过渡元素化校课件

1、92 过渡元素 21 过渡元素的定义和分类 1、定义：三种划分方法第一种： B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：(n1)d19ns12。第二种： BB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)d 1-10 ns 1-2第三种： BB共10个竖行31种元素。(n-1)d 1-10ns 1-2。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B族到B族10个从行包括7个副族和1个族）共31种元素，称为过渡元

2、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：IVBVIIB，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：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

3、 位置不同 周期电子进 入轨道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IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIBBB四ScTiCrMnFeCoNiCuZn五YZrNbMoTcRuRhPdAgCd六LaHfTaWReOsIrPtAuHg七Ac第一过渡系第二过渡系第三过渡系22 过渡元素的价电子层结构过渡元素价电子层结构：(n-1)d 1-10 ns 1-2 (Pd:4d105

4、s0)为了便于学习和理解，我们又把过渡元素分成两大类：（1）从B族族元素 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)d 1-9 ns 1-2（此n表示电子所处的电子层数）（2）从B族B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+

5、为5d8等，它们的性质与d区元素很相似所以我们把B族、B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)d 10 ns 1-21、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

6、，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：4s3d4p 对于离子： 3d4s4p2-3过渡元素结构特征与通性2、原子结构特征（1）原子半径和离子半径：B B B B B B B 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BB元素的原子半径/pm 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

7、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 1）过渡元素都是金属a、过渡元素最外层只有12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

8、度为1.90g/cm3, Pt的密度为21.45g/cm3f、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。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：

9、B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。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BBBBBB B元素符号ScTiVCrMnFeCoN

10、iCuZn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

11、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

12、颜色。 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：K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6、 Ag(NH3)2OH、 Cu(H2O)42+等 铂系元素由于原子半径小，d电子数较多，且易变形，更

13、易形成配位化合物。如：H2 PtCl6。 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。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 93 铬（Cr）B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

14、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)（2）与热的浓H2SO4的反应2Cr

15、+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

16、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（2） Cr(OH)3紫色 灰蓝色 绿色在可溶性的铬（）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（ ）以简单阳离子Cr3+的形式存在， 当pH1314时，就以Cr(OH)4-的形式存在。Cr(OH)4-通常可以写成CrO2-（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

17、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CrCl36H2O有三种异构体：Cr(H2O)6Cl3紫色， Cr(H2O)5ClCl2H2O淡绿色， Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O暗绿色 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pH6：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-+

18、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 （2） 重铬酸盐的强氧化性如： Cr2O72- + 14H+ + 6I- = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O 用途 分析化学中用K2Cr2O7测定铁的含量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（3）三氧化铬：CrO3 酸酐,强氧化剂 K2Cr2

19、O7 +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）？3、Cr()和Cr（）的鉴定 OH5C2 C2H5过氧化物不稳定，在乙醚中可以形成稳定的加合物为兰色小结：(NH4)2CrO4(橙黄)Cr2O3(s,绿)CrCr(OH)3(灰绿)Cr(OH)4(亮绿)-Cr2O7(橙红)2-Cr

20、O4(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+O2Zn4-1 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B族元素，B族包括：锰（Mn）、锝（Tc）、铼（Re）三个元素。

21、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(MnO2xH2O)。锰是一种重要的金属元素，应用很广。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 锰元素电势图/伏1.6951.231.510.5965-0.0514酸性溶液碱性溶液 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(

22、II)的化合物 说明：鉴定Mn2+常用NaBiO3或(NH4)2S2O8反应生成MnO4- 溶 液显紫色 酸化时用HNO3不能用盐酸 C(Mn2+)很低时，也很灵敏Mn（）的强酸盐都易溶于水, 水溶液呈淡红色（2） Mn()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 K2MnO4MnO2（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

23、物为锰酸盐绿色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MnO22、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遇酸缓慢分解K

24、MnO4的性质：不稳定性和强氧化性（1）不稳定性受热分解（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：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

25、液中MnO2稳定 （3）强碱性介质中MnO42-稳定小 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

26、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）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 ( 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)

27、 = 2.35A : 1.97A : 1.26A O O O 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 (2Fe2O33H2O)、 菱铁矿(FeCO3)。1、铁的物理性质：（）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

28、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。（1）与非金属反应（Cl2、Br2、I2、O2 、S等)2、铁的化学性质： 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 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：如何制取FeCl2 ？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（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 + H2F

29、e + H2SO4 (稀)FeSO4 + H2 Fe + Fe2(SO4)3 3FeSO4 想想：上述两个反应在实际生产和实验室有哪些应 用 想想有哪些现象？（b）与氧化性酸反应（HNO3、浓H2SO4）常温下与浓硝酸、浓硫酸产生钝化现象加热时反应。 2Fe + 6H2SO4 (浓) Fe2 (SO4) 3 + 3SO2+ 6H2OFe+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？4、与水反应：常温

30、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 +3O22Fe2O3nH2O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 + 2H2O4Fe(OH)3Fe(OH)3Fe2O3XH2O 未配平讨论题：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

31、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Zn B. Na和Al C. Fe和Cu D. Mg和CaEC3、下列可用铁桶较长期盛装的是 （ ） A. FeCl3(溶液) B. CuSO4(溶液) C. 4mol/L HNO3 (冷) D. 18mol/L H2SO4(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、CuCl2 B、H2SO4 C、AgNO3 D、Fe2（SO4）D 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

