普通化學(xué)第八章1

第8章金屬元素通論及配位化合物第8章金屬元素通論及配位化合物d區(qū)、ds區(qū)為副族金屬元素—過(guò)渡金屬元素f區(qū)由鑭系元素和錒系元素組成—內(nèi)過(guò)渡元素

s區(qū)和p區(qū)為主族金屬元素1.金屬的提取1)礦石的預(yù)處理目的:(1)提高礦石中有用成分(2)把礦石中的有用成分轉(zhuǎn)化為易用化學(xué)法處理的形式8.1金屬元素通性BaSO4+4C=BaS+4CO重晶石BaSO4+4CO=BaS+4CO2

由可溶性的BaS動(dòng)身，可制備一系列鋇的化合物閃鋅礦黃鐵礦2ZnS+3O2=2ZnO+2SO24FeS2+11O2=2+8SO28.1金屬元素通性化合態(tài)的金屬在礦石中均呈正氧化值，從中提取金屬必需用還原的方法。(1)熱分解法:2HgS+3O2=2HgO+2SO2

2HgO=2Hg(g)+O2

2)金屬的提取一般方法有：對(duì)于易還原的金屬化合物(HgO,Ag2O等)，只要加熱即可完成金屬的提取8.1金屬元素通性(2)熱還原法:對(duì)于中等活潑性的金屬可用還原劑（如H2，C，CO，Mg，Al等）還原相應(yīng)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+2Al=2Cr+Al2O38.1金屬元素通性(3)電解法2LiCl=2Li+Cl2（陰極）（陽(yáng)極）8.1金屬元素通性對(duì)于活潑金屬，很難用化學(xué)法制得，可接受電化學(xué)方法。如電解LiCl制備Li時(shí)，可用KCl作助熔劑來(lái)降低電解溫度，電解時(shí)電極反應(yīng)為：1)主族金屬元素的物理性質(zhì)s區(qū)和p區(qū)的的金屬大多數(shù)熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小說(shuō)明：s區(qū)從堿金屬到堿土金屬，原子半徑減小，價(jià)電子數(shù)增多，金屬鍵增加，相應(yīng)地堿土金屬的熔、沸點(diǎn)比堿金屬高，硬度比堿金屬大p區(qū)金屬其晶體類(lèi)型有從金屬晶體向分子晶體過(guò)渡的趨向，故熔、沸點(diǎn)較低2.主族金屬元素均屬金屬晶體8.1金屬元素通性外層電子構(gòu)型：ns1，ns2，ns2np1-3(1)s區(qū)金屬a)與氫作用大部分s區(qū)金屬和氫在高溫下干脆生成氫化物2Li+H2=2LiH2Ca+H2=2CaH2能與氫、氧、水及其它非金屬發(fā)生反應(yīng)簡(jiǎn)潔給出電子，有較強(qiáng)的還原性2)主族金屬元素的化學(xué)性質(zhì)8.1金屬元素通性2LiH+TiO2=2LiOH+TiCaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2b)與氧作用s區(qū)金屬在空氣中燃燒能生成正常氧化物、過(guò)氧化物、超氧化物均屬離子型氫化物，其中氫以H-離子狀態(tài)存在，是一優(yōu)良的還原劑8.1金屬元素通性如過(guò)氧化物Na2O2,CaO2,SrO2,BaO2超氧化物KO2（橙）,RbO2（深棕),CsO2（深黃）8.1金屬元素通性Na加熱至熔化鋁器中通入無(wú)CO2空氣453-473K增加空氣流量573-673KNa2O

Na2O2[－O－O－]2-Na2O2制備：

4Na+O2=2Na2O2Na+O2=Na2O2

O22-過(guò)氧鏈ⅰ)過(guò)氧化物具有實(shí)際意義的是Na2O2

BaO28.1金屬元素通性淡黃2BaO+O22BaO2

773-793KNa2O2+2H2O=2NaOH+H2O2

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2試驗(yàn)室制備H2O2的方法性質(zhì)：Na2O2+H2SO4=2Na2SO4+H2O2BaO2制備：Ba2O2+H2SO4=2BaSO4+H2O2性質(zhì)：8.1金屬元素通性均為強(qiáng)氧化劑2KO2+2H2O(l)=2KOH

