副族和化合物竞赛课件

高中化学竞赛高中化学竞赛 【第十一讲第十一讲 副族元素与化合物副族元素与化合物】【竞赛基本要求竞赛基本要求】1、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨；金、锌、汞、钼、钨；2、过渡元素氧化态；、过渡元素氧化态；3、氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性；、氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性；4、水溶液中的常见离子的颜色、化学性质、水溶液中的常见离子的颜色、化学性质、定性检出（不使用特殊试剂）和分离；定性检出（不使用特殊试剂）和分离；5、制备单质的一般方法。、制备单质的一般方法。【知识点击知识点击】一、通论一、通论 d区元素是指区元素是指IIIBVIII族元素，族元素，ds区元素是指区元素是指IB、IIB族元素。族元素。d区元素的外围电子构型是区元素的外围电子构型是(n1)d110ns12（Pd例外），例外），ds区元素的外围电子构型是区元素的外围电子构型是(n1)d10ns12。它们分布在第。它们分布在第4、5、6周期之中，而我们主要讨论第周期之中，而我们主要讨论第4周期的周期的d区和区和ds区元素。区元素。第4周期d区、ds区元素某些性质Sc3d14s2Ti3d24s2V3d34s2Cr3d54s1Mn3d54s2Fe3d64s2Co3d74s2Ni3d84s2Cu3d104s1Zn3d104s2熔点熔点/195316751890189012041535149514531083419沸点沸点/272732603380248220773000290027322595907原子半径原子半径/Pm164147135129127126125125128137M2+半径半径/Pm908884807674677274I1kJmol1631658650652.8717.4759.4758736.7745.5906.4室温密度室温密度/gcm32.994.55.967.207.207.868.98.908.927.14氧化氧化态31,0,23,41,0,23,4,52,1,02,3,45,61,0,12,3,45,6,70,2,34,5,60,23,40,23,(4)*1,23(1)2【注意注意】：括号内为不稳定氧化态。：括号内为不稳定氧化态。同一周期的同一周期的d区或区或ds区元素有区元素有许多相似性。多相似性。（1）它）它们都是金属，因都是金属，因为它它们最外最外层都只有都只有12个个电子。它子。它们的硬度大，熔、沸点的硬度大，熔、沸点较高。第高。第4周期周期d区元素都是比区元素都是比较活活泼的金属，的金属，能置能置换酸中的酸中的氢；而第；而第5、6周期周期较不活不活泼，很，很难和酸作用。和酸作用。（2）除少数例外，它）除少数例外，它们都存在多种氧化都存在多种氧化态，且相，且相邻两个氧化两个氧化态的差的差值为1或或2，如，如Mn，它有，它有1，0，1，2，3，4，5，6，7；而；而p区元素相区元素相邻两氧化两氧化态间的差的差值常是常是2，如，如Cl，它有，它有1，0，1，3，5，7等氧化等氧化态。最高氧化。最高氧化态和族号相等，但和族号相等，但VIII族除外。第族除外。第4周期周期d区元素最高氧化区元素最高氧化态的化合物一般不的化合物一般不稳定；而第定；而第5、6周期周期d区元素最区元素最高氧化高氧化态的化合物的化合物则比比较稳定，且最高氧化定，且最高氧化态化合物主要以氧化化合物主要以氧化物、含氧酸或氟化物的形式存在，如物、含氧酸或氟化物的形式存在，如WO3、WF6、MnO4-、FeO42-、CrO42-等，最低氧化等，最低氧化态的化合物主要以配合物形式存在，如的化合物主要以配合物形式存在，如Cr(CO)52。（3）它们的水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。这些离子）它们的水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。这些离子的颜色同它们的离子存在未成对的的颜色同它们的离子存在未成对的d电子发生跃迁有关。电子发生跃迁有关。（4）它们的原子或离子形成配合物的倾向都较大。因为它们的）它们的原子或离子形成配合物的倾向都较大。因为它们的电子构型具有接受配体孤电子对的条件。电子构型具有接受配体孤电子对的条件。【某些某些d区元素水合离子的颜色区元素水合离子的颜色】电子构型未成对电子数阳离子水合离子颜色3d00Sc3+、Ti4+无色3d111Ti3+V4+紫色蓝色3d22V3+绿色3d33V2+、Cr3+紫色3d444Mn3+Cr2+紫色蓝色3d555Mn2+Fe3+肉色浅紫色3d64Fe2+绿色3d73Co2+粉红色3d82Ni2+绿色3d91Cu2+蓝色3d100Zn2+无色二、d区元素（一）钛副族1、钛副族元素的基本性副族元素的基本性质钛副族元素原子的价副族元素原子的价电子子层结构构为(n1)d2ns2，所以，所以钛、锆和和铪的最的最稳定氧化定氧化态是是+4，其次是，其次是+3，+2氧化氧化态则比比较少少见。在个在个别配位化合物中，配位化合物中，钛还可以呈低氧化可以呈低氧化态0和和 l。锆、铪生成低生成低氧化氧化态的的趋势比比钛小。它小。它们的的M()化合物主要以共价化合物主要以共价键结合。在合。在水溶液中主要以水溶液中主要以MO2+形式存在，并且容易水解。由于形式存在，并且容易水解。由于镧系收系收缩，铪的离子半径与的离子半径与锆接近，因此它接近，因此它们的化学性的化学性质极相似，造成极相似，造成锆和和铪分离上的困分离上的困难。2、钛及其化合物及其化合物（1 1）钛）钛钛是活是活泼的金属，在高温下能直接与的金属，在高温下能直接与绝大多数非金属元素大多数非金属元素反反应。在室温下，。