第十六章-过渡金属元素优秀PPT.ppt

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1、s 区区ns12 p 区区ns2np16（He无无p电子）电子）d 区区(n1)d110ns12 (Pd无无 s 电子电子)f 区区(n2)f114(n1)d02ns2结结构构分分区区一、钛及其化合物一、钛及其化合物二、钒及其化合物二、钒及其化合物三、铬及其化合物三、铬及其化合物四、锰及其化合物四、锰及其化合物第一节第一节 钛、钒、铬和锰钛、钒、铬和锰钛的主要矿物又钛铁矿钛的主要矿物又钛铁矿FeTiO3和金红石和金红石TiO2。一、钛及其化合物一、钛及其化合物v1.钛的单质钛的单质钛是银白色金属，具有很高的机械强度。钛是银白色金属，具有很高的机械强度。钛钛的的表表面面易易形形成成致致密密的的氧

2、氧化化物物爱爱护护膜膜，因因此此具具有有良良好好的的抗抗腐蚀性能。腐蚀性能。钛易于和肌肉长在一起，所以也称为钛易于和肌肉长在一起，所以也称为“生物金属生物金属”。在室温下，钛对空气和水是特别稳定的。在室温下，钛对空气和水是特别稳定的。钛能与很多金属形成合金。钛能与很多金属形成合金。v2.钛的化合物钛的化合物钛钛原原子子的的价价层层电电子子构构型型为为3d24s2，因因此此可可以以形形成成氧氧化化值值为为+4,+3,+2,+1,0,-1价价的的化化合合物物，其其中中氧氧化化值值为为+4价价的的化化合合物比较稳定。物比较稳定。在在中中等等酸酸度度的的钛钛（）盐盐溶溶液液中中加加入入H2O2，生生成

3、成桔桔黄黄色色的的协协作作物物TiO(H2O2)2+，这这一一特特征征反反应应常常用用于于比比色色法法测测定定钛。钛。有机化学中，常用有机化学中，常用Ti3+Ti3+来证明硝基化合物的存在。来证明硝基化合物的存在。二、钒及其化合物二、钒及其化合物v1.钒的单质钒的单质钒是银灰色金属，在空气中稳定，硬度比钢大。钒是银灰色金属，在空气中稳定，硬度比钢大。钒对稀酸是稳定的，但室温下能溶解于硝酸或王水。钒对稀酸是稳定的，但室温下能溶解于硝酸或王水。浓硫酸和氢氟酸仅在加热时于钒发生作用。浓硫酸和氢氟酸仅在加热时于钒发生作用。钒钒对对强强碱碱水水溶溶液液是是稳稳定定的的，但但有有氧氧存存在在时时，它它在在

4、熔熔融融的的强强碱中也能溶解。碱中也能溶解。加热时，钒能与大部分非金属反应。加热时，钒能与大部分非金属反应。v2.钒的化合物钒的化合物钒钒原原子子的的价价层层电电子子构构型型为为3d34s2。其其+5价价的的化化合合物物都都是是反反磁磁性性的的，有有些些是是无无色色的的；而而其其+4,+3,+2价价化化合合物物都都是是顺顺磁磁性的，常呈现出颜色。性的，常呈现出颜色。钒的化合物都有毒。钒的化合物都有毒。五氧化二钒和钒酸盐五氧化二钒和钒酸盐V2O5是是两两性性偏偏酸酸的的氧氧化化物物，易易溶溶于于强强碱碱溶溶液液中中，在在冷冷溶溶液液中中生生成成正正钒钒酸酸盐盐M3VO4，在在热热的的溶溶液液中中

5、生生成成偏偏钒钒酸酸盐盐MVO3。钒钒酸酸盐盐中中只只有有钠钠、钾钾等等少少数数金金属属的的钒钒酸酸盐盐是是易易溶溶于于水水的的，水溶液无色或呈黄色。水溶液无色或呈黄色。在酸性溶液中钒的各种离子在酸性溶液中钒的各种离子V2O5是较强的氧化剂。它能与沸腾的浓盐酸作用产生氯气：是较强的氧化剂。它能与沸腾的浓盐酸作用产生氯气：接接受受较较强强的的还还原原剂剂（如如Zn）在在酸酸性性溶溶液液中中与与V（）作作用用时，可以把时，可以把VO2+逐步还原为逐步还原为V2+。VO2+具具有有较较强强的的氧氧化化性性。用用亚亚硫硫酸酸盐盐等等还还原原剂剂很很简简洁洁将将其其还还原原为为VO2+，再再利利用用KM

