過渡元素化學競賽

1、過渡元素化學競賽第1頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四過渡元素第2頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第3頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第4頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第5頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第6頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第7頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第8頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第9頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四熔點、沸點高熔點最高的單質：鎢(W)

2、 368320第10頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四密度大密度最大的單質：鋨(Os ) 22.48 gcm-3硬度最大的金屬：鉻(Cr)第11頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第12頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第13頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四物質顯色的若干規(guī)律（常溫，太陽光）（1）絕大多數(shù)具有d1-9電子組態(tài)的過渡元素和f1-13電子組態(tài)的稀土元素的化合物都有顏色f區(qū)Ce3Pr3Nd3Pm3Sm3Eu3Gd3Tb3Dy3Ho3Er3Tm3Yb3無色黃綠紅紫粉紅淡黃粉紅無色粉紅淡黃黃桃淡綠無色

3、第14頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四（2）多數(shù)氟化物無色（特例：CuF（紅），BrF（紅）3、4、5、6主族，5、6周期各元素的溴化物、碘化物幾乎都有顏色鋅族鹵化物除HgI2（紅）都無色銅族除CuCl和AgCl外多數(shù)有顏色第15頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四（3）主族元素含氧酸根離子絕大多數(shù)無色 過渡元素的含氧酸根離子多數(shù)有色，同族內隨原子序數(shù)的增加酸根的顏色變淺或無色 VO43 黃色 CrO42橙黃 MnO4紫色 NbO43無色 MoO42淡黃 TeO4淡紅 TaO43無色 WO42淡黃 ReO4淡紅第16頁，共66頁，2022年，5月20

4、日，12點2分，星期四（4）同種元素在同一化合物中存在不同氧化態(tài)時，這種混合價態(tài)的化合物常常呈現(xiàn)顏色，而且該化合物的顏色比相應的單一價態(tài)化合物的顏色深（5） 3、4、5、6主族，5、6周期各元素的氧化物大部分都有顏色； 4、5、6周期各元素的硫化物幾乎都有顏色第17頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四（6）順式異構體配合物所呈現(xiàn)的顏色一般比同種配合物的反式異構體的顏色偏短波方向 順式Co(NH3)4Cl2Cl 紫色（400430nm） 反式Co(NH3)4Cl2Cl 綠色（490540nm） 順式Co(en)2Br2Br 紫色 反式Co(en)2Br2Br 亮綠（7）四面體

5、、平面正方形配合物的顏色比相應的八面體的顏色移向短波方向 CoCl42 深藍 Co(H2O)62粉紅色第18頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四（8）無色晶體如果摻有雜質或發(fā)生晶格缺陷時，常有顏色（9）晶粒的大小影響晶體顏色 Hg2+ + OH- HgO + H2O Hg(NO3)2 + Na2CO3 HgO + CO2 + 2NaNO3 （10）金屬有金屬光澤或呈銀白色，但金屬粉末都是黑色第19頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四6、過渡元素易形成配合物 過渡元素中心原子半徑小，電荷高，有幾個能級相差不大的（n1）d，ns，np軌道第20頁，共66頁，

6、2022年，5月20日，12點2分，星期四7、形成多堿、多酸傾向第21頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第22頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四多酸化學二十世紀六十年代以后十分活躍 良好的催化性能（具有酸性、氧化還原性、穩(wěn)定均一結構）；如乙烯乙醛 離子交換劑以及分析化學中應用如檢定MoO42-、PO4-12MoO42-+3NH4+HPO42-+23H+ = (NH4)3P(Mo12O40)6H2O(黃)+6H2O一些具有較好的抗癌抗病毒的作用。如 (NH4)16Sb8W20O80 32H2O第23頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期

7、四d 區(qū)元素的化學性質 氧化還原性酸堿性配位性穩(wěn)定性各元素特異性第24頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四鈦（Titanium）及其化合物第25頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四Ti的化合物以氧化態(tài)穩(wěn)定，TiO2，TiCl4，TiO2第26頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四釩（ Vanadium）及其化合物第27頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四酸根銨氧化值不同，分正、亞、次按脫水情況，分正、偏、焦、多第28頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第29頁，共66頁，2022年，5月20日，1

