21第二十一章过渡元素课件.ppt

1、2022-12-912022-12-92T1、铁系元素包括几种金属?铂系元素包括几种金属？(P1001)族族 Fe Co Ni 铁系元素铁系元素 Ru Rh Pd Os Ir Pt铂系元素铂系元素T2、铁、钴、镍主要有哪些矿石？（P1011）赤铁矿赤铁矿 Fe2O3、黄铁矿、黄铁矿FeS2磁铁矿磁铁矿 Fe3O4褐铁矿褐铁矿 Fe2O33H2O菱铁矿菱铁矿 FeCO3辉钴矿辉钴矿 CoAsS镍黄铁矿镍黄铁矿 NiSFeS1-11-1 概述生铁：含碳生铁：含碳1.7-4.5%；熟铁：含碳熟铁：含碳0.1%以下；以下；钢铁：含碳钢铁：含碳0.1-1.7%；钴钴80%用于生产合金；用于生产合金；Co

2、60癌症放疗；癌症放疗；VB12为钴的配合物；为钴的配合物；镍合金、镍粉用于加氢反应催化剂；镍合金、镍粉用于加氢反应催化剂；镍制坩埚在实验室里常用。镍制坩埚在实验室里常用。横向水平相似性横向水平相似性2022-12-93T3、铁系元素的价电子层结构和主要氧化数是怎样的？哪些 氧化态是稳定的？(P1003)最高氧化数最高氧化数族号数族号数+2还还原原性性减减弱弱+3氧氧化化性性增增强强特点：第特点：第、电离势相近，电离势相近，值相近。值相近。M/M+2铁、钴、镍有水平相似性，但金属性渐弱。铁、钴、镍有水平相似性，但金属性渐弱。T4、Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀能被空气氧化的

3、是。P1015Fe(OH)2、Co(OH)2(粉红色粉红色)可以被空气氧化为可以被空气氧化为M(OH)3。Ni(OH)2(绿色绿色)只能被只能被Cl2水氧化。水氧化。活活泼泼性性减减弱弱2022-12-94（1）2价铁的化合物T5、怎样配制FeSO4溶液，为什么?(1016)绿矾：绿矾：FeSO47H2O（三种制备方法；（三种制备方法；p1015）2FeS2+7O2+2H2O 2FeSO4+2H2SO42FeSO4+O2+H2O 2Fe(OH)SO4FeSO4易水解、易被氧化：易水解、易被氧化：配制时加硫酸至溶液澄清再定容，在储瓶内加几枚铁钉，配制时加硫酸至溶液澄清再定容，在储瓶内加几枚铁钉，

4、防止生成防止生成Fe3。T6、写出摩尔氏盐的化学式，它在分析化学中有什么用途？P1016FeSO4(NH4)2SO46H2O，作还原试剂，标定高锰酸钾或，作还原试剂，标定高锰酸钾或重铬酸钾溶液：重铬酸钾溶液：10Fe2+2MnO4-+16H+=10Fe3+2Mn2+8H2O 6Fe2+Cr2O72-+14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O212022-12-95T7、铁()有代表性的高自旋和低自旋配合物有哪些？（P1017）Fe2(d 6)，形成，形成ML6型八面体型八面体配合物。配合物。高自旋：高自旋：Fe(H2O)62、Fe(OH)64-等；等；低自旋：低自旋：K4Fe(CN)6 3H2O

5、（黄血盐）（黄血盐）用于检验用于检验Fe3+KFe Fe(CN)6 （普鲁士蓝普鲁士蓝 p1018）夹心配合物夹心配合物:二茂铁二茂铁(C(C5 5H H5 5)2 2Fe(1951Fe(1951年年,第一种有机金属配合物）第一种有机金属配合物）(p1019)C5H5-环的离域环的离域轨道与轨道与 Fe2+的空的空d轨道重叠成键：轨道重叠成键：2C5H5MgBr+FeCl2 (C5H5)2Fe+MgBr2+MgCl2Fe3二环戊二烯基合铁二环戊二烯基合铁用途：用途：燃料消烟剂燃料消烟剂汽油抗震剂汽油抗震剂硅树脂熟化剂硅树脂熟化剂橡胶的熟化剂橡胶的熟化剂紫外线吸收剂紫外线吸收剂橙色固体橙色固体2

