第12讲-副族元素课件

1过渡系元素过渡系元素通通性性第一过渡第一过渡系元素系元素第二过渡第二过渡系元素系元素第三过渡第三过渡系元素系元素1过渡系元素通 性第一过渡系元素第二过渡系元素第三过渡系2一、过渡元素概述一、过渡元素概述（一）过渡元素原子的特征（一）过渡元素原子的特征 同一周期元素价电子一般依次填充在次外层的同一周期元素价电子一般依次填充在次外层的d轨轨道上，最外层只有道上，最外层只有12个电子（个电子（Pd例外），其价层电子例外），其价层电子构型为构型为(n-1)d110ns12。与同周期主族元素比较，过渡元素的原子半径一般与同周期主族元素比较，过渡元素的原子半径一般比较小。从左到右随原子序数的增加，原子半径慢慢比较小。从左到右随原子序数的增加，原子半径慢慢减小（有效核电荷增加），在减小（有效核电荷增加），在IBIB前后又稍增大，因前后又稍增大，因CuCu副族前后副族前后d d亚层接近或达全充满状态，屏蔽作用增大，亚层接近或达全充满状态，屏蔽作用增大，所以半径稍增大。所以半径稍增大。2一、过渡元素概述（一）过渡元素原子的特征 3一、过渡元素概述一、过渡元素概述（二）单质的物理性质（二）单质的物理性质 由于过渡元素最外层一般为由于过渡元素最外层一般为1212个电子，容易失个电子，容易失去，所以它们的单质均为金属，单质的外观多为银白去，所以它们的单质均为金属，单质的外观多为银白色或灰白色，有光泽。色或灰白色，有光泽。（三）金属活泼性（三）金属活泼性 同族元素从上到下（除同族元素从上到下（除B B外）活泼性减弱，外）活泼性减弱，第第二、三过渡系元素的单质非常稳定，一般不与强酸反二、三过渡系元素的单质非常稳定，一般不与强酸反应，但和浓碱或熔碱可反应，生成相应的含氧酸盐。应，但和浓碱或熔碱可反应，生成相应的含氧酸盐。3一、过渡元素概述（二）单质的物理性质 4一、过渡元素概述一、过渡元素概述(四四)氧化数氧化数 （1 1）有多种氧化数）有多种氧化数 （2 2）同周期变化趋势：从左到右由）同周期变化趋势：从左到右由“低低高高低低”，这是因，这是因(n-1)d(n-1)d5 5半满后半满后d d电子作为价电子趋势变弱；电子作为价电子趋势变弱；（3 3）同族变化趋势：从上到下，高氧化数化合物更）同族变化趋势：从上到下，高氧化数化合物更趋稳定趋稳定 ；同族最高价同族最高价B-B-B B、B B与族数相同，与族数相同，只有两种元素达只有两种元素达+8+8，IBIB特别。特别。（4 4）同一元素不同氧化数，相邻两氧化数间隔为）同一元素不同氧化数，相邻两氧化数间隔为1 1，（5）许多过渡金属还能形成更低的氧化数。）许多过渡金属还能形成更低的氧化数。4一、过渡元素概述(四)氧化数 5一、过渡元素概述一、过渡元素概述（五）离子的颜色（五）离子的颜色 过渡元素在水溶液中形成的水合配离子，大都显过渡元素在水溶液中形成的水合配离子，大都显色（与色（与s区、区、p区不同），主要是因为此时过渡元素离区不同），主要是因为此时过渡元素离子的子的d轨道未填满电子，可能在吸收不同波长可见光轨道未填满电子，可能在吸收不同波长可见光d电子跃迁显示出互补可见光的颜色出来。电子跃迁显示出互补可见光的颜色出来。规律为：规律为：没没有未成对有未成对d d电子的水合离子或配合物是无色的，如电子的水合离子或配合物是无色的，如ZnZn2+2+、HgHg2+2+，具有未成对，具有未成对d d电子的水合离子或配合物一般呈现电子的水合离子或配合物一般呈现明显的颜色明显的颜色CuCu2+2+蓝色、蓝色、NiNi2+2+绿色、绿色、CoCo2+2+粉红色粉红色。5一、过渡元素概述（五）离子的颜色6一、过渡元素概述一、过渡元素概述（六）配位性（六）配位性过过渡渡元元素素易易形形成成配配合合物物，原原因因：过过渡渡元元素素的的原原子子或或离离子子具具有有能能级级相相近近的的价价层层电电子子轨轨道道(n-1)d、ns和和np，易易形形成成杂杂化化轨轨道道；其其中中ns和和np轨轨道道可可能能是是空空的的（对对原原子子，不不空空），(n-1)d轨轨道道是是部部分分空空的的，可可以以接接受受配配体体的的孤孤电电子子对对；过过渡渡元元素素的的离离子子一一般般具具有有较较高高的的电电荷荷和和较较小小的的半半径径，极极化化力力强强，对对配配体体有有较较强强的的吸吸收收力。力。6一、过渡元素概述（六）配位性7一、过渡元素概述一、过渡元素概述（七）催化性（七）催化性许许多多过过渡渡元元素素及及其其化化合合物物具具有有独独特特的的催催化化性性能能，催催化化作作用用表表现现为为两两方方面面，一一是是反反应应过过程程中中，过过渡渡元元素素可可形形成成不不稳稳定定的的配配合合物物，这这是是配配合合物物作作为为中中间间产产物物可可起起到到配配位位催催化化作作用用；二二是是接接触触催催化化：过过渡渡元元素素通通过过提提供供适适宜宜的的反反应应表表面面，如如V2O5催化制催化制H2SO4。（八）磁性（八）磁性多多数数过过渡渡元元素素的的原原子子或或离离子子有有未未成成对对电电子子，所所以以具具有有顺顺磁磁性性，未未成成对对电电子子越越多多，磁磁距距越越大。大。7一、过渡元素概述（七）催化性8v二、钛副族二、钛副族v1、钛副族元素的基本性质、钛副族元素的基本性质v钛副族元素原子的价电子层结构为钛副族元素原子的价电子层结构为(n1)d2ns2，所以钛、锆和铪的最稳定，所以钛、锆和铪的最稳定氧化态是氧化态是+4，其次是，其次是+3，+2氧化态则比氧化态则比较少见。