6、nO4溶溶液液又又可可将将生生成成的的VO2+氧氧化化为为VO2+，这这一一系系列列反反应应有有明明显显的的颜颜色色变变更更，在在分分析析化化学学中常用来测定溶液中的钒。中常用来测定溶液中的钒。三、铬及其化合物三、铬及其化合物v1.铬的单质铬的单质铬是灰白色金属，熔、沸点都很高。铬是金属中最硬的。铬是灰白色金属，熔、沸点都很高。铬是金属中最硬的。通通常常条条件件下下，铬铬在在空空气气或或水水中中都都是是相相当当稳稳定定的的，它它的的表表面面简洁形成一层氧化膜。简洁形成一层氧化膜。室室温温下下，无无爱爱护护膜膜的的纯纯铬铬能能溶溶于于稀稀盐盐酸酸或或硫硫酸酸溶溶液液中中，但但不溶于硝酸或磷酸。不

7、溶于硝酸或磷酸。在在高高温温下下，铬铬能能与与活活泼泼的的非非金金属属反反应应，同同时时是是重重要要的的合合金金元素。元素。v2.铬的化合物铬的化合物铬铬原原子子的的价价层层电电子子构构型型为为3d54s1。一一般般说说来来，高高氧氧化化值值的的铬铬的的化化合合物物以以共共价价键键占占优优势势，中中间间氧氧化化值值的的化化合合物物常常以以离离子子键占优势，低氧化值的化合物则以共价键相结合。键占优势，低氧化值的化合物则以共价键相结合。铬铬酸酸H2CrO4和和重重铬铬酸酸H2Cr2O7二二者者都都是是强强酸酸，仅仅存存在在于于稀稀溶液中，重铬酸的酸性略强于铬酸。溶液中，重铬酸的酸性略强于铬酸。在在

8、碱碱性性或或中中性性溶溶液液中中主主要要以以铬铬酸酸根根离离子子CrO42-存存在在，在在稍稍强强的的酸酸性性溶溶液液中中，基基本本上上只只有有重重铬铬酸酸氢氢根根离离子子HCr2O7-和和重重铬酸根离子铬酸根离子Cr2O72-存在。存在。在在Cr2O72-的的溶溶液液中中，加加入入H2O2和和乙乙醚醚，有有蓝蓝色色的的过过氧氧化化物物CrO(O2)2(C2H5)2O生生成成，此此反反应应可可用用来来鉴鉴定定溶溶液液中中是是否否有有Cr（）的存在的存在。重重铬铬酸酸根根有有较较强强的的氧氧化化性性，而而铬铬酸酸根根的的氧氧化化性性很很差差，分分析析化学上常用以下反应测定化学上常用以下反应测定F

9、e2+的含量：的含量：有有些些铬铬酸酸盐盐比比相相应应的的重重铬铬酸酸盐盐难难溶溶于于水水，用用下下面面的的反反应应可可以以鉴鉴定定Ag+的的存存在在，同同时时也也说说明明在在重重铬铬酸酸溶溶液液中中有有铬铬酸酸根根离离子的存在。子的存在。四、锰及其化合物四、锰及其化合物v1.锰的单质锰的单质锰的外形与铁相像，块状锰是白色金属，质硬而脆。锰的外形与铁相像，块状锰是白色金属，质硬而脆。常温下，锰能缓慢地溶于水。常温下，锰能缓慢地溶于水。锰与稀酸作用放出氢气并形成锰与稀酸作用放出氢气并形成Mn(H2O)62+。锰能在氧化剂的存在下与熔融的碱作用生成锰酸盐。锰能在氧化剂的存在下与熔融的碱作用生成锰酸

10、盐。加热的状况下，锰能与很多非金属反应。加热的状况下，锰能与很多非金属反应。v2.锰的化合物锰的化合物锰锰原原子子的的价价层层电电子子构构型型为为3d54s2。锰锰的的+7价价化化合合物物中中以以高高锰酸盐最稳定。锰酸盐最稳定。高锰酸钾高锰酸钾高高锰锰酸酸钾钾是是最最重重要要的的氧氧化化剂剂之之一一。高高锰锰酸酸根根离离子子MnO4-的的空间构型为正四面体。空间构型为正四面体。MnO4-溶溶液液是是常常用用的的氧氧化化剂剂之之一一。MnO4-在在酸酸性性溶溶液液中中被被还还原原为为Mn2+；在在中中性性或或弱弱碱碱性性溶溶液液中中被被还还原原为为MnO2；在在浓浓碱溶液中，被还原为绿色的碱溶液