8、2點2分，星期四第30頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第31頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四鉻（Chromium）及其化合物第32頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四鉻的重要化合物黃黃磚紅色第33頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第34頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四（二）Cr ()化合物第35頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四在含鉻廢水中加入FeSO4，使Cr2O72-Cr3+，再加入NaOH至pH6-8（加熱，使沉淀完全），發(fā)生如下反應：Fe2+2OH =

9、Fe(OH)2 （s） Fe3+3OH =Fe(OH)3 （s）Cr33OH =Cr(OH)3 (s)Cr（VI）毒性很大，而Cr（III）對人體的毒性要小得多，請列出一種工業(yè)含Cr（VI）廢水的處理方法，寫出相應的方程式。 第36頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四 洗液：K2Cr2O7 + 濃H2SO4，利用了Cr（）強的氧化性及H2SO4的強酸性。由于Cr(VI)污染環(huán)境，是致癌性物質，因此停止使用?？梢酝跛?王水：HNO3(濃) : HCl(濃) = 1 : 3)。利用HNO3強氧化性，Cl的絡合性，大多數(shù)金屬硝酸鹽可溶等性質。由于HNO3- HCl溶液在放置過

10、程會分解，因此王水應現(xiàn)用現(xiàn)配。實驗室過去常用洗液 (組成：K2Cr2O7 + 濃H2SO4)來洗滌玻璃儀器，原理是什么? 為什么現(xiàn)在不再使用洗液來清洗玻璃儀器? 根據(jù)洗液的原理，請你從常見 的化學試劑中選擇合適的試劑作洗液代用品，說明你的理由。第37頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四錳（Manganesium）及其化合物第38頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四 H+ Mn2+ MnO4- + SO32- + H2O MnO2 + SO42- OH- MnO42- 酸性溶液中，SO32過量，得Mn 2 MnO4過量，得MnO2 2MnO4 3Mn2 2

11、H2O 5MnO2 4H 第39頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第40頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四元素電勢圖的表示： 把同一種元素的各種氧化態(tài)按照由高到低的順序排成橫列（氧化型在左邊，還原型在右邊），兩種氧化態(tài)之間若構成一個電對，就用一條直線把它們連接起來，并在上方標出這個電對所對應的標準電極電勢。第41頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四鐵系元素Fe ：IronCo ：CobaltNi ：Nickel 第42頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第43頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星

12、期四第44頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第45頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第46頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四第47頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四鉑系金屬的化學性質1、鉑系金屬對酸的化學性質比其他所有各族金屬都高。2、鉑系金屬不和氮作用，室溫下對空氣、氧等非金屬都是穩(wěn)定的，不發(fā)生相互作用。高溫下才能與氧、硫、磷、氟、氯等非金屬作用，生成相應的化合物。3、鉑系金屬有很高的催化活性，金屬細粉催化活性尤其大。4、鉑系金屬和鐵系金屬一樣，都容易形成配位化合物。第48頁，共66頁，2022年，5月2

13、0日，12點2分，星期四銅鋅族Cu 銅 Zn 鋅Ag 銀 Cd 鎘Au： 金 Hg 汞第49頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四一、性質比較同周期，自左向右 金屬活潑性增強 I B II B同主族，自上而下 金屬活潑性減弱二、與酸反應（一）非氧化性酸（如HCl, H3PO4, 稀H2SO4） 而Cu、Ag、Au、Hg不反應。第50頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四（二）氧化性酸（如HNO3， 濃H2SO4）M + HNO3 Ma(NO3)b + NO2、NOM = Zn、Cd、Hg、Cu、Ag Au可溶于“王水” ： （V（濃HCl）: V（濃HNO3