在个别配位化合物中，钛还可以较少见。在个别配位化合物中，钛还可以呈低氧化态呈低氧化态0和和l。锆、铪生成低氧化。锆、铪生成低氧化态的趋势比钛小。态的趋势比钛小。8二、钛副族9v2、钛及其化合物、钛及其化合物v（1）钛）钛v钛是活泼的金属，在高温下能直接与绝大多钛是活泼的金属，在高温下能直接与绝大多数非金属元素反应。在室温下，钛不与无机酸数非金属元素反应。在室温下，钛不与无机酸反应，但能溶于浓、热的盐酸和硫酸中：反应，但能溶于浓、热的盐酸和硫酸中：v2Ti+6HCl(浓浓)=2TiCl3+3H2v2Ti+3H2SO4(浓浓)=2Ti2(SO4)3+3H2v钛易溶于氢氟酸或含有氟离子的酸中：钛易溶于氢氟酸或含有氟离子的酸中：vTi+6HF =TiFTi+6HF =TiF6 62 2 +2H+2H+2H+2H2 292、钛及其化合物10v（2）二氧化钛）二氧化钛v白色粉未，不溶于水，也不溶于稀酸，但通常于氢白色粉未，不溶于水，也不溶于稀酸，但通常于氢氟酸和热的浓硫酸中。氟酸和热的浓硫酸中。vTiOTiO2 2+6HF=H+6HF=H2 2TiFTiF6 6+2H+2H2 2O O TiO TiO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4=Ti(SO=Ti(SO4 4)2 2+2H+2H2 2O O TiOTiO2 2+H+H2 2SOSO4 4=TiOSO=TiOSO4 4+H+H2 2O O10（2）二氧化钛11（3）钛酸盐和钛氧盐：）钛酸盐和钛氧盐：由于由于TiO2为两性偏碱性氧化物为两性偏碱性氧化物最重要的压电陶瓷材料最重要的压电陶瓷材料 BaCO3+TiO2 BaTiO3+CO2 Na2TiO3+2H2O H2TiO3+2NaOH TiOSO4+2H2O H2TiO3+H2SO41112（4）TiCl4最重要的最重要的Ti卤化物，通常同卤化物，通常同TiO2、氨气、氨气和焦炭高温反应而得。和焦炭高温反应而得。结结构构：TiCl4中中Ti取取sp3杂杂化化，形形成成正正四四面面体构型，为共价化合物。体构型，为共价化合物。性质：性质：12（4）TiCl4 13TiClTiCl4 4+2Mg=2MgCl+2Mg=2MgCl2 2+Ti+Ti 在水或潮湿空气中都极易水解在水或潮湿空气中都极易水解 TiClTiCl4 4+3H+3H2 2O=HO=H2 2TiOTiO3 3+4HCl+4HCl当溶液中有一定盐酸时部分水解当溶液中有一定盐酸时部分水解 TiClTiCl4 4+H+H2 2O=TiOClO=TiOCl2 2+2HCl+2HCl在在1070K1070K用熔融的镁在氩气氛中还原用熔融的镁在氩气氛中还原TiClTiCl4 4蒸气可得海绵钛蒸气可得海绵钛Ti(SOTi(SO4 4)2 2与碱金属硫酸盐也可生成配合物与碱金属硫酸盐也可生成配合物M M2 2Ti(SOTi(SO4 4)3 3 如如K K2 2Ti(SOTi(SO4 4)3 3。TiClTiCl4 4 和硫酸钛都易形成配合物和硫酸钛都易形成配合物TiClTiCl4 4+2HCl(+2HCl(浓浓)=H)=H2 2TiClTiCl6 6 若往此溶液中加入铵根离子，则可析出黄色的若往此溶液中加入铵根离子，则可析出黄色的(NH(NH4 4)2 2TiClTiCl6 6 13TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti 在水或潮湿空14v三、钒副族三、钒副族v1、钒副族元素基本性质、钒副族元素基本性质v钒副族包括钒、铌、钽三个元素，它们钒副族包括钒、铌、钽三个元素，它们的价电子层结构为的价电子层结构为(n-1)d3ns2，5个价电子个价电子都可以参加成键，因此最高氧化态为都可以参加成键，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的结构，为钒族元素最稳定的一种氧化态。种氧化态。14三、钒副族15v2、钒及其化合物、钒及其化合物v（1）钒）钒v金属钒容易呈钝态，因此在常温下活泼性金属钒容易呈钝态，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，但性碱作用，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反金属元素反应，并可与熔融苛性碱发生反应。应。152、钒及其化合物16V2O5 V2O5是是橙橙黄黄至至砖砖红红色色固固体体，无无味味、有有毒毒（钒钒化化合合物物均均有有毒毒），微微溶溶于于水水，其其水水溶溶液液呈呈淡淡黄黄色色并并显显示酸性示酸性,是一种重要的催化剂。是一种重要的催化剂。2NH4VO3 V2O5+2NH3+H2O V2O5+NaOH Na3VO4+3H2O V2O5+6HCl 2VOCl2+Cl2+H2OVO2+Fe2+H+VO2+Fe3+H2O 2VO2+C2O42-+4H+2VO2+2CO2+2H2O16V2O517v四、铬副族四、铬副族v 1、铬副族的基本性质、铬副族的基本性质v周周期期系系第第B族族包包括括铬铬、钼钼、钨钨三三个个元元素素。铬铬和和钼钼的的价价电电子子层层结结构构为为(n-1)d5ns1，钨钨为为(n-1)d4ns2。它它们们的的最最高高氧氧化化态态为为+6，都都具有具有d区元素多种氧化态的特征。区元素多种氧化态的特征。