在室温下，钛不与无机酸反不与无机酸反应，但能溶于，但能溶于浓、热的的盐酸和酸和硫酸中：硫酸中：2Ti+6HCl(浓)=2TiCl3+3H2 2Ti+3H2SO4(浓)=2Ti2(SO4)3+3H2钛易溶于易溶于氢氟酸或含有氟离子的酸中：氟酸或含有氟离子的酸中：Ti+6HF=TiF62-+2H+2H2（2 2）二氧化钛）二氧化钛 二氧化钛在自然界以金红石为最重要，不溶于水，也不溶于二氧化钛在自然界以金红石为最重要，不溶于水，也不溶于稀酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中：稀酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中：TiO2+6HF=H2TiF6+2H2OTiO2+2H2SO4=2Ti(SO4)2+2H2OTiO2+H2SO4=2Ti OSO4+H2O（3 3）四氯化钛）四氯化钛 四氯化钛是钛的一种重要卤化物，以它为原料，可以制备一四氯化钛是钛的一种重要卤化物，以它为原料，可以制备一系列钛化合物和金属钛。它在水中或潮湿空气中都极易水解将它系列钛化合物和金属钛。它在水中或潮湿空气中都极易水解将它暴露在空气中会发烟：暴露在空气中会发烟：TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl（4 4）钛）钛()()的配位化合物的配位化合物 钛钛()能够与许多配合剂形成配合物，如能够与许多配合剂形成配合物，如TiF62、TiCl62、TiO(H2O2)2+等，其中与等，其中与H2O2的配合物较重要。利用这个反的配合物较重要。利用这个反应可进行钛的比色分析，加入氨水则生成黄色的过氧钛酸应可进行钛的比色分析，加入氨水则生成黄色的过氧钛酸H4TiO6沉淀，这是定性检出钛的灵敏方法。沉淀，这是定性检出钛的灵敏方法。（二）钒副族（二）钒副族 1、钒副族元素基本性质、钒副族元素基本性质 钒副族包括钒、铌、钽三个元素，它们的价电子层结构为钒副族包括钒、铌、钽三个元素，它们的价电子层结构为(n-1)d3ns2，5个价电子都可以参加成键，因此最高氧化态为个价电子都可以参加成键，因此最高氧化态为+5，相当于，相当于d0的结构，为钒族元素最稳定的一种氧化态。按的结构，为钒族元素最稳定的一种氧化态。按V、Nb、Ta顺序稳定性依次增强，而低氧化态的稳定性依次减弱。顺序稳定性依次增强，而低氧化态的稳定性依次减弱。铌钽由于半径相近，性质非常相似。铌钽由于半径相近，性质非常相似。2、钒及其化合物、钒及其化合物 （1 1）钒）钒 金属容易呈钝态，因此在常温下活泼性较低。块状钒在常金属容易呈钝态，因此在常温下活泼性较低。块状钒在常温下不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用，温下不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用，但溶于氢氟酸，也溶于强氧化性的酸（如硝酸和王水）中。在但溶于氢氟酸，也溶于强氧化性的酸（如硝酸和王水）中。在高温下，钒与大多数非金属元素反应，并可与熔融苛性碱发生高温下，钒与大多数非金属元素反应，并可与熔融苛性碱发生反应。反应。（2 2）五氧化二钒）五氧化二钒V2O5可通过加热分解偏钒酸铵或三氯氧化钒的水解而制得：可通过加热分解偏钒酸铵或三氯氧化钒的水解而制得：2NH4VO3=V2O5+2NH3+H2O2VOCl3+3H2O=V2O5+6HCl 在工业上用氯化焙烧法处理钒铅矿，提取五氧化二钒。在工业上用氯化焙烧法处理钒铅矿，提取五氧化二钒。V2O5比比TiO2具有较强的酸性和氧化性，主要显酸性，易溶于碱：具有较强的酸性和氧化性，主要显酸性，易溶于碱：V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O也能溶解在强酸中（也能溶解在强酸中（pH1）生成）生成VO2+离子。离子。V2O5是氧化剂：是氧化剂：V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2+3H2O（3 3）钒酸盐和多钒酸盐）钒酸盐和多钒酸盐 钒酸盐有偏钒酸盐钒酸盐有偏钒酸盐MVO3、正钒酸盐、正钒酸盐M3VO4和多钒酸盐和多钒酸盐（M4V2O7、M3V3O9）等。只有当溶液中钒的总浓度非常稀（低于）等。只有当溶液中钒的总浓度非常稀（低于104 molL1）且溶液呈强碱性（）且溶液呈强碱性（pH13）时，单体的钒酸根才）时，单体的钒酸根才能在溶液中稳定存在；当能在溶液中稳定存在；当pH下降，溶液中钒的总浓度小于下降，溶液中钒的总浓度小于104 molL1时，溶液中以酸式钒酸根离子形式存在，如时，溶液中以酸式钒酸根离子形式存在，如HVO42-、H2VO4-；当溶液中钒的总浓度大于；当溶液中钒的总浓度大于104 molL1时，溶液中存在时，溶液中存在一系列聚合物（多钒酸盐）如一系列聚合物（多钒酸盐）如V2O74-、V3O93-、V4O124-、V10O286-等。等。2 2、铬及其化合物、铬及其化合物（1）铬）铬铬比较活泼，能溶于稀铬比较活泼，能溶于稀HCl、H2SO4，起初生成蓝色，起初生成蓝色Cr2+溶溶液，而后为空气所氧化成绿色的液，而后为空气所氧化成绿色的Cr3+溶液：溶液：Cr+2HCl=CrCl2+H24CrCl2+4HCl+O2=4CrCl3+2H2O铬在冷、浓铬在冷、浓HNO3中钝化。中钝化。（2）铬）铬(III)的化合物的化合物向向Cr3+溶液中逐滴加入溶液中逐滴加入2 moldm3 NaOH，则生成灰绿，则生成灰绿 色色Cr(OH)3沉淀。沉淀。Cr(OH)3具有两性：具有两性：Cr(OH)3+3H+=Cr3+3H2OCr(OH)3+OH=Cr(OH)4-(亮绿色亮绿色)铬铬(III)的配合物配位数都是的配合物配位数都是6（少数例外），其单核配合（少数例外），其单核配合物的空间构型为八面体，物的空间构型为八面体，Cr3+离子提供离子提供6个空轨道，形成六个个空轨道，形成六个d2sp3杂化轨道。杂化轨道。（2）铬酸、酸、铬酸酸盐和重和重铬酸酸盐 若向黄色若向黄色CrO42-溶液中加酸，溶液溶液中加酸，溶液变为橙色橙色Cr2O72-；反之，向；反之，向橙色橙色Cr2O72-溶液中加碱溶液中加碱变为CrO42-黄色液。