第16页，共79页，2023年，2月20日，星期四铬元素电势图/伏+1.33-0.41-0.91-0.74

-0.13-1.1-1.4-1.5

由铬的标准电极电位可见，铬具有较强的还原性，是比较活泼的金属，但由于表面易形成氧化膜而变为钝态，活泼性下降2、化学性质（1）与非氧化性的无机酸反应如：与盐酸或稀H2SO4的反应Cr+2HCl=CrCl2+H2↑

蓝色溶液4CrCl2+4HCl+O2=4CrCl3+2H2O空气中变绿

Cr2+(aq)Cr3+(aq)第17页，共79页，2023年，2月20日，星期四（2）与热的浓H2SO4的反应2Cr+6H2SO4(浓)=Cr2(SO4)3+3SO2↑+6H2O（3）冷的浓H2SO4、冷的HNO3无论浓稀都可以把铬钝化，甚至冷的王水也不能溶解铬。铬也能发生置换反应把溶液中铜等置换出来。高温下能与卤素、氮、氧、碳等许多非金属反应。3、用途（1）做各种不锈钢的器件，不锈钢中铬含量在12%~14%（2）制造其它合金（3）做金属陶瓷(含77%的Cr,23%的Al2O3)（4）作金属表面的电镀保护层第18页，共79页，2023年，2月20日，星期四3-2铬的化合物

铬的化合物中氧化态有：+2、+3、+6。

其中以+3和+6的化合物较常见。1、Cr(III)化合物常见的：

Cr2O3

、Cr(OH)3、Cr2(SO4)3和亚铬酸盐等

（1）Cr2O3(铬绿)

微溶于水,具有-Al2O3的结构[制备][两性]亚铬盐（紫色）亚铬酸盐（绿色）这和Al2O3的性质很相似第19页，共79页，2023年，2月20日，星期四（2）Cr(OH)3紫色灰蓝色

绿色在可溶性的铬（Ⅲ）盐溶液中加碱，得到灰兰色的胶状Cr(OH)3沉淀，Cr(OH)3显两性在溶液中存在下列平衡Cr3++3OH-

Cr(OH)3

Cr(OH)4-OH-H+OH-H+当pH＜4.6时，Cr（Ⅲ）以简单阳离子Cr3+的形式存在，当pH＞13~14时，就以Cr(OH)4-的形式存在。Cr(OH)4-通常可以写成CrO2-第20页，共79页，2023年，2月20日，星期四（3）Cr(III)盐和亚铬酸盐可见，在酸性介质中Cr3+相当稳定,只有很强氧化剂才能将其氧化在碱性介质中CrO2-还原性较强，易被氧化为CrO42-

Cr3+在溶液中实际以d2sp3型配离子Cr(H2O)63+的形式存在。但Cl-或NH3可以取代水分子。如CrCl3·6H2O有三种异构体：[Cr(H2O)6]Cl3—紫色，[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O—淡绿色，[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O—暗绿色第21页，共79页，2023年，2月20日，星期四

2、Cr(VI)化合物（1）在水溶液中存在下列平衡

常见为含氧酸盐和对应酸:重铬酸盐、铬酸盐，重铬酸、铬酸。黄色橙色加酸平衡右移，当pH<2：溶液中以Cr2O72-为主；加碱平衡左移，当pH>6：溶液中以CrO42-为主当加入Ba2+Pb2+Ag+等由于生成铬酸盐沉淀，平衡左移

2Ba2++Cr2O72-+H2O

=2H++2BaCrO4↓(黄)

Ag++Cr2O72-或CrO42-→Ag2CrO4↓(砖红色)

Pb2++Cr2O72-或CrO42-→PbCrO4↓

(黄色)分析化学中常用于检验这些离子

第22页，共79页，2023年，2月20日，星期四（2）重铬酸盐的强氧化性如：Cr2O72-+14H++6I-=2Cr3++3I2+7H2O[用途]①分析化学中用K2Cr2O7测定铁的含量②重铬酸盐氧化乙醇监测司机是否酒后开车

