高中化學(xué)-過(guò)渡金屬(Ⅰ)競(jìng)賽課件

過(guò)渡金屬(Ⅰ)過(guò)渡金屬(Ⅰ)是一類重要的化學(xué)元素,它們具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì),廣泛應(yīng)用于工業(yè)和科研領(lǐng)域。本課件將全面介紹過(guò)渡金屬(Ⅰ)的特點(diǎn)和應(yīng)用。什么是過(guò)渡金屬位置特點(diǎn)過(guò)渡金屬位于周期表的d區(qū),有14種元素組成,包括釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅等。電子構(gòu)型過(guò)渡金屬具有不同的電子構(gòu)型,可以表現(xiàn)出多種不同的化合價(jià)。性質(zhì)特點(diǎn)過(guò)渡金屬通常是金屬態(tài),具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、硬度和耐腐蝕性。應(yīng)用廣泛過(guò)渡金屬在工業(yè)、醫(yī)療、航天等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。過(guò)渡金屬的界定和特點(diǎn)界定過(guò)渡金屬是處于周期表d軌道的金屬元素,具有可變的化合價(jià)和電子構(gòu)型。它們介于s軌道元素和f軌道元素之間。特點(diǎn)過(guò)渡金屬通常具有高熔點(diǎn)、高密度、良好的導(dǎo)電性和延展性,且可形成復(fù)雜的配合物。它們?cè)诨瘜W(xué)反應(yīng)中常常表現(xiàn)出多種氧化態(tài)。釩(V)的化合價(jià)和電子配置5化合價(jià)釩通常具有+3、+4和+5的化合價(jià)。[Ar]3d^34s^2電子配置釩的基態(tài)電子配置為[Ar]3d^34s^2。釩(V)的物理性質(zhì)熔點(diǎn)1910°C沸點(diǎn)3407°C密度6.11g/cm3結(jié)晶形式立方晶系釩是一種銀白色的過(guò)渡金屬,具有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。它的密度也很高,結(jié)晶呈立方晶系。釩具有良好的導(dǎo)電性和耐腐蝕性,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。釩(V)的化學(xué)性質(zhì)釩(V)作為一種過(guò)渡金屬,具有較強(qiáng)的還原性和氧化性,同時(shí)也能參與縮合反應(yīng)和絡(luò)合反應(yīng),形成復(fù)雜的配合物。這些反應(yīng)性能使得釩(V)在化學(xué)工業(yè)及材料科學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。鉻(Cr)的化合價(jià)和電子配置6化合價(jià)鉻的常見(jiàn)化合價(jià)為-2到+63電子層鉻原子有3個(gè)價(jià)電子[Ar]3d^54s^1電子配置鉻原子的電子配置為[Ar]3d^54s^1鉻(Cr)的物理性質(zhì)鉻是一種重要的過(guò)渡金屬,具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn),以及良好的導(dǎo)電性和硬度特點(diǎn)。這些物理性質(zhì)是鉻在制造和加工中的關(guān)鍵特征,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。鉻(Cr)的化學(xué)性質(zhì)化合價(jià)鉻元素的常見(jiàn)化合價(jià)為-2到+6，+3是最穩(wěn)定的價(jià)態(tài)。還原性鉻具有較強(qiáng)的還原性，常以金屬形式存在。其化合物易還原為金屬鉻。氧化性鉻在高溫時(shí)對(duì)許多金屬具有較強(qiáng)的氧化性，能與它們形成氧化物。形成配合物鉻能形成各種配合物，在化學(xué)合成中廣泛應(yīng)用。如Cr(CO)6、Cr(III)絡(luò)合物等。錳(Mn)的化合價(jià)和電子配置0化合價(jià)錳的常見(jiàn)化合價(jià)為-3~+725原子序數(shù)錳的原子序數(shù)為254s2電子配置錳的電子配置為[Ar]3d54s2錳(Mn)的物理性質(zhì)錳(Mn)是一種灰白色的金屬元素,具有良好的耐腐蝕性和硬度。它的熔點(diǎn)較高(1244℃),密度較大(7.44g/cm3)。錳金屬在常溫下具有一定的活性,能與空氣中的氧氣發(fā)生緩慢反應(yīng)。