黄色液。2 CrO42-(黄色黄色)+2H+=Cr2O72-(橙色橙色)+H2O K=1.21014H2CrO4是一个是一个较强强酸，只存在于水溶液中。酸，只存在于水溶液中。氯化化铬酰CrO2Cl2是血是血红色液体，遇水易分解：色液体，遇水易分解：CrO2Cl2+2H2O=H2CrO4+2HCl 常常见的的难溶溶铬酸酸盐有有Ag2CrO4（砖红色）、色）、PbCrO4（黄色）、（黄色）、BaCrO4（黄色）和（黄色）和SrCrO4（黄色）等，它（黄色）等，它们均溶于均溶于强强酸生成酸生成M2+和和Cr2O72-。K2Cr2O7是常用的是常用的强强氧化氧化剂。饱和和K2Cr2O7溶液和溶液和浓H2SO4混混合液用作合液用作实验室的洗液。在碱性溶液中将室的洗液。在碱性溶液中将Cr(OH)4-氧化氧化为CrO42-，要比在酸性溶液将要比在酸性溶液将Cr3+氧化氧化为Cr2O72-容易得多。而将容易得多。而将Cr(VI)转化化为Cr(III)，则常在酸性溶液中常在酸性溶液中进行。行。3 3、钼和钨的重要化合物、钼和钨的重要化合物（1）钼、钨的氧化物）钼、钨的氧化物 MoO3、WO3和和CrO3不同，它们不溶于水，仅能溶于氨水和不同，它们不溶于水，仅能溶于氨水和强碱溶液生成相应的合氧酸盐。强碱溶液生成相应的合氧酸盐。（2）钼、钨的含氧酸及其盐）钼、钨的含氧酸及其盐 钼酸、钨酸与铬酸不同，它们是难溶酸，酸性、氧化性都较钼酸、钨酸与铬酸不同，它们是难溶酸，酸性、氧化性都较弱，钼和钨的含氧酸盐只有铵、钠、钾、铷、锂、镁、银和铊弱，钼和钨的含氧酸盐只有铵、钠、钾、铷、锂、镁、银和铊(I)的盐溶于水，其余的含氧酸盐都难溶于水。氧化性很弱，在的盐溶于水，其余的含氧酸盐都难溶于水。氧化性很弱，在酸性溶液中只能用强还原剂才能将它们还原到酸性溶液中只能用强还原剂才能将它们还原到+3氧化态。氧化态。（四）锰副族（四）锰副族 1、锰副族的基本性质、锰副族的基本性质B族包括锰、锝和铼三个元素。其中只有锰及其化合物有很大族包括锰、锝和铼三个元素。其中只有锰及其化合物有很大实用价值。从实用价值。从Mn到到Re高氧化态趋向稳定。以高氧化态趋向稳定。以Mn2+为最稳定。为最稳定。2、锰及其化合物、锰及其化合物（1）锰）锰锰是活是活泼金属，在空气中表面生成一金属，在空气中表面生成一层氧化物保氧化物保护膜。膜。锰在水中，因表面生成在水中，因表面生成氢氧化氧化锰沉淀而阻止反沉淀而阻止反应继续进行。行。锰和和强强酸酸反反应生成生成Mn(II)盐和和氢气。但和冷气。但和冷浓H2SO4反反应很慢（很慢（钝化）。化）。（2）锰(II)的化合物酸性的化合物酸性Mn2+稳定。碱性定。碱性Mn(II)极易氧化极易氧化成成Mn(IV)化合物。化合物。Mn(OH)2为白色白色难溶物，溶物，Ksp=4.01014，极易被，极易被空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀。沉淀。2Mn(OH)2+O2=2 MnO(OH)2Mn2+在酸性介在酸性介质中只有遇中只有遇强强氧化氧化剂(NH4)2S2O8、NaBiO3、PbO2、H5IO6时才被氧化。才被氧化。2Mn2+5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+2Mn2+5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Bi3+5Na+7H2O（3）锰(IV)的化合物的化合物 最重要的最重要的Mn(IV)化合物是化合物是MnO2，二氧化，二氧化锰在中性介在中性介质中很中很稳定，在碱性介定，在碱性介质中中倾向于向于转化成化成锰()酸酸盐；在酸性介；在酸性介质中是一个中是一个强强氧化氧化剂，倾向于向于转化成化成Mn2+。2MnO2+2H2SO4(浓)=2MnSO4+O2+2H2OMnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2+2H2O简单的的Mn(IV)盐在水溶液中极不在水溶液中极不稳定，或水解生成水合二定，或水解生成水合二氧化氧化锰MnO(OH)2，或在，或在浓强强酸中和水生成氧气和酸中和水生成氧气和Mn(II)。（4）锰(VI)的化合物的化合物最重要的最重要的Mn(VI)化合物是化合物是锰酸酸钾K2MnO4。在熔融碱中。在熔融碱中MnO2被空气氧化生成被空气氧化生成K2MnO4。2MnO2+O2+4KOH=2K2MnO4(深深绿色色)+2H2O在酸性、中性及弱碱性介在酸性、中性及弱碱性介质中，中，K2MnO4发生歧化反生歧化反应：3K2MnO4+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KOH锰酸酸钾是制是制备高高锰酸酸钾（KMnO4）的中）的中间体。体。2MnO42-+2H2O=2MnO4-+2OH+H2（五）（五）铁系元素系元素 1、铁系元素基本性系元素基本性质 位于第位于第4周期、第一周期、第一过渡系列的三个渡系列的三个VIII族元素族元素铁、钴、镍，性，性质很相似，称很相似，称为铁系元素。它系元素。它们的原子半径十分相近，最外的原子半径十分相近，最外层都都有两个有两个电子，只是次外子，只是次外层的的3d电子数不同，所以它子数不同，所以它们的性的性质很相很相似。只有与很似。只有与很强强的氧化的氧化剂作用作用时才生成不才生成不稳定的定的+6氧化氧化态的化合的化合物。物。钴和和镍的最高氧化的最高氧化态为+4，在一般条件下，在一般条件下，钴和和镍的常的常见氧氧化化态都是都是+2。钴的的+3氧化氧化态在一般化合物中是不在一般化合物中是不稳定的，而定的，而镍的的+3氧化氧化态则更少更少见。2、铁的化合物的化合物（1）铁的氧化物和的氧化物和氢氧化物氧化物 铁的氧化物的氧化物颜色不同，色不同，FeO、Fe3O4为黑色，黑色，Fe2O3为砖红色。色。向向Fe2+溶液中加碱生成白色溶液中加碱生成白色Fe(OH)2，立即被空气中，立即被空气中O2氧化氧化为棕棕红色的色的Fe(OH)3。