重铬酸盐在酸性溶液中是强氧化剂，可以氧化H2S、H2SO3、HI、Fe2+等，加热时可以氧化浓盐酸逸出Cl2。K2Cr2O7

指示剂第23页，共79页，2023年，2月20日，星期四（3）三氧化铬：CrO3—酸酐,强氧化剂

K2Cr2O7+H2SO4=K2SO4+CrO3+H2O是强氧化剂,棕红色逐渐变为绿色——失效想想为什么重铬酸钾浓溶液中加入浓硫酸灰析出橙红色晶体—CrO3

CrO3(s)

+H2O=H2CrO4

H2CrO4强酸,酸性接近于硫酸，但H2CrO4只能在溶液中存在，无法分离出纯净的铬酸。橙红色晶体[介绍]常用的洗液：K2Cr2O7饱和溶液+H2SO4（浓）？第24页，共79页，2023年，2月20日，星期四3、Cr(Ⅲ)和Cr（Ⅵ）的鉴定

OH5C2C2H5过氧化物不稳定，在乙醚中可以形成稳定的加合物为兰色第25页，共79页，2023年，2月20日，星期四小结：(NH4)2CrO4(橙黄)Cr2O3(s,绿)CrCr(OH)3(灰绿)Cr(OH)4(亮绿)-Cr2O7(橙红)2-CrO4(黄)2-BaCrO4(s,柠檬黄)Ag2CrO4(s,砖红)PbCrO4(s,黄)Cr3+CrO(O2)2(蓝)O2，△△H+△H+H+H+H+过量OH-OH-氨水或适量OH

-H2O2Cl2Br2ClO-Sn2+,Fe2+SO3,H2SI-(Cl-)2-S2O82-H2O2OH-乙醚Ag+Ba2+Pb2+Ba2+Pb2+Ag+H+Cr2+O2Zn第26页，共79页，2023年，2月20日，星期四4-1锰单质1、制备：

2、物理性质(1)块状锰为银白色,粉末状为灰色，锰的熔点较高（1247℃）硬度较大但脆。(2)锰在制合金有重要用途§9.4锰（Mn）

Mn是ⅦB族元素，ⅦB族包括：锰（Mn）、锝（Tc）、铼（Re）三个元素。称锰族元素锰的价电子构型：3d54S2

氧化态：+2、+3、+4、+6、+7。

其中以+2、+4、+6和+7的化合物较常见。锰在地壳中的丰度为：约0.085%，主要以矿物形式存在。如：软锰矿(MnO2·xH2O)。锰是一种重要的金属元素，应用很广。第27页，共79页，2023年，2月20日，星期四3、化学性质（2）高温下与卤素、O2、S、C、P等非金属直接化合（1）锰是活泼金属，呈强还原性（3）在氧化剂存在下与熔融的碱作用生成锰酸盐第28页，共79页，2023年，2月20日，星期四

锰元素电势图/伏1.6951.231.510.5965-0.0514酸性溶液碱性溶液第29页，共79页，2023年，2月20日，星期四

由电势图和电子层结构可知：（1）Mn2+很稳定，在酸性介质中，Mn2+还原性不强,与强氧化剂才能反应4-2锰(II)的化合物

说明：①鉴定Mn2+常用NaBiO3或(NH4)2S2O8反应生成MnO4-溶液显紫色②酸化时用HNO3不能用盐酸③C(Mn2+)很低时，也很灵敏Mn（Ⅱ）的强酸盐都易溶于水,水溶液呈淡红色第30页，共79页，2023年，2月20日，星期四（2）Mn(Ⅱ)在碱性条件下不稳定(还原性强)如：MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2(白)+Na2SO42Mn(OH)2+

O2=2MnO(OH)2

(棕色)

Mn(OH)2+氧化剂→MnO2或K2MnO4第31页，共79页，2023年，2月20日，星期四MnO2（3）酸性介质中，显强氧化剂

4-3锰(IV)的化合物（1）黑色无定形粉末，不溶于水和稀酸（2）热不稳定性（4）在强碱性介质中呈还原性，氧化产物为锰酸盐绿色第32页，共79页，2023年，2月20日，星期四1、K2MnO4