17四、铬副族18v2、铬及其化合物、铬及其化合物v （一）铬（一）铬v铬铬比比较较活活泼泼，能能溶溶于于稀稀HCl、H2SO4，起起初初生生成成蓝蓝色色Cr2+溶溶液液，而而后后为为空空气气所所氧氧化化成成绿色的绿色的Cr3+溶液：溶液：Cr+2HCl=CrClCr+2HCl=CrCl2 2(蓝色溶液蓝色溶液)+H)+H2 2 4CrCl4CrCl2 2+4HCl+O+4HCl+O2 2=4CrCl=4CrCl3 3(绿色液绿色液)+2H)+2H2 2O Ov铬在冷、浓铬在冷、浓HNO3中钝化。中钝化。182、铬及其化合物19(1)Cr2O72-与与 CrO42-间的转化间的转化pH6：CrO42-为主为主 溶解度的影响溶解度的影响（二）（二）铬的化合物铬的化合物 pH值的影响值的影响黄黄橙橙19(1)Cr2O72-与 CrO42-间的转化pH20(2)三氧化铬三氧化铬(CrO3)(3)氯化铬酰氯化铬酰(CrO2Cl2)K2Cr2O7+4 KCl+3 H2SO4 2 CrO2Cl2+3 K2SO4+3 H2O 四面体共价分子，四面体共价分子，b.p.390K,可与可与CCl4,CS2,CHCl3 共互溶共互溶钢铁分析中排除钢铁分析中排除Cr的干扰时：的干扰时：Cr2O72-+4 Cl-+6 H3O+2 CrO2Cl2+9 H2O 蒸发至冒烟蒸发至冒烟 强强 氧氧 化化 性性 热不稳定性热不稳定性 水水 溶溶 性性CrO3+H2CrO4 2 Cr2(SO4)3+3 O2+6 H2O470Na2Cr2O72 H2O+2 H2SO4 2 CrO3+2 NaHSO4 +3 H2O 红色针状晶体红色针状晶体 制备制备20(2)三氧化铬(CrO3)(3)氯化铬酰 21(4)铬绿铬绿(Cr2O3)制制 备：备：2 Na2Cr2O7+3 C 2 Cr2O3+2 Na2CO3+CO2 Na2Cr2O7+S Cr2O3+Na2SO4Na2Cr2O7+2 NH4Cl 2NaCl+Cr2O3+N2用水沥取反应物中的可溶性杂质，然后经过过滤、干燥、研用水沥取反应物中的可溶性杂质，然后经过过滤、干燥、研磨即得纯度很高磨即得纯度很高（含（含 Cr2O3 99%）的颜料级产品）的颜料级产品.性性 质：质：两性化合物两性化合物Cr2O3+3 H2SO4 Cr2(SO4)3+3 H2OCr2O3+2 NaOH+3 H2O 2 NaCr(OH)421(4)铬绿(Cr2O3)制 备：2 Na2C22（灰绿）（灰绿）（亮绿色）（亮绿色）(适量适量)OH-OH-H+D D(5)氢氧化铬氢氧化铬 Cr(OH)3 向向Cr()盐溶液中加碱，析出灰蓝色水合三氧化二铬的胶状盐溶液中加碱，析出灰蓝色水合三氧化二铬的胶状沉淀沉淀：Cr2O3nH2O.它也具有两性，即溶于酸也溶于碱：它也具有两性，即溶于酸也溶于碱：Cr2O3nH2O+6 H3O+2Cr(H2O)63+(n-3)H2O Cr2O3nH2O+6 OH+2Cr(OH)63-+(n-3)H2O 通常将通常将 Cr(H2O)63+简写为简写为 Cr 3+，将，将 Cr(OH)63-简写为简写为 CrO2-.无论是无论是 Cr 3+还是还是 CrO2-，在水中都有水解作用在水中都有水解作用.22（灰绿）（亮绿色）(适量)OH-OH-H+D(5)氢23 水水 解解 还原性还原性氧化性氧化性(6)Cr()的化合物的化合物23 水 解 还原性氧化性(6)Cr(24 Cr(III)配合物的多种颜色配合物的多种颜色 Cr(III)形成配合物的能力特强，主要通过形成配合物的能力特强，主要通过 d2sp3 杂化杂化形成六配位八面体配合物：形成六配位八面体配合物：3d4s4pd2sp3 由于由于 Cr(III)配合物中的配体交换进行得十分缓慢，配合物中的配体交换进行得十分缓慢，往往会出现多种稳定的水合异构体往往会出现多种稳定的水合异构体.例如例如 CrCl36H2O:CrH2OH2OH2OClH2OH2OClH2OClCrH2OH2OH2OClH2OH2OClH2OClCrH2OH2OH2OClH2OH2OClH2OClCrH2OH2OH2OClH2OH2OClH2OCl24 Cr(III)配合物的多种颜色 Cr25(7)Cr()和和 Cr()的化合物的化合物重要的磁性颜料重要的磁性颜料(8)Cr2O72-的氧化性的氧化性25(7)Cr()和 Cr()的化合物重要的磁26(乙醚乙醚)(戊戊醇醇)蓝色蓝色H+(9)Cr(9)Cr()的鉴定的鉴定的鉴定的鉴定CrH5C2C2H5OOOOOOCrOOOOOCrO(O2)2过氧化铬的结构过氧化铬的结构26(乙醚)(戊醇)蓝色H+(9)Cr()的鉴定CrH527CrO2Cr2O3(s,绿绿)(NH4)2Cr2O7 (橙黄橙黄)Cr2+H+CrO2ZnCr(OH)3 (灰绿灰绿)Cr(OH)4 (亮绿亮绿)过量过量OHNH3H2O 适量适量OHH+Cr2O72(橙红橙红)S2O8 2 Sn2,Fe2 SO32,H2SI(Cl)CrO(O2)2H2O2(乙醚乙醚)CrO42(黄黄)OHH+Ag2CrO4(砖红砖红)PbCrO4(黄黄)BaCrO4(柠檬黄柠檬黄)H+Ag+Ag+Ba2+Ba2+Pb2+Pb2+铬元素及其化合物反应小结铬元素及其化合物反应小结铬元素及其化合物反应小结铬元素及其化合物反应小结27CrO2Cr2O3(s,绿)(NH4)2Cr2O7C28五、锰族元素五、锰族元素 含含Mn、Tc、Re、Bh，其其中中Tc和和Bh是是放放射性元素，射性元素，Re属稀有元素。