Fe(OH)3显两性，以碱性两性，以碱性为主。新制主。新制备的的Fe(OH)3能能溶于溶于强强碱。碱。（2）铁盐 Fe(II)盐有两个有两个显著的特性，即著的特性，即还原性和形成原性和形成较稳定的配离子。定的配离子。Fe(II)化合物中以化合物中以(NH4)2SO4FeSO46H2O（摩（摩尔尔盐）比）比较稳定，用定，用以配制以配制Fe(II)溶液。向溶液。向Fe(II)溶液中溶液中缓慢加入慢加入过量量CN，生成浅黄色的，生成浅黄色的Fe(CN)64-，其，其钾盐K4Fe(CN)63H2O是黄色晶体，俗称黄血是黄色晶体，俗称黄血盐。若向若向Fe3+溶液中加入少量溶液中加入少量Fe(CN)64-溶液，生成溶液，生成难溶的溶的蓝色沉淀色沉淀KFeFe(CN)6，俗称普，俗称普鲁士士蓝。Fe3+K+Fe(CN)64-=KFeFe(CN)6 Fe(III)盐有三个有三个显著性著性质：氧化性、配合性和水解性。：氧化性、配合性和水解性。Fe3+能氧能氧化化Cu为Cu2+，用以制印刷，用以制印刷电路板。路板。FeSCN2+具有特征的血具有特征的血红色。色。Fe(CN)63的的钾盐K3Fe(CN)6 是是红色晶体，俗称赤血色晶体，俗称赤血盐。向。向Fe2+溶液中加入溶液中加入Fe(CN)63，生成，生成蓝色色难溶的溶的KFeFe(CN)6，俗称滕布，俗称滕布尔尔蓝。Fe2+K+Fe(CN)63=KFeFe(CN)6。经结构分析，滕布构分析，滕布尔尔蓝和普和普鲁士士蓝是同一化合物，它是同一化合物，它们有多种化学式，本章介有多种化学式，本章介绍的的KFeFe(CN)6只是其中的一种。只是其中的一种。Fe(III)对F离子的离子的亲和力很和力很强强，FeF3（无色）的（无色）的稳定常数定常数较大，在定性和定量分析中用以掩蔽大，在定性和定量分析中用以掩蔽Fe3+。Fe3+离子在水溶液中有明离子在水溶液中有明显的水解作用，在水解的水解作用，在水解过程中，同程中，同时发生生多种多种缩合反合反应。3、钴、镍及其化合物及其化合物（1）钴、镍钴和和镍在常温下在常温下对水和空气都水和空气都较稳定，它定，它们都溶于稀酸都溶于稀酸中，与中，与铁不同的是，不同的是，铁在在浓硝酸中硝酸中发生生“钝化化”，但，但钴和和镍与与浓硝硝酸酸发生激烈反生激烈反应，与稀硝酸反，与稀硝酸反应较慢。慢。钴和和镍与与强强碱不碱不发生作用生作用，故，故实验室中可以用室中可以用镍制坩制坩埚熔融碱性物熔融碱性物质。（2）钴、镍的氧化物和的氧化物和氢氧化物氧化物钴、镍的氧化物的氧化物颜色各异，色各异，CoO灰灰绿色，色，Co2O3黑色；黑色；NiO暗暗绿色，色，Ni2O3黑色。黑色。向向Co2+溶液中加碱，生成玫瑰溶液中加碱，生成玫瑰红色（或色（或蓝色）的色）的Co(OH)2，放置，逐，放置，逐渐被空气中被空气中O2氧化氧化为棕色的棕色的Co(OH)3。向。向Ni2+溶液中溶液中加碱生成比加碱生成比较稳定的定的绿色的色的Ni(OH)2。Co(OH)3为碱性，溶于酸得到碱性，溶于酸得到Co2+（因（因为Co3+在酸性介在酸性介质中是中是强强氧化氧化剂）：）：4Co3+2H2O=4Co2+4H+O2（3）钴、镍的的盐 常常见的的Co(II)盐是是CoCl26H2O，由于所含，由于所含结晶水的数目不同而呈晶水的数目不同而呈现多种不同的多种不同的颜色：色：CoCl26H2O(粉粉红)【52.33】CoCl22H2O(紫紫红)【90】CoCl2H2O(蓝紫紫)【120】CoCl2(蓝)这个性个性质用以制造用以制造变色硅胶，以指示干燥色硅胶，以指示干燥剂吸水情况。吸水情况。Co(II)盐不易被氧化，在水溶液中能不易被氧化，在水溶液中能稳定存在。而在碱性介定存在。而在碱性介质中，中，Co(OH)2能被空气中能被空气中O2氧化氧化为棕色的棕色的Co(OH)3沉淀。沉淀。Co(III)是是强强氧化氧化剂，在，在水溶液中不水溶液中不稳定，易定，易转化化为Co2+。Co(III)只存于固只存于固态配合物中，如配合物中，如CoF3、Co2O3、Co2(SO4)318H2O；Co(NH3)6Cl3、K3Co(NH)6、Na3Co(NO2)6。常常见的的Ni(II)盐有黄有黄绿色的色的NiSO47H2O，绿色的色的NiCl26H2O和和绿色色的的Ni(NO3)26H2O。常。常见的配离子有的配离子有Ni(NH3)62+、Ni(CN)42、Ni(C2O4)3 4等。等。Ni2+在氨性溶液中同丁二在氨性溶液中同丁二酮肟（镍试剂）作用，生）作用，生成成鲜红色的螯合物沉淀，用以色的螯合物沉淀，用以鉴定定Ni2+。三、三、dsds区元素区元素（一）铜族元素（一）铜族元素1、铜族元素的基本性族元素的基本性质铜族元素包括族元素包括铜、银、金，属于、金，属于I B族元素，位于周期表中的族元素，位于周期表中的ds区。区。铜族元素族元素结构特征构特征为(n-1)d10ns1，从最外，从最外层电子子说，铜族和族和IA族的碱金属元素都只有族的碱金属元素都只有1个个电子，失去子，失去s电子后都呈子后都呈现+1氧化氧化态；因此在氧化因此在氧化态和某些化合物的性和某些化合物的性质方面方面I B与与I A元素有一些相似之元素有一些相似之处，但由于，但由于I B族元素的次外族元素的次外层比比I A族元素多出族元素多出10个个d电子，它子，它们又又有一些有一些显著的差异。如：著的差异。如：（1）与同周期的碱金属相比，）与同周期的碱金属相比，铜族元素的原子半径族元素的原子半径较小，第一小，第一电离离势较大：大：I A族族单质金属的熔点、沸点、硬度均低；而金属的熔点、沸点、硬度均低；而I B族金族金属具有属具有较高的熔点和沸点，有良好的延展性、高的熔点和沸点，有良好的延展性、导热性和性和导电性。性。（2）化学活）化学活泼性：性：铜族元素的族元素的标准准电极极电势比碱金属比碱金属为正。正。IB族都是不活族都是不活泼的重金属，在空气中比的重金属，在空气中比较稳定，与水几乎不起反定，与水几乎不起反应，同族内的活同族内的活泼性自上而下减小。性自上而下减小。（3）IIA族所形成的化合物多数是离子型化合物，族所形成的化合物多数是离子型化合物，IIB族的化合族的化合物有相当程度的共价性。