+H2O2+O24KO2+2CO2(g)=2K2CO3

+3O2ⅱ)超氧化物KO28.1金屬元素通性Be、Mg熱水反應(yīng)快

Ca反應(yīng)快放熱，熔成小球K、Rb、Cs遇水發(fā)生燃燒,甚至爆炸.而B(niǎo)e、Mg與冷水幾乎不作用，這是因?yàn)樯傻臍溲趸锶芙舛刃。采w表面阻擋接著反應(yīng)c)與水作用8.1金屬元素通性

IAIIA

+H2O氫氧化物+H2金屬活潑性比s區(qū)金屬要弱，常溫下與氧無(wú)顯著作用，一般不與水作用，但能溶于鹽酸和稀硫酸中2Al+6HCl=2AlCl3+3H2Sn+2HCl=SnCl2+H2其中鋁、錫、鉛等為兩性金屬，還能與堿作用2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2Sn+2NaOH=Na2SnO2+H2(2)p區(qū)金屬8.1金屬元素通性1)過(guò)渡金屬元素通性3.過(guò)渡金屬元素8.1金屬元素通性分為三個(gè)系列：第一過(guò)渡系:鈧——鋅其次過(guò)渡系：釔——鎘第三過(guò)渡系:镥——汞

外層電子構(gòu)型：(n–1)d1-10ns1-28.1金屬元素通性(1)熔、沸點(diǎn)較高，硬度大，有延展性和機(jī)械加工性，是熱和電的良導(dǎo)體(2)具有多種可變的氧化值共性：8.1金屬元素通性表第一過(guò)渡金屬元素的氧化值(3)過(guò)渡元素及其化合物具有不同的顏色8.1金屬元素通性(4)過(guò)渡元素很多化合物具有順磁性(5)過(guò)渡金屬離子有形成協(xié)作物的傾向(6)很多過(guò)渡金屬和它們的化合物具有催化性8.1金屬元素通性(7)化學(xué)性質(zhì)不很活潑，第一過(guò)渡系金屬(銅除外)能溶于非氧化性的酸；而其次、第三過(guò)渡系的金屬則須用氧化性酸甚至王水予以溶解3Pt+4HNO3+18HCl=3H2［PtCl6］+4NO+3H2OAu+HNO3+4HCl=H［AuCl4］+NO+2H2O(1)鉻及其化合物a)單質(zhì)鉻熔、沸點(diǎn)高，硬度最大，在空氣和水中穩(wěn)定，主要用于制造各種合金b)鉻的化合物鉻的外層電子構(gòu)型：3d54s1可形成氧化值為+2、+3、+6的化合物，常見(jiàn)的是氧化值為+3、+6的化合物2)鉻、錳及其化合物8.1金屬元素通性Cr(Ⅲ)在酸性溶液中以Cr3+離子形式為主

在堿性溶液中以CrO2–離子形式為主

Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓（紫色）

（灰藍(lán)色）Cr(OH)3+3H+=Cr3++3H2O

（綠色）

Cr(OH)3+OH-=CrO2–+2H2O

（亮綠色）演示試驗(yàn)ⅰ)Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的存在及酸堿性轉(zhuǎn)化8.1金屬元素通性Cr(OH)3的兩性8.1金屬元素通性演示試驗(yàn)Cr(Ⅵ)在酸性溶液中以Cr2O72-為主

在堿性溶液中以CrO42-為主8.1金屬元素通性CrO42-Cr2O72-+H++OH-黃色橙紅色2Ba2++Cr2O72-+H2O2BaCrO4(黃色)+2H+4Ag++Cr2O72-+H2O2Ag2CrO4(磚紅色)+2H+2Pb2++Cr2O72-+H2O2PbCrO4(黃色)+2H+某些金屬離子的加入也可使上述平衡移動(dòng),如:鉻(VI)的酸堿轉(zhuǎn)化8.1金屬元素通性堿性介質(zhì)