6、022-12-96T10、Fe3O4的磁性是怎样的？（P1019）Fe3O4是是FeO和和Fe2O3的混合氧化物，的混合氧化物，即磁性氧化铁，即磁性氧化铁，具具有铁磁性，可用于制磁带。有铁磁性，可用于制磁带。T11、FeCl3有什么性质？气态时其结构是怎样的？（P1020）u无水三氯化铁有共价性，在气态或有无水三氯化铁有共价性，在气态或有机溶剂如丙酮中易双聚为机溶剂如丙酮中易双聚为Fe2Cl6，分子中分子中有有2个三中心四电子氯桥键；个三中心四电子氯桥键；u无水三氯化铁极易潮解。无水三氯化铁极易潮解。六水三氯化铁六水三氯化铁 FeCl36H2O为为棕黄色棕黄色，极易水解，配，极易水解，配制时加

7、适量盐酸。制时加适量盐酸。Fe3+有氧化性：有氧化性：2FeCl3+2KI 2KCl+2FeCl2+I22FeCl3+H2S 2FeCl2+2HCl+S2 Fe3+Cu 2 Fe2+Cu2+印刷电路板的腐蚀印刷电路板的腐蚀Fe3+以以sp3杂化杂化2022-12-97T12、铁()有代表性的高自旋和低自旋配合物有哪些？写出铁氰化钾检验Fe2的反应式；写出铁氰化钾中Fe3的电子组态：（P10211022）Fe3为为d 5构型，形成构型，形成ML6 型八面体配合物：型八面体配合物：高自旋：高自旋：Fe(H2O)63、Fe(F)63-低自旋：低自旋：K3Fe(CN)6(赤血盐赤血盐)K+Fe2+Fe

8、(CN)63-=KFe Fe(CN)6 滕士蓝滕士蓝05dd电子组态：电子组态：T13、亚铁氰化钾和铁氰化钾有哪些性质？（P1022）亚铁氰化钾有还原性：亚铁氰化钾有还原性：2K4Fe(CN)6+Cl2 2KCl+2K3Fe(CN)6。yxdd23dd电子组态：电子组态：铁氰化钾有氧化性：铁氰化钾有氧化性：4K3Fe(CN)6+4KOH 4K4Fe(CN)6+O2+2H2O2022-12-98T15、Fe(H2O)63+呈什么颜色，在水中为什么是黄色？（P1023）呈淡紫色，在水溶液中极易水解生成黄色产物。呈淡紫色，在水溶液中极易水解生成黄色产物。T16、高铁酸钾与高锰酸钾有什么相似之处（结构

9、、性质用途）？怎样制备？（P10251026）T14、写出Fe3与KSCN的反应式，此反应有什么用途？（P1022）Fe3+nSCN-=Fe(NCS)n 3-n (血红色血红色)2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O结构相似，颜色相似，有强氧化性，高效净水剂。结构相似，颜色相似，有强氧化性，高效净水剂。Co(OH)2溶于过量碱，溶于过量碱，（1 1）+2+2、+3+3价化合物Cl2Ni(OH)3Co(OH)2(粉红粉红)+2NaOH(浓浓)=Na2Co(OH)4 Fe(OH)2相似相似Ni(OH)2可被空气氧化为可被空气氧化为Co(OH)3；V2.2=/Fe