物有相当程度的共价性。IA族的族的氢氧化物都是极氧化物都是极强强的碱，并且非的碱，并且非常常稳定；定；IB族族氢氧化物碱性氧化物碱性较弱，不弱，不稳定，易脱水形成氧化物。定，易脱水形成氧化物。2、铜、银、金及其化合物、金及其化合物（1）铜、银和金和金 铜族元素的化学活性从族元素的化学活性从Cu至至Au降低，主要表降低，主要表现在与空气在与空气中氧的反中氧的反应和与酸的反和与酸的反应上。室温上。室温时，在，在纯净干燥的空气中，干燥的空气中，铜、银、金都很、金都很稳定。在加定。在加热时银和金不与空气中的氧化合。在含有和金不与空气中的氧化合。在含有CO2的潮湿空气中放久后，表面会慢慢生成一的潮湿空气中放久后，表面会慢慢生成一层绿色的色的铜锈：2Cu+O2+H2O+CO2=Cu(OH)2CuCO3 银和金不和金不发生上述反生上述反应。铜、银可以被硫腐可以被硫腐蚀，特，特别是是银对硫及硫化物（硫及硫化物（H2S）极）极为敏感，敏感，这是是银器暴露在含有器暴露在含有这些物些物质的空气中生成一的空气中生成一层Ag2S的黑色薄膜而使的黑色薄膜而使银失去白色光失去白色光泽的主要原因。的主要原因。金不与硫直接反金不与硫直接反应。铜在常温下就能与在常温下就能与卤素反素反应，银反反应很慢，金很慢，金必必须加加热才能与干燥的才能与干燥的卤素起反素起反应。铜可溶于可溶于热浓盐酸中：酸中：2Cu+4HCl+O2=2CuCl2+2H2O2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O 2Cu+8HCl（浓）=2H3CuCl4+H2金只能溶于王水（金只能溶于王水（这时HNO3做氧化做氧化剂，HCl做配位做配位剂）：）：Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+NO+2H2O（2）铜的化合物的化合物 Cu(I)的化合物的化合物 在酸性溶液中在酸性溶液中Cu+离子易于歧化而不能在酸性溶液中离子易于歧化而不能在酸性溶液中稳定存在。定存在。2Cu+=Cu+Cu2+K=1.2106（293K）但必但必须指出，指出，Cu+在高温及干在高温及干态时比比Cu2+离子离子稳定。定。Cu2O和和Ag2O都是共价型化合物，不溶于水。都是共价型化合物，不溶于水。Ag2O在在573K分解分解为银和氧；和氧；而而Cu2O对热稳定。定。CuOH和和AgOH均很不均很不稳定，很快分解定，很快分解为M2O。用适量的用适量的还原原剂（如（如SO2、Sn2+、Cu ）在相）在相应的的卤素离子素离子存在下存在下还原原Cu2+离子，可制得离子，可制得CuX。如：。如：Cu2+2Cl+Cu=2CuCl(白白)【浓盐酸酸】=HCuCl22Cu2+4I=2CuI(白白)+I2 Cu+为d10型离子，具有空的外型离子，具有空的外层s、p轨道，能和道，能和X（F 除外）、除外）、NH3、S2O32-、CN 等配体形成等配体形成稳定程度不同的配离子。无色的定程度不同的配离子。无色的Cu(NH3)2+在空气中易于氧化成深在空气中易于氧化成深蓝色的色的Cu(NH3)42+离子。离子。Cu(I)的化合物的化合物 +2氧化氧化态是是铜的特征氧化的特征氧化态。在。在Cu2+溶液中加入溶液中加入强强碱，即有碱，即有蓝色色Cu(OH)2絮状沉淀析出，它微絮状沉淀析出，它微显两性，既溶于酸也能溶于两性，既溶于酸也能溶于浓NaOH溶液，形成溶液，形成蓝紫色紫色Cu(OH)42 离子：离子：Cu(OH)2+2OH=Cu(OH)42Cu(OH)2 加加热脱水脱水变为黑色黑色CuO。在碱性介在碱性介质中，中，Cu2+可被含可被含醛基的葡萄糖基的葡萄糖还原成原成红色的色的Cu2O，用以，用以检验糖尿病。最常糖尿病。最常见铜盐是是CuSO45H2O（胆（胆矾），它是制），它是制备其他其他铜化合物的原料。化合物的原料。Cu2+为d9构型，构型，绝大多数配离子大多数配离子为四短两四短两长键的的细长八面体，八面体，有有时干脆成干脆成为平面正方形平面正方形结构。如构。如Cu(H2O)42+（蓝色）、色）、Cu(NH3)42+（深（深蓝色）、色）、Cu(en)22+（深（深蓝紫）、紫）、(NH4)2CuCl4（淡黄色）中的（淡黄色）中的CuCl42-离子等均离子等均为平面正方形。由于平面正方形。由于Cu2+有一定有一定的氧化性，所以与的氧化性，所以与还原性阴离子，如原性阴离子，如I、CN 等反等反应，生成，生成较稳定的定的CuI及及Cu(CN)2，而不是，而不是CuI2和和Cu(CN)4 2。（3）银的化合物）银的化合物氧化氧化态为+I的的银盐的一个重要特点是只有的一个重要特点是只有AgNO3、AgF和和AgClO4等少数几种等少数几种盐溶于水，其它溶于水，其它则难溶于水。非常引人注目的是，溶于水。非常引人注目的是，AgClO4和和AgF的溶解度高得惊人（的溶解度高得惊人（298K时分分别为5570 gL1和和1800 gL1）。）。Cu(I)不存在硝酸不存在硝酸盐，而，而AgNO3却是一个最重要的却是一个最重要的试剂。固体。固体AgNO3极其溶液都是氧化极其溶液都是氧化剂可被氨、可被氨、联氨、氨、亚磷酸等磷酸等还原成原成Ag。2NH2OH+2AgNO3=N2+2Ag+2HNO3+2H2ON2H4+4AgNO3=N2+4Ag+4HNO3H3PO3+2AgNO3+H2O=H3PO4+2Ag+2HNO3Ag+和和Cu2+离子相似，形成配合物的离子相似，形成配合物的倾向很大，把向很大，把难溶溶银盐转化化成配合物是溶解成配合物是溶解难溶溶银盐的重要方法。的重要方法。（4）金的化合物）金的化合物Au(III)化合物最化合物最稳定，定，Au+像像Cu+离子一离子一样容易容易发生歧化反生歧化反应，298K时反反应的平衡常数的平衡常数为1013。3Au+=Au3+2Au可可见Au+(aq)离子在水溶液中不能存在。离子在水溶液中不能存在。Au+像像Ag+一一样，容易形，容易形成二配位的配合物，例如成二配位的配合物，例如Au(CN)2。在最。在最稳定的定的+III氧化氧化态的化的化合物中有氧化物、硫化物、合物中有氧化物、硫化物、卤化物及配合物。