11、中，被还原为绿色的MnO42-，并放出并放出O2。可以用下面的反应检验溶液中是否存在微量的可以用下面的反应检验溶液中是否存在微量的Mn2+：在在以以上上反反应应中中，当当溶溶液液中中有有Cl-存存在在时时，颜颜色色变变为为紫紫红红色色后后会会马马上上褪褪去去，缘缘由由在在于于MnO4-被被Cl-还还原原了了；当当Mn2+过过多多时时，也也会会在在紫紫红红色色出出现现后后马马上上消消逝逝，缘缘由由在在于于生生成成的的MnO4-又又被被过量的过量的Mn2+还原为还原为MnO2。一、铁系元素的单质一、铁系元素的单质二、铁系元素的化合物二、铁系元素的化合物其次节其次节 铁、钴和镍铁、钴和镍一、铁系元素

12、的单质一、铁系元素的单质v铁铁、钴钴、镍镍都都是是银银白白色色金金属属，都都表表现现出出明明显显的的磁磁性性，通通常常称它们为铁磁性物质。称它们为铁磁性物质。v空空气气和和水水对对钴钴、镍镍和和纯纯铁铁（块块状状）都都是是稳稳定定的的，但但一一般般含含有有 杂杂 质质 的的 铁铁 在在 潮潮 湿湿 的的 空空 气气 中中 渐渐 渐渐 形形 成成 棕棕 色色 的的 铁铁 锈锈Fe2O3 xH2O。v铁、钴和镍属于中等活泼的金属，都能溶于稀酸。铁、钴和镍属于中等活泼的金属，都能溶于稀酸。v在加热的条件下，铁、钴和镍能与很多非金属猛烈反应。在加热的条件下，铁、钴和镍能与很多非金属猛烈反应。v铁、钴、

13、镍都不易与碱作用铁、钴、镍都不易与碱作用。v铁铁、钴钴和和镍镍都都能能与与一一氧氧化化碳碳形形成成羰羰基基化化合合物物，这这些些羰羰基基化化合合物物的的稳稳定定性性较较差差，利利用用它它们们的的热热分分解解反反应应可可以以得得到到高高纯纯度度的金属。的金属。二、铁系元素的化合物二、铁系元素的化合物v铁铁、钴钴、镍镍原原子子的的价价层层电电子子构构型型分分别别为为3d64s2，3d74s2，3d84s2，它们的最高氧化值分别为它们的最高氧化值分别为+6，+5，+4。1.铁的化合物铁的化合物铁铁有有红红棕棕色色的的氧氧化化铁铁Fe2O3，黑黑色色的的氧氧化化亚亚铁铁FeO和和黑黑色色的的四四氧氧化

14、化三三铁铁Fe3O4（是是有有磁磁性性的的Fe()()和和Fe()Fe()的的混混合合型型氧氧化化物物)三三种种氧氧化化物物，它它们们都都不不溶溶于于水水，灼灼烧烧后后的的氧氧化化铁铁不不溶溶于酸，氧化亚铁能溶于酸。于酸，氧化亚铁能溶于酸。2.钴和镍的化合物钴和镍的化合物钴和镍的氧化物与铁的氧化物类似。钴和镍的氧化物与铁的氧化物类似。3.水溶液中铁、钴和镍的离子及其反应水溶液中铁、钴和镍的离子及其反应A.溶液中溶液中Fe()和和Fe()的反应的反应在在水水溶溶液液中中，Fe3+和和Fe2+分分别别以以Fe(H2O)63+（淡淡紫紫色色）和和Fe(H2O)62+（淡淡绿绿色色）的的形形式式存存在

15、在，它它们们在在溶溶液液中中发发生的反应有水解、沉淀、氧化还原和协作等。生的反应有水解、沉淀、氧化还原和协作等。B.溶液中溶液中Co2+的重要反应的重要反应C.溶液中溶液中Ni2+的重要反应的重要反应第三节第三节 铜族元素铜族元素一、铜族元素的单质一、铜族元素的单质二、铜族元素的化合物二、铜族元素的化合物三、水溶液中铜族元素的离子及其反应三、水溶液中铜族元素的离子及其反应一、铜族元素的单质一、铜族元素的单质v周周期期系系第第B族族元元素素包包括括铜铜、银银、金金3中中元元素素，通通常常称称为为铜铜族元素。族元素。v铜铜族族元元素素原原子子的的次次外外层层d轨轨道道都都充充溢溢了了电电子子，其其