當(dāng)受熱時(shí),錳金屬會(huì)產(chǎn)生藍(lán)綠色的火焰。錳金屬?gòu)V泛應(yīng)用于制造各種合金,如不銹鋼、碳鋼等,其中作為合金元素可以提高金屬的強(qiáng)度和硬度。此外,錳還可用于制造電池、電磁合金、化學(xué)試劑等。錳(Mn)的化學(xué)性質(zhì)氧化性錳是一種強(qiáng)氧化劑,可以與其他元素發(fā)生廣泛的化學(xué)反應(yīng)。錳的常見(jiàn)化合價(jià)有2+、3+、4+、6+和7+等,其中4+和7+為最穩(wěn)定的狀態(tài)。還原性在一定條件下,高價(jià)態(tài)的錳可以被還原為低價(jià)態(tài)。例如MnO2可還原為Mn2+離子,Mn7+可還原為Mn2+。催化性錳及其化合物具有良好的催化性能,可用于各種氧化還原反應(yīng),廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中。鐵(Fe)的化合價(jià)和電子配置0化合價(jià)鐵(Fe)元素的常見(jiàn)化合價(jià)為0、+2和+3。+2電子配置鐵(Fe)元素的電子配置為:1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2。鐵(Fe)的物理性質(zhì)熔點(diǎn)1538℃沸點(diǎn)2862℃密度7.874g/cm3電阻率9.71×10^-8Ω·m熱導(dǎo)率80.2W/(m·K)作為最常見(jiàn)的金屬之一，鐵具有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。它是一種灰白色的金屬，密度較大，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率也很好。這些物理性質(zhì)決定了鐵在工業(yè)和日常生活中廣泛的應(yīng)用。鐵(Fe)的化學(xué)性質(zhì)鐵作為過(guò)渡金屬具有多種化合價(jià)、優(yōu)秀的還原性和催化性能。它可以形成豐富的化合物,在生物體內(nèi)也發(fā)揮重要作用。鈷(Co)的化合價(jià)和電子配置2常見(jiàn)化合價(jià)cobalt通常表現(xiàn)出+2和+3兩種穩(wěn)定的化合價(jià)[Ar]3d^74s^2電子配置鈷原子的基態(tài)電子配置為[Ar]3d^74s^2鈷(Co)的物理性質(zhì)鈷是一種銀白色硬質(zhì)金屬,具有高熔點(diǎn)和高密度。它具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和電負(fù)性,是工業(yè)中重要的金屬之一。鈷(Co)的化學(xué)性質(zhì)氧化性鈷具有較強(qiáng)的氧化性,能與氧、氮、硫等反應(yīng)形成相應(yīng)的化合物。溶解性鈷易溶于稀酸,如鹽酸、硫酸等,形成綠色的Co2+離子溶液。催化性鈷化合物在工業(yè)上廣泛用作催化劑,在石油化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。鎳(Ni)的化合價(jià)和電子配置化合價(jià)-1、0、+1、+2、+3、+4電子配置1s22s22p63s23p63d84s2鎳(Ni)是一種過(guò)渡金屬元素,其最常見(jiàn)的化合價(jià)為+2。其電子配置可以表示為1s22s22p63s23p63d84s2。這種電子排布使鎳具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。鎳(Ni)的物理性質(zhì)鎳是一種銀白色金屬,具有良好的耐腐蝕性和電磁性。它屬于鐵系金屬,密度為8.9克/立方厘米,熔點(diǎn)為1455°C。鎳具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,常用于制造電池、電化學(xué)儀器和合金等。它是一種硬度較高、韌性良好的金屬,適合用于制造機(jī)械零件和裝飾裝置。鎳(Ni)的化學(xué)性質(zhì)鎳元素具有獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),廣泛應(yīng)用于工業(yè)和日常生活中。它擁有高硬度、耐腐蝕、良好的導(dǎo)電性等特點(diǎn),在制造不銹鋼、電池、電子元器件等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。2K系統(tǒng)性鎳元素共有2000多種化合物,種類繁多。1.1V還原性鎳元素具有較強(qiáng)的還原性,能與多種元素發(fā)生反應(yīng)。