d区元素-化学周期表spdf区图团委总结 教育.docx
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本文格式为Word版，下载可任意编辑，页眉双击删除即可d区元素|化学周期表spdf区图 团委总结 教育 第二十三章 d区元素(一),§23.5 铁 钴 镍,§23.4 锰,§23.3 铬 钼 钨 多酸型协作物,§23.2 钛 钒,§23.1 d区元素概述,§23.1 d区元素概述,23.1.5 d区元素离子的颜色,23.1.4 d区元素的氧化态,23.1.3 d区元素的化学性质,23.1.2 d区元素的物理性质,23.1.1 d区元素的原子半径和 电离能,23.1.1 d区元素的原子半径和电离能,1.d区元素在周期表中的位置,3. d区元素的原子半径,2. d区元素原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2 (Pd为5s0),总趋势：同周期 左®右由小®大,幅度不大 同副族 不规律4.d区元素的第一电离能,23.1.2 d区元素的物理性质,熔点、沸点高 熔点最高的单质：钨(W) 硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr) 密度大 密度最大的单质：锇(Os) 导电性，导热性，延展性好熔点改变示意图,23.1.3 d区元素的化学性质,第一过渡系的单质比第二过渡系的单质 活泼； 例：第一过渡系除Cu外均能与稀酸作用， 第二、三过渡系仅能溶于王水、 氢氟酸，而Ru,Rh,Os,Ir不溶于王水。
2. 与活泼非金属(卤素和氧)直接形成化合物 3. 与氢形成金属型氢化物： 如：VH18，TaH0.76，LaNiH5.7 4. 与硼、碳、氮形成间充型化合物总趋势：从上到下活泼性降低元 素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni +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、+3 Ru +4 Os +4、+6、+8,23.1.4 d区元素的氧化态,关于第一过渡系元素〔广义〕的氧化态分布，可以归纳为两条规律： ●第一过渡系元素的氧化态呈现两头少，中间多，两头低，中间高的趋势 这是由于过渡系元素前面的d电子数少，而后面的元素d电子虽然多，但由于有效核电荷从左到右增加使d轨道能量降低，电子被原子核束缚较牢，不易参加成键的原因相反，中间元素d电子较多，有效核电荷不大也不太小，因此其氧化态多 ●假如在元素的氧化态分布表中划两条直线：一条是从Sc(＋3)到Mn(＋7)的直线，处于这条直线的氧化态都是元素较稳定的最高氧化态，它相当于从Sc到Mn各元素的价电子数的总和。
第二条直线是从Mn(＋2)到Zn(＋2)，处于这条直线的氧化态是各元素的较稳定的低氧化态，相应于元素的原子失去4s电子23.1.5 d区元素离子的颜色,Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Fe(Ⅲ) Cu(Ⅱ),水合离子呈现多种颜色过渡元素的配离子通常具有颜色其颜色是由于配离子汲取了一部分可见光(400nm～ 800nm)而发生d—d跃迁所造成 某些具有颜色的含氧酸根离子，如 CrO42-(黄色), MnO4- (紫色)等，其颜色是由电荷迁移引起的[Ti(H2O)6]3+ 的汲取光谱,§23.2 钛 钒,*23.3.4 多酸型协作物 同多酸和杂多酸及其盐,*23.3.3 钼、钨的化合物,23.3.2 铬的化合物,23.3.1 铬、钼、钨的单质,§23.3 铬 钼 钨 多酸型协作物,铬分族(VIB)：Cr, Mo, W, Sg,23.3.1 铬、钼、钨的单质,价层电子构型：(n-1)d 4-5ns1-2,灰白色金属，熔沸点高，硬度大 外表易形成氧化膜 室温时纯铬溶于稀HCl,H2SO4，在浓HNO3中钝化高温下与活泼的非金属及C,B,N反应23.3.2 铬的化合物,Cr2O3 (铬绿),,水溶液中铬的各种离子,Cr2+(aq),Cr3+(aq),铬元素的电势图,/ V,/ V,Na2CrO4 (aq),Na2Cr2O7 (aq),1.