过渡元素化学竞赛

1、过渡元素化学竞赛第1页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四过渡元素第2页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第3页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第4页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第5页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第6页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第7页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第8页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第9页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四熔点、沸点高熔点最高的单质：钨(W)

2、 368320第10页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四密度大密度最大的单质：锇(Os ) 22.48 gcm-3硬度最大的金属：铬(Cr)第11页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第12页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第13页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四物质显色的若干规律（常温，太阳光）（1）绝大多数具有d1-9电子组态的过渡元素和f1-13电子组态的稀土元素的化合物都有颜色f区Ce3Pr3Nd3Pm3Sm3Eu3Gd3Tb3Dy3Ho3Er3Tm3Yb3无色黄绿红紫粉红淡黄粉红无色粉红淡黄黄桃淡绿无色

3、第14页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四（2）多数氟化物无色（特例：CuF（红），BrF（红）3、4、5、6主族，5、6周期各元素的溴化物、碘化物几乎都有颜色锌族卤化物除HgI2（红）都无色铜族除CuCl和AgCl外多数有颜色第15页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四（3）主族元素含氧酸根离子绝大多数无色 过渡元素的含氧酸根离子多数有色，同族内随原子序数的增加酸根的颜色变浅或无色 VO43 黄色 CrO42橙黄 MnO4紫色 NbO43无色 MoO42淡黄 TeO4淡红 TaO43无色 WO42淡黄 ReO4淡红第16页，共66页，2022年，5月20

4、日，12点2分，星期四（4）同种元素在同一化合物中存在不同氧化态时，这种混合价态的化合物常常呈现颜色，而且该化合物的颜色比相应的单一价态化合物的颜色深（5） 3、4、5、6主族，5、6周期各元素的氧化物大部分都有颜色； 4、5、6周期各元素的硫化物几乎都有颜色第17页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四（6）顺式异构体配合物所呈现的颜色一般比同种配合物的反式异构体的颜色偏短波方向 顺式Co(NH3)4Cl2Cl 紫色（400430nm） 反式Co(NH3)4Cl2Cl 绿色（490540nm） 顺式Co(en)2Br2Br 紫色 反式Co(en)2Br2Br 亮绿（7）四面体

5、、平面正方形配合物的颜色比相应的八面体的颜色移向短波方向 CoCl42 深蓝 Co(H2O)62粉红色第18页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四（8）无色晶体如果掺有杂质或发生晶格缺陷时，常有颜色（9）晶粒的大小影响晶体颜色 Hg2+ + OH- HgO + H2O Hg(NO3)2 + Na2CO3 HgO + CO2 + 2NaNO3 （10）金属有金属光泽或呈银白色，但金属粉末都是黑色第19页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四6、过渡元素易形成配合物 过渡元素中心原子半径小，电荷高，有几个能级相差不大的（n1）d，ns，np轨道第20页，共66页，

6、2022年，5月20日，12点2分，星期四7、形成多碱、多酸倾向第21页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第22页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四多酸化学二十世纪六十年代以后十分活跃 良好的催化性能（具有酸性、氧化还原性、稳定均一结构）；如乙烯乙醛 离子交换剂以及分析化学中应用如检定MoO42-、PO4-12MoO42-+3NH4+HPO42-+23H+ = (NH4)3P(Mo12O40)6H2O(黄)+6H2O一些具有较好的抗癌抗病毒的作用。如 (NH4)16Sb8W20O80 32H2O第23页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期

7、四d 区元素的化学性质 氧化还原性酸碱性配位性稳定性各元素特异性第24页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四钛（Titanium）及其化合物第25页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四Ti的化合物以氧化态稳定，TiO2，TiCl4，TiO2第26页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四钒（ Vanadium）及其化合物第27页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四酸根铵氧化值不同，分正、亚、次按脱水情况，分正、偏、焦、多第28页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第29页，共66页，2022年，5月20日，1

8、2点2分，星期四第30页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第31页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四铬（Chromium）及其化合物第32页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四铬的重要化合物黄黄砖红色第33页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第34页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四（二）Cr ()化合物第35页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四在含铬废水中加入FeSO4，使Cr2O72-Cr3+，再加入NaOH至pH6-8（加热，使沉淀完全），发生如下反应：Fe2+2OH =

9、Fe(OH)2 （s） Fe3+3OH =Fe(OH)3 （s）Cr33OH =Cr(OH)3 (s)Cr（VI）毒性很大，而Cr（III）对人体的毒性要小得多，请列出一种工业含Cr（VI）废水的处理方法，写出相应的方程式。 第36页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四 洗液：K2Cr2O7 + 浓H2SO4，利用了Cr（）强的氧化性及H2SO4的强酸性。由于Cr(VI)污染环境，是致癌性物质，因此停止使用。可以王水代替(王水：HNO3(浓) : HCl(浓) = 1 : 3)。利用HNO3强氧化性，Cl的络合性，大多数金属硝酸盐可溶等性质。由于HNO3- HCl溶液在放置过

10、程会分解，因此王水应现用现配。实验室过去常用洗液 (组成：K2Cr2O7 + 浓H2SO4)来洗涤玻璃仪器，原理是什么? 为什么现在不再使用洗液来清洗玻璃仪器? 根据洗液的原理，请你从常见 的化学试剂中选择合适的试剂作洗液代用品，说明你的理由。第37页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四锰（Manganesium）及其化合物第38页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四 H+ Mn2+ MnO4- + SO32- + H2O MnO2 + SO42- OH- MnO42- 酸性溶液中，SO32过量，得Mn 2 MnO4过量，得MnO2 2MnO4 3Mn2 2

