普通化学第八章优秀PPT.ppt

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1、第第8章章 金属元素通论及配位化合物金属元素通论及配位化合物第第8章章 金属元素通论及配位化合物金属元素通论及配位化合物d 区、区、ds 区为副族区为副族金属金属元素元素 过渡过渡金属金属元素元素f 区由镧系元素和锕系元素组成区由镧系元素和锕系元素组成内过渡元素内过渡元素 s 区和区和 p 区为主族金属元素区为主族金属元素1.金属的提取金属的提取 1)矿石的预处理矿石的预处理目的目的:(1)提高矿石中有用成分提高矿石中有用成分 (2)把矿石中的有用成分转化为易用化学把矿石中的有用成分转化为易用化学 法处理的形式法处理的形式8.1 金属元素通性金属元素通性BaSO4 +4C =BaS +4CO重

2、晶石重晶石BaSO4+4CO=BaS+4CO2 由可溶性的由可溶性的BaSBaS动身，可制备一系列钡的化合物动身，可制备一系列钡的化合物闪锌矿闪锌矿黄铁矿黄铁矿2ZnS +3O2 =2ZnO +2SO2 4FeS2 +11O2 =2 +8SO28.1 金属元素通性金属元素通性 化合态的金属在矿石中均呈正氧化值，从中提取金属化合态的金属在矿石中均呈正氧化值，从中提取金属化合态的金属在矿石中均呈正氧化值，从中提取金属化合态的金属在矿石中均呈正氧化值，从中提取金属必需用还原的方法。必需用还原的方法。必需用还原的方法。必需用还原的方法。(1)(1)热分解法热分解法:2HgS+3O2 =2HgO+2SO

3、2 2HgO =2Hg(g)+O2 2)金属的提取金属的提取一般方法有：一般方法有：对于易还原的金属化合物对于易还原的金属化合物(HgO,Ag2O等等)，只要加热即可完成金属的提取只要加热即可完成金属的提取8.1 金属元素通性金属元素通性(2)热还原法热还原法:对于中等活泼性的金属可用还原剂（如对于中等活泼性的金属可用还原剂（如H2，C，CO，Mg，Al等）还原相应氧化物而得。等）还原相应氧化物而得。SnO+H2 =Sn+H2O GeO2+2H2=Ge+2H2O2PbO+C =2Pb+CO2 FeO+CO =Fe +CO2NiO+CO =Ni +CO2WO3+3H2 =W +3H2OCr2O3

4、 +2Al =2Cr +Al2O38.1 金属元素通性金属元素通性(3)电解法电解法 2LiCl =2 Li +Cl2 （阴极）（阴极）（阳极）（阳极）8.1 金属元素通性金属元素通性 对于活泼金属，很难用化学法制得，可接受对于活泼金属，很难用化学法制得，可接受电化学方法。电化学方法。如电解如电解LiCl制备制备Li时，可用时，可用KCl作助熔剂来降作助熔剂来降低电解温度，电解时电极反应为：低电解温度，电解时电极反应为：1)主族金属元素的物理性质主族金属元素的物理性质 s 区和区和 p 区的的金属大多数熔、沸点较低，区的的金属大多数熔、沸点较低，硬度较小硬度较小说明：说明：s 区从碱金属到碱土

5、金属，原子半径减小，价区从碱金属到碱土金属，原子半径减小，价电子数增多，金属键增加，相应地碱土金属的电子数增多，金属键增加，相应地碱土金属的熔、沸点比碱金属高，硬度比碱金属大熔、沸点比碱金属高，硬度比碱金属大 p 区金属其晶体类型有从金属晶体向分子晶体区金属其晶体类型有从金属晶体向分子晶体过渡的趋向，故熔、沸点较低过渡的趋向，故熔、沸点较低2.主族金属元素主族金属元素均属金属晶体均属金属晶体8.1 金属元素通性金属元素通性外层电子构型：外层电子构型：ns1，ns2 ，ns2np1-3(1)s区金属区金属a)与氢作用与氢作用大部分大部分s区金属和氢在高温下干脆生成氢化物区金属和氢在高温下干脆生成