属稀有元素。价价层层电电子子构构型型为为(n-1)d5ns2，从从上上到到下下，高高价价化化合合物物稳稳定定性性增增加加，Re2O7比比Mn2O7稳稳定定得得多多，上上面面的的Mn2+很很稳稳定定，而而Tc()、Re()则不存在简单离子。则不存在简单离子。28五、锰族元素 含Mn、Tc、Re、B29五、锰族元素五、锰族元素、酸性溶液中、酸性溶液中:Mn3+、MnO42-均易歧化：均易歧化：2Mn3+2H2OMn2+MnO2+4H+3MnO42-+4H+2MnO4-+MnO2+2H2OMnO4-和和MnO2有强氧化性；有强氧化性；Mn2+较稳定，不易被氧化，也不易被还原。较稳定，不易被氧化，也不易被还原。、碱性溶液中、碱性溶液中:MnO42-也能发生歧化反应，但不如酸性完全，也能发生歧化反应，但不如酸性完全，Mn(OH)3也歧化，不过还原性强，所以歧化也歧化，不过还原性强，所以歧化不明显。不明显。MnO4-氧化性较弱氧化性较弱。29五、锰族元素、酸性溶液中:30五、锰族元素五、锰族元素Mn(OH)2、Mn(OH)3都有较强还原性，易被氧化为都有较强还原性，易被氧化为MnO2。、锰的氧化物及其水合物、锰的氧化物及其水合物1、酸碱性：、酸碱性：氧化数升高，酸性增强，碱性减弱。氧化数升高，酸性增强，碱性减弱。2、氧化还原性：、氧化还原性：Mn(OH)2的强还原性：的强还原性：Mn2+2OHMn(OH)2（白）（白）在在空空气气中中很很快快能能氧氧化化，迅迅速速变变化化为为棕棕色色的的MnO(OH)2（水水合二氧化锰）：合二氧化锰）：2Mn(OH)2+O22MnO(OH)2MnO2的氧化还原性：的氧化还原性：MnO2棕黑色粉末，是锰最稳棕黑色粉末，是锰最稳定的氧化物。在酸性溶液中有强氧化性，定的氧化物。在酸性溶液中有强氧化性，30五、锰族元素Mn(OH)2、Mn(OH)3都有较强还原31五、锰族元素五、锰族元素如如MnO2(s)+4HCl(浓浓)MnCl2+Cl2+2H2O在碱性介质中：有还原性：在碱性介质中：有还原性：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4(绿绿)+2H2O、Mn()盐：盐：Mn()强酸盐均溶于水，只有少数弱酸盐如强酸盐均溶于水，只有少数弱酸盐如MnS、MnCO3难溶。难溶。Mn()盐从溶液中结晶出来时，常带结晶水的粉盐从溶液中结晶出来时，常带结晶水的粉红色晶体，因含红色晶体，因含Mn(H2O)62+，（如，（如MnSO47H2O、Mn(NO3)26H2O、MnCl26H2O等），水溶液浓度大时为粉红色，等），水溶液浓度大时为粉红色，少时几乎为无色。少时几乎为无色。31五、锰族元素如MnO2(s)+4HCl(浓)MnCl232五、锰族元素五、锰族元素Mn2+（3d5）稳定，只有强氧化剂如）稳定，只有强氧化剂如NaBiO3、(NH4)2S2O8、PbO2等才能将等才能将Mn2+氧化为氧化为MnO4-等：等：2Mn2+14H+NaBiO32MnO4-+5Bi3+5Na+7H2O此反应用于鉴定此反应用于鉴定Mn2+。、锰酸盐和高锰酸盐：、锰酸盐和高锰酸盐：1、锰酸盐：锰酸盐：Mn()化合物仅以深绿色化合物仅以深绿色MnO42-形式存在于强碱溶液中。形式存在于强碱溶液中。制法：制法：MnO2与碱金属氢氧化物或碳酸盐共熔，与碱金属氢氧化物或碳酸盐共熔，用空气或其它氧化用空气或其它氧化剂，（如剂，（如KClO3）氧化而得）氧化而得.性质：酸性中歧化：性质：酸性中歧化：3MnO42-+4H+2MnO4-+MnO2+2H2O32五、锰族元素Mn2+（3d5）稳定，只有强氧化剂如NaB33五、锰族元素五、锰族元素中性和碱性中：中性和碱性中：3MnO42-+2H2O2MnO4-+MnO2+4OH氧化性：酸性中强氧化性，但它不稳定，故不用氧化性：酸性中强氧化性，但它不稳定，故不用作氧化剂。作氧化剂。2、高锰酸盐、高锰酸盐KMnO4（俗称灰锰氧），深紫色晶体，易溶于水。（俗称灰锰氧），深紫色晶体，易溶于水。制法：制法：电解电解K2MnO4的碱溶液；的碱溶液；用用Cl2氧化氧化性质：性质：稳定性：不很高。稳定性：不很高。2KMnO4K2MnO4+MnO2+O24MnO4-+4H+4MnO2+3O2+2H2O33五、锰族元素中性和碱性中：34五、锰族元素五、锰族元素4MnO4-+2H2O4MnO2+3O2+4OH4MnO4-+4OH4MnO42-+O2+2H2O氧化性：随介质不同还原产物不同，如与氧化性：随介质不同还原产物不同，如与Na2SO3反应：反应：34五、锰族元素4MnO4-+2H2O4MnO2+3O235六、铁系和铂系元素六、铁系和铂系元素（一）概述：（一）概述：族元素含三个元素组，共族元素含三个元素组，共9种元素，种元素，由于由于La系收缩的影响，性质有相似性，所以又分为铁系收缩的影响，性质有相似性，所以又分为铁系元素和铂系元素（为稀有金属）。系元素和铂系元素（为稀有金属）。（二）铁系元素的重要化合物（二）铁系元素的重要化合物特性：特性：单质均为铁磁性物质，本身具磁性，在外加磁单质均为铁磁性物质，本身具磁性，在外加磁场作用下，磁性增强，外磁场移走后，仍保持很强的场作用下，磁性增强，外磁场移走后，仍保持很强的磁性。它们的合金都是良好的磁性材料。磁性。它们的合金都是良好的磁性材料。