14、 ）= 3:1 ） Au(s) + HNO3 + 4HCl = HAuCl4+ NO+ 2H2O只有Zn反應。 （H2O/H2）= -0.829V, Zn(OH)42 -/Zn = -1.22VZn(s) + 2OH- + 2H2O = Zn(OH)42- + H2(g)Zn(s) + 4NH3（aq） = Zn(NH3)42+ 三、與堿溶液反應： 第51頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四四、Cu(I) - Cu(II) 互相轉化： （一）Cu(I) Cu(II) 1酸性溶液中，Cu+歧化： 2Cu+ = Cu2+ + Cu(s) Cu+/Cu = 0.521V ； Cu

15、2+/Cu+ = 0.152V H2O Cu2SO4(s) CuSO4(aq) + Cu 白色 藍色2Cu(I) 被適當氧化劑氧化： 例： Cu2O + 4NH3 + H2O = 2Cu(NH3)2+ + 2OH- 紅色 無色 4Cu(NH3)2+ + O2 + 8NH3 + 2H2O = 4Cu(NH3)42+ + 2OH- 可用 Cu(NH3)2 +(aq) 除去混合氣體中的O2第52頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四（二）Cu(II) Cu(I) 1. Cu(II) + 還原劑 Cu(I) 或/和 沉淀劑 Cu(I) 難溶化合物 或/和 絡合劑 Cu(I) 穩(wěn)定配合

16、物例1 2Cu2+(aq) + 5I-(aq) 2CuI(s) + I3-(aq) 還原劑+沉淀劑例2 2 Cu 2 + 10 CN- = 2 Cu(CN)43- + (CN)2 還原劑+配體 K穩(wěn) Cu(CN)43- = 2.01030第53頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四固態(tài)CuCl2、稀溶液及濃溶液的顏色為何各不相同？顏色的不同是由于在不同的條件下，CuCl2存在的形式不同固態(tài)：暗棕色濃溶液（加少量水）：黃棕色存在自絡合現(xiàn)象，形成CuCl42-, CuCl3-CuCl2 = Cu2+ +2Cl-CuCl2 + Cl- CuCl3- CuCl3- + Cl- CuC

17、l42-CuClClCuClClCu-第54頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四 極稀溶液：天藍色大量水存在下，銅氯絡離子轉化為銅的水合離子CuCl42- + 4H2O = Cu(H2O)42+ + 4Cl-稀溶液（多加水）：綠色CuCl2如在不很稀的溶液中，則為綠色，這是CuCl42-Cu(H2O)42+ 絡離子的混合色。水合CuCl2晶體的綠色也是這個原因第55頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四五、Hg(II) Hg(I)的互相轉化： Hg2Cl2 ClHgHgCl Hg(I)為雙聚體Hg22+ （對比Cu+ 為單體）（一）Hg (II) Hg (

18、I) 1、酸性溶液中，逆歧化： Hg2+ + Hg(l) = Hg22+ 對比：Cu+(aq) 歧化 2Cu+(aq) = Cu2+(aq) + Cu(s) K = 1.731062、被還原2HgCl2 SnCl2 2HCl Hg2Cl2 H2SnCl6第56頁，共66頁，2022年，5月20日，12點2分，星期四（二）Hg(I)Hg(II) 沉淀劑 難溶化合物 Hg(I) + Hg(II) + Hg(l) 配位體 穩(wěn)定配合物 例1. Hg2Cl2+ NH3H2O H2N-Hg-Cl+Hg(l) +NH4Cl+ 2H2O （氯化氨基汞）白色+ 黑色 灰黑色檢定Hg22+ 對比：HgCl2 +2NH3H2O H2N-Hg-Cl+NH4Cl + 2H2O 白色檢定Hg2+ 例2. 2Hg22+ + H2S = Hg2S + 2H+ HgS+ Hg(l) 例3. Hg2Cl2 + 2I- = Hg2I2 + 2Cl- Hg2Cl2 + 2I- (過量) = HgI42- + Hg(l) 合并：Hg2Cl2 + 4I- = HgI42- + Hg(l)