过渡元素ppt课件

第12章 过渡元素 (5h),12.1 过渡元素通性 12.2 铬的重要化合物 12.3 锰的重要化合物 12.4 铁 钴 镍的重要化合物 12.5 ds区元素,1,2,12.1 过渡元素通性,1. 原子的价电子层构型 d区元素价电子层结构： (n-1)d1-9ns1-2 ds区元素价电子层结构： (n-1)d10ns1-2 f区元素价电子层结构： (n-2)f0-14ns2或 (n-2)f014(n-1)d12ns2,2. 原子半径,12.1.1 过渡元素简介,3,3. d区元素的第一电离能,总趋势: 同周期 左右 小大 同副族 不规律,12.1 过渡元素通性,4,4.物理性质,(1) 熔点、沸点高 熔点最高的单质：钨(W) (2) 硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr) (3) 密度大 密度最大的单质：锇(Os) (4) 导电性，导热性，延展性好,熔点变化示意图,12.1 过渡元素通性,5,密度变化示意图,12.1 过渡元素通性,6,12.1.2 化学性质,总趋势：从左至右活泼性降低,1. 化学性质的变化规律,12.1 过渡元素通性,7,总趋势：从上到下活泼性降低,12.1 过渡元素通性,8,2. 多种氧化值,红色为常见的氧化态,12.1 过渡元素通性,9,3.离子呈现多种颜色,12.1 过渡元素通性,10,4.形成多种配合物,12.1 过渡元素通性,11,12.1 过渡元素通性,12,5.催化性,许多过渡元素及其化合物具有独特的催化性能，Pt，Pd，Fe，Cu，V，PdCl2 ， V2O5.等常用的催化剂,6.磁性,多数过渡金属原子或离子有未成对电子，具有顺磁性，未成对电子数越多，磁矩越大,12.1 过渡元素通性,13,12.2 铬的重要化合物,12.2.1 铬（ ）氧化物及氢氧化物 12.2.2 铬（ ）盐及其性质 12.2.3 铬（ ）的配合物 12.2.4 铬（）盐,14,12.2.1 铬()氧化物及氢氧化物,铬 (VIB)： Cr 价电子构型：3d 54s1,1. 单质铬的性质,铬元素的电势图,（2）活泼金属，表面易形成一层成氧化膜，活泼性下降,（1）灰白色, 熔点沸点高，硬度大,性质,15,在冷、浓硝酸中钝化,（3）无膜金属与酸的反应,2. 铬（）的化合物,制备：,性质：,两性氧化物,16,（灰绿）,（亮绿色）,12.2.2 Cr3+盐及其性质,(1) Cr3+盐,1) 水解,17,2)还原性,12.2.3 Cr3+的配合物,Cr3+的配合物有数千种，绝大多数配位数：6 常见的是：Cr(H2O)63+, 配合物多有颜色,3)氧化性,18,1. Cr2O72-与CrO42-间的转化, pH值的影响,pH6：CrO42-为主,(黄),(橙),溶解度的影响,12.2.4 铬（）盐,19,2. Cr2O72-的氧化性,K2Cr2O7及其溶液非常稳定,可作为基准物测定其它物质 实验室常用洗液： K2Cr2O7+浓H2SO4,20,实际是 O22- 以电子对Cr()形成配位键。(C2H5)2 O可占据Cr()第4个配位位置，成四面体结构,在酸介质中CrO5分解： 4 CrO(O2)2 + 6 H2SO4 = 2Cr2(SO)3+ 7 O2 + 2 H2O CrO5 （过氧化铬）结构,Cr2O72- 与H2O2的反应用于鉴定H2O2： Cr2O72- + 4 H2O2 + 2 H+,2 CrO5 + 5 H2O 蓝色,21,小结,22,12.3 锰的重要化合物,12.3.1 锰的电势图 12.3.2 锰氧化物和氢氧化物 12.3.3 锰盐及其性质,23,12.3.1 锰的电势图,锰 (VIIB)：Mn 价电子构型： 3d 54s 2,1. 锰单质的性质,白色金属，硬而脆 活泼金属:,24,2. 