氧化数：氧化数：由于由于3d电子已超过电子已超过5个，全部个，全部d电子参与电子参与成成键键可能性减小，所以常见氧化数降低，常见为可能性减小，所以常见氧化数降低，常见为+2、+3，铁最高可达铁最高可达FeO42-(不稳定不稳定)，Ni主要形成主要形成+2的化合物。的化合物。35六、铁系和铂系元素（一）概述：族元素含三个元素组，共936铁系和铂系元素铁系和铂系元素1、氧化物和氢氧化物、氧化物和氢氧化物氧化物（简）：氧化物（简）：组成形式颜色见书。均为碱性氧化物，组成形式颜色见书。均为碱性氧化物，能溶于强酸，不溶于水和碱，能溶于强酸，不溶于水和碱，+3氧化性从氧化性从Fe（）Co（）Ni（）增强。）增强。氢氧化物：氢氧化物：均难溶于水。均难溶于水。氧化还原性，还原性：氧化还原性，还原性：Fe(OH)2Co(OH)2 Ni(OH)2氧化性：氧化性：Fe(OH)3CoO(OH)NiO(OH)表现：表现：Fe2+2OHFe(OH)2（白）空气中很快变红棕色：（白）空气中很快变红棕色：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3（红棕）（红棕）36铁系和铂系元素1、氧化物和氢氧化物37铁系和铂系元素铁系和铂系元素Co(OH)2较较Fe(OH)2稳稳定定，在在空空气气中中缓缓慢慢氧氧化化：4Co(OH)2+O2+2H2O4CoO(OH)+4H2ONi(OH)2不被空气氧化，但能被强氧化剂氧化，不被空气氧化，但能被强氧化剂氧化，2Ni(OH)2+Br2+2NaOH2NiO(OH)+2NaBr+2H2O2Co(OH)2+Br2+2NaOH2CoO(OH)+2NaBr+2H2O高价氢氧化物的氧化性，表现在它们与浓高价氢氧化物的氧化性，表现在它们与浓HCl的反应上：的反应上：Fe(OH)3+3HClFeCl3+3H2O（中和反应）（中和反应）2CoO(OH)+6HCl2CoCl2+Cl2+4H2O酸碱性：基本上属碱性氢氧化物，酸碱性：基本上属碱性氢氧化物，Fe(OH)3稍显两性。稍显两性。37铁系和铂系元素Co(OH)2较Fe(OH)2稳定，在空气38铁系和铂系元素铁系和铂系元素2、盐类：、盐类：（1）M()盐：盐：相似处：相似处：强酸盐都易溶于水，并微弱水解，显示酸性；强酸盐都易溶于水，并微弱水解，显示酸性；强酸盐从水溶液中析出结晶时常带相同数目的结强酸盐从水溶液中析出结晶时常带相同数目的结晶水：晶水：MCl2.6H2O、M(NO3)26H2O、MSO47H2O；颜色：水合盐晶体及其水溶液呈现各种颜色：颜色：水合盐晶体及其水溶液呈现各种颜色：Fe(H2O)62+浅绿色，浅绿色，Co(H2O)62+粉红色，粉红色，Ni(H2O)62+苹果绿色；苹果绿色；M()SO4均与碱金属或均与碱金属或NH3的硫酸盐形成复盐，的硫酸盐形成复盐，如如(NH4)2SO4FeSO46H2O（它比（它比FeSO4更稳定，更稳定，常作分析中的还原剂，用于稳定常作分析中的还原剂，用于稳定MnO4溶液）溶液）38铁系和铂系元素2、盐类：39铁系和铂系元素铁系和铂系元素还原性：还原性：Fe2+CO2+Ni2+常用盐的代表：常用盐的代表：CoCl26H2O是常用的钴是常用的钴盐，受热会脱水：盐，受热会脱水：CoCl26H2OCoCl22H2O(粉红粉红)（紫红）（紫红）CoCl2H2OCoCl2（兰紫）（兰紫）（兰）（兰）利用这特性，可判断干燥剂的含水情况利用这特性，可判断干燥剂的含水情况（如用作干燥剂的硅胶，浸（如用作干燥剂的硅胶，浸CoCl2液后烘干备液后烘干备用用）。39铁系和铂系元素 还原性：Fe2+CO2+40铁系和铂系元素铁系和铂系元素（2）M（）盐）盐只有只有Fe能形成稳定的能形成稳定的+3价简单盐，常见价简单盐，常见的是强酸盐；的是强酸盐；Fe(NO3)36H2O、FeCl36H2O、Fe2(SO4)312H2O。溶解性：溶解性：都易溶于水，这些盐中均含都易溶于水，这些盐中均含Fe(H2O)63+（浅紫色），它也存在于（浅紫色），它也存在于pH=0左右左右的强酸性溶液中。的强酸性溶液中。水解性：水解性：由于碱性由于碱性Fe(OH)3Fe(OH)2Fe()盐更易水解，使溶液呈黄色或红棕色。盐更易水解，使溶液呈黄色或红棕色。Fe(H2O)63+H2OFe(OH)(H2O)52+H3O+Fe(OH)(H2O)52+H2OFe(OH)2(H2O)4+H3O+40铁系和铂系元素（2）M（）盐41铁系和铂系元素铁系和铂系元素氧化性：氧化性：Fe3+Co3+Ni3+（后二者均不稳定）。（后二者均不稳定）。EA(Fe3+/Fe2+)=0.771V，所以，所以Fe3+为中强氧化剂。为中强氧化剂。3、配合物、配合物（1）氨氨合合物物：Fe2+、Co2+、Ni2+均均能能形形成成氨氨合合物物，其其稳稳定性依次增强。定性依次增强。无无水水FeCl2只只能能与与氨氨水水形形成成Fe(NH3)6Cl2，遇遇水水则则分分解解：Fe(NH3)6Cl2+6H2OFe(OH)2+4NH3H2O+2NH4Cl 由于由于Fe3+强烈分解，所以在氨水溶液中不形成氨合强烈分解，所以在氨水溶液中不形成氨合物，而生成物，而生成Fe(OH)3沉淀。沉淀。