第二十章 过渡元素-(1)

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1、1无机化学第二十章过渡元素(Ⅰ)教学要求1.掌握过渡元素的价电子构型的特点及其元素通性的关系。2.掌握过渡元素钛、钒、铬、钼、钨和锰的单质及化合物的性质和用途。第二十章过渡元素（一）第一节过渡元素的通性第二节钛分族第三节钒分族第四节铬分族第五节锰分族本章讲解内容第一节过渡元素的通性一、过渡元素在周期表中的位置d区：(n-1)d1-9ns1-2f区：(n-2)f1-14(n-1)d0-2ns2第一过渡系第二过渡系第三过渡系按周期划分钪、钇和镧系又称为稀土元素二.过渡元素的价电子构型元素ScTiVCrMnFeCoNi价电子构型3d14s23d24s23

2、d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s2元素YZrNbMoTcRuRhPd价电子构型4d15s24d25s24d45s13d54s14d65s14d75s14d85s14d105s0元素LaHfTaWReOsIrPt价电子构型5d16s25d26s25d35s25d46s25d56s25d66s25d76s25d96s1三.过渡元素的氧化态族IIIBⅣBⅤBVIBVIIBⅧIBIIB元素ScTiVCrMnFeCoNiCuZn3dn3d13d23d33d53d53d63d73d83d93d10主要氧化数+2+3+3+4+

3、3+4+5+2+3+6+2+3+4+6+7+2+3+2+3+2+3+1+2+2I.从左到右，元素最高氧化数升高，VIIB后又降低族IIIBⅣBⅤBVIBVIIBⅧIBIIB一过渡系ScTiVCrMnFeCoNiCuZn氧化数+3+3+4+4+5+3+6+2+4+6+7+2+3+2+2+1+2+2二过渡系YZrNbMoTcRuRhPdAgCd氧化数+3+4+5+6+7+4+3+2+1+2三过渡系LuHfTaWReOsIrPtAuHg氧化数+3+4+5+6+7+8+3+4+2+4+1+3+1+2II.从上往下，高氧化数化合物稳定性增加KRbCsCaSc

4、TiVCrMnFeCoNiCuZnSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdBaLaHfTaWReOsIrPtAuHg四.过渡元素的原子和离子半径元素ScTiVCrMnFeCoNiCuZnM2+-2345678910[M(H2O)6]2+颜色-褐紫天蓝浅红浅绿粉红绿浅蓝无元素ScTiVCrMnFeCoNiCuZnM3+01234567[M(H2O)6]3+颜色无紫绿蓝紫红浅紫绿粉红五.过渡元素的颜色1.同一周期元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族前后又稍增大。2.同族元素从上往下原子半径增大，但五、六周期外由于镧系收缩使其同族元素原子半径十分接近，

5、导致其元素性质相似。六.单质的性质密度大；熔点高；硬度大；机械性能强；电和热的较好导体除钪和钛外，都是重金属，密度最大的是铂系元素，如Os为22.57，Ir为22.42，Pt为21.45熔点最高的金属是W（3683K）；硬度最大的金属是Cr由于过渡元素具有优良的机械加工性，彼此间以及与非过渡金属组成具有多种特性的合金，在工程材料方面有着广泛的应用。I.物理性质II.化学性质过渡元素具有很强的配位能力，其原因是：1.过渡元素的价电子轨道多(5个d轨道，１个s轨道，3个p轨道)。2.空轨道可以接受配体电子对形成σ配键。3.填满的d电子对可以与配体形成d

6、-pπ反馈键。易形成配位化合物Ti主要矿物：金红石(TiO2)、钛铁矿(FeTiO3)。ZrHfZr主要矿物：锆英石(ZrSiO4)，Hf没有独立矿石，主要与锆共生。钛的冶炼浓硫酸浸取钛矿粉还原除铁浸取液水解制H2TiO3过滤灼烧制TiO2氯化制TiCl4金属还原金属钛下面以钛铁矿为例分析各步反应一、矿石的冶炼第二节钛分族FeTiO3+3H2SO4＝Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4＝TiOSO4+FeSO4+2H2O在浸取液中加入铁粉使三价铁还原为亚铁离子，然后在冰点下结晶出绿矾，过滤，铁被除去。Ti(SO4)2＋H

7、2O＝TiOSO4＋H2SO4TiOSO4＋2H2O＝H2TiO3↓＋H2SO4△H2TiO3＝＝TiO2＋H2O△TiO2＋2C＋2Cl2＝＝TiCl4＋CO↑TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti硫酸浸取反应还原除铁将除铁后的滤液加入热水中水解灼烧氯化金属还原二、单质的性质价电子层氧化态Ti3d24s2+3，+4Zr4d25s2+4Hf5d26s2+42Ti+6HCl＝2TiCl3+3H2↑Ti+6HF=H2[TiF6]+2H2↑Zr+6HF＝H2[ZrF6]+2H2↑I.价电子构型和氧化态II.化学性质不与水、空气、稀酸等反应。钛能与热浓盐酸

8、或热硝酸中，但Zr和Hf则不溶，它们最好溶剂是氢氟酸。三、钛的化合物TiO2+6HF＝H2[TiF6]+2H2OTiO2+