锰的电势图,酸性溶液,碱性溶液,25,12.3.2 锰的氢氧化物及氧化物,1. Mn(OH)2 (白色),二羟氧锰,结论：Mn()在碱性条件下不稳定(还原性强) 在酸性条件下稳定 (还原性差),2. MnO2,黑色无定形粉末，不溶于水和稀酸 不稳定性：,MnO(OH)2+H2O2+2H+Mn2+O2(g)+3H2O,26,还原性（一定程度）,浓碱溶液,氧化性强（主）,12.3.3 锰盐及其性质,1. Mn2+ 盐,价电子构型 3d5,27,2. K2MnO4盐,暗绿色晶体 在pH13.5的碱性溶液中稳定存在 在水溶液中易歧化,3. KMnO4 (紫黑色晶体),强氧化性,28,不稳定性,(见光)遇酸 浓碱 加热,溶液的酸度不同，MnO4-被还原的产物不同,酸性,中性,碱性,29,小结,H+ 或 CO2 (歧化),(黑褐),(白色),(肉色),(深肉色),无O2+OH-,H+,KClO3 + KOH,H2O+SO32-,OH-(浓)+SO32-,H+或CO32-(歧化),紫色,暗绿,30,12.4 铁、钴、镍的重要化合物,12.4.1 铁、钴、镍价层电子结构与氧化态 12.4.2 铁、钴、镍的氧化物及氢氧化物 12.4.4 铁、钴、镍的配合物,12.4.3 水溶液中铁、钴、镍的离子及其反应,31,族 Fe Co Ni 铁系 Ru Rh Pd Os Ir Pt,铂系,最高氧化值不等于族序数,12.4.1 铁、钴、镍的价电子结构与氧化态,32,1.单质的物理性质 (1) 白色金属。磁性材料 (2) m.p. FeCoNi,(1),Co,Ni反应缓慢,(2) 钝化 浓、冷HNO3可使Fe,Co,Ni钝化 浓H2SO4可使Fe钝化 (3) 纯Fe,Co,Ni在水、空气中稳定 加热时，Fe,Co,Ni可与O2,S,X2等反应,2. 单质的化学性质,单质的性质,33,12.4.2 铁、钴、镍的氧化物及氢氧化物,1.氧化物,铁系元素的氧化物,FeO(黑) CoO(灰绿) NiO(暗绿),Fe2O3(砖红) Co2O3(黑) Ni2O3(黑),FeO、CoO、NiO碱性氧化物，难溶液水和碱，易溶于酸,Fe2O3难溶于水的两性物质，以碱性为主： Fe2O3+ 6H+=3H2O+2Fe3+,Co2O3、Ni2O3有强氧化性：,Co2O3+6H+2Cl-=2Co2+Cl2+3H2O,Ni2O3+6H+2Cl-=2Ni2+Cl2+3H2O,34,2.氢氧化物,条件：碱性 还原性次序：Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2,(M=Co,Ni),还原性：,35,(M=Co,Ni),与碱反应：,配合反应：,具有两性,与酸反应：,M=Fe,Co,Ni,氧化性,条件：酸性 氧化性次序：Fe(OH)3CoO(OH)NiO(OH),36,Fe(),Fe()的水溶液,1. 水解性,12.4.3 水溶液中铁、钴、镍的离子及其反应,Fe3+进一步水解,Fe3+水解最终产物：Fe(OH)3,水合铁离子双聚体,Fe(H2O)62+ Fe(OH)(H2O)5+H+ K=10-9.5,Fe(H2O)63+ Fe(OH)(H2O)52+H+ K =10-3.05,Fe(OH)(H2O)52+ Fe(OH)2(H2O)4+H+,Fe(OH)2(H2O)4+ (H2O)4 Fe(OH)2Fe(H2O)44+2H+,淡紫,淡绿,37,2. 氧化还原性,Fe2+具有还原性：(保存Fe2+溶液应加入Fe),Fe3+中等强度氧化剂。(FeCl3烂板剂),38,1.氨配合物,红色,蓝色,12.4.4 水溶液中的配合反应,蓝色,浅绿色(不易观察到),39,2.硫氰配合物,异硫氰合铁(III),四异硫氰合钴(II),鉴定Fe3+,鉴定Co2+,3.氰配合物,黄,常用盐： K4Fe(CN)6 黄血盐 黄色 K3Fe(CN)6 赤血盐 晶体为红色,碱性条件下分解,土黄,40,茶绿色,强还原性,浅棕色,黄色,Co()的配合物很多，可大体分为两类：,粉红色(八面体),蓝色(四面体),说明:,41,4.羰合物,Fe、Co、Ni与CO形成配合物，如：,Fe(CO)5、Co2(CO)8、Ni(CO)4等,42,小结:,43,12.5 ds区元素,12.5.1 铜的重要化合物 12.5.2 银的重要化合物 12.5.3 汞及其重要化合物,44,1. 