10、FeO+324-2022-12-99T17、Fe(OH)3、Co(OH)3、Ni(OH)3沉淀能与盐酸反应产生Cl2 的是（）。(P1027)2Co(OH)3(棕褐色棕褐色)+6HCl=2CoCl2+Cl2+6H2O 2Ni(OH)3(黑色黑色）+6HCl=2NiCl2+Cl2+6H2OT18、变色硅胶中含有氯化钴，变色原理是怎样的？（P1027）CoCl26H2O CoCl22H2O CoCl2H2O CoCl2 粉红粉红 紫红紫红 蓝紫蓝紫 蓝色蓝色T19、Co(H2O)62和o(H2O)63何者稳定?为什么?钴离子的杂化方式各是怎样的。（P1028）离子构型：离子构型：Co2 (d7)C

11、o3(d 6)Co(H2O)62+o(H2O)63+sp3d2 稳定稳定d2sp3 Co(H2O)63+能氧化水：能氧化水：4Co3+2H2O=4Co2+O2+4H+2022-12-910T20、Co(NH3)62和o(NH3)63 何者稳定?为什么?钴离子的杂化方式是怎样的，(P1028)2Co(NH3)62+(黄黄)+1/2O2+H2O=2Co(NH3)63+(橙黄橙黄)+2OH-sp3d2d2sp3T21、o(CN)4-和Co(CN)3-哪个不稳定，可与水 反应？稳定化能各是怎样的？(P1029)2K4Co(CN)6+2H2O=2K3Co(CN)6+2KOH+H2d2sp3Co(CN)6

12、4-有还原性，因为有有还原性，因为有1个个3d电子电子4d 轨道，易失去。轨道，易失去。Co(NH)62+可被空气氧化：可被空气氧化：Co(CN)4-可还原水：可还原水：d2sp32022-12-911T24、Co2与SCN-的反应、产物颜色、性质是怎样的？（P1030）Co2+4SCN-=Co(SCN)42-Co(SCN)42-为为蓝色，蓝色，易分解，在丙酮或戊醇中稳定。易分解，在丙酮或戊醇中稳定。T25、Ni(NH3)62+和Ni(CN)42-能被空气氧化吗？（P1031）Ni2+(d8)Ni(NH3)62+(蓝色蓝色)Ni(CN)42-sp3d2dsp2（黄色）都不能被空气氧化。（黄色）

13、都不能被空气氧化。用二丁二酮肟鉴定用二丁二酮肟鉴定Ni2+，出现，出现鲜红色鲜红色沉淀。沉淀。(p1032)二丁二酮肟合镍二丁二酮肟合镍(II)2022-12-912COKK(2s)2(*2s)2(2py)2(2pz)2(2px)2(*2py)(*2pz)(*2py):C O:dxyM 弱弱d*强强:C O:Cr(CO)6 Mo(CO)6 Mn2(CO)10Ni(CO)4 Fe(CO)5 Co2(CO)818电子规则（电子规则（ENA）M价电子数价电子数2羰基数目羰基数目18MM为为1个个电子电子Ni(CO)4 Fe(CO)5 HCo(CO)4金属的氧化数：金属的氧化数：0 0 -1 2022

14、-12-913T26、怎样制备Fe(CO)、Ni(CO)4，其分子构型、中心原子杂 化方式如何。(P1034)Fe(CO)Ni(CO)4dsp3金属粉与金属粉与CO气体，在稍高温、高压下反应：气体，在稍高温、高压下反应：Ni+4CO Ni(CO)4（无色液体）（无色液体）Fe+5CO Fe(CO)5（淡黄色液体）（淡黄色液体）sp3dsp32022-12-914Ru Rh Pd 2468+3+4+2+4M活泼性降低。值依次增大，M/M2u熔点降低，因为成单d电子数减少，金属键减弱。轻铂金属重铂金属，锇是密度最大的金属。Os Ir Pt都是贵金属，铂也叫白金。u钯和铂可溶于王水，钌、铹、锇、铱不

