過渡元素化學競賽

過渡元素化學競賽第一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六過渡元素第二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六●熔點、沸點高熔點最高的單質(zhì)：鎢(W)3683±20℃第十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六●密度大密度最大的單質(zhì)：鋨(Os)22.48g·cm-3硬度最大的金屬：鉻(Cr)第十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六物質(zhì)顯色的若干規(guī)律（常溫，太陽光）（1）絕大多數(shù)具有d1-9電子組態(tài)的過渡元素和f1-13電子組態(tài)的稀土元素的化合物都有顏色f區(qū)Ce3＋Pr3＋Nd3＋Pm3＋Sm3＋Eu3＋Gd3＋Tb3＋Dy3＋Ho3＋Er3＋Tm3＋Yb3＋無色黃綠紅紫粉紅淡黃粉紅無色粉紅淡黃黃桃淡綠無色第十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六（2）多數(shù)氟化物無色（特例：CuF（紅），BrF（紅））3、4、5、6主族，5、6周期各元素的溴化物、碘化物幾乎都有顏色鋅族鹵化物除HgI2（紅）都無色銅族除CuCl和AgCl外多數(shù)有顏色第十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六（3）主族元素含氧酸根離子絕大多數(shù)無色過渡元素的含氧酸根離子多數(shù)有色，同族內(nèi)隨原子序數(shù)的增加酸根的顏色變淺或無色VO43－黃色CrO42－橙黃MnO4－紫色NbO43－無色MoO42－淡黃TeO4－淡紅TaO43－無色WO42－淡黃ReO4－淡紅第十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六（4）同種元素在同一化合物中存在不同氧化態(tài)時，這種混合價態(tài)的化合物常常呈現(xiàn)顏色，而且該化合物的顏色比相應(yīng)的單一價態(tài)化合物的顏色深（5）3、4、5、6主族，5、6周期各元素的氧化物大部分都有顏色；4、5、6周期各元素的硫化物幾乎都有顏色第十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六（6）順式異構(gòu)體配合物所呈現(xiàn)的顏色一般比同種配合物的反式異構(gòu)體的顏色偏短波方向順式[Co(NH3)4Cl2]Cl紫色（400—430nm）反式[Co(NH3)4Cl2]Cl綠色（490—540nm）順式[Co(en)2Br2]Br紫色反式[Co(en)2Br2]Br

亮綠（7）四面體、平面正方形配合物的顏色比相應(yīng)的八面體的顏色移向短波方向CoCl42－深藍Co(H2O)62＋粉紅色第十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六（8）無色晶體如果摻有雜質(zhì)或發(fā)生晶格缺陷時，常有顏色（9）晶粒的大小影響晶體顏色Hg2++OH-HgO+H2OHg(NO3)2+Na2CO3HgO+CO2+2NaNO3

（10）金屬有金屬光澤或呈銀白色，但金屬粉末都是黑色第十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六6、過渡元素易形成配合物過渡元素中心原子半徑小，電荷高，有幾個能級相差不大的（n－1）d，ns，np軌道第二十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六7、形成多堿、多酸傾向第二十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第二十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六多酸化學二十世紀六十年代以后十分活躍①

良好的催化性能（具有酸性、氧化還原性、穩(wěn)定均一結(jié)構(gòu)）；如乙烯乙醛②

離子交換劑以及分析化學中應(yīng)用如檢定MoO42-、PO4３-12MoO42-+3NH4++HPO42-+23H+=(NH4)3[P(Mo12O40)]?6H2O↓(黃)+6H2O③

一些具有較好的抗癌抗病毒的作用。如(NH4)16[Sb8W20O80]?32H2O第二十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六d區(qū)元素的化學性質(zhì)