4-4锰(VI)和锰(VII)的化合物（1）

暗绿色晶体；（2）强碱性溶液中能稳定存在（3）在酸性、中性、弱碱性介质中均自发歧化生成高锰酸盐和二氧化锰第33页，共79页，2023年，2月20日，星期四强碱性介质中，锰酸盐能稳定存在的原因：MnO42-/MnO2电对的电极电动势受[H+]的影响大，而MnO4-/MnO42-电对的电极电动势的高低，不受[H+]的影响。熔碱+氧化剂+MnO2→MnO42-盐K2MnO4在酸介质中歧化，得KMnO4和MnO2第34页，共79页，2023年，2月20日，星期四2、KMnO4KMnO4是深紫色晶体,比较稳定；水溶液紫红色光及MnO2对KMnO4的分解起催化作用,所以KMnO4溶液应保存于棕色瓶中①遇酸缓慢分解KMnO4的性质：不稳定性和强氧化性（1）不稳定性②受热分解第35页，共79页，2023年，2月20日，星期四（2）强氧化性还原剂SO32-I-Cl-H2SFe2+Sn2+氧化产物SO42-I2Cl2S或SO42-Fe3+Sn4+溶液的酸度不同，KMnO4被还原的产物不同酸性溶液：中性或微酸、弱减性：强碱性：第36页，共79页，2023年，2月20日，星期四KMnO4+H2SO4(浓、冷)Mn2O7

Mn2O7呈绿色油状，强氧化性Mn2O7+有机物（例乙醇）→爆炸、燃烧MnO4-+5Fe2++8H+=

Mn2+

+5Fe3++4H2O

3、应用在分析化学中应用氧化还原法，用KMnO4测定铁等各种物质的含量。生成[归纳]（1）酸性介质中Mn2+稳定（2）中性、弱碱性溶液中MnO2稳定（3）强碱性介质中MnO42-稳定第37页，共79页，2023年，2月20日，星期四小结(黑褐)(白色)(肉色)(深肉色）无O2+OH-H+KClO3+KOHH+或CO2(歧化)H2O+SO32-OH-(浓)+SO32-H+或CO32-(歧化)紫色暗绿第38页，共79页，2023年，2月20日，星期四§9-5铁

VIII族包括：铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、钌（Ru）、铑（Rh）、钯（Pd）、锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt）9种元素。第一过渡系的Fe、Co、Ni的性质很相似，统称为铁系元素。第二过渡系、第三过渡系的Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt由于镧系收缩等原因，性质也很相似称为铂系元素；铂系元素是稀有元素，和金（Au）、银（Ag）一起又称为贵金属。铁系和铂系元素我们主要介绍铁系元素中的铁。铁系元素（铁、钴、镍）铂系元素（钌、铑、钯、锇、铱、铂）第39页，共79页，2023年，2月20日，星期四5-1铁单质铁系元素的基本性质元素FeCoNi电子层结构3d64s23d74s23d84s2氧化态+2+3(+6)+2+3(+4)+2(+3)稳定性的氧化态+3+2+2标准电极电势φθ(

M2+/M)-0.44-0.29-0.25

Fe3+的电子层结构为3d54s0，所以，Fe3+比Fe2+稳定。氧化数为+6的铁，主要存在于高铁酸盐中，如：高铁酸钠（Na2FeO4）。铁和钾、钙同属第四周期，由于铁的原子半径比钾、钙小很多，但核电荷数大于钾、钙，所以活泼明显降低。

r(K):r(Ca):r(Fe)=2.35A:1.97A:1.26A

OOO第40页，共79页，2023年，2月20日，星期四铁是自然界分布最广的金属元素之一。铁是迄今为止人类冶炼最多、应用最广泛的金属。铁在地壳中的含量约5%，在金属中仅次于铝。在金属分类中，铁和铬、锰统称为黑色金属铁在自然界的存在：游离态:陨石中化合态:矿石，如磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、褐铁矿(2Fe2O3·3H2O)、菱铁矿(FeCO3)。1、铁的物理性质：（１）纯净的铁是银白色金属,有光泽（2）具有良好的延展性和坚韧性（3）是电和热的良导体（4）密度是7.86g/cm3，熔点：1535℃沸点是2750℃（5）特性:能被磁体吸引，在磁场作用下可以被磁化而具铁磁性纯铁抗腐蚀力强，但通常铁都含有碳或其他元素，因而熔点降低，抗腐蚀力弱。第41页，共79页，2023年，2月20日，星期四（1）与非金属反应（Cl2、Br2、I2、O2、S等)2、铁的化学性质：