41铁系和铂系元素氧化性：Fe3+Co3+Ni3+（后42铁系和铂系元素铁系和铂系元素Co2+与与过过量量氨氨水水反反应应生生成成Co(NH3)62+，它它在在空空气气中中慢慢慢氧化为更稳定的红褐色慢氧化为更稳定的红褐色Co(NH3)63+：4Co(NH3)62+O2+2H2O4Co(NH3)63+4OH（土黄）（土黄）（红褐）（红褐）Ni2+在在过过量量氨氨水水中中可可形形成成比比较较稳稳定定的的兰兰色色Ni(NH3)62+Ni(NH3)42+(兰色兰色)、Ni(NH3)62+(紫色紫色)（2）氰合物：）氰合物：Fe2+、Co2+、Ni2+、Fe3+均能与均能与CN-形成形成氰合物。氰合物。Fe()盐与盐与KCN液反应：液反应：Fe2+2CN-Fe(CN)2(白色白色)Fe(CN)2+4CN-(过量过量)Fe(CN)64-42铁系和铂系元素Co2+与过量氨水反应生成Co(NH3)43铁系和铂系元素铁系和铂系元素 从溶液中可析出黄色晶体从溶液中可析出黄色晶体K4Fe(CN)63H2O，俗称黄，俗称黄血盐。主要用作制颜料、油漆、油墨。血盐。主要用作制颜料、油漆、油墨。溶液中难解离：在溶液中溶液中难解离：在溶液中Fe(CN)Fe(CN)6 6 4-4-不易解离，溶不易解离，溶液中几乎没有液中几乎没有FeFe2+2+。有还原性：可被有还原性：可被ClCl2 2或其它氧化剂氧化：或其它氧化剂氧化：2Fe(CN)2Fe(CN)6 6 4-4-+Cl+Cl2 22Fe(CN)2Fe(CN)6 6 3-3-+2Cl+2Cl-由此溶液中可析出由此溶液中可析出K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6 深红色晶体，俗称赤血盐，深红色晶体，俗称赤血盐，主要用于印刷制板、照片冲印及显影、晒兰图纸等，还主要用于印刷制板、照片冲印及显影、晒兰图纸等，还用于鉴定用于鉴定FeFe2+2+和和FeFe3+3+：均生成兰色沉淀，组成均为：均生成兰色沉淀，组成均为KFe(CN)KFe(CN)6 6FeFe：K K+Fe+Fe2+2+Fe(CN)+Fe(CN)6 6 3-3-KFe(CN)KFe(CN)6 6FeFe（滕氏兰）（滕氏兰）K K+Fe+Fe3+3+Fe(CN)+Fe(CN)6 6 4-4-KFe(CN)KFe(CN)6 6FeFe（普鲁士兰）（普鲁士兰）43铁系和铂系元素 从溶液中可析出黄色晶体K4Fe(C44铁系和铂系元素铁系和铂系元素Co2+与与CN-反应：反应：Co2+2CN-Co(CN)2（浅棕色）（浅棕色）Co(CN)2+3CN-(过量过量)+H2OCo(CN)5(H2O)3-（黄绿色（黄绿色）溶液在空气中易变黄色，因为：溶液在空气中易变黄色，因为：4Co(CN)5H2O3-+O2+4CN-+H2O4Co(CN)63-+4OH-（黄绿）（黄绿）（黄）（黄）Ni2+与与CN-反应：先生成灰兰色反应：先生成灰兰色Ni(CN)2，溶于过量，溶于过量CN-，形成橙黄色，形成橙黄色Ni(CN)42-，此，此配离子是配离子是Ni2+最稳定的配合物之一，是平面正最稳定的配合物之一，是平面正方形构型，若溶液中方形构型，若溶液中CN-较浓，则形成深红色较浓，则形成深红色 Ni(CN)5 3-。44铁系和铂系元素Co2+与CN-反应：45铁系和铂系元素铁系和铂系元素（3）硫氰合物）硫氰合物 主要是主要是Fe3+、Co2+形成稳定的硫氰合物。形成稳定的硫氰合物。鉴定鉴定Fe3+：Fe3+nSCN-Fe(NCS)n3-n(n=16)（血红色）（血红色）鉴定鉴定Co2+：Co2+4SCN-Co(NCS)42-(兰色兰色)Co(NCS)42+在在水水溶溶液液中中不不稳稳定定，用用水水稀稀释释即即成成粉粉红红色色Co(H2O)62+，所所以以鉴鉴定定时时要要加加浓浓KSCN或或NH4SCN液液（或或固固体体），且且加加丙丙硐硐抑制解离（或加戊醇萃取）。抑制解离（或加戊醇萃取）。Ni2+与与SCN-形形成成Ni(NCS)+、Ni(NCS)3-等，它们均不太稳定。等，它们均不太稳定。45铁系和铂系元素（3）硫氰合物46铁系和铂系元素铁系和铂系元素（4）羰合物）羰合物Fe系元素与系元素与CO易形成羰合物，如易形成羰合物，如Ni(CO)4(无色液体无色液体)，Co2(CO)8(深橙色深橙色固体固体)，Fe(CO)5（浅黄色液体）。（浅黄色液体）。（5）螯合物）螯合物Ni与丁二酮肟在中性，弱酸性或弱与丁二酮肟在中性，弱酸性或弱碱性溶液中形成鲜红色沉淀（螯合物），碱性溶液中形成鲜红色沉淀（螯合物），用于鉴定用于鉴定Ni2+、丁二酮肟又称镍试剂。、丁二酮肟又称镍试剂。46铁系和铂系元素（4）羰合物 47七、铜族元素七、铜族元素七、铜族元素七、铜族元素（一）概述：（一）概述：称称IB，含，含Cu、Ag、Au价价层层电电子子构构型型：(n-1)d10ns1，通通性性：氧氧化化数数+1、+2、+3，唯唯一一最最高高超超过过族族数数的的 元元 素素 族族。常常 见见 的的 是是：Cu+2，Ag+1，Au+3。因因IB族族离离子子具具有有较较强的极化力。易形成配合物。强的极化力。易形成配合物。47七、铜族元素七、铜族元素48铜族元素铜族元素（二）铜的重要化合物（二）铜的重要化合物1、氧化物和氢氧化物、氧化物和氢氧化物Cu2O（黄或红）（黄或红）CuO（黑）（黑）CuOH（黄）（黄）Cu(OH)2（浅兰）（浅兰）性质：性质：均难溶于水，有颜色。均难溶于水，有颜色。热稳定性：氧化物中热稳定性：氧化物中CuO、Cu2O稳定性都高，但稳定性都高，但CuOCu2O氢氧化物中，氢氧化物中，CuOH很不稳定，至今未制得。很不稳定，至今未制得。酸酸碱碱性性：CuO和和Cu(OH)2均均为为两两性性偏偏碱碱性性的的化化合合物物。