15、溶于王水，u铂黑电极、铂坩埚、铂催化剂等。RuO4OsO4氧化数：氧化数：2022-12-915T27、写出钯和铂溶于王水的反应式。（P1037）3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6（橙色）（橙色）+4NO+8H2OPd+2HNO3+4HCl=H2PdCl4+2NO2+2H2O铂矿铂矿王水王水H2PtCl6NH4Cl(NH4)2PtCl6Pt2-2 铂和钯的重要化合物铂和钯的重要化合物Pt 粉粉Cl2574KPtCl4HClH2PtCl6NH4Cl(NH4)2PtCl6OH-Pt(OH)4HClOH-Na2Pt(OH)6Pt+Cl2+NH4ClT28、PtCl62-和PtCl42-

16、的杂化方式和稳定性是怎样的？（P10401041）PtCl62-PtCl42-d2sp3稳定稳定dsp2PtCl2523KPtCl2HCl523K2022-12-916 1845年，丹麦，Zeise盐，KPt(C2H4)Cl3 为配合物PtCl42 +C2H4 Pt(C2H4)Cl3-+Cl-2Pt(C2H4)Cl3-Pt(C2H4)Cl22+2 Cl-Pt(C2H4)Cl3-可发生双聚，形成中性化合物（p1041）：ClClClPtH2C=CH2Pt以以dsp2杂化杂化H2C=CH2与CO是等电子体，用*反键轨道接受Pt的dxy电子，形成d*反馈键：M d*H2C=CH22022-12-91

17、7T29、PdCl2有什么用途？（P1043）PdCl2PdCl2(红色红色)二氯化钯用作乙烯氧化成乙醛的催化剂。二氯化钯水溶液检验CO气体：作业作业:1 2 3 4 8 9 13 17 PdCl2+CO+H2O =Pd(黑黑)+CO2+2HCl导电性最好的是（导电性最好的是（Ag）；硬度最大的是（）；硬度最大的是（Cr）；）；密度最大的是（密度最大的是（Os）；密度最小的是（）；密度最小的是（Li）；）；延性最好的是（延性最好的是（Pt）；展性最好的是（）；展性最好的是（Au）；）；熔点最低的是（熔点最低的是（Hg）；熔、沸点最高的是（）；熔、沸点最高的是（W）；）；熔点和沸点差别最大的是（

18、熔点和沸点差别最大的是（Ga）。）。2022-12-9183-5 3-5 过渡金属离子及其化合物的颜色过渡金属离子及其化合物的颜色3-4 3-4 过渡金属及化合物的磁性过渡金属及化合物的磁性3-3 3-3 过渡金属的氧化态及稳定性过渡金属的氧化态及稳定性3-2 3-2 过渡金属的电离势过渡金属的电离势3-1 3-1 过渡金属单质的物理性质过渡金属单质的物理性质3-6 3-6 配位场效应配位场效应3-7 3-7 含有金属含有金属金属键的化合物金属键的化合物选讲内容：选讲内容：2022-12-919过渡元素：BB3-1 3-1 过渡金属单质的物理性质过渡金属单质的物理性质晶型不同：晶型不同：六方紧

19、堆、面心立方紧堆、体心立方晶格；六方紧堆、面心立方紧堆、体心立方晶格；通性：通性：有金属光泽、延展性、导热性、导电性；有金属光泽、延展性、导热性、导电性；之最：之最：熔点最高的熔点最高的W、硬度大的、硬度大的Cr、密度最大的、密度最大的Os、导电性最好的、导电性最好的Ag 延展性最好的延展性最好的Pt。2022-12-920 由于过渡金属的由于过渡金属的d轨道未饱和，对核电荷的屏蔽作用较小（轨道未饱和，对核电荷的屏蔽作用较小（Z*渐大），渐大），各周期自左向右有效核电荷依次增大，半径依次减小。各周期自左向右有效核电荷依次增大，半径依次减小。由于由于d10结构对核屏蔽作用较大（结构对核屏蔽作用较