化物及配合物。碱与碱与Au3+水溶液作用水溶液作用产生一种沉淀物，生一种沉淀物，这种沉淀脱水后种沉淀脱水后变成棕色成棕色的的Au2O3。Au2O3溶于溶于浓碱形成含碱形成含Au(OH)4 离子的离子的盐。将将H2S通入通入AuCl3的无水乙的无水乙醚冷溶液中，可得到冷溶液中，可得到Au2S3，它遇水后很，它遇水后很快被快被还原成原成Au(I)或或Au。金在金在473K时同同氯气作用，可得到褐气作用，可得到褐红色晶体色晶体AuCl3。在固。在固态和气和气态时，该化合物均化合物均为二聚体（二聚体（类似于似于Al2Cl6）。）。AuCl3易溶于水，并易溶于水，并水解形成一水解形成一羟三三氯合金合金(III)酸：酸：AuCl3+H2O=HAuCl3OH将金溶于王水或将将金溶于王水或将Au2Cl6溶解在溶解在浓盐酸中，然后蒸酸中，然后蒸发得到黄色的得到黄色的氯代金酸代金酸HAuCl44H2O。由此可以制得。由此可以制得许多含有平面正方形离子多含有平面正方形离子AuX4 的的盐（X=F，Cl，Br，I，CN，SCN，NO3）。）。（二）锌族元素（二）锌族元素1、锌族元素的基本性质、锌族元素的基本性质 锌族元素族元素结构特征构特征为(n-1)d10ns2，由于是，由于是18电子子层结构，所以构，所以本族元素的离子具有很本族元素的离子具有很强强的极化力和明的极化力和明显的的变形性。形性。（1）主要物理性）主要物理性质：熔、沸点都比：熔、沸点都比II A族低。族低。II A族和族和II B族金属族金属的的导电性、性、导热性、延展性性、延展性较差（只有差（只有镉）。）。（2）化学活）化学活泼性：性：较碱土金属差。不从水中置碱土金属差。不从水中置换出出氢，在稀，在稀盐酸或硫酸中，酸或硫酸中，镉较难，汞，汞则不溶。不溶。（3）化合物的）化合物的键型及形成配合物的型及形成配合物的倾向：共价性向：共价性为大。大。IIB族金族金属离子形成配合物的属离子形成配合物的倾向比向比IIA族金属离子族金属离子强强得多。得多。（4）氢氧化物的酸碱性：氧化物的酸碱性：II B族元素的族元素的氢氧化物是弱碱性的，氧化物是弱碱性的，且易脱水分解，且易脱水分解，IIA的的氢氧化物氧化物则是是强强碱性的，不易脱水分解。而碱性的，不易脱水分解。而Be(OH)2和和Zn(OH)2都是两性的。都是两性的。（5）盐的溶解度及水解情况：的溶解度及水解情况：II B族硫酸族硫酸盐易溶，碳酸易溶，碳酸盐都都难溶于水。溶于水。IIB族元素的族元素的盐在溶液中都有一定程度的水解。在溶液中都有一定程度的水解。（6）某些性）某些性质的的变比比规律：律：II B族元素的金属活族元素的金属活泼性自上而下性自上而下减弱，但它减弱，但它们的的氢氧化物的碱性却自上而下增氧化物的碱性却自上而下增强强。2、锌、汞及其化合物、汞及其化合物（1）锌和汞和汞 在含有在含有CO2的潮湿空气中很快的潮湿空气中很快变暗，生成碱式碳酸暗，生成碱式碳酸锌，一，一层较紧密的保密的保护膜：膜：4Zn+2O2+3H2O+CO2=ZnCO33Zn(OH)2 锌在加在加热条件下，可以与条件下，可以与绝大多数非金属反大多数非金属反应，在，在1273 K时锌在空气中燃在空气中燃烧生成氧化生成氧化锌；而汞在；而汞在约620 K时与氧明与氧明显反反应，但在，但在约670 K以上以上HgO又分解又分解为单质汞。汞。锌粉与硫磺共粉与硫磺共热可形成硫化可形成硫化锌。汞与硫磺粉研磨即能形成硫化汞。汞与硫磺粉研磨即能形成硫化汞。这种反常的活种反常的活泼性是因性是因为汞是汞是液液态，研磨，研磨时汞与硫磺接触面增大，反汞与硫磺接触面增大，反应就容易就容易进行。行。锌既可以与非氧化性的酸反既可以与非氧化性的酸反应又可以与氧化性的酸反又可以与氧化性的酸反应，而汞，而汞在通常情况下只能与氧化性的酸反在通常情况下只能与氧化性的酸反应。3Hg+8HNO3=3Hg(NO3)2+2NO+4H2O用用过量的汞与冷的稀硝酸反量的汞与冷的稀硝酸反应，生成硝酸，生成硝酸亚汞：汞：6Hg+8HNO3=3Hg2(NO3)2+2NO+4H2O和汞不同，和汞不同，锌与与铝相似，都是两性金属，能溶于相似，都是两性金属，能溶于强强碱溶液中：碱溶液中：Zn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2锌和和铝又有区又有区别，锌溶于氨水形成氨配离子，而溶于氨水形成氨配离子，而铝不溶于氨水不溶于氨水形成配离子：形成配离子：Zn+4NH3+2H2O=Zn(NH3)42+H2+2OH（2）锌、汞的化合物、汞的化合物Zn2+和和Hg2+离子均离子均为18电子构型，均无色，故一般化合物也子构型，均无色，故一般化合物也无色。但无色。但Hg2+离子的极化力和离子的极化力和变形性形性较强强，与易，与易变形的形的S2、I 形形成的化合物往往成的化合物往往显共价性，呈共价性，呈现很深的很深的颜色和色和较低的溶解度。如低的溶解度。如ZnS（白色、（白色、难溶）、溶）、HgS（黑色或（黑色或红色，极色，极难溶）；溶）；ZnI2（无色、（无色、易溶）、易溶）、HgI2（红色或黄色，微溶）。色或黄色，微溶）。Zn2+2OH=Zn(OH)2(白色白色)Hg2+2OH=HgO(黄色黄色)+H2OZn(OH)2为两性，既可溶于酸又可溶于碱。受两性，既可溶于酸又可溶于碱。受热脱水脱水变为ZnO。Hg(OH)2在室温不存在，只生成在室温不存在，只生成HgO。HgO也不也不够稳定，受定，受热分解成分解成单质。ZnCl2是溶解度最大且在是溶解度最大且在浓溶液中形成配合酸：溶液中形成配合酸：ZnCl2+H2O=HZnCl2(OH)这种酸有种酸有显著的酸性，能溶解金属氧化物：著的酸性，能溶解金属氧化物：FeO+2 HZnCl2(OH)=Fe ZnCl2(OH)2+H2O故故ZnCl2的的浓溶液用作溶液用作焊药。HgCl2（熔点（熔点549K）加）加热能升能升华，常称升汞，有常称升汞，有剧毒！稍有水解，但易氨解：毒！