铬(Ⅵ)的化合物,(1) Cr(Ⅵ) 化合物的制备：碱熔法,(2) 以K2Cr2O7为原料制备其他含铬化合物,(暗红色,针状),(3) Cr(Ⅵ) 含氧酸及其离子在溶液中的转化,pH的影响,pH6：CrO42-为主。
H2Cr2O7, H2CrO4均为强酸,仅存在于稀溶液,(4) Cr(Ⅵ) 的难溶盐,铬酸盐比相应的重铬酸盐溶解度小5) K2Cr2O7的氧化性,2.铬(Ⅲ)的化合物,制备：,性质：,,,,,,(灰绿),(亮绿色),(1) Cr2O3的制备与性质,(2) Cr(OH)3,∆,[Cr(H2O)6]3+ [Cr(OH)(H2O)5]2+ + H+,2[Cr(H2O)6]3+ [(H2O)4Cr(OH)2Cr (H2O)4]4+ + 2H+ +2H2O,(4) Cr(Ⅲ)的还原性与氧化性,碱性条件下易被氧化Cr2+(aq) Cr3+(aq),(5) Cr(Ⅲ)的配位性,配位数为6，Cr3+接受d2sp3杂化轨道成键如：水合异构体,(6) Cr(Ⅲ), Cr(Ⅵ)的鉴定,H+,,小结：,23.4.1 锰的单质,§23.4 锰,*23.4.3 锰的Gibbs函数变 -氧化值图,23.4.2 锰的化合物,锰分族(VIIB)：Mn Tc Re 价电子构型：(n-1)d5ns2,23.4.1 锰的单质,锰单质的性质： 白色金属，硬而脆,活泼金属：,与氧、卤素等非金属反应：,在氧化剂存在下与熔融的碱作用：,锰的存在与制备：,23.4.2 锰的化合物,Mn的价电子构型：3d54s2 Mn的氧化值呈连续状：从-2~+7。
常见氧化值：+7，+6，+4和+2 常见化合物：KMnO4 ，K2MnO4，MnO2， MnSO4和MnCl2 除MnO2外，余者均易溶于水，相应,含锰离子分别为：,锰的重要化合物性质表,水溶液中锰的各种离子及其性质,氧化值 +7 +6 +3 +2 颜色 紫红色 暗绿色 红色 淡红色 d电子数 d0 d1 d4 d5,锰元素电势图：,1.锰(Ⅶ)的化合物,①强氧化性,②不稳定性,加热,(见光)遇酸,浓碱,2.锰(Ⅵ)的化合物,在酸性，中性溶液中歧化,K2MnO4暗绿色晶体，在强碱性溶液中以 形式存在制取低氧化值锰化合物的原料,还原性〔碱性〕,强氧化剂,3.锰(Ⅳ)的化合物：MnO2,４.锰(Ⅱ)的化合物,[Mn(H2O)6]2+ [Mn(OH)(H2O)5]+ + H+,在碱性条件下：,Mn(OH)2为碱性,Mn2+的还原性弱,鉴定Mn2+常用NaBiO3，介质用HNO3，Mn2+量不宜多MnS(肉色〕：稀酸溶性硫化物,小结：,(黑褐),(白色),(肉色),(深肉色),无O2+OH-,H+,KClO3 + KOH,H+ 或 CO2 (歧化),H2O+SO32-,OH-(浓)+SO32-,H+或CO2 (歧化),紫色,暗绿,,,,,,,,,,,,,,,§23.5 铁 钴 镍,23.5.1 铁、钴、镍的单质,23.5.3 铁、钴、镍的协作物,23.5.2 铁、钴、镍的化合物,Ⅷ族 Fe Co Ni 铁系 Ru Rh Pd Os Ir Pt,,铂系,铁系元素的相关矿物：,辉钴矿：CoAsS； 镍黄铁矿：NiS·FeS；,赤铁矿：Fe2O3；磁铁矿：Fe3O4；,菱铁矿：FeCO3；黄铁矿：FeS2；,,,23.5.1 铁、钴、镍的单质,化学性质：中等活泼的金属,1. 与稀酸反应,2. 与浓酸的作用,冷浓HNO3使Fe，Co，Ni钝化。