2Fe+3Cl22FeCl3现象：褐色的烟

3Fe+2O2

Fe3O4

Fe+S

FeS（黑色）

铁是比较活泼的金属，一定条件下能与许多非金属和某些化合物反应。问：①如何制取FeCl2？②铁与Br2、I2反应的产物是什么？如持续加热呢？硫和碘的性质相似性，与铁反应都生成亚铁△第42页，共79页，2023年，2月20日，星期四（2）与某些盐溶液反应Fe+CuSO4→FeSO4+Cu（3）与酸反应：(a)与非氧化性酸反应（置换反应）Fe+2HCl→2FeCl2+H2↑Fe+H2SO4(稀)→FeSO4+H2↑Fe+Fe2(SO4)3→3FeSO4

想想：①上述两个反应在实际生产和实验室有哪些应用②想想有哪些现象？第43页，共79页，2023年，2月20日，星期四（b）与氧化性酸反应（HNO3、浓H2SO4）①常温下与浓硝酸、浓硫酸产生钝化现象②加热时反应。

2Fe+6H2SO4(浓)→Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O

△Fe+4HNO3(稀)→Fe(NO3)3+NO↑+2H2OFe+6HNO3(浓)

→Fe(NO3)3+3NO2↑

+3H2O△想想：钝化是否没反应？哪些金属也有此性质③与稀硝酸不加热也反应，产物不是氢气思考：加过量铁时产物会有什么变化？如何写方程式？第44页，共79页，2023年，2月20日，星期四4、与水反应：常温下通常不与水反应，高温时可以反应Fe3O43Fe+4H2O（g）+4H2↑高温

从上述反应比较Fe与H2的还原性可得到什么启示？

5、不纯铁的电化腐蚀反应反应式：4Fe+nH2O+3O2→2Fe2O3·nH2O[想想]铁的电化腐蚀实际是怎么进行的？+：O2+2H2O+4e=4OH--：Fe–2e=Fe2+Fe2++2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3Fe(OH)3→Fe2O3·XH2O未配平第45页，共79页，2023年，2月20日，星期四讨论题：1、把铁投入下列溶液中，铁与下列物质不反应的是（）

A.HAc溶液B.浓硝酸

C.浓硫酸D.稀硝酸

E.氢氧化钠溶液F.二氧化硫水溶液2、由两种金属组成的合金50克，与氯气完全反应，消耗氯气71克，则该金属的可能组成是（）

A.Cu和ZnB.Na和AlC.Fe和CuD.Mg和CaEC第46页，共79页，2023年，2月20日，星期四3、下列可用铁桶较长期盛装的是（）

A.FeCl3(溶液)B.CuSO4(溶液)C.4mol/LHNO3(冷)D.18mol/LH2SO4(冷)E.AlCl3(溶液)D4、将铁粉撒入下列溶液中充分反应后，溶液的质量增加但无气体放出的是（）

A、CuCl2B、H2SO4C、AgNO3D、Fe2（SO4）D

第47页，共79页，2023年，2月20日，星期四2、铁的化合物铁是比较活泼的金属，在自然界主要以化合态和矿物形式存在。铁的化合物主要有：铁的氧化物铁的氢氧化物铁盐第48页，共79页，2023年，2月20日，星期四名称俗称化学式氧化亚铁氧化铁四氧化三铁共性与酸与还

原剂氧化铁红磁性氧化铁黑色粉末红棕色粉末黑色晶体+2+3+2，+

3不溶不溶不溶碱性氧化物都能与酸反应。如都能被还原。如（1）铁的氧化物：————色态化合价水溶性类型（a）铁的氧化物性质比较第49页，共79页，2023年，2月20日，星期四（b）铁的氧化物生成和相互转化

①铁的氧化物生成

3Fe+4O22Fe3O42Fe(OH)3Fe2O3+3H2O②铁的氧化物相互转化

Fe3O4

FeFeOFe2O3

点燃△CO,H2O2CO,H2CO,H2CO,H2O2第50页，共79页，2023年，2月20日，星期四

①将NaOH溶液滴入FeCl3溶液产生红褐色沉淀②将NaOH溶液滴到新制的FeSO4溶液中。产生白色沉淀→灰绿色→红褐色离子方程式和化学方程式：（2）铁的氢氧化物：Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓（红褐色）Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓（白色）4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3(a)铁的氢氧化物的制备（b）铁的氢氧化物的主要性质具有不溶性碱的共性①热不稳定性