20、大（Z*小），到铜族元素前后出现原子半小），到铜族元素前后出现原子半径增大现象径增大现象。原子半径变化：原子半径变化：半径小，密度最大。Z*渐大Z*小2022-12-921熔熔点点变变化化成单成单d电子数增加，电子数增加，M-M增强。增强。成单成单d电子数减少，电子数减少，M-M减弱。减弱。2022-12-9223-2 过渡金属的第一电离势过渡金属的第一电离势同周期：同周期：左左右右小小大大同副族同副族：上上下下 没规律没规律第六周期第五周期第四周期第第电离势变化趋势电离势变化趋势4f电子分散，离核远，对核屛避作用小，电子分散，离核远，对核屛避作用小，Z*高。高。Pd2022-12-9233-

21、3 过渡金属的氧化态及稳定性（1）过渡金属的氧化态及其稳定性特点：特点：呈多种氧化态；呈多种氧化态；低低高高低；低；B以前，最高氧化态与族号数相同；以前，最高氧化态与族号数相同；同族上同族上下，下方的高氧化态趋于稳定。下，下方的高氧化态趋于稳定。稳定性：湿态氧化态稳定性与电极电势大小有关，稳定性：湿态氧化态稳定性与电极电势大小有关，稳定氧化态是稳定氧化态是+2，或，或+3。干态氧化态稳定性与电离势、生成焓有关，高氧化态也稳定。干态氧化态稳定性与电离势、生成焓有关，高氧化态也稳定。2022-12-9243-4 过渡金属化合物的磁性过渡金属化合物的磁性有成单电子的物质显顺磁性，无成单电子的物质反磁

22、性。有成单电子的物质显顺磁性，无成单电子的物质反磁性。Bsnn)2(第一过渡金属配合物，磁矩大小与成电子数有关：第一过渡金属配合物，磁矩大小与成电子数有关：n=1，s=1.73 B.M.n=2，s=2.83 B.Mn=3，s=3.87 B.M.n=4，s=4.90 B.M.n=5，s=5.92 B.M.2022-12-9253-5 过渡金属离子及化合物的颜色过渡金属离子及化合物的颜色Mn()Fe()Co()Ni()Cu()Zn()（1）Mn+的颜色是由于的颜色是由于d-d跃迁引起，跃迁引起，d19的离子有颜色，的离子有颜色，d10离子无色。离子无色。（2）电荷跃迁：）电荷跃迁：MnO4-、Cr

23、O42-、FeO42-等。等。2022-12-9263-6 配位效应对离子半径及热力学性质的影响配位效应对离子半径及热力学性质的影响离子半径：水合离子半径：水合2价离子半径渐渐变小。（价离子半径渐渐变小。（p1059）在配合物中，在配合物中，d电子数目影响离子半径，电子数目影响离子半径，离子半径随离子半径随d电子数变化不规则，实际得到的是一条很不规则的曲线（图电子数变化不规则，实际得到的是一条很不规则的曲线（图21-19中的实线）。中的实线）。只有只有d0、d5、d10离子电子云分布均匀，半径落在虚线。离子电子云分布均匀，半径落在虚线。水合热：同一过渡系的金属离子水合热应为虚线渐大，但水合热：

24、同一过渡系的金属离子水合热应为虚线渐大，但实线出现实线出现“两巅峰两巅峰”，用晶体场理论解释。，用晶体场理论解释。实线值实线值HU 只有只有d0、d5、d10离子无晶格能，其半径落在虚线。离子无晶格能，其半径落在虚线。2022-12-927 过渡金属之间有形成同核或异核金属过渡金属之间有形成同核或异核金属-金属键的显著倾向。如金属键的显著倾向。如Mn2(CO)10（图（图21-21）。金属）。金属-金属键有可能是重键。金属键有可能是重键。形成金属形成金属-金属键的最重要的条件是金属须呈低氧化态。含有金属键的最重要的条件是金属须呈低氧化态。含有两个以上彼此以共价键合的金属原子的化合物称为金属簇化合两个以上彼此以共价键合的金属原子的化合物称为金属簇化合物。在多核金属簇合物中，分子轨道上的电子云属于整个簇。物。在多核金属簇合物中，分子轨道上的电子云属于整个簇。随着金属原子集团的增大，非定域化程度增加。随着金属原子集团的增大，非定域化程度增加。