过渡元素化学竞赛

过渡元素化学竞赛第1页，共66页，2023年，2月20日，星期四过渡元素第2页，共66页，2023年，2月20日，星期四第3页，共66页，2023年，2月20日，星期四第4页，共66页，2023年，2月20日，星期四第5页，共66页，2023年，2月20日，星期四第6页，共66页，2023年，2月20日，星期四第7页，共66页，2023年，2月20日，星期四第8页，共66页，2023年，2月20日，星期四第9页，共66页，2023年，2月20日，星期四●熔点、沸点高熔点最高的单质：钨(W)3683±20℃第10页，共66页，2023年，2月20日，星期四●密度大密度最大的单质：锇(Os)22.48g·cm-3硬度最大的金属：铬(Cr)第11页，共66页，2023年，2月20日，星期四第12页，共66页，2023年，2月20日，星期四第13页，共66页，2023年，2月20日，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Ce3＋Pr3＋Nd3＋Pm3＋Sm3＋Eu3＋Gd3＋Tb3＋Dy3＋Ho3＋Er3＋Tm3＋Yb3＋无色黄绿红紫粉红淡黄粉红无色粉红淡黄黄桃淡绿无色第14页，共66页，2023年，2月20日，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，2023年，2月20日，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，2023年，2月20日，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，2023年，2月20日，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)4Cl2]Cl紫色（400—430nm）反式[Co(NH3)4Cl2]Cl绿色（490—540nm）顺式[Co(en)2Br2]Br紫色反式[Co(en)2Br2]Br

亮绿（7）四面体、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，2023年，2月20日，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+H2OHg(NO3)2+Na2CO3HgO+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，2023年，2月20日，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（n－1）d，ns，np轨道第20页，共66页，2023年，2月20日，星期四7、形成多碱、多酸倾向第21页，共66页，2023年，2月20日，星期四第22页，共66页，2023年，2月20日，星期四多酸化学二十世纪六十年代以后十分活跃①

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②

离子交换剂以及分析化学中应用如检定MoO42-、PO4３-12MoO42-+3NH4++HPO42-+23H+=(NH4)3[P(Mo12O40)]•6H2O↓(黄)+6H2O③

一些具有较好的抗癌抗病毒的作用。如(NH4)16[Sb8W20O80]•32H2O第23页，共66页，2023年，2月20日，星期四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，2023年，2月20日，星期四钛（Titanium）及其化合物第25页，共66页，2023年，2月20日，星期四Ti的化合物以＋Ⅳ氧化态稳定，TiO2，TiCl4，TiO2＋第26页，共66页，2023年，2月20日，星期四钒（Vanadium）及其化合物第27页，共66页，2023年，2月20日，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，2023年，2月20日，星期四第29页，共66页，2023年，2月20日，星期四第30页，共66页，2023年，2月20日，星期四第31页，共66页，2023年，2月20日，星期四铬（Chromium）及其化合物第32页，共66页，2023年，2月20日，星期四铬的重要化合物黄黄砖红色第33页，共66页，2023年，2月20日，星期四第34页，共66页，2023年，2月20日，星期四（二）Cr(Ⅲ)化合物第35页，共66页，2023年，2月20日，星期四在含铬废水中加入FeSO4，使Cr2O72-→Cr3+，再加入NaOH至pH～6-8（加热，使沉淀完全），，发生如下反应：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）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，2023年，2月20日，星期四

洗液：K2Cr2O7+浓H2SO4，利用了Cr（Ⅵ）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，2023年，2月20日，星期四锰（Manganesium）及其化合物第38页，共66页，2023年，2月20日，星期四H+Mn2+MnO4-+SO32-+H2O→MnO2↓+SO42-OH-MnO42-酸性溶液中，SO32－过量，得Mn2＋MnO4－过量，得MnO22MnO4－＋3Mn2＋＋2H2O＝5MnO2＋4H＋

第39页，共66页，2023年，2月20日，星期四第40页，共66页，2023年，2月20日，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，2023年，2月20日，星期四铁系元素Fe：IronCo：CobaltNi：Nickel

第42页，共66页，2023年，2月20日，星期四第43页，共66页，2023年，2月20日，星期四第44页，共66页，2023年，2月20日，星期四第45页，共66页，2023年，2月20日，星期四第46页，共66页，2023年，2月20日，星期四第47页，共66页，2023年，2月20日，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，2023年，2月20日，星期四铜锌族Cu

铜

Zn锌Ag

银

Cd镉Au：

金

Hg汞第49页，共66页，2023年，2月20日，星期四一、性质比较同周期，自左向右金属活泼性增强IB<IIB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，2023年，2月20日，星期四（二）氧化性酸（如HNO3，

浓H2SO4……）M+HNO3

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

：

（V（浓HCl）:V（浓HNO3

）=3:1）Au(s)+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+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，2023年，2月20日，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；Cu2+/Cu+=0.152V

H2O

Cu2SO4(s)═══CuSO4(aq)+Cu↓

白色

蓝色2．Cu(I)被适当氧化剂氧化：

例：Cu2O+4NH3+H2O=2[Cu(NH3)2]++2OH-

红色

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

可用[

Cu(NH3)2]+(aq)

除去混合气体中的O2第52页，共66页，2023年，2月20日，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)

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

还原剂+沉淀剂例2．2Cu2＋+10CN-=2[Cu(CN)4]3-+(CN)2↑

还原剂+配体K稳

[Cu(CN)43-]=2.0×1030第53页，共66页，2023年，2月20日，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[CuCl4]2-,[CuCl3]-CuCl2=Cu2++2Cl-CuCl2+Cl-[CuCl3]-[CuCl3]-+Cl-[CuCl4]2-CuClClCuClClCu--------------------第54页，共66页，2023年，2月20日，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[CuCl4]2-+4H2O=[Cu(H2O)4]2++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[CuCl4]2-[Cu(H2O)4]2+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，2023年，2月20日，星期四五、Hg(II)Hg(I)的互相转化：Hg2Cl2

Cl—Hg—Hg—Cl

∴Hg(I)为双聚体Hg22+（对比Cu+为单体）（一）Hg(II)→Hg(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=1.73×1062、被还原2HgCl2＋SnCl2＋2HCl＝Hg2Cl2＋H2SnCl6第56页，共66页，2023年，2月20日，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+NH3·H2O═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+2NH3·H2O═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)=[HgI4]2-+Hg(l)合并：Hg2Cl2+4I-=[HgI4]2-+Hg(l)+2Cl-

K稳

=6.8×1029第57页，共66页，2023年，2月20日，星期四五、Ag的重要化合物：AgNO3Ag+NO2+O2(光或713K）Cu(NO3)2