1.91電負(fù)性鎳元素的電負(fù)性值為1.91,屬于中等偏強(qiáng)的金屬。銅(Cu)的化合價(jià)和電子配置銅(Cu)是過(guò)渡金屬之一,其電子配置為[Ar]3d104s1。銅通常表現(xiàn)出+1和+2的化合價(jià),其中+1價(jià)為穩(wěn)定價(jià)態(tài)。銅的+1價(jià)電子配置為[Ar]3d10，+2價(jià)電子配置為[Ar]3d9。銅(Cu)的物理性質(zhì)熔點(diǎn)1084.62°C沸點(diǎn)2562°C電導(dǎo)率59.6×10^6S/m熱導(dǎo)率401W/(m·K)密度8.96g/cm3銅是一種具有良好導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的金屬。它具有高熔點(diǎn)和沸點(diǎn),密度接近9克/立方厘米,是一種很密實(shí)的金屬。銅廣泛應(yīng)用于電力、電子、建筑等領(lǐng)域,是一種重要的工業(yè)金屬。銅(Cu)的化學(xué)性質(zhì)98.6原子序數(shù)1.9電負(fù)性2.89電離能(eV)銅是化學(xué)活性較低的金屬,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。它能與氧、硫、氯等形成各種化合物,并表現(xiàn)出+1和+2兩種常見(jiàn)化合價(jià)態(tài)。銅化合物廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,如制藥、電子工業(yè)等。銀(Ag)的化合價(jià)和電子配置銀(Ag)是過(guò)渡金屬元素之一,其化合價(jià)主要為+1價(jià)和+2價(jià)。銀的電子配置為[Kr]4d^105s^1,其最外層有1個(gè)價(jià)電子。這個(gè)價(jià)電子容易離開(kāi)形成一個(gè)陽(yáng)離子,因此銀具有較強(qiáng)的還原性。在化合物中,銀通常以+1價(jià)存在。銀(Ag)的物理性質(zhì)10.5密度g/cm3961.8熔點(diǎn)℃2162沸點(diǎn)℃25.0導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·K)銀是一種銀白色金屬,具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能,熔點(diǎn)和沸點(diǎn)相對(duì)較高。銀的密度約為10.5g/cm3,是常見(jiàn)金屬中最輕的貴金屬之一。銀(Ag)的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)反應(yīng)性銀是一種相對(duì)惰性的金屬,化學(xué)反應(yīng)性較弱。但在高溫條件下會(huì)與氧氣、硫、磷等發(fā)生反應(yīng)。溶解性銀可溶于硝酸和濃硫酸,但不溶于水、鹽酸和稀硫酸。在氨水中也能溶解形成配合物離子。電化學(xué)性質(zhì)銀具有較強(qiáng)的還原性,在活潑金屬電位序中位于銅和金之間。電化學(xué)性質(zhì)使銀容易被氧化還原反應(yīng)。金(Au)的化合價(jià)和電子配置化合價(jià)金(Au)通常表現(xiàn)出+1和+3兩種常見(jiàn)的化合價(jià)。在某些特殊化合物中也會(huì)出現(xiàn)+2和+5的化合價(jià)。電子配置金(Au)的電子配置為[Xe]4f1?5d1?6s1。這種電子排布使其在外層擁有三個(gè)價(jià)電子,從而呈現(xiàn)出+1和+3的化合價(jià)。金(Au)的物理性質(zhì)1密度高金屬金的密度為19.32g/cm3,是稀有金屬中最密實(shí)的。這是由其致密的原子排列構(gòu)造造成的。2熔點(diǎn)高金屬金的熔點(diǎn)為1064.18°C,在常見(jiàn)金屬中處于較高水平。這反映了其原子間相互作用強(qiáng)度大。3延展性和韌性強(qiáng)金屬金具有極強(qiáng)的可延展性和塑性,可以制成極薄的箔片或拉絲。這與其晶體結(jié)構(gòu)和原子間連接力有關(guān)。金(Au)的化學(xué)性質(zhì)1.51電負(fù)性較低的電負(fù)性使金具有較強(qiáng)的還原性。1964°C熔點(diǎn)金具有極高的熔點(diǎn),在高溫下比較穩(wěn)定。2.92g/cm3密度金的密度很高,是常見(jiàn)金屬中最密的金屬。金具有很強(qiáng)的抗氧化性,在常溫下不會(huì)和氧氣發(fā)生反應(yīng)。金也不會(huì)和稀硫酸、鹽酸等普通酸發(fā)