如如CuO、Cu(OH)2易溶于酸，也能溶于浓的强碱中：易溶于酸，也能溶于浓的强碱中：48铜族元素（二）铜的重要化合物49铜族元素铜族元素Cu(OH)2+2H+Cu2+2H2OCu(OH)2+2OH-Cu(OH)42-（兰色）（兰色）Cu2O特殊：易溶于稀硫酸，并立即歧化：特殊：易溶于稀硫酸，并立即歧化：Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2O但与盐酸反应得但与盐酸反应得CuCl白色沉淀：白色沉淀：Cu2O+2HCl2CuCl+H2O与与氨氨水水的的反反应应：Cu2O和和CuO、Cu(OH)2均均能能溶于氨水。溶于氨水。Cu2O+4NH3+H2O2Cu(NH3)2+2OH-4Cu(NH3)2+O2+8NH3+2H2O4Cu(NH3)42+（深兰）（深兰）+4OH-49铜族元素 Cu(OH)2+2H+50铜族元素铜族元素Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)42+2OH2、盐类：、盐类：（CuCl、CuCl2、CuSO4）（1）CuCl：在热浓盐酸中，用在热浓盐酸中，用Cu粉还原粉还原CuCl2，生成，生成兰色兰色CuCl2，用水稀释得，用水稀释得CuCl（白色）：（白色）：Cu2+Cu+2Cl-2CuCl2-（土黄）（土黄）2CuCl2-2CuCl+2Cl-（白）（白）在有机合成中在有机合成中CuCl用作催化剂和还原剂。用作催化剂和还原剂。50铜族元素Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)4251铜族元素铜族元素（2）CuCl2：Cu()卤卤化化物物中中，CuCl2较较重重要要，无无水水CuCl2为共价化合物，平面链状。棕黄色固体。为共价化合物，平面链状。棕黄色固体。性质：性质：易溶于水和有机溶剂（如乙醇、丙酮）。易溶于水和有机溶剂（如乙醇、丙酮）。配离子互变：配离子互变：Cu(H2O)42+4Cl-CuCl42-+4H2O（浅兰）（浅兰）（黄）（黄）所以所以CuCl2的浓溶液通常呈黄绿色或绿色。的浓溶液通常呈黄绿色或绿色。51铜族元素（2）CuCl2：52铜族元素铜族元素（3）CuSO4：CuSO45H2O实际为实际为Cu(H2O)4SO4H2O无无水水CuSO4为为白白色色粉粉末末，吸吸水水性性强强，吸吸水水后后显显兰兰色色，可可用用于于检检验验有有机机液液体体中中的的水水分分，也也可可作作干干燥燥剂剂，从有机液体中除去水分。从有机液体中除去水分。CuSO4是是制制铜铜盐盐的的重重要要原原料料（CuSO4+石石灰灰乳乳）波尔多液（农药之一）波尔多液（农药之一）3、配合物、配合物（1）Cu（I）的配合物）的配合物CuCl2Cu(SCN)2Cu(NH3)2Cu(S2O3)23-Cu(CN)2K稳稳3.161051.511057.2410101.6610121.0102452铜族元素（3）CuSO4：53铜族元素铜族元素（2）Cu()配合物配合物Cu()与与单单齿齿配配体体一一般般形形成成配配位位数数为为4的的正正方方形形构构型型（dsp2杂杂化化）如如Cu(H2O4)2+、CuCl42-、Cu(NH3)42+等等，Cu(NH3)42+为为深深兰兰色色。分分析析上上，根根据据颜颜色色深深浅浅进进行行比比色色分分析析测测Cu的的含含量量。Cu()还还与与一一些些有有机机配配合合剂剂（如如乙乙二胺）形成稳定的螯合物。二胺）形成稳定的螯合物。53铜族元素（2）Cu()配合物54铜族元素铜族元素（三）银的重要配合物（三）银的重要配合物1、卤化银：、卤化银：AgF易溶，其余难溶；易溶，其余难溶；颜色依次加深；颜色依次加深；感光性：感光性：2AgX2Ag+X2此外，此外，AgI在人工降雨中作冰核形成剂；在人工降雨中作冰核形成剂；2、硝硝 酸酸 银银：最最 重重 要要 的的 可可 溶溶 性性 银银 盐盐，Ag与与65%HNO3，反反应应后后制制得得。热热稳稳定定性性不不高高 ，Ag+具有氧化性具有氧化性。54铜族元素（三）银的重要配合物55铜族元素铜族元素3、配合物、配合物常常见见的的Ag（I）的的配配离离子子有有Ag(NH3)2+、Ag(SCN)2-、Ag(S2O3)23-、Ag(CN)2-，稳稳定性依次增强。定性依次增强。Ag(NH3)2+有有弱弱氧氧化化性性，工工业业上上用用它它在在玻玻璃或暖水瓶胆上化学镀银：璃或暖水瓶胆上化学镀银：Ag(CN)2-是是镀镀银银电电解解液液的的重重要要成成分分，在在阴极还原为阴极还原为Ag：Ag(CN)2-+e-Ag+2CN-55铜族元素3、配合物56锌族元素锌族元素七、锌族元素七、锌族元素（一）概述：（一）概述：B族族 包包 括括 Zn、Cd、Hg、112Uub、112Uub为了解甚少的放射性元素。为了解甚少的放射性元素。1、通性：、通性：价价层层电电子子构构型型：(n-1)d10ns2，由由于于(n-1)d10全全满满，未未参参与与成成键键，故故B族族性性质质与与典典型型的的过过渡渡元元素素有有较较大大差差别别，而而与与p区区（第第四四、五五、六六周周期期元元素素接接近近）。如如氧氧化化数数最最高高与与族族数数相相同同（由由最最外外层层电电子子失失去去形形成成），为为+2，汞汞有有+1（以以双双聚聚离离子子Hg-Hg2+形形式式存存在在）；离离子子为为无色；金属键较弱而使硬度、熔点较低等。无色；金属键较弱而使硬度、熔点较低等。