2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O②具有碱性氢氧化物的性质，与酸等反应△第51页，共79页，2023年，2月20日，星期四（2）Fe（Ⅲ）盐

Fe能形成稳定的+3价简单盐，常见的是强酸盐；Fe(NO3)3·6H2O、FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3·12H2O。①溶解性：都易溶于水。盐中的[Fe(H2O)6]3+（浅紫色），它也可存在于pH=0左右的强酸性溶液中。②水解性：Fe(Ⅲ)盐比Fe（Ⅱ）更易水解，使溶液呈黄色或红棕色。

[Fe(H2O)6]3+H2O[Fe(OH)(H2O)5]2++H3O+[Fe(OH)(H2O)5]2++H2O[Fe(OH)2(H2O)4]++H3O+

3.一些重要的铁盐（1）Fe(Ⅱ)盐：

①强酸盐都易溶于水，并微弱水解，显示酸性；②水合盐晶体及其水溶液呈现浅绿色：[Fe(H2O)6]2+，如

FeSO4·7H2O:俗称绿矾，浅绿色

③复盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O硫酸亚铁铵，俗称摩尔盐（它比FeSO4更稳定，常作分析化学中的还原剂）第52页，共79页，2023年，2月20日，星期四③水解及双水解反应如：FeCl3溶液呈酸性与Na2CO3的双水解反应：

2Fe3++3CO32-+3H2O2Fe(OH)3↓+3CO2↑

Fe3+

CO32-HCO3-AlO2-等Fe3+与S2-、I-、H2S等应该发生什么反应呢？[想想]Fe3+与下列微粒反应的离子反应和化学方程式的书写（a）FeCl3的化学性质①与可溶碱的反应：如：氨水、烧碱等反应②与某些盐的反应:如：硝酸银等的反应第53页，共79页，2023年，2月20日，星期四④强氧化性：

与H2S、Fe、Cu、KI、S2-、I-等的反应

2Fe3++H2SS↓+2Fe2++2H+

2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+⑤Fe的配合物和Fe3+检验：

（a）硫氰配合物[实验]在FeCl3稀溶液中滴入数滴KSCN溶液，溶液呈血红色；再加入少量还原铁粉，红色褪去；取出上层液，再滴入氯水或H2O2，溶液又显红色第54页，共79页，2023年，2月20日，星期四离子反应方程式：

Fe3++nSCN-[Fe(SCN)n](3-n)+6种配离子。

（6种配离子溶于水均呈血红色）

该反应十分灵敏，可检出微量Fe3+；常用于Fe3+的定性检验

2Fe(SCN)2++Fe3Fe2++SCN-2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

Fe3++nSCN-[Fe(SCN)n](3-n)+

（血红色）（b）氰配合物向Fe3+溶液中加入六氰合铁（Ⅱ）酸钾（习惯称亚铁氰化钾-黄血盐）K4[Fe(CN)6]溶液，出现兰色沉淀称普鲁士蓝。用于检验Fe3+反应式：K++[Fe(CN)6]4-+Fe3+→KFe[Fe(CN)6]↓

(普鲁士蓝)第55页，共79页，2023年，2月20日，星期四(b)亚铁盐的化学性质

①与可溶碱的反应：

如:氨水、烧碱等的反应

②较强的还原性：

如:可以被氯水、溴水、双氧水、HNO3、KMnO4、K2Cr2O7、O2等氧化剂氧化③Fe(NO3)2的特殊性：在溶液Fe(NO3)2的中加入盐酸或硫酸有何现象溶液变为棕黄色如：6Fe2++Cr2O72-+14H+→6Fe3++2Cr3++7H2O

空气中：4Fe2++O2+4H+→4Fe3++2H2O

第56页，共79页，2023年，2月20日，星期四④Fe的配合物和Fe2+的检验：向Fe3+溶液中加入六氰合铁（Ⅲ）酸钾（习惯称铁氰化钾-赤血盐）K3[Fe(CN)6]溶液，出现兰色沉淀称滕氏蓝。用于检验Fe2+反应式：K++[Fe(CN)6]3-+Fe2+→KFe[Fe(CN)6]↓