16、价价层层电电子子构型为构型为(n-1)d10ns1。v铜铜、银银和和金金的的熔熔、沸沸点点都都不不太太高高，它它们们的的延延展展性性、导导电电性性和导热性比较突出。和导热性比较突出。v铜铜、银银和和金金的的化化学学活活泼泼性性较较差差，室室温温下下看看不不出出它它们们与与氧氧或或水作用。水作用。v在在含含有有CO2的的潮潮湿湿空空气气中中，铜铜的的表表面面会会渐渐渐渐蒙蒙上上绿绿色色的的铜铜锈。锈。v银银或或金金在在潮潮湿湿的的空空气气中中不不发发生生变变更更。在在加加热热的的状状况况下下，只只有铜与氧化合生成黑色的氧化铜有铜与氧化合生成黑色的氧化铜CuO。v铜、银和金即使在高温下也不与氢、氮

17、或碳作用。铜、银和金即使在高温下也不与氢、氮或碳作用。v在在常常温温下下，铜铜能能与与卤卤素素作作用用。银银与与卤卤素素反反应应较较慢慢，而而金金与与干燥的卤素只有在加热时才反应。干燥的卤素只有在加热时才反应。v铜铜、银银和和金金的的活活动动依依次次位位于于氢氢之之后后，它它们们不不能能从从稀稀酸酸中中置置换出氢气。换出氢气。v铜铜、银银能能溶溶于于硝硝酸酸中中，也也能能溶溶于于热热的的浓浓硫硫酸酸中中，而而金金只只能能溶于浓硝酸和浓盐酸的混合溶液（王水）中：溶于浓硝酸和浓盐酸的混合溶液（王水）中：v在空气存在状况下，它们都能溶于氰化钾或氰化钠溶液中。在空气存在状况下，它们都能溶于氰化钾或氰化

18、钠溶液中。二、铜族元素的化合物二、铜族元素的化合物1.铜的化合物铜的化合物铜铜可可以以形形成成氧氧化化值值为为+1，+2和和+3的的化化合合物物。Cu()的的化化合合物物一一般般是是白白色色或或无无色色，Cu+在在溶溶液液中中不不稳稳定定；Cu()的的化化合合物物或或协协作作物物通通常常是是有有颜颜色色的的，它它的的化化合合物物种种类类较较多多，较较稳稳定定；Cu()的化合物有较强的氧化性，稳定性较差，较为少见。的化合物有较强的氧化性，稳定性较差，较为少见。在在固固态态时时，Cu()化化合合物物比比Cu()化化合合物物的的热热稳稳定定性性高高；在水溶液中，在水溶液中，Cu()的化合物则是稳定的

19、。的化合物则是稳定的。几几乎乎全全部部的的Cu()化化合合物物都都难难溶溶于于水水，Cu()化化合合物物易易溶溶于水的较多。于水的较多。CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu2S（溶解度）大（溶解度）大 小小2.银和金的化合物银和金的化合物银和金都有氧化值为银和金都有氧化值为+1，+2，+3的化合物。的化合物。在在银银的的化化合合物物中中，Ag()的的化化合合物物最最稳稳定定，种种类类也也较较多多；Ag()和和Ag()的的二二元元化化合合物物都都具具有有很很强强的的氧氧化化性性，其其中中AgO是仅次于是仅次于O3和和F2的强氧化剂。的强氧化剂。Au()的的化化合合物物几几乎乎都

20、都难难溶溶于于水水，在在水水溶溶液液中中很很不不稳稳定定，简简洁洁歧歧化化为为Au()和和Au；Au（）的的化化合合物物较较少少见见；Au()的的化化合合物物较较稳稳定定，在在水水溶溶液液中中多多以以协协作作物物的的形形式式存存在在；Au()和和Au()化合物的氧化性都较强。化合物的氧化性都较强。Ag()()化化合合物物的的热热稳稳定定性性较较差差，难难溶溶于于水水的的较较多多，且且见见光光易分解。易分解。AgF AgCl AgBr AgI（溶解度）（溶解度）大大 小小三、水溶液中铜族元素的离子及其反应三、水溶液中铜族元素的离子及其反应1.溶液中溶液中Cu2+的重要反应的重要反应2.溶液中溶液

