20+d区元素

第二十章d区元素Chapter12d-BlocksElementsqīng氢hài氦lǐ锂pí铍péng硼tàn碳dàn氮yǎng氧fú氟nǎi氖nà钠měi镁lǚ铝guī硅lín磷liú硫lǜ氯yà氩jiǎ钾gài钙kàng钪tài钛fán钒gè铬měng锰tiě铁gǔ钴niè镍tóng铜xīn锌jiā镓zhě锗shēn砷xī硒xiù溴kè氪rú铷sī锶yǐ钇gào锆ní铌mù钼dé锝liǎo钌lǎo铑pá钯yín银gé镉yīn铟xī锡tī锑dì碲diǎn碘xiān氙sè铯bèi钡lán镧shì铈cuò错nǚ钕pǒ钷shān钐yǒu铕gá钆tè铽dí镝huǒ钬ěr铒diū铥yì镱lǔ镥hā铪tǎn钽wū钨lái铼é锇yī铱bó铂jīn金gǒng汞tā铊qiān铅bì铋pō钋ài砹dōng氡fāng钫léi镭ā锕tǔ钍pú镤yóu铀ná镎bù钚méi镅jū锔péi锫kāi锎āi锿fèi镄mén钔nuò锘láo铹元素周期表（注音版）镧系：57La~71Lu(15种元素)4f0~145d0~26s2锕系：89Ac~103Lr(15种元素)5f0~146d0~27s2内过渡元素d区元素通性☆单质的相似性：熔、沸点高，硬度、密度大。熔点最高的单质：钨(W)3683±20℃硬度最大的金属：铬(Cr)密度最大的单质：锇(Os)22.48g·cm-3☆有可变的氧化态。☆水合离子大多具有颜色。☆易形成配合物。§20－1钛副族2-1钛副族概述ⅣB族：钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)金红石(TiO2)、钛铁矿(FeTiO3)价电子结构：(n－1)d2ns22-2钛的在重要化合物1.TiO2800C3244424422324FeTiO+2HSOFeSO+TiOSO+2HO5CFeSOTiOSO+2HO=HTiO+HSO800~850C分离出晶体423242NaOHTiOSOTiOHSONaTiO浓TiO2还可溶于HF中：TiO2+6HF=[TiF6]2-+2H++2H2O(两性）2.TiCl4TiCl4为共价化合物（正四面体构型），常温下为无色液体，易挥发，具有刺激气味，易溶于有机溶剂。TiCl4极易水解，在潮湿空气中由于水解而冒烟：4223TiCl+3HO=HTiO+4HCl钛的鉴定：2+2+2222TiO+HO=[TiO(HO)]橙色§20－2钒副族VB族：钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)价电子结构：(n－1)d3ns21.V2O5☆V2O5为两性氧化物（以酸性为主），溶于强碱（如NaOH）溶液中：偏钒酸根，黄色325422532VO+6OH()=2VO+3HOVO+2OH()=2VO+HO冷正钒酸根，无色热V2O5为显橙黄色或砖红色，有毒，微溶于水，溶液显淡黄色。☆V2O5也可溶于强酸(pH＜1),但得不到V5+，而是形成黄色的VO2+:++2522VO+2H=2VO+HO(黄色)☆V2O5是中强的氧化剂。V2O5+6H++2Cl–＝2VO2++Cl2↑+3H2O蓝2.钒酸盐3436427391028421028252VOVOVOVO13.013.0~8.48.4~8.08.0~3.0[HVO]VOVO3.0~2.02.HHHHHHpHpH0~1.01.0颜色：无无黄红棕颜色：红棕红棕黄+2++2+3+22+2+2+22422VO+Fe+H=VO+Fe+HO2VO+CO+4H2VO+2CO+2HO氧化态＋5＋4＋3＋2存在形式VO2+VO2+V3+V2+颜色黄蓝绿紫还原剂Fe2+或C2O42–(H+)Zn+H+氧化剂KMnO4+H+在向V2+溶液中滴加KMnO4溶液时，可以观察到不同价态钒离子的颜色变化过程，请写出对应的离子及其颜色。离子：V2+→VO+→_____→_____。颜色：_____→____→______→黄色。