6、氢化物 2Li +H2 =2LiH 2Ca +H2 =2CaH2能与氢、氧、水及其它非金属发生反应能与氢、氧、水及其它非金属发生反应简洁给出电子，有较强的还原性简洁给出电子，有较强的还原性2)主族金属元素的化学性质主族金属元素的化学性质8.1 金属元素通性金属元素通性 2LiH +TiO2 =2LiOH +Ti CaH2 +2H2O =Ca(OH)2+2H2b)与氧作用与氧作用s 区金属在空气中燃烧能生成区金属在空气中燃烧能生成正常氧化物正常氧化物、过氧化物、超氧化物过氧化物、超氧化物均属均属离子型氢化物离子型氢化物，其中，其中氢以氢以 H-离子离子状态存状态存在，在，是一优良的还原剂是一优良

7、的还原剂 8.1 金属元素通性金属元素通性如过氧化物如过氧化物Na2O2,CaO2,SrO2,BaO2超氧化物超氧化物KO2（橙橙）,RbO2（深棕深棕),CsO2（深黄深黄）8.1 金属元素通性金属元素通性Na加热至熔化加热至熔化铝器中铝器中通入无通入无CO2空气空气453-473K增加空气流量增加空气流量573-673KNa2O Na2O2 OO2-Na2O2制备：制备：4Na +O2 =2Na2O2Na +O2 =Na2O2 O22-过氧链过氧链)过氧化物过氧化物 具有实际意义的是具有实际意义的是Na2O2 BaO28.1 金属元素通性金属元素通性淡黄淡黄 2BaO+O2 2BaO2 7

8、73-793KNa2O2 +2H2O =2NaOH +H2O2 2 Na2O2 +2CO2 =2Na2CO3 +O2 试验室制备试验室制备H2O2的方法的方法 性质：性质：Na2O2 +H2SO4 =2Na2SO4 +H2O2BaO2制备：制备：Ba2O2 +H2SO4 =2BaSO4 +H2O2性质：性质：8.1 金属元素通性金属元素通性均为强氧化剂均为强氧化剂 2KO2 +2H2O(l)=2KOH +H2O2+O2 4KO2 +2CO2(g)=2 K2CO3 +3O2)超氧化物超氧化物 KO28.1 金属元素通性金属元素通性BeBe、MgMg热水反应快热水反应快 CaCa反应快反应快放热，

9、熔成小球放热，熔成小球K、Rb、Cs 遇水发生燃烧遇水发生燃烧,甚至爆炸甚至爆炸.而而Be、Mg 与冷水几乎不作用，这是因为生成的氢氧与冷水几乎不作用，这是因为生成的氢氧化物溶解度小，覆盖表面阻挡接着反应化物溶解度小，覆盖表面阻挡接着反应c)与水作用与水作用8.1 金属元素通性金属元素通性 IA IIA +H2O氢氧化物氢氧化物+H2金属活泼性比金属活泼性比 s 区金属要弱，常温下与氧无区金属要弱，常温下与氧无显著作用，一般不与水作用，但能溶于盐酸显著作用，一般不与水作用，但能溶于盐酸和稀硫酸中和稀硫酸中 2Al +6HCl =2AlCl3+3H2 Sn +2HCl =SnCl2 +H2其中其

10、中铝、锡、铅铝、锡、铅等为等为两性金属两性金属，还能与碱作用，还能与碱作用 2Al +2 NaOH+2H2O =2NaAlO2+3H2 Sn +2NaOH=Na2SnO2 +H2(2)p区金属区金属8.1 金属元素通性金属元素通性1)过渡金属元素通性过渡金属元素通性3.过渡金属元素过渡金属元素8.1 金属元素通性金属元素通性分为三个系列：分为三个系列：第一过渡系第一过渡系:钪钪锌锌其次过渡系：其次过渡系：钇钇镉镉 第三过渡系第三过渡系:镥镥汞汞 外层电子构型：外层电子构型：(n 1)d 1-10 ns 1-28.1 金属元素通性金属元素通性(1)熔、沸点较高，硬度大，有延展性和机械熔、沸点较高