32、合物主要有： 铁的氧化物 铁的氢氧化物 铁盐名 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（b）铁的氧化物生成和相互转化 铁的氧化物生成 3Fe + 4O2 2Fe3O4 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O 铁的氧化物相互转化 Fe3O4 Fe FeO Fe2O3 点燃CO, H2O2CO, H2CO, H2CO, H2O2 将NaOH溶液滴入FeCl3溶液 产生红褐色

33、沉淀 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热不稳定性 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O具有碱性氢氧化物的性质，与酸等反应（2）Fe（）盐 Fe能形成稳定的+3价简单盐，常见的是强酸盐；Fe(NO3)36H2O、FeCl36H2O、Fe2(SO4)312H2O。溶解性：都易溶于水。盐中的Fe(

34、H2O)63+（浅紫色），它也可存在于pH=0左右的强酸性溶液中。水解性：Fe()盐比Fe（）更易水解，使溶液呈黄色或红棕色。 Fe(H2O)63+H2O Fe(OH)(H2O)52+H3O+ Fe(OH)(H2O)52+H2O Fe(OH)2(H2O)4+H3O+ 3.一些重要的铁盐（1）Fe()盐： 强酸盐都易溶于水，并微弱水解，显示酸性； 水合盐晶体及其水溶液呈现浅绿色：Fe(H2O)62+，如 FeSO47H2O:俗称绿矾，浅绿色 复盐 (NH4)2SO4FeSO46H2O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） 水解及双水解反应如： FeCl3溶液呈酸性

35、与Na2CO3的双水解反应： 2Fe3+ +3CO32- +3H2O 2Fe(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的化学性质与可溶碱的反应： 如：氨水、烧碱等反应与某些盐的反应: 如：硝酸银等的反应强氧化性：与H2S、Fe、Cu、KI、S2-、I-等的反应 2Fe3+ +H2S S+2Fe2+2H+ 2Fe3+ + Cu 2Fe2+ + Cu2+Fe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

36、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+ Fe 3Fe2+ + SCN- 2Fe2+ + Cl2 2Fe3+ + 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（）酸钾（习惯称亚铁氰化钾-黄血盐）K4Fe(CN)6溶液，出现兰色沉淀称普鲁士蓝。用于检验Fe3+反应式：K+ + F

37、e(CN)64- + Fe3+ KFeFe(CN)6 (普鲁士蓝)(b)亚铁盐的化学性质与可溶碱的反应： 如:氨水、烧碱等的反应较强的还原性： 如:可以被氯水、溴水、双氧水、HNO3、KMnO4、K2Cr2O7、O2等氧化剂氧化Fe(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 Fe的配合物和Fe2+的检验： 向Fe3+溶液中加入六氰合铁（）酸钾（习惯称铁氰化钾-赤血盐）K3Fe(CN)6溶液，出现兰色

38、沉淀称滕氏蓝。用于检验Fe2+反应式：K+ + Fe(CN)63- + Fe2+ KFeFe(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： KFeFe(CN)6；而且结构也是一样的，都是内界为铁（）外界为铁（）。 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。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 + HI FeCl3 + H2S Fe（少）+ HNO3(稀) Fe (过量)+ HNO3（稀） FeCl3 + Na2CO3 FeCl3 +

39、 NaHCO3 FeS + HNO3（稀） FeCl2 + NaOH（4）Fe2+、Fe3+的检验和确定存在 KSCN溶液 K4Fe(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K3Fe(CN)6KSCN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)22H2OO24Fe(OH)3 B. 2Fe2H2OO2 2Fe(OH)2 C. 2H2OO24e OH D. Fe3e Fe3 D讨论题2、在稀盐酸中

40、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三、炼铁和炼钢（一）炼铁 1、铁合金（1）生铁：含碳量24.3%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 2、钢 钢也是铁合金，含碳一般0.032% 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0.30.6%钢 （普通钢） 高碳钢：含碳量大于0.6

41、% 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： 2Fe2O33H2O）：褐色、黄 褐色、黑褐色菱铁矿石（主要成分： FeCO3）：黄白、浅褐、深 褐色（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

42、：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）炼铁高炉（4）炼铁过程和主要反应：反应： C + CO2 CO2 +Q CO2 + C 2CO Q Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2除脉石：CaCO3 CaO +CO2 CaO + SiO2 CaSiO3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（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

43、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）主要反应： 2Fe + O2 2FeO + Q Mn + FeO MnO + Fe + Q Si + 2FeO SiO2 + 2Fe + Q C + FeO CO + Fe + Q SiO2 + FeO FeOSiO2 SiO2 + MnO MnOSiO2 FeS + CaO FeO + CaS 2P + 5FeO + 3CaO 5Fe + Ca3(PO4)2 FeOSiO2 + CaO CaOSiO2 + FeO Si + 2FeO 2Fe + S

44、iO2 Mn + FeO MnO + Fe 2Al + 3FeO 3Fe + 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

45、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Fe(H2O)63+Fe(H2O)3(OH)3 Fe2O3xH2OFeCl3FeFe(H2O)62+Fe(OH)2FeCl2Fe3O4KFeFe(CN)6FeSFe(SCN)2+小结5-1 铜 单 质 95 铜（Cu） B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

46、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(Cu+/Cu)=+0.52伏,(K+/K)=-2.925伏。 活泼性：kCu 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。o o1、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 + O2 Cu2(OH)2CO3（2）可溶于