3. 与非金属反应,4. 与CO形成羰合物 Fe(CO)5，Co2(CO)8，Ni(CO)4,纯Fe,Co,Ni在水和空气中稳定除Fe以外，最高氧化值都没有到达3d和4s电子数的总和23.5.2 铁、钴、镍的化合物,铁的重要化合物,钴(Ⅱ)和镍(Ⅱ)的重要化合物,,铁、钴、镍的元素电势图,氧化性：Fe(Ⅲ) ＜ Co(Ⅲ) ＜ Ni(Ⅲ),氧化性,Fe(Ⅲ) Co(Ⅲ) Ni(Ⅲ) F- FeF3 CoF3 * (350℃分解) Cl- FeCl3 CoCl3 * (常温分解) Br- FeBr3 * * I- * * *,稳定性,还原性,稳定性,1. 铁、钴、镍的氧化物和氢氧化物,(1) 铁、钴、镍的氧化物 Fe2O3红棕色， FeO黑色， Fe3O4黑色； Co2O3·xH2O暗褐色， CoO灰绿色； Ni2O3·2H2O灰黑色， NiO绿色2) 铁、钴、镍的氢氧化物,,,氯化羟钴(碱式氯化钴),(慢),还原性：Fe(Ⅱ)Co(Ⅱ)Ni(Ⅱ),M=Co,Ni,2. 铁、钴、镍的盐,FeCl3黑褐色，Fe(NO3)3·9H2O淡紫色， FeCl2·4H2O淡蓝色， FeSO4·7H2O淡绿，,,,(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(Mohr盐)淡绿色， CoSO4·7H2O淡紫色， CoCl2·6H2O粉红色， NiCl2·6H2O草绿色， NiSO4·7H2O暗绿色。
Ni(NO3)2·6H2O青绿色1) 水溶液中水解,=10-9.5,=10-3.05,[Fe(OH)(H2O)5]2+ [Fe(OH)2(H2O)4]++H+,=10-3.26,Fe3+水解最终产物：Fe(OH)3,结构：,2[Fe(H2O)6]3+ [(H2O)4 Fe(OH)2Fe(H2O)4]4+ +2H+ +2H2O,水合铁离子双聚体,=10-2.91,=10-12.20,=10-10.64,(FeCl3烂板剂),红,(2) Fe3+为中等强度氧化剂,保存Fe2+溶液应加入Fe,(3) Fe2+具有还原性：,(4) FeCl3有明显的共价性，易潮解,蒸汽中形成双聚分子,(5) CoCl26H2O变色硅胶3. Fe(Ⅱ), Co(Ⅱ), Ni(Ⅱ)的硫化物,FeS CoS NiS,黑色 不溶于水,6.3×10-18,4×10-21(α) 2×10-25(β),3.2×10-19(α) 1.0×10-24(β) 2.0×10-26(γ),稀酸溶性,但CoS, NiS形成后由于晶型转变而不再溶于酸1. 铁的协作物,高自旋：[FeF6]3-， [Fe(NCS)n(H2O)6-n]3-n 低自旋：[Fe(CN)6]3-， [Fe(CN)6]4- [Fe(CN)5NO]2-,23.5.3 铁、钴、镍的协作物,K4[Fe(CN)6] 黄血盐 ，黄色； K3[Fe(CN)6] 赤血盐，晶体为红色。
异硫氰合铁(Ⅲ)配离子,鉴定Fe3+的反应,Prussian’s蓝,Turnbull’s蓝,Prussian’s蓝，Turnbull’s蓝组成均为：[KFeⅢ (CN)6FeⅡ]x,该反应用于Fe2+的鉴定(酸性条件)该反应用于Fe3+的鉴定(酸性条件)[KFeⅢ (CN)6FeⅡ]x的结构为：,用于鉴定S2- Na2[Fe(CN)5NO]·2H2O 五氰亚硝酰合铁(Ⅱ)酸钠，红色棕色,用于 鉴定：“棕色环〞，,亦用于 鉴定：棕色物质Fe(Ⅲ) 的协作物比Fe(Ⅱ)的协作物稳定， 相应电对的标准电极电势低于E第 9 页 共 9 页。