(滕氏蓝)[经结构分析测定]普鲁士蓝和滕氏蓝不但化学式相同都是：KFe[Fe(CN)6]；而且结构也是一样的，都是内界为铁（Ⅱ）外界为铁（Ⅲ）。铁还能形成其它配合物，如：[Fe(CO)5]五羰基合铁（0）（浅黄色液体）等。第57页，共79页，2023年，2月20日，星期四[练练]

Fe3+、Fe2+、Fe的相互转化的一些反应式

FeBr2+Cl2(逐滴至过量)FeI2+Cl2(逐滴至过量)，

FeCl3+HIFeCl3+H2SFe（少）+HNO3(稀)Fe(过量)+HNO3（稀）

FeCl3+Na2CO3FeCl3+NaHCO3FeS+HNO3（稀）

FeCl2+NaOH第58页，共79页，2023年，2月20日，星期四（4）Fe2+、Fe3+的检验和确定存在

KSCN溶液K4[Fe(CN)6]NaOH溶液Fe3+检验现象溶液呈血红色红褐色沉淀Fe2+检验NaOH溶液K3[Fe(CN)6]KSCN溶液后，再加氯水或过氧化氢白色沉淀→灰绿色→红褐色先无现象，再加后溶液呈血红色兰色沉淀兰色沉淀第59页，共79页，2023年，2月20日，星期四1、家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（）A.4Fe(OH)2＋2H2O＋O2→4Fe(OH)3↓B.2Fe＋2H2O＋O2→2Fe(OH)2↓C.2H2O＋O2＋4e→４OH－D.Fe－3e→Fe3＋

D讨论题2、在稀盐酸中投入铜粉没有现象，在此溶液中加入下列物质，铜会溶解的是（）

A.适量氯化铜溶液B.适量氯化铁溶液

C.适量硝酸钠固体D.适量银粉BC第60页，共79页，2023年，2月20日，星期四三、炼铁和炼钢（一）炼铁

1、铁合金（1）生铁：含碳量2~4.3%的铁合金硬而脆生铁中除含碳外，还含Si、Mn和少量S、P等。根据碳在铁中存在的形态不同，生铁分为：炼钢生铁（又称白口铁）铸造生铁（又称灰口铁）球墨生铁其他生铁：如硅铁、锰铁生铁第61页，共79页，2023年，2月20日，星期四

2、钢

钢也是铁合金，含碳一般0.03~2%

钢的性能：坚硬、有韧性、弹性，可锻造、延压、铸造。

低碳钢：含碳量低于0.3%

碳素钢

中碳钢：含碳量0.3~0.6%钢（普通钢）高碳钢：含碳量大于0.6%

钨钢、锰钢：硬度大，可制刀具、履带等合金钢锰硅钢：韧性特别强，可制弹簧圈等

（特种钢）钨铬钢：韧性好硬度大，制刀具、模具等镍铬钢（不锈钢）：抗腐蚀、耐氧化，制医疗器件、餐具等第62页，共79页，2023年，2月20日，星期四3、炼铁：铁在地壳里以矿物形式存在称为铁矿石铁矿石主要有：磁铁矿石（主要成分：Fe3O4）：黑色或略带浅兰色晶体，有磁性。赤铁矿石（主要成分：Fe2O3）：暗红，含铁多会呈黑色。褐铁矿石（主要成分：2Fe2O3·3H2O）：褐色、黄褐色、黑褐色菱铁矿石（主要成分：FeCO3）：黄白、浅褐、深褐色第63页，共79页，2023年，2月20日，星期四（1）炼铁原理：利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂把矿石中的铁还原出来。（2）炼铁设备：高炉高炉构造：5个部分组成：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸

5个口：进料口、进风口、出铁口、出渣口、高炉煤气出口（3）炼铁原料：铁矿石、焦炭（还原剂）、石灰石（作熔剂）第64页，共79页，2023年，2月20日，星期四炼铁高炉第65页，共79页，2023年，2月20日，星期四（4）炼铁过程和主要反应：反应：C+CO2CO2+QCO2+C2CO–QFe2O3+3CO2Fe+3CO2↑除脉石：CaCO3CaO+CO2↑CaO+SiO2CaSiO3产品：生铁—主要用于炼钢炉渣—作水泥、渣砖高炉煤气（CO、CO2、N2等）—净化处理后作气体燃料。△△高温高温高温第66页，共79页，2023年，2月20日，星期四（二）炼钢：原理：利用氧化还原反应，把生铁中过多的碳和其他杂质锰、硅、硫、磷等