难溶物： CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu2S 大 小,12.5.1 铜的重要化合物,配合物：CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-,小 大,例：,(1) Cu(I)的配合物多为2配位,2. 铜的配合物,形成 Cu(NH3)2 + ,但不稳定,易被空气氧化而非歧化,0.013V,-0.128V,45,浅蓝,深蓝,浅蓝,深蓝,浅蓝,蓝,(2) Cu(II)的配合物多为4配位,也是配合物,检验糖尿病：红色为有病，蓝色没有病,46,(1) Cu2+的氧化性 (Cu2+的鉴定),3.溶液中铜离子及反应,47,1) 水溶液中：稳定性 Cu(I)Cu(II),Cu2+ Cu+ Cu,0.159V,0.52V,（2）Cu(II)与Cu(I)的转化,Cu2+ 0.859V CuI - 0.185V Cu Cu2+ 0.438V CuCl2- 0.241V Cu Cu2+ 0.509V CuCl 0.171V Cu Cu(NH3)42+ 0.013V Cu(NH3)2+ -0.128V Cu,2) 有配合剂、沉淀剂存在时Cu(I)稳定性提高,E(右)E(左)，Cu+易歧化，不稳定,2Cu+ Cu2+Cu K=1.0106,48,3) 高温，固态时：稳定性 Cu(I)Cu(II),49,1.银的化合物的特点,(1) 难溶的多 易溶：AgNO3, AgF, AgClO4 难溶：AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN, Ag2S Ag2CO3, Ag2CrO4, Ag2S2O3, Ag3PO4 (2) 热稳定性差 （见光、受热易分解）,12.5.2 银的重要化合物,(3) 颜色 AgCl AgBr AgI Ag2O AgCrO4 Ag2S 白 浅黄 黄 褐 砖红 黑,50,2. Ag(I)离子的反应,银镜反应,51,鉴定S2O32-,52,12.5.3 汞及其重要化合物,1. 单质汞及其用途,Hg：-39 汞是室温下唯一的液态金属可作为金属溶剂,汞齐：Na-Hg, Au-Hg, Ag-Hg 用于提取贵金属,Hg+SHgS (红，朱砂) (黑，辰砂),2. 单质汞的化学性质,(1) 与氧反应,(2) 与硫反应,53,(3) 与酸反应,卤化物 HgCl2：升汞, Cl-Hg-Cl 直线型共价分子,易升华,微溶于水,剧毒，俗称升汞 Hg2Cl2：甘汞, Cl-Hg-Hg-Cl 直线型共价分子,有甜味,难溶于水,无毒，俗称甘汞 利尿剂 HgBr2,HgI2同HgCl2, 但HgF2为离子型化合物。,3. 汞的化合物,54,HgCl2在水中稍有水解,(1)HgCl2,与稀氨水反应,在NH4Cl浓溶液中与氨水反应,HgCl2的氧化性,与适量SnCl2的反应,当SnCl2过量时,可以利用这一现象鉴定：Hg()或Sn(),与碱金属氯化物反应：,55,(2)Hg2Cl2,制备：,性质：,可以利用这一现象鉴定：Hg(),硝酸盐 Hg(NO3)2, Hg 2(NO3)2是离子型化合物,易溶于水 制备：,Hg的电极电势图:,Hg2+ 0.92V Hg22+ 0.793V Hg,Hg22+不能发生歧化反应,56,(1)Hg(NO3)2,强烈水解：,受热分解：,(2)Hg2(NO3)2,易水解：,受热分解：,还 原 性：,与NH3反应：,与NH3反应：,57,4. 汞的重要反应,(2) 与S2-的反应,(1) 与OH-的反应,HgS -0.758V Hg2S -0.598V Hg 可见：Hg(I)在游离时不歧化，形成沉淀 (除Hg2Cl2)、配合物时歧化,硫离子过量时：,58,(3) 与I-、SCN-的反应,59,本 章 作 业,本章作业： P446-447习题5,10,13,14(1)(4)(7)(8)(9),15,16,18,60,