11、，硬度大，有延展性和机械 加工性，是热和电的良导体加工性，是热和电的良导体(2)具有多种可变的氧化值具有多种可变的氧化值共性：共性：8.1 金属元素通性金属元素通性表表 第一过渡金属元素的氧化值第一过渡金属元素的氧化值(3)过渡元素及其化合物过渡元素及其化合物具有不同的颜色具有不同的颜色8.1 金属元素通性金属元素通性(4)过渡元素很多化合物具有顺磁性过渡元素很多化合物具有顺磁性(5)过渡金属离子有形成协作物的倾向过渡金属离子有形成协作物的倾向(6)很多过渡金属和它们的化合物具有催化性很多过渡金属和它们的化合物具有催化性8.1 金属元素通性金属元素通性(7)化学性质不很活泼，第一过渡系金属化学

12、性质不很活泼，第一过渡系金属(铜除铜除 外外)能溶于非氧化性的酸；而其次、第三过渡能溶于非氧化性的酸；而其次、第三过渡 系的金属则须用氧化性酸甚至王水予以溶解系的金属则须用氧化性酸甚至王水予以溶解3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+3H2OAu+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO+2H2O(1)铬及其化合物铬及其化合物a)单质铬单质铬熔、沸点高，硬度最大，在空气和水中熔、沸点高，硬度最大，在空气和水中稳定，主要用于制造各种合金稳定，主要用于制造各种合金b)铬的化合物铬的化合物铬的外层电子构型：铬的外层电子构型：3d 54s1 可形成氧化值为可形成氧化值为+2、+3、+

13、6的化合物，的化合物，常见的是氧化值为常见的是氧化值为+3、+6的化合物的化合物2)铬、锰及其化合物铬、锰及其化合物8.1 金属元素通性金属元素通性Cr()在酸性溶液中以在酸性溶液中以Cr3+离子形式为主离子形式为主 在碱性溶液中以在碱性溶液中以CrO2离子形式为离子形式为主主 Cr3+3OH-=Cr(OH)3（紫色）（紫色）（灰蓝色）灰蓝色）Cr(OH)3+3H+=Cr3+3H2O （绿色）（绿色）Cr(OH)3 +OH-=CrO2+2H2O （亮绿色）（亮绿色）演示试验演示试验)Cr()、Cr()的存在及酸碱性转化的存在及酸碱性转化8.1 金属元素通性金属元素通性Cr(OH)3 的两性的两

14、性8.1 金属元素通性金属元素通性演示试验演示试验Cr()在酸性溶液中以在酸性溶液中以Cr2O72-为主为主 在碱性溶液中以在碱性溶液中以CrO42-为主为主8.1 金属元素通性金属元素通性CrO42-Cr2O72-+H+H+OH+OH-黄色黄色橙红色橙红色2Ba2+Cr2O72-+H2O 2BaCrO4(黄色黄色)+2H+4Ag+Cr2O72-+H2O 2Ag2CrO4(砖红色砖红色)+2H+2Pb2+Cr2O72-+H2O 2PbCrO4(黄色黄色)+2H+某些金属离子的加入也可使上述平衡移动某些金属离子的加入也可使上述平衡移动,如如:铬铬(VI)的酸碱转化的酸碱转化8.1 金属元素通性金

15、属元素通性碱性介质碱性介质 2Cr3+3 S2O82-+7 H2O=Cr2O72-+6SO42-+14H+)Cr()、Cr()的氧化还原转化的氧化还原转化K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3 +K2SO4+7H2O2NaCrO2+3H2O2+2NaOH=2Na2CrO4+4H2O 酸性介质酸性介质 K2Cr2O7+14HCl(浓浓)=2CrCl3+3Cl2+2KCl+7H2O8.1 金属元素通性金属元素通性 酸性介质酸性介质 Cr()、Cr()的转化关系的转化关系 Cr()既有氧化性又有还原性以还原性为主既有氧化性又有还原性以还原性为主Cr()在