氧化還原性酸堿性配位性穩(wěn)定性各元素特異性第二十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六鈦（Titanium）及其化合物第二十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六Ti的化合物以＋Ⅳ氧化態(tài)穩(wěn)定，TiO2，TiCl4，TiO2＋第二十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六釩（Vanadium）及其化合物第二十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六酸根銨氧化值不同，分正、亞、次按脫水情況，分正、偏、焦、多第二十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第二十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第三十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第三十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六鉻（Chromium）及其化合物第三十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六鉻的重要化合物黃黃磚紅色第三十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第三十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六（二）Cr(Ⅲ)化合物第三十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六在含鉻廢水中加入FeSO4，使Cr2O72-→Cr3+，再加入NaOH至pH～6-8（加熱，使沉淀完全），，發(fā)生如下反應(yīng)：Fe2+＋2OH－=Fe(OH)2（s）Fe3+＋3OH－=Fe(OH)3（s）Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3(s)Cr（VI）毒性很大，而Cr（III）對人體的毒性要小得多，請列出一種工業(yè)含Cr（VI）廢水的處理方法，寫出相應(yīng)的方程式。第三十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六

洗液：K2Cr2O7+濃H2SO4，利用了Cr（Ⅵ）強的氧化性及H2SO4的強酸性。由于Cr(VI)污染環(huán)境，是致癌性物質(zhì)，因此停止使用?？梢酝跛?王水：HNO3(濃):HCl(濃)=1:3)。利用HNO3強氧化性，Cl的絡(luò)合性，大多數(shù)金屬硝酸鹽可溶等性質(zhì)。由于HNO3-HCl溶液在放置過程會分解，因此王水應(yīng)現(xiàn)用現(xiàn)配。實驗室過去常用洗液(組成：K2Cr2O7+濃H2SO4)來洗滌玻璃儀器，原理是什么?為什么現(xiàn)在不再使用洗液來清洗玻璃儀器?根據(jù)洗液的原理，請你從常見的化學試劑中選擇合適的試劑作洗液代用品，說明你的理由。第三十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六錳（Manganesium）及其化合物第三十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六H+Mn2+MnO4-+SO32-+H2O→MnO2↓+SO42-OH-MnO42-酸性溶液中，SO32－過量，得Mn2＋MnO4－過量，得MnO22MnO4－＋3Mn2＋＋2H2O＝5MnO2＋4H＋

第三十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第四十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六元素電勢圖的表示：把同一種元素的各種氧化態(tài)按照由高到低的順序排成橫列（氧化型在左邊，還原型在右邊），兩種氧化態(tài)之間若構(gòu)成一個電對，就用一條直線把它們連接起來，并在上方標出這個電對所對應(yīng)的標準電極電勢。第四十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六鐵系元素Fe：IronCo：CobaltNi：Nickel

第四十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第四十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第四十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第四十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第四十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六第四十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六鉑系金屬的化學性質(zhì)1、鉑系金屬對酸的化學性質(zhì)比其他所有各族金屬都高。2、鉑系金屬不和氮作用，室溫下對空氣、氧等非金屬都是穩(wěn)定的，不發(fā)生相互作用。高溫下才能與氧、硫、磷、氟、氯等非金屬作用，生成相應(yīng)的化合物。3、鉑系金屬有很高的催化活性，金屬細粉催化活性尤其大。4、鉑系金屬和鐵系金屬一樣，都容易形成配位化合物。第四十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六銅鋅族Cu

銅

Zn鋅Ag

銀

Cd鎘Au：

金

Hg汞第四十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六一、性質(zhì)比較同周期，自左向右金屬活潑性增強IB<IIB同主族，自上而下金屬活潑性減弱二、與酸反應(yīng)（一）非氧化性酸（如HCl,H3PO4,稀H2SO4……）

而Cu、Ag、Au、Hg不反應(yīng)。＋第五十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六（二）氧化性酸（如HNO3，

濃H2SO4……）M+HNO3

→Ma(NO3)b+NO2、NOM=Zn、Cd、Hg、Cu、AgAu可溶于“王水”

：

（V（濃HCl）:V（濃HNO3

）=3:1）Au(s)+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO↑+2H2O只有Zn反應(yīng)。