56锌族元素七、锌族元素57锌族元素锌族元素 与过渡元素相似，与过渡元素相似，B均能形成较稳定的配合物。均能形成较稳定的配合物。2、单质的性质、单质的性质（1）单单质质熔熔点点、沸沸点点较较低低，且且按按ZnCdHg顺序降低，顺序降低，（2）Zn、Cd、Hg间或和其他金属可形成合金。间或和其他金属可形成合金。57锌族元素 与过渡元素相似，B均能形成较稳定的配合物。58锌族元素锌族元素（二）锌的重要化合物（二）锌的重要化合物1、氧化锌和氢氧化锌、氧化锌和氢氧化锌ZnO为白色粉末，称锌白，作白色颜料。为白色粉末，称锌白，作白色颜料。ZnO和和Zn(OH)2均难溶于水，为两性化合物，均难溶于水，为两性化合物，溶于碱时形溶于碱时形成锌酸盐成锌酸盐Zn(OH)42-。Zn(OH)2还能溶于氨水：还能溶于氨水：Zn(OH)2+4NH3Zn(NH3)42+2OH-58锌族元素（二）锌的重要化合物59锌族元素锌族元素2、氯化锌、氯化锌 无水无水ZnCl2为白色固体，干法制取。为白色固体，干法制取。Zn+H2OZn(OH)+H+ZnCl2的的浓浓溶溶液液，由由于于形形成成HZnCl2(OH)而而使使溶溶液液有有显显著著酸酸性性，如如6molL-1ZnCl2溶溶液液的的pH=1，能溶解金属氧化物：，能溶解金属氧化物：ZnCl2+H2OHZuCl2(OH)Fe2O3+6HZuCl2(OH)2FeZuCl2(OH)3+3H2O用于焊接工艺中。用于焊接工艺中。若若从从含含水水ZnCl2得得无无水水ZnCl2，可可将将其其与与SOCl2（氯化亚砜）一起加热：（氯化亚砜）一起加热：ZnCl2xH2O+xSOCl2ZnCl2+2xHCl+xSO259锌族元素2、氯化锌60锌族元素锌族元素3、硫化锌、硫化锌ZnS是是难难溶溶硫硫化化物物中中唯唯一一呈呈白白色色的的，可可用用作作白白色色颜颜料料，它它同同BaSO4一一起起共共沉沉淀淀（用用ZnSO4和和BaS反反应应），形形成成ZnS、ZnSO4混混合合晶晶体体，称称“锌锌钡钡白白”，俗称立德粉，是一种优良的白色颜料。，俗称立德粉，是一种优良的白色颜料。ZnS晶晶体体中中加加入入微微量量Cu、Mn、Ag做做活活化化剂剂，经经光光照照射射后后可可发发出出不不同同颜颜色色的的荧荧光光，这这种种材材料料叫叫荧荧光粉，制作荧光屏。光粉，制作荧光屏。4、配合物、配合物Zn2+和氨水、和氨水、KCN等能形成无色的四配位离子：等能形成无色的四配位离子：Zn(NH3)42+、Zn(CN)42-Zn(CN)42-用于电镀中用于电镀中60锌族元素3、硫化锌61锌族元素锌族元素（三）汞的重要化合物（三）汞的重要化合物1、氧化汞氧化汞有有红红、黄黄两两种种变变体体，都都不不溶溶于于水水，有有毒毒，500分分解。汞盐中加碱得黄色解。汞盐中加碱得黄色HgO：Hg2+2OH-HgO(黄黄)+H2OHg(NO3)2受热分解得红色受热分解得红色HgO：Hg(NO3)22HgO(红红)+4NO2+O2HgO是制许多汞盐的原料等。是制许多汞盐的原料等。2、氯化汞和氯化亚汞、氯化汞和氯化亚汞（1）HgCl2：结构：结构：Hg取取sp杂化，为共价化合物，直线构型。杂化，为共价化合物，直线构型。61锌族元素（三）汞的重要化合物 62锌族元素锌族元素 物物性性：熔熔点点较较低低（280），易易升升华华，故故俗俗名名升升汞汞，能能溶溶于于水水（25，7g/100g水水），有有毒毒，稀稀溶液可杀菌，溶液可杀菌，化性：化性：水解性：稍有水解，溶液为弱酸性：水解性：稍有水解，溶液为弱酸性：HgCl2+H2OHg(OH)Cl+HCl与稀氨水反应：与稀氨水反应：HgCl2+2NH3Hg(NH2)Cl(白白)+NH4Cl氧化性：氧化性：HgCl2在酸性溶液中有氧化性：在酸性溶液中有氧化性：62锌族元素 物性：熔点较低（280），易升华，故俗63锌族元素锌族元素 HgCl2+SnCl2（适量）（适量）Hg2Cl2(白白)+SnCl4Hg2Cl2+SnCl2（过量）（过量）Hg（黑）（黑）+SnCl4此反应用于鉴定此反应用于鉴定Hg（）或）或Sn（）。）。与碱金属氯化物反应：与碱金属氯化物反应：HgCl2+2Cl-HgCl42-，可使，可使HgCl2溶解度增大。溶解度增大。（2）Hg2Cl2结构：直线构型结构：直线构型ClHgHgCl。性性质质：物物性性：白白色色固固体体，难难溶溶于于水水，少少量量无无毒毒，略略甜甜，故称甘汞。故称甘汞。化性：化性：见见光光分分解解；Hg2Cl2HgCl2+Hg，因因此此应应保保存存于于棕棕色瓶中。色瓶中。63锌族元素 HgCl2+SnCl2（适量）Hg2C64锌族元素锌族元素与氨水反应：与氨水反应：Hg2Cl2+2NH3Hg(NH2)Cl(白白)+Hg(黑黑)+NH4Cl故故沉沉淀淀为为灰灰色色，与与HgCl2的的反反应应不不同同，可可用用于于鉴鉴定定Hg(I)。医药上作泻剂，利尿剂；科学上作甘汞电极。医药上作泻剂，利尿剂；科学上作甘汞电极。氧化性：氧化性：E(HgCl2/Hg2Cl2)=+0.63VE(Hg2Cl2/Hg)=+0.268V3、硝酸汞和硝酸亚汞、硝酸汞和硝酸亚汞物性：物性：都易溶于水。都易溶于水。化性：化性：水解性：都水解，生成碱式盐：水解性：都水解，生成碱式盐：2Hg(NO3)2+H2OHgOHg(NO3)2（白）（白）+2HNO3Hg2(NO3)2+H2OHg2(OH)NO3（淡兰）（淡兰）+HNO364锌族元素与氨水反应：