2Cr3++3S2O82-+7H2O=Cr2O72-+6SO42-+14H+ⅱ)Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的氧化還原轉(zhuǎn)化K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3 +K2SO4+7H2O2NaCrO2

+3H2O2+2NaOH=2Na2CrO4

+4H2O酸性介質(zhì)K2Cr2O7+14HCl(濃)=2CrCl3+3Cl2

+2KCl+7H2O8.1金屬元素通性酸性介質(zhì)Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的轉(zhuǎn)化關(guān)系Cr(Ⅲ)既有氧化性又有還原性以還原性為主Cr(Ⅵ)在酸性溶液中氧化性較強(qiáng)8.1金屬元素通性氧化劑還原劑氧化劑2-a)單質(zhì)錳外形似鐵，具有比鐵更大的活潑性。能形成多種合金，用途極廣b)錳的化合物錳的外層電子構(gòu)型：3d54s2常見(jiàn)的是氧化值為+2、+4、+6、+7的化合物(2)錳及其化合物8.1金屬元素通性可形成氧化值為+2、+3、+4、+6、+7的化合物MnSO4(s)為淡紅色，濃溶液顯粉紅色稀溶液為無(wú)色Mn(Ⅱ)的化合物的還原性ⅰ)Mn(Ⅱ)

Mn2++2OH–=Mn(OH)2↓

(白色)8.1金屬元素通性Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2(2MnO2·xH2O)(棕色)在堿性介質(zhì)中Mn(Ⅱ)具有較強(qiáng)的還原性。Mn(OH)2穩(wěn)定性8.1金屬元素通性2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4–+5Bi3++5Na++7H2O2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4–

+5Pb2++2H2OMn(Ⅳ)以MnO2存在

在酸性介質(zhì)中MnO2以氧化性為主ⅱ)Mn(Ⅳ)

MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2+2H2O在酸性介質(zhì)中Mn(Ⅱ)相當(dāng)穩(wěn)定，還原性很弱。8.1金屬元素通性在堿性介質(zhì)中MnO2以還原性為主

2MnO2+4KOH(s)+O22K2MnO4+2H2O(綠色)強(qiáng)熱3MnO2+6KOH(s)+KClO3(s)

3K2MnO4+KCl+3H2O強(qiáng)熱8.1金屬元素通性Mn(Ⅵ)以MnO42-(綠色)的形式存在ⅲ)Mn(Ⅵ)2KMnO4+MnO2+4KOH=3K2MnO4+2H2O演示試驗(yàn)制備錳酸鉀的制備8.1金屬元素通性在酸性溶液中不穩(wěn)定，MnO42-易發(fā)生歧化反應(yīng)：加入酸，反應(yīng)向右加入堿，反應(yīng)向左

3MnO42-+2H2O=2MnO4–+MnO2+4OH–3K2MnO4+4HAc=2KMnO4+MnO2+4KAc+2H2O2KMnO4+MnO2+4KOH=3K2MnO4+2H2O8.1金屬元素通性3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3K2MnO4能被一般氧化劑氧化KMnO4：2K2MnO4+Cl22KMnO4+2KCl

Mn(Ⅶ)中最重要的是KMnO4，其水溶液呈紫紅色不穩(wěn)定性：MnO4–離子在中性或微堿性介質(zhì)中穩(wěn)定存在,在酸性介質(zhì)中會(huì)緩慢分解：ⅳ)Mn(Ⅶ)2KMnO4(s)K2MnO4+MnO2+O2光4MnO4–+4H+=4MnO2+3O2+2H2O

8.1金屬元素通性MnO4–在酸性、中性、堿性介質(zhì)中均具有氧化性其氧化實(shí)力隨介質(zhì)酸性減弱而下降酸性介質(zhì)

近中性、弱堿性介質(zhì)堿性介質(zhì)

強(qiáng)氧化性：2MnO4–

+5SO32-+6H+

=2Mn2+

+5SO42-+3H2O2MnO4–

+3SO32-+H2O=2MnO2

+3SO42-+2OH-2MnO4–

+SO32-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O8.1金屬元素通性高錳酸鉀的氧化性8.1金屬元素通性依據(jù)下列現(xiàn)象在箭頭上添加適當(dāng)?shù)脑噭┖蜅l件,寫(xiě)出反應(yīng)方程式黃色溶液A→橙色溶液B→