杂质氧化成气体或炉渣除去。目的：适当降低生铁里的含碳量，除去大部分S、P等有害物质，调整钢里合金元素的含量。原料：生铁氧化剂：O2（或空气）、氧化铁造渣材料：生石灰（CaO）第67页，共79页，2023年，2月20日，星期四主要反应：

2Fe+O22FeO+QMn+FeOMnO+Fe+QSi+2FeOSiO2+2Fe+QC+FeOCO+Fe+QSiO2+FeOFeO·SiO2SiO2+MnOMnO·SiO2

FeS+CaOFeO+CaS2P+5FeO+3CaO5Fe+Ca3(PO4)2

FeO·SiO2+CaOCaO·SiO2+FeO

Si+2FeO2Fe+SiO2

Mn+FeOMnO+Fe2Al+3FeO3Fe+Al2O3

△高温△高温高温高温高温高温高温高温高温脱S脱P高温脱氧,调节成分加工成钢渣磷肥防止钢的热脆性制合金钢第68页，共79页，2023年，2月20日，星期四思考题：1、炼铁与炼钢的原理有哪些相同点和不同点？2、炼铁中的实际还原剂是什么？在炼铁过程中为什么要加入石灰石？在炼钢时加入CaO它们各起什么作用？3、炼钢开始和结束都有FeO与Mn、Si、Al等的反应，它们的目的有什么不同？4、高炉煤气与水煤气的成分有什么不同？相同点：都是利用了氧化还原反应不同点：还原炼铁，氧化（除杂）炼钢炼铁：CO；作熔剂，除去脉石（SiO2)炼钢：造渣材料开始是除去Si等杂质，结束是脱去FeO中的氧并调节成分高炉煤气：CO、CO2、N2等，水煤气：CO、H2等第69页，共79页，2023年，2月20日，星期四[Fe(H2O)6]3+[Fe(H2O)3(OH)3]

Fe2O3·xH2OFeCl3Fe[Fe(H2O)6]2+Fe(OH)2FeCl2Fe3O4KFe[Fe(CN)6]FeSFe(SCN)2+[小结]第70页，共79页，2023年，2月20日，星期四5-1铜单质

§9－5铜（Cu）

ⅠB族（称铜副族）主要包括：铜（Cu）、银（Ag）、金（Au）三个元素。111Uun为放射性元素不讨论。价电子构型：(n-1)d10nS1，铜是3d104S1。铜的氧化数：有+1、+2。其中以+2的化合物较多见。铜离子具有较强的极化力。易形成配合物。铜和钾都是第四周期的金属，最外层只有1个电子，但由于铜的次外层有18个电子比钾多了3d轨道10个电子，3d轨道离核较远，对原子核的屏蔽作用小，而铜元素的核电荷数大于钾，而原子半径铜（1.17A）比钾的原子半径（2.03A）小得多。标准电极电动势φ(Cu+/Cu)=+0.52伏,φ(K+/K)=-2.925伏。活泼性：k》Cu

铜是人类发现最早发现和使用的金属之一。主要以矿物形式存在，有黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、赤铜矿（Cu2O）等。地壳的含量约万分之一。oo第71页，共79页，2023年，2月20日，星期四1、物理性质

铜是有紫红色光泽，有较好的延展性，质较软的金属。熔点：1083℃，密度：8.92g/cm3。是热和电的良导体。铜有较好的耐腐蚀能力。铜常制成合金，如黄铜、青铜和白铜分别用作仪器部件等。2、化学性质铜是不太活泼金属，可形成+1，+2，氧化态的化合物，Cu(+2)较稳定。（1）在含CO2的潮湿空气中，铜可以生锈生成铜绿显绿色：2Cu+H2O+CO2+O2Cu2(OH)2CO3（2）可溶于浓硫酸和浓硝酸中，Cu+2H2SO