稍有水解，但易氨解：HgCl2+2H2O=Hg(OH)Cl+H3O+ClHgCl2+2NH3=Hg(NH2)Cl(白色白色)+NH4+Cl可被可被SnCl2还原成原成Hg2Cl2（白色沉淀）：（白色沉淀）：2HgCl2+SnCl2+2HCl=Hg2Cl2+H2SnCl6Hg2Cl2+SnCl2+2HCl=2Hg2Cl2(黑色黑色)+H2SnCl6红色色HgI2可溶于可溶于过量量I 溶液中：溶液中：Hg2+2I=HgI2；HgI2+2I=HgI42(无色无色)K2HgI4和和KOH的混合液称奈斯勒的混合液称奈斯勒试剂用以用以检验NH4+或或NH3。NH4Cl+2 K2HgI4+4KOH=Hg2NIH2O(红色色)+KCl+7KI+3H2OHg2Cl2俗称甘汞，微溶于水，无毒，无味，但俗称甘汞，微溶于水，无毒，无味，但见光易分解：光易分解：Hg2Cl2=HgCl2+Hg在氨水中在氨水中发生歧化反生歧化反应：Hg2Cl2+2NH3=HgNH2Cl(白色白色)+Hg(黑色黑色)+NH4Cl此反此反应可用以可用以检验Hg22+离子。离子。【例题例题1 1】市场上出现过一种一氧化碳检测器，其外观像一张塑市场上出现过一种一氧化碳检测器，其外观像一张塑料信用卡，正中由一个直径不到料信用卡，正中由一个直径不到2cm2cm的小窗口，露出橙红色固态物的小窗口，露出橙红色固态物质。若发现橙红色转为黑色而在短时间内不复原，表明室内一氧质。若发现橙红色转为黑色而在短时间内不复原，表明室内一氧化碳浓度超标，有中毒危险。一氧化碳不超标时，橙红色虽也会化碳浓度超标，有中毒危险。一氧化碳不超标时，橙红色虽也会变黑却能很快复原。已知检测器的化学成分：亲水性硅胶、氯化变黑却能很快复原。已知检测器的化学成分：亲水性硅胶、氯化钙、固体酸钙、固体酸H H8 8Si(MoSi(Mo2 2O O7 7)6 6 28H28H2 2O O、CuClCuCl2 22H2H2 2O O和和PdClPdCl2 2H H2 2O O（注（注橙红色为复合色，不必细究）。橙红色为复合色，不必细究）。（1 1）COCO与与PdClPdCl2 2H H2 2O O的反应方程式为的反应方程式为 。（2 2）（）（1 1）的产物之一与）的产物之一与CuClCuCl2 22H2H2 2O O反应复原，化学方程式为反应复原，化学方程式为 。（3 3）（）（2 2）的产物之一复原的反应方程式为）的产物之一复原的反应方程式为 。【解析解析】：（1）CO+PdCl2H2O=CO2+Pd+2HCl+H2O（2）Pd+CuCl22H2O=PdCl22H2O+2CuCl+2H2O（3）4CuCl+4HCl+6H2O+O2=4CuCl22H2O【例题例题2 2】铬的化学性质丰富多彩实验结果常出人意料。将过量铬的化学性质丰富多彩实验结果常出人意料。将过量30%30%的的H H2 2O O2 2加入（加入（NHNH4 4）2 2CrOCrO4 4的氨水溶液，加热至的氨水溶液，加热至5050后冷却至后冷却至 0 0，析出暗棕红色晶体，析出暗棕红色晶体A A。元素分析报告：。元素分析报告：A A含含Cr 31.1%Cr 31.1%，N 25.1%N 25.1%，H H 5.4%5.4%。在极性溶剂中。在极性溶剂中A A不导电。红外图谱证实不导电。红外图谱证实A A有有N NH H键，且与游离键，且与游离氨分子键能相差不太大，还证实氨分子键能相差不太大，还证实A A中铬原子周围有中铬原子周围有7 7个配位原子提供个配位原子提供孤对电子与铬原子形成配位键，呈五角双锥构型。孤对电子与铬原子形成配位键，呈五角双锥构型。（1 1）以上信息表明）以上信息表明A A的化学式为的化学式为 ，画出，画出A A的可能结构的可能结构式。式。（2 2）A A中铬的氧化数是多少？中铬的氧化数是多少？（3 3）预期）预期A A最特征的化学性质是什么？最特征的化学性质是什么？（4 4）写出生成晶体）写出生成晶体A A的化学方程式的化学方程式 。【分析分析】：元素分析报告表明元素分析报告表明A中中CrNHO=1394，A的最简的最简化学式为化学式为CrN3H9O4。A在极性溶剂中不导电，说明在极性溶剂中不导电，说明A中无外界。中无外界。红外图谱证实红外图谱证实A中与中与NH3参与配位。参与配位。A中有中有7个配位原子，五角双锥构型，故个配位原子，五角双锥构型，故A中三氮四氧全配位。中三氮四氧全配位。OOOOGrNH3H3NNH3OOOOGrNH3N H3NH3【解析解析】：（1）A的化学式的化学式为Cr(NH3)3O4或或CrN3H9O4，A的可能的可能结构式如下构式如下图：或或（注：（注：还可画出其他可画出其他结构式，但本构式，但本题强强调的是的是结构中有构中有2个个过氧氧键，并不要求判断它，并不要求判断它们在在结构中的正确位置。）构中的正确位置。）（2）A中中铬的氧化数的氧化数为+4。（3）氧化）氧化还原性（或易分解或不原性（或易分解或不稳定等定等类似表述均可）。似表述均可）。（4）CrO42-+3NH3+3H2O2=Cr(NH3)3(O2)2+O2+2H2O+2OH【例题例题3 3】次磷酸次磷酸H H3 3POPO2 2是一种强还原剂，将它加入是一种强还原剂，将它加入CuSOCuSO4 4水溶液，水溶液，加热到加热到40 5040 50，析出一种红棕色难溶物，析出一种红棕色难溶物A A。经鉴定：反应后的溶。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；液是磷酸和硫酸的混合物；X X射线衍射证实射线衍射证实A A是一种六方晶体，结构是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿（类同于纤维锌矿（ZnSZnS），组成稳定；），组成稳定；A A的主要化学性质如下：的主要化学性质如下：（1 1）温度超过）温度超过6060，分解成金属铜和一种气体；（，分解成金属铜和一种气体；（2 2）在氯气中着）在氯气中着火；（火；（3 3）遇盐酸放出气体。）遇盐酸放出气体。（1 1）写出）写出A A的化学式。的化学式。（2 2）写出）写出A A的生成反应方程式。的生成反应方程式。（3 3）写出）写出A A与氯气反应的化学方程式。