16、酸性溶液中氧化性较强在酸性溶液中氧化性较强8.1 金属元素通性金属元素通性氧氧化化剂剂还还原原剂剂氧氧化化剂剂2-a)单质锰单质锰 外形似铁，具有比铁更大的活泼性。能形成外形似铁，具有比铁更大的活泼性。能形成多种合金，用途极广多种合金，用途极广b)锰的化合物锰的化合物锰的外层电子构型：锰的外层电子构型：3d 54s2常见的是氧化值为常见的是氧化值为+2、+4、+6、+7的化合物的化合物(2)锰及其化合物锰及其化合物8.1 金属元素通性金属元素通性可形成氧化值为可形成氧化值为+2、+3、+4、+6、+7的化合物的化合物MnSO4(s)为淡红色，浓溶液显粉红色为淡红色，浓溶液显粉红色 稀溶液为无色

17、稀溶液为无色Mn()的化合物的还原性的化合物的还原性)Mn()Mn2+2OH=Mn(OH)2 (白色白色)8.1 金属元素通性金属元素通性Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2(2MnO2xH2O)(棕色棕色)在碱性介质中在碱性介质中Mn()具有较强的还原性。具有较强的还原性。Mn(OH)2 稳定性稳定性8.1 金属元素通性金属元素通性2Mn2+5NaBiO3+14H+=2MnO4+5Bi3+5Na+7H2O 2 Mn2+5PbO2+4H+=2 MnO4+5Pb2+2H2OMn()以以MnO2存在存在 在酸性介质中在酸性介质中MnO2以氧化性为主以氧化性为主)Mn()MnO2+4HCl(浓浓

18、)MnCl2+Cl2+2H2O在酸性介质中在酸性介质中Mn()相当稳定，还原性很弱。相当稳定，还原性很弱。8.1 金属元素通性金属元素通性在碱性介质中在碱性介质中MnO2以还原性为主以还原性为主 2MnO2+4KOH(s)+O2 2K2MnO4+2H2O (绿色绿色)强热强热3MnO2+6KOH(s)+KClO3(s)3K2MnO4+KCl+3H2O 强热强热8.1 金属元素通性金属元素通性Mn()以以MnO42-(绿色绿色)的形式存在的形式存在)Mn()2KMnO4+MnO2+4KOH=3K2MnO4+2H2O演示试验演示试验制备制备锰酸钾的制备锰酸钾的制备8.1 金属元素通性金属元素通性在

19、酸性溶液中不稳定，在酸性溶液中不稳定，MnO42-易发生歧化反应易发生歧化反应：加入酸，反应向右加入酸，反应向右加入碱，反应向左加入碱，反应向左 3MnO42-+2H2O =2MnO4+MnO2+4OH3K2MnO4+4HAc=2KMnO4+MnO2+4KAc+2H2O2KMnO4+MnO2+4KOH=3K2MnO4+2H2O8.1 金属元素通性金属元素通性3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3 K2MnO4 K2MnO4能被一般氧化剂氧化能被一般氧化剂氧化能被一般氧化剂氧化能被一般氧化剂氧化KMnO4 KMnO4：2K2MnO4+Cl2 2KMnO4+2KCl Mn(

20、)中最重要的是中最重要的是KMnO4 ，其水溶液呈紫，其水溶液呈紫红色红色不稳定性：不稳定性：MnO4离子离子在中性或微碱性介质中稳定存在在中性或微碱性介质中稳定存在,在在酸性酸性介质介质中会缓慢分解：中会缓慢分解：)Mn()2KMnO4(s)K2MnO4 +MnO2 +O2光光4MnO4+4H+=4MnO2 +3O2+2H2O 8.1 金属元素通性金属元素通性MnO4在酸性、中性、碱性介质中均具有氧化性在酸性、中性、碱性介质中均具有氧化性其氧化实力随介质酸性减弱而下降其氧化实力随介质酸性减弱而下降酸性介质酸性介质 近中性、弱碱性介质近中性、弱碱性介质 碱性介质碱性介质 强氧化性：强氧化性：2

21、MnO4 +5SO32-+6H+=2Mn2+5SO42-+3H2O2MnO4 +3SO32-+H2O=2MnO2+3SO42-+2OH H-2MnO4 +SO32-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O8.1 金属元素通性金属元素通性高锰酸钾的氧化性高锰酸钾的氧化性8.1 金属元素通性金属元素通性依据下列现象在箭头上添加适当的试剂和条件依据下列现象在箭头上添加适当的试剂和条件,写出反应方程式写出反应方程式黄色溶液黄色溶液A 橙色溶液橙色溶液B 绿色溶液绿色溶液C 并并产产生生能使淀粉能使淀粉-KI试纸变蓝试纸变蓝的气体的气体D绿色溶液绿色溶液C 灰蓝色沉淀灰蓝色沉淀E 亮绿色溶液亮绿色