离子：V2+→VO+→VO2+→VO2+。颜色：紫色→绿色→蓝色→黄色。§20－3铬副族铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)：ⅥB族一、铬1.铬单质●灰白色,熔点沸点高，硬度大(最高)●活泼金属，表面因形一层成氧化膜，活泼性下降，甚至不溶于HNO3和王水●无膜金属与酸的反应OHSO3SOCr)(SO2H2Cr2234242）（浓价电子结构：(n－1)d5ns1↑2.铬的化合物(1)三氧化铬(CrO3)CrO3俗名“铬酐”，有毒。向Na2Cr2O7的饱和溶液中加入过量浓硫酸，即可析出暗红色的CrO3晶体：32243242CrO+HOHCrOCrO+2NaOHNaCrO()+HO＝＝黄色(黄色)☆易溶于水。性质：Na2Cr2O7+2H2SO4(浓)=2CrO3+2NaHSO4+H2O☆热不稳定性。33825223CrOCrOCrOCrOCrO707~78432324CrO2CrO+3OKK☆CrO3有强氧化性，与有机物(如酒精)剧烈反应，甚至着火、爆炸。(2)铬酸盐与重铬酸盐重铬酸盐大都易溶于水；而铬酸盐，除K+盐、Na+盐、NH4+盐外，一般都难溶于水。22++272422++27242++27224CrO+2Ba+HO=2BaCrO()+2HCrO+2Pb+HO=2PbCrO()+2HCrO+4Ag+HO=2AgCrO()+2H黄色黄色砖红色(黄色)(橙红色)2CrO42-+2H+H+OH-Cr2O72-+H2O重铬酸盐在酸性溶液中有强氧化性。22232734223272223272222723222332722227CrO3SO8H3SO2Cr4HOCrO3HS8H3S2Cr7HOCrO6I14H3I2Cr7HOKCrO(s)14HCl()3Cl2CrCl2KCl7HOCrO6Fe14H6Fe2Cr7HOCrO3Sn14H3Sn4322Cr7HO浓(3)铬绿(Cr2O3)Δ223Δ422723224Cr3O2CrO(NH)CrOCrON4HO(绿色)Cr2O3具有两性。232424322324CrO+3HSO=Cr(SO)+3HOCrO+2NaOH+3HO=2NaCr(OH)(紫色)(深绿色)§20－4锰副族锰(Mn)、锝(Tc)、铼(Re)：ⅦB族一、锰单质①白色金属，硬而脆。②活泼金属：θ2(Mn/Mn)1.18V价电子结构：(n－1)d5ns2Mn+2H+(稀)Mn2++H2Mn+2H2OMn(OH)2+H23Mn+2O2Mn3O4Mn+F2MnF3或MnF4MnX2(XF)Mn+X22Mn+4KOH+3O22K2MnO4+2H2O熔融二、高锰酸盐和锰酸盐Mn(Ⅶ)、Mn(Ⅵ)最常见的含氧酸盐是其钾盐和钠盐。铵盐中并存着还原性NH4＋和强氧化性酸根阴离子，非常易爆。KMnO4是这些化合物中最重要的。42222442242422220C4MnO4H()4MnO+3O+2HO4MnO4OH4MnOO2HO2KMnOKMnOMnOO微酸不稳定性见光或遇酸浓碱加热θ2+4(MnO/Mn)=1.51VE强氧化性22243422243224222434422MnO5SO6H2Mn5SO3HO2MnO3SOHO2MnO3SO2OH2MnOSO2OH2MnOSOHO介质酸碱性酸性中性(或微碱性)强碱介质的还原产物Mn2+粉红色或无色MnO2↓棕色绿色4MnO24MnO↓K2MnO4▼暗绿色晶体▼在酸性溶液中易歧化，在pH13.5的碱性溶液中稳定存在3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2↓+2H2O三、氧化数为+4的锰的化合物MnO2为棕黑色粉末，是锰最稳定的氧化物，在酸性溶液中有强氧化性。但是锰盐(Ⅳ)不稳定。2222MnO+4HCl()MnCl+Cl+2HO浓四、氧化数为+2的锰的化合物●Mn2+价电子构型：3d5θ2θ224(MnO/Mn)1.23V(MnO/Mn)1.51V●Mn(Ⅱ)在碱性条件下不稳定(还原性强)，在酸性条件下稳定(还原性差)。