綠色溶液C并產(chǎn)生能使淀粉-KI試紙變藍(lán)的氣體D綠色溶液C

→灰藍(lán)色沉淀E

→亮綠色溶液FA:K2CrO4B:K2Cr2O7C:CrCl3D:Cl2E:Cr(OH)3F:NaCrO2反應(yīng)方程式2K2CrO4+H2SO4=K2Cr2O7+K2SO4+H2O8.1金屬元素通性K2Cr2O7+14HCl(濃)=2CrCl3+3Cl2

+2KCl+7H2OCrCl3+3NaOH=Cr(OH)3↓+3NaClCr(OH)3+NaOH

=NaCrO2+2H2OCl2

+2KI=2KCl+I28.1金屬元素通性沉淀溶解是由于生成協(xié)作物加入NaOH溶液后無(wú)Ag2O沉淀，說(shuō)明溶液中Ag+極微8.2配位化合物演示試驗(yàn)由一個(gè)簡(jiǎn)潔正離子（稱(chēng)為中心離子）和幾個(gè)中性分子或離子（稱(chēng)為配位體）以配位鍵相結(jié)合而形成的困難離子含有配離子的化合物—配位化合物簡(jiǎn)稱(chēng)協(xié)作物配離子:8.2配位化合物

為配離子，是配合物的內(nèi)界，Cl-是協(xié)作物的外界(1)中心離子（或原子）用符號(hào)M表示(2)配（位）體用符號(hào)L表示(3)配位數(shù)(4)

配離子電荷8.2配位化合物1協(xié)作物的組成一般為金屬陽(yáng)離子或金屬原子，高氧化值的非金屬元素(1)中心離子或原子(用符號(hào)M表示)中心離子(或原子)也稱(chēng)協(xié)作物的形成體8.2配位化合物如何區(qū)支配體和配位原子(2)配(位)體8.2配位化合物配體:與中心離子或原子干脆相連的離子或分子配位原子：配體中供應(yīng)孤對(duì)電子干脆與中心離子或原子成鍵的原子單齒配體：每個(gè)配體只含有一個(gè)配位原子,如NH3,H2O,F-,CN-,OH-等。多齒配體：每個(gè)配體含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的配位原子,如en,OX,EDTA等。8.2配位化合物en:乙二胺縮寫(xiě)8.2配位化合物4-EDTA-乙二胺四乙酸根離子，有時(shí)用Y4-表示2-OX-草酸根配位數(shù)和配體數(shù)一致配位數(shù)和配體數(shù)不一致(3)配位數(shù)配位數(shù)：協(xié)作物中干脆與中心離子或原子相連的配位原子的數(shù)目。8.2配位化合物留意：不是配體的數(shù)目！8.2配位化合物a)已知中心離子氧化值和配體的電荷數(shù),確定配離子的電荷(4)配離子電荷b)已知配離子電荷和配體電荷，確定中心離子的氧化值(1)

陰離子在前，陽(yáng)離子在后。若為配陽(yáng)離子，則叫某化某或某酸某；若為配陰離子，則配陰離子與外界陽(yáng)離子用“酸”字連接。配體個(gè)數(shù)—配體名稱(chēng)—合—中心離子(氧化值)(2)內(nèi)界的命名次序：配體前用漢字標(biāo)明個(gè)數(shù)，用羅馬字標(biāo)明氧化值

規(guī)則類(lèi)似與無(wú)機(jī)化合物的命名2協(xié)作物的命名8.2配位化合物一,二,三,四…Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ…配體依次為：同類(lèi)配體，按配位原子元素符號(hào)的英文字母依次排列陰離子配體在前，陽(yáng)離子配體在后；無(wú)機(jī)配體在前，有機(jī)配體在后，(3)不同的配體之間用圓點(diǎn)(·)分開(kāi)，8.2配位化合物六氰合鐵