（H2O/H2）=-0.829V,Zn(OH)42-/Zn=-1.22VZn(s)+2OH-+2H2O=Zn(OH)42-+H2(g)Zn(s)+4NH3（aq）=Zn(NH3)42+

三、與堿溶液反應(yīng)：

第五十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六四、Cu(I)-Cu(II)互相轉(zhuǎn)化：

（一）Cu(I)

→Cu(II)

1．酸性溶液中，Cu+歧化：2Cu+=Cu2++Cu(s)

Cu+/Cu=0.521V；Cu2+/Cu+=0.152V

H2O

Cu2SO4(s)═══CuSO4(aq)+Cu↓

白色

藍色2．Cu(I)被適當氧化劑氧化：

例：Cu2O+4NH3+H2O=2[Cu(NH3)2]++2OH-

紅色

無色4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3+2H2O=4[Cu(NH3)4]2++2OH-∴

可用[

Cu(NH3)2]+(aq)

除去混合氣體中的O2第五十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六（二）Cu(II)→Cu(I)

1.Cu(II)+還原劑Cu(I)

或/和

沉淀劑Cu(I)

難溶化合物

或/和

絡(luò)合劑Cu(I)

穩(wěn)定配合物例1．2Cu2+(aq)+5I-(aq)═══2CuI(s)+I3-(aq)

還原劑+沉淀劑例2．2Cu2＋+10CN-=2[Cu(CN)4]3-+(CN)2↑

還原劑+配體K穩(wěn)

[Cu(CN)43-]=2.0×1030第五十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六固態(tài)CuCl2、稀溶液及濃溶液的顏色為何各不相同？顏色的不同是由于在不同的條件下，CuCl2存在的形式不同固態(tài)：暗棕色濃溶液（加少量水）：黃棕色存在自絡(luò)合現(xiàn)象，形成[CuCl4]2-,[CuCl3]-CuCl2=Cu2++2Cl-CuCl2+Cl-[CuCl3]-[CuCl3]-+Cl-[CuCl4]2-CuClClCuClClCu--------------------第五十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六

極稀溶液：天藍色大量水存在下，銅氯絡(luò)離子轉(zhuǎn)化為銅的水合離子[CuCl4]2-+4H2O=[Cu(H2O)4]2++4Cl-稀溶液（多加水）：綠色CuCl2如在不很稀的溶液中，則為綠色，這是[CuCl4]2-[Cu(H2O)4]2+絡(luò)離子的混合色。水合CuCl2晶體的綠色也是這個原因第五十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六五、Hg(II)Hg(I)的互相轉(zhuǎn)化：Hg2Cl2

Cl—Hg—Hg—Cl

∴Hg(I)為雙聚體Hg22+（對比Cu+為單體）（一）Hg(II)→Hg(I)1、酸性溶液中，逆歧化：Hg2++Hg(l)=Hg22+

對比：Cu+(aq)歧化2Cu+(aq)=Cu2+(aq)+Cu(s)

K=1.73×1062、被還原2HgCl2＋SnCl2＋2HCl＝Hg2Cl2＋H2SnCl6第五十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六（二）Hg(I)→Hg(II)

沉淀劑難溶化合物Hg(I)+→Hg(II)+Hg(l)

配位體穩(wěn)定配合物例1.Hg2Cl2+NH3·H2O═H2N-Hg-Cl↓+Hg(l)+NH4Cl+2H2O

（氯化氨基汞）白色+黑色

→

灰黑色檢定Hg22+

對比：HgCl2+2NH3·H2O═H2N-Hg-Cl↓+NH4Cl+2H2O白色檢定Hg2+

例2.2Hg22++H2S=Hg2S+2H+↓HgS↓+Hg(l)

例3.Hg2Cl2+2I-=Hg2I2↓+2Cl-Hg2Cl2+2I-(過量)=[HgI4]2-+Hg(l)合并：Hg2Cl2+4I-=[HgI4]2-+Hg(l)+2Cl-

K穩(wěn)

=6.8×1029第五十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期六五、Ag的重要化合物：AgNO3Ag+NO2+O2(光或713K）Cu(NO3)2