22、溶液FA:K2CrO4B:K2Cr2O7C:CrCl3D:Cl2E:Cr(OH)3F:NaCrO2反应方程式反应方程式 2K2CrO4+H2SO4=K2Cr2O7+K2SO4+H2O8.1 金属元素通性金属元素通性K2Cr2O7+14HCl(浓浓)=2CrCl3+3Cl2+2KCl+7H2OCrCl3+3NaOH=Cr(OH)3+3NaClCr(OH)3 +NaOH =NaCrO2+2H2O Cl2+2KI=2KCl+I28.1 金属元素通性金属元素通性沉淀溶解是由于生成沉淀溶解是由于生成协作物协作物加入加入NaOH溶液后无溶液后无Ag2O沉淀，说明溶液沉淀，说明溶液中中Ag+极微极微8.2

23、配位化合物配位化合物演示试验演示试验由一个简洁正离子（称为中心离子）和几个中性由一个简洁正离子（称为中心离子）和几个中性分子或离子（称为配位体）以配位键相结合而形分子或离子（称为配位体）以配位键相结合而形成的困难离子成的困难离子含有配离子的化合物含有配离子的化合物 配位化合物配位化合物 简称协作物简称协作物配离子配离子:8.2 配位化合物配位化合物 为配离子，是配合物的内界，为配离子，是配合物的内界，Cl-是协作物的外界是协作物的外界(1)中心离子（或原子）用符号中心离子（或原子）用符号M表示表示(2)配（位）体用符号配（位）体用符号L表示表示(3)配位数配位数(4)配离子电荷配离子电荷8.2

24、 配位化合物配位化合物1 协作物的组成协作物的组成一般为金属阳离子或金属原子，高氧化值的非一般为金属阳离子或金属原子，高氧化值的非金属元素金属元素(1)中心离子或原子中心离子或原子(用符号用符号M表示表示)中心离子中心离子(或原子或原子)也称协作物的形成也称协作物的形成体体8.2 配位化合物配位化合物如何区安排体和配位原子如何区安排体和配位原子(2)配配(位位)体体8.2 配位化合物配位化合物配体配体:与中心离子或原子干脆相连的离子或分子与中心离子或原子干脆相连的离子或分子配位原子：配体中供应孤对电子干脆与中心离配位原子：配体中供应孤对电子干脆与中心离子或原子成键的原子子或原子成键的原子单齿配

25、体单齿配体：每个配体只含有一个配位原子：每个配体只含有一个配位原子,如如NH3,H2O,F-,CN-,OH-等。等。多齿配体：多齿配体：每个配体含有两个或两个以上的配位原子每个配体含有两个或两个以上的配位原子,如如en,OX,EDTA等。等。8.2 配位化合物配位化合物en:乙二胺缩写乙二胺缩写8.2 配位化合物配位化合物4-4-EDTA-乙二胺四乙酸根离子乙二胺四乙酸根离子，有时用有时用Y4-表示表示2-OX-草酸根草酸根配位数和配配位数和配配位数和配配位数和配体数一致体数一致体数一致体数一致配位数和配配位数和配配位数和配配位数和配体数不一致体数不一致体数不一致体数不一致(3)配位数配位数配

26、位数：协作物中干脆与中心离子或原子相连配位数：协作物中干脆与中心离子或原子相连的配位原子的数目。的配位原子的数目。8.2 配位化合物配位化合物留意：不是配体的数目！留意：不是配体的数目！8.2 配位化合物配位化合物a)已知中心离子氧化值和配体的电荷数已知中心离子氧化值和配体的电荷数,确定确定 配离子的电荷配离子的电荷(4)配离子电荷配离子电荷b)已知配离子电荷和配体电荷，确定中心离已知配离子电荷和配体电荷，确定中心离子的氧化值子的氧化值(1)阴离子在前，阳离子在后。若为配阳离子，阴离子在前，阳离子在后。若为配阳离子，则叫某化某或某酸某；若为配阴离子，则配阴则叫某化某或某酸某；若为配阴离子，则配