22222Mn2OHMn(OH)(s,)2Mn(OH)O2MnO(OH)(s,)白棕色无O25H5IO6+2Mn2+=5IO3-+2MnO4-+11H++7H2O5S2O82-+2Mn2++8H2O=10SO42-+2MnO4-+16H+5NaBiO3+2Mn2++14H+=2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O5PbO2+2Mn2++4H+=2MnO4-+5Pb2++2H2O§20－5铁、钴、镍Ⅷ铁系FeCoNi价电子构型3d64s23d74s23d84s2重要氧化数+3,+2(+6)+2,+3,(+5)+2,+3,(+4)一、铁、钴、镍的单质1.单质的存在：均以矿物形式存在赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4黄铁矿FeS2辉钴矿CoAsS镍黄铁矿NiS•FeS黄铁矿的结构▼银白色金属，磁性材料▼m.p.FeCoNi2.单质的物理性质▼M+2H+(稀)→M2++H2↑Co,Ni反应缓慢▼易钝化：浓、冷HNO3可使Fe,，Co，Ni钝化，浓H2SO4可使Fe钝化。▼纯Fe，Co，Ni在水、空气中稳定，加热时，Fe,Co,Ni可与O2，S，X2等反应。3.单质的化学性质二、铁、钴、镍的化合物1.氧化物FeOCoONiO黑色灰绿色暗绿色Fe2O3Co2O3Ni2O3砖红色黑色黑色FeOFe2O3Fe3O423322322223222FeO+6HCl=2FeCl+3HOCoO+6HCl=2CoCl+Cl+3HONiO+6HCl=2NiCl+Cl+3HO氧化性递增2.氢氧化物Fe2+Fe(OH)2Fe(OH)3OH–红棕色白色O2快Co2+Co(OH)2CoO(OH)粉红色暗棕色OH–O2慢Ni2+Ni(OH)2NiO(OH)绿色黑色NaClOOH–222222Ni(OH)+NaClO=2NiO(OH)+NaCl+HO2Ni(OH)+Br+2OH=2NiO(OH)+2Br+2HOCoO(OH)和NiO(OH)都是强氧化剂。2222222CoO(OH)+6HCl=2CoCl+Cl+4HO2NiO(OH)+6HCl=2NiCl+Cl+4HOFe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2Fe(OH)3CoO(OH)NiO(OH)氧化性增强还原性增强3.铁的高、低氧化态的转化●Fe2+具有还原性：保存Fe2+溶液应加入Fe2++3+222+2+3+3+2722++3+2+424Fe+O+4H=4Fe+2HO6Fe+CrO14H=6Fe+3Cr+7HO5Fe+MnO8H=5Fe+Mn+4HO●Fe3+中等强度氧化剂3+2+2+3+2+3+2+4+2+3+2++22Fe+Cu=Cu+2Fe2Fe+Fe=3Fe2Fe+Sn=Sn+2Fe2Fe+HS=2Fe+S+2H4.有代表性的盐☆形成的盐和复盐组成类似：FeSO4·7H2O(绿矾)(NH4)2SO4·FeSO4·6H2OCoSO4·7H2O(NH4)2SO4·CoSO4·6H2ONiSO4·7H2O(NH4)2SO4·NiSO4·6H2O☆强酸盐易溶于水，弱酸盐溶解度都很小氯化钴(Ⅱ)22Co+2HCl=CoCl+HCoCl2(蓝)393KCoCl2·H2O蓝紫363K粉红紫红2CoCl26H2O325K2CoCl22H2O5.有代表性的配合物(1)氨配合物Fe2+Fe(OH)2↓Fe3+Fe(OH)3↓NH3·H2ONi2+[Ni(NH3)6]2+NH3·H2OCo2+[Co(NH3)6]2+O2[Co(NH3)6]3+O2[Co(NH3)6]Cl3Cl–+NH3·H2OCo(OH)Cl↓蓝NH3·H2O[Co(NH3)6]2+橙黄色NH3·H2O(2)氰配合物Cl2[Fe(CN)6]3–