11、H2O 5MnO2 4H 第39页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第40页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四元素电势图的表示： 把同一种元素的各种氧化态按照由高到低的顺序排成横列（氧化型在左边，还原型在右边），两种氧化态之间若构成一个电对，就用一条直线把它们连接起来，并在上方标出这个电对所对应的标准电极电势。第41页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四铁系元素Fe ：IronCo ：CobaltNi ：Nickel 第42页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第43页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星

12、期四第44页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第45页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第46页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四第47页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四铂系金属的化学性质1、铂系金属对酸的化学性质比其他所有各族金属都高。2、铂系金属不和氮作用，室温下对空气、氧等非金属都是稳定的，不发生相互作用。高温下才能与氧、硫、磷、氟、氯等非金属作用，生成相应的化合物。3、铂系金属有很高的催化活性，金属细粉催化活性尤其大。4、铂系金属和铁系金属一样，都容易形成配位化合物。第48页，共66页，2022年，5月2

13、0日，12点2分，星期四铜锌族Cu 铜 Zn 锌Ag 银 Cd 镉Au： 金 Hg 汞第49页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四一、性质比较同周期，自左向右 金属活泼性增强 I B II B同主族，自上而下 金属活泼性减弱二、与酸反应（一）非氧化性酸（如HCl, H3PO4, 稀H2SO4） 而Cu、Ag、Au、Hg不反应。第50页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四（二）氧化性酸（如HNO3， 浓H2SO4）M + HNO3 Ma(NO3)b + NO2、NOM = Zn、Cd、Hg、Cu、Ag Au可溶于“王水” ： （V（浓HCl）: V（浓HNO3

14、 ）= 3:1 ） Au(s) + HNO3 + 4HCl = HAuCl4+ NO+ 2H2O只有Zn反应。 （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、与碱溶液反应： 第51页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四四、Cu(I) - Cu(II) 互相转化： （一）Cu(I) Cu(II) 1酸性溶液中，Cu+歧化： 2Cu+ = Cu2+ + Cu(s) Cu+/Cu = 0.521V ； Cu

15、2+/Cu+ = 0.152V H2O Cu2SO4(s) CuSO4(aq) + Cu 白色 蓝色2Cu(I) 被适当氧化剂氧化： 例： Cu2O + 4NH3 + H2O = 2Cu(NH3)2+ + 2OH- 红色 无色 4Cu(NH3)2+ + O2 + 8NH3 + 2H2O = 4Cu(NH3)42+ + 2OH- 可用 Cu(NH3)2 +(aq) 除去混合气体中的O2第52页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四（二）Cu(II) Cu(I) 1. Cu(II) + 还原剂 Cu(I) 或/和 沉淀剂 Cu(I) 难溶化合物 或/和 络合剂 Cu(I) 稳定配合

16、物例1 2Cu2+(aq) + 5I-(aq) 2CuI(s) + I3-(aq) 还原剂+沉淀剂例2 2 Cu 2 + 10 CN- = 2 Cu(CN)43- + (CN)2 还原剂+配体 K稳 Cu(CN)43- = 2.01030第53页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四固态CuCl2、稀溶液及浓溶液的颜色为何各不相同？颜色的不同是由于在不同的条件下，CuCl2存在的形式不同固态：暗棕色浓溶液（加少量水）：黄棕色存在自络合现象，形成CuCl42-, CuCl3-CuCl2 = Cu2+ +2Cl-CuCl2 + Cl- CuCl3- CuCl3- + Cl- CuC

17、l42-CuClClCuClClCu-第54页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四 极稀溶液：天蓝色大量水存在下，铜氯络离子转化为铜的水合离子CuCl42- + 4H2O = Cu(H2O)42+ + 4Cl-稀溶液（多加水）：绿色CuCl2如在不很稀的溶液中，则为绿色，这是CuCl42-Cu(H2O)42+ 络离子的混合色。水合CuCl2晶体的绿色也是这个原因第55页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四五、Hg(II) Hg(I)的互相转化： Hg2Cl2 ClHgHgCl Hg(I)为双聚体Hg22+ （对比Cu+ 为单体）（一）Hg (II) Hg (

18、I) 1、酸性溶液中，逆歧化： Hg2+ + Hg(l) = Hg22+ 对比：Cu+(aq) 歧化 2Cu+(aq) = Cu2+(aq) + Cu(s) K = 1.731062、被还原2HgCl2 SnCl2 2HCl Hg2Cl2 H2SnCl6第56页，共66页，2022年，5月20日，12点2分，星期四（二）Hg(I)Hg(II) 沉淀剂 难溶化合物 Hg(I) + Hg(II) + Hg(l) 配位体 稳定配合物 例1. Hg2Cl2+ NH3H2O H2N-Hg-Cl+Hg(l) +NH4Cl+ 2H2O （氯化氨基汞）白色+ 黑色 灰黑色检定Hg22+ 对比：HgCl2 +2NH3H2O H2N-Hg-Cl+NH4Cl + 2H2O 白色检定Hg2+ 例2. 2Hg22+ + H2S = Hg2S + 2H+ HgS+ Hg(l) 例3. Hg2Cl2 + 2I- = Hg2I2 + 2Cl- Hg2Cl2 + 2I- (过量) = HgI42- + Hg(l) 合并：Hg2Cl2 + 4I- = HgI42- + Hg(l)