27、阴离子与外界阳离子用离子与外界阳离子用“酸酸”字连接。字连接。配体个数配体个数 配体名称配体名称 合合 中心离子中心离子(氧化值氧化值)(2)内界的命名次序：内界的命名次序：配体前用汉字标明个数，用罗马字标明氧化值配体前用汉字标明个数，用罗马字标明氧化值 规则类似与无机化合物的命名规则类似与无机化合物的命名2 协作物的命名协作物的命名8.2 配位化合物配位化合物一一,二二,三三,四四,配体依次为：配体依次为：同类配体，按配位原子元素符号的英文字母同类配体，按配位原子元素符号的英文字母依次排列依次排列阴离子配体在前，阳离子配体在后；阴离子配体在前，阳离子配体在后；无机配体在前，有机配体在后，无机

28、配体在前，有机配体在后，(3)不同的配体之间用圆点不同的配体之间用圆点()()分开，分开，8.2 配位化合物配位化合物六氰合铁六氰合铁()酸钾酸钾氢氧化二氨合银氢氧化二氨合银()协作物协作物 命名命名硫酸四氨合铜硫酸四氨合铜()二氯化一氯二氯化一氯三氨三氨二水合钴二水合钴()8.2 配位化合物配位化合物四硫氰四硫氰二氨合铬二氨合铬()酸铵酸铵六氯合铂六氯合铂()酸酸三羟基三羟基一水一水乙二胺合铬乙二胺合铬()协作物协作物 命名命名8.2 配位化合物配位化合物OH为羟基为羟基SCN 硫氰根硫氰根CN 氰根氰根习惯命名习惯命名 铜氨配离子铜氨配离子银氨配离子银氨配离子氯铂酸氯铂酸 命名时命名时 C

29、O为羰基为羰基8.2 配位化合物配位化合物亚铁氰化钾亚铁氰化钾铁氰化钾铁氰化钾(1)螯合物螯合物 由多齿配体以二个或二个以上配位原子与同由多齿配体以二个或二个以上配位原子与同 一中心离子一中心离子 形成具有环状结构的协作物形成具有环状结构的协作物如如3 螯合物和特殊协作物螯合物和特殊协作物 8.2 配位化合物配位化合物8.2 配位化合物配位化合物配离子的结构示意图配离子的结构示意图条件：条件：螯合物的特点：螯合物的特点：能形成螯合物的配体称为螯合剂能形成螯合物的配体称为螯合剂同一配体的二个或二个以上配位原子间有确定同一配体的二个或二个以上配位原子间有确定间隔，间隔，一般为一般为2323个原子，

30、这样才能形成稳定个原子，这样才能形成稳定的五元环或六元环的五元环或六元环稳定性好，常有特征的颜色，稳定性好，常有特征的颜色，难溶于水而溶于有机溶剂中难溶于水而溶于有机溶剂中8.2 配位化合物配位化合物协作物的形成体是中性原子（或低氧化态）协作物的形成体是中性原子（或低氧化态）如：如：43，pCO=101.325kPa下下 Ni +4CO =Ni(CO)4 4(2)羰合物羰合物配体是配体是CO 分子分子利用羰合物受热易分解出金属和利用羰合物受热易分解出金属和CO的特性的特性制取高纯的金属制取高纯的金属8.2 配位化合物配位化合物例例:无水无水CrCl3和和NH3化合时能生成两种协作物化合时能生成两种协作物,其组成分别为其组成分别为CrCl36NH3 和和CrCl35NH3,用用 AgNO3沉淀上述协作物的沉淀上述协作物的Cl-离子离子,所得沉淀所得沉淀 的含氯量依次相当于总含氯总量的的含氯量依次相当于总含氯总量的3/3和和2/3,试依据试验现象来确定这两种协作物的化学试依据试验现象来确定这两种协作物的化学 式并命名之式并命名之 解解:Cr(NH3)6Cl3CrCl(NH3)5Cl2三氯化六氨合铬三氯化六氨合铬()二氯化一氯二氯化一氯五氨合铬五氨合铬()8.2 配位化合物配位化合物