21、中Ag+的重要反应的重要反应第四节第四节 锌族元素锌族元素一、锌族元素的单质一、锌族元素的单质二、锌族元素的化合物二、锌族元素的化合物三、水溶液中锌族元素的离子及其反应三、水溶液中锌族元素的离子及其反应一、锌族元素的单质一、锌族元素的单质v周周期期系系第第B族族元元素素包包括括锌锌、镉镉和和汞汞3中中元元素素，通通常常称称为为锌族元素。锌族元素。v锌锌、镉镉和和汞汞是是银银白白色色金金属属（锌锌略略带带蓝蓝色色）。锌锌和和镉镉的的熔熔点都不高，汞是室温下唯一的液态金属。点都不高，汞是室温下唯一的液态金属。v锌锌、镉镉、铜铜、银银、金金、钠钠、钾钾等等金金属属易易溶溶于于汞汞中中形形成成合合金金

22、，这这种种合合金金叫叫做做汞汞齐齐，有有液液态态、糊糊状状和和固固态态等等形形式式。汞汞齐中的金属仍旧保留着这些金属原有的性质。齐中的金属仍旧保留着这些金属原有的性质。v一一般般说说来来，锌锌、镉镉和和汞汞的的化化学学活活泼泼性性从从锌锌到到汞汞降降低低。它它们在干燥的空气中是稳定的。们在干燥的空气中是稳定的。v在在有有CO2存存在在的的潮潮湿湿空空气气中中，锌锌的的表表面面常常生生成成一一层层碱碱式式碳酸盐的薄膜，从而爱护锌不被接着氧化。碳酸盐的薄膜，从而爱护锌不被接着氧化。v汞汞与与硫硫粉粉混混合合不不必必加加热热就就简简洁洁生生成成HgS；锌锌和和镉镉与与硫硫粉粉在加热时才能生成硫化物。

23、在加热时才能生成硫化物。v室温下，汞的蒸汽与碘的蒸汽相遇时，能生成室温下，汞的蒸汽与碘的蒸汽相遇时，能生成HgI2。v锌锌在在室室温温下下不不能能从从水水中中置置换换出出氢氢气气，但但锌锌和和镉镉能能从从盐盐酸酸或或稀稀硫硫酸酸中中置置换换出出氢氢气气来来，锌锌在在强强碱碱溶溶液液中中也也可可以以置置换换出出氢气。氢气。v汞能与硝酸反应而溶解。汞能与硝酸反应而溶解。二、锌族元素的化合物二、锌族元素的化合物1.锌、镉的化合物锌、镉的化合物锌和镉通常形成氧化值为锌和镉通常形成氧化值为+2的化合物。的化合物。锌和镉的卤化物中，除氟化物微溶于水外，余者均易溶于水。锌和镉的卤化物中，除氟化物微溶于水外，

24、余者均易溶于水。锌和镉的硝酸盐、硫酸盐也都易溶于水。锌和镉的硝酸盐、硫酸盐也都易溶于水。锌的化合物大多数都是无色的。锌的化合物大多数都是无色的。锌和镉的化合物通常可用它们的单质或氧化物为原料来制取。锌和镉的化合物通常可用它们的单质或氧化物为原料来制取。Zn()和和Cd()的化合物受热时，一般状况下氧化值不变更。的化合物受热时，一般状况下氧化值不变更。2.汞的化合物汞的化合物汞汞除除了了形形成成氧氧化化值值为为+2的的化化合合物物外外，还还有有氧氧化化值值为为+1（Hg22+）的化合物。的化合物。绝绝大大多多数数亚亚汞汞（Hg22+）的的无无机机化化合合物物都都是是难难溶溶于于水水的的，Hg()

25、的的化化合合物物中中难难溶溶于于水水的的也也较较多多。而而易易溶溶于于水水的的汞汞的的化化合物则都是有毒的。合物则都是有毒的。HgCl2能能升升华华，被被称称为为升升汞汞，它它有有剧剧毒毒，其其分分子子是是以以共共价价键键结合的，空间构型为直线形。结合的，空间构型为直线形。其其他他Hg()的的卤卤化化物物（HgF2除除外外）以以及及Hg(CN)2和和Hg(SCN)2也都是共价型分子，空间构型也均为直线形。也都是共价型分子，空间构型也均为直线形。Hg2Cl2被称为甘汞，常用来制造甘汞电极。被称为甘汞，常用来制造甘汞电极。硝硝酸酸汞汞和和硝硝酸酸亚亚汞汞都都是是易易溶溶于于水水的的，二二者者都都是是离离子子型型化化合合物。物。三、水溶液中锌族元素的离子及其反应三、水溶液中锌族元素的离子及其反应1.Zn2+，Cd2+离子的反应离子的反应2.Hg()，Hg()离子的反应离子的反应