与氯气反应的化学方程式。（4 4）写出）写出A A与盐酸反应的化学方程式。与盐酸反应的化学方程式。【分析分析】：MXMX具有具有ZnSZnS的结构，是的结构，是M MX=1X=11 1的组成，的组成，A A只可能是只可能是CuSCuS、CuPCuP、CuOCuO和和CuHCuH等。等。【解析解析】：（1）CuH（2）4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH+3H3PO4+4H2SO4（3）2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl（4）CuH+HCl=CuCl+H2 或或CuH+2HCl=HCuCl2+H2 或或CuH+2HCl=H2CuCl3+H2【例题例题4 4】向硫酸四氨合铜的水溶液中通入向硫酸四氨合铜的水溶液中通入SOSO2 2至溶液呈微酸性，至溶液呈微酸性，生成白色沉淀生成白色沉淀A A。元素分析表明。元素分析表明A A含含CuCu、N N、S S、H H、O O五种元素，而五种元素，而且物质的量之比为且物质的量之比为CuCuN NS S=1=11 11 1。激光拉曼光谱和红外光。激光拉曼光谱和红外光谱显示谱显示A A的晶体里有一种呈三角椎体和一种呈正四面体的离子（或的晶体里有一种呈三角椎体和一种呈正四面体的离子（或分子）。磁性实验指出分子）。磁性实验指出A A呈逆磁性。呈逆磁性。（1 1）写出）写出A A的化学式。的化学式。（2 2）写出生成）写出生成A A的配平的化学方程式的配平的化学方程式（3 3）将）将A A和足量的和足量的10 mol/L H10 mol/L H2 2SOSO4 4混合微热，生成沉淀混合微热，生成沉淀B B、气体、气体C C和溶液和溶液D D。B B是主要产品，尽管它是常见物质，本法制得的呈超细是主要产品，尽管它是常见物质，本法制得的呈超细粉末状，有重要用途。写出这个反应式（配平）。粉末状，有重要用途。写出这个反应式（配平）。（4 4）按（）按（3 3）操作得到）操作得到B B的最大理论产率是多大？的最大理论产率是多大？（5 5）有人设计了在密闭容器里使）有人设计了在密闭容器里使A A和硫酸反应，结果和硫酸反应，结果B B的产率的产率大大超过按（大大超过按（4 4）的估计。问：在这种设计操作下，）的估计。问：在这种设计操作下，B B的最大理论的最大理论产率多大？试对此作出解释。产率多大？试对此作出解释。【解析解析】：（1）A为CuNH4SO3（2）2Cu(NH3)4SO4+3SO2+4H2O=2CuNH4SO3+3(NH4)2SO4（3）2CuNH4SO3+2H2SO4=Cu+CuSO4+2SO2+2H2O+(NH4)2SO4（4）50%（5）100%，因，因为SO2循循环使用，直至所有使用，直至所有CuSO4还原原为Cu，故理，故理论产率可达率可达100%。【例题例题5 5】在在MnClMnCl2 2溶液中加入适量的溶液中加入适量的HNOHNO3 3，再加入，再加入NaBiONaBiO3 3，溶液中出现紫色后又消失。试说明其原因，并写出有关反应的，溶液中出现紫色后又消失。试说明其原因，并写出有关反应的化学方程式。化学方程式。【解析解析】：NaBiO3在适量的在适量的HNO3溶液中，能把溶液中，能把Mn2+氧化氧化为为MnO4-，使溶液呈紫色。即，使溶液呈紫色。即：2 Mn2+5 NaBiO3+14H+=2 MnO4-+5Bi3+5Na+7H2O 但是，当溶液中有但是，当溶液中有Cl 存在时，紫色出现后会立即腿去。存在时，紫色出现后会立即腿去。这是由于这是由于MnO4-被被Cl 还原的缘故。还原的缘故。2 MnO4-+10 Cl+16H+=2 Mn2+5Cl2+8H2O 当当Mn2+过多时，也会在紫色出现后立即消失。这是因为过多时，也会在紫色出现后立即消失。这是因为生成的生成的MnO4-又被过量又被过量Mn2+的还原：的还原：2 MnO4-+3 Mn2+2H2O=5MnO2(棕褐色棕褐色)+4H+【例题6】在K2Cr2O7的饱和溶液中加入浓硫酸，并加热到200时，发现溶液的颜色变为蓝绿色，经检查反应开始时溶液中并无任何还原剂存在，试说明上述变化的原因。分析：反应开始时溶液中并无还原剂存在，为何溶液的颜色会变为蓝绿色？（有Cr3+存在）解答本题的关键要知道CrO3的熔点为196，加热到200时则分解成Cr2O3（绿色）。【解析解析】：在：在K2Cr2O7的饱和溶液中加入浓硫酸，即可析出暗红色的饱和溶液中加入浓硫酸，即可析出暗红色的的CrO3晶体：晶体：K2Cr2O7+H2SO4(浓浓)=2CrO3+K2SO4+H2OCrO3的熔点为的熔点为196，对热不稳定。加热超过熔点则分解放出氧，对热不稳定。加热超过熔点则分解放出氧气：气：CrO3=2Cr2O3+3O2Cr2O3是溶解或熔融皆难的两性氧化物，和浓硫酸反应生成是溶解或熔融皆难的两性氧化物，和浓硫酸反应生成Cr2(SO4)3和和H2O：Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3H2OCr2O3是绿色物质，部分是绿色物质，部分Cr2O3与与H2SO4反应后生成蓝绿色的反应后生成蓝绿色的Cr2(SO4)3溶液，我们观察到溶液的颜色即为溶液，我们观察到溶液的颜色即为Cr3+离子的显色（蓝绿离子的显色（蓝绿色）。色）。【练习练习1 1】阅读如下信息后回答问题：元素阅读如下信息后回答问题：元素M M，其地壳丰度居第，其地壳丰度居第1212位，是第位，是第3 3种蕴藏最丰富的过渡元素，是海底多金属结核的主要种蕴藏最丰富的过渡元素，是海底多金属结核的主要成分，是黑色金属，主要用途：炼钢，也大量用来制作干电池，成分，是黑色金属，主要用途：炼钢，也大量用来制作干电池，还是动植物必需的微量元素。还是动植物必需的微量元素。（1 1）M M的元素符号是的元素符号是 。（2 2）M M的最重要矿物的化学式是的最重要矿物的化学式是 。（3 3）M M的三种常见化合物是的三种常见化合物是 、和和 。【答案答案】（1）Mn（2）MnO2 （3）MnO2