第20章 过渡元素Ⅰ
1 完成并配平下列反应方程式 (1) TiCl 4 + H 2O
??→ (2) Ti + HCl
??→
(3) V 2O 5 + HCl(浓) ??→
(4) NH 4VO 3 + H 2SO 4(浓)
??→
(5) 2
VO + + Fe 2+ ??→
(6) NH 4VO 3
?
??→
(7) 227Cr O -
+ H 2S
??→
(8) (NH 4)2Cr 2O 7 ?
??→
(9) K 2Cr 2O 7 + H 2SO 4(浓) ??→
(10) K 2Cr 2O 7 + HCl(浓)
??→
(11) PbO 2 + Mn 2+ + H + ??→
(12) NaBiO 3 + Mn 2+ + H +
??→
(13) 4
MnO - + H 2S ??→
(14) 4MnO - + Mn 2+ ??→
(15) 4
MnO - + H 2O 2 + H + ??→
(16) 4
Cr(OH)- + Cl 2 + OH - ??→
答： (1) TiCl 4 + 3H 2O == H 2TiO 3 + 4HCl
(2) 2Ti + 6HCl == 2TiCl 3 + 3H 2
(3) V 2O 5 + 6HCl(浓) == 2VOCl 2 + Cl 2 + 3H2O
(4) 2NH 4VO 3 + 2H 2SO 4(浓) == (VO 2)2SO 4 + (NH 4)2SO 4 + 2H 2O (5) 2VO + + Fe 2+ + 2H + == VO 2+ + Fe 3+ +H 2O (6) NH 4VO 3
?
??→ N 2 + V(低价) + H 2O (不配平)
(7) 227Cr O -
+ H 2S + 8H + == 2Cr 3+ + SO 2 + 5H 2O
(8) (NH 4)2Cr 2O 7
?
??→ N2 + Cr 2O 3 + 4H 2O
(9) K 2Cr 2O 7 + H 2SO 4(浓) == 2CrO 3 + K 2SO 4 + H 2O
(10) K 2Cr 2O 7 + 14HCl(浓) == 2CrCl 3 + 2KCl + 3Cl 2 + 7H 2O (11) 5PbO 2 + 2Mn 2+ + 4H + == 5Pb 2+ + 24
MnO - + 2H 2O (12) 5NaBiO 3 + 2Mn 2+ + 14H + == 5Bi 3+ + 5Na + + 24MnO - + 7H 2O (13) 84MnO - + 5H 2S + 14H + == 8Mn 2+ + 5SO 42- + 12H 2O (14) 24
MnO - + 3Mn 2+ + 2H 2O == 5MnO 2 + 4H + (15) 24MnO - + 5H 2O 2 + 6H + == 2Mn 2+ + 5O 2 + 8H 2O (16) 24
Cr(OH)- + 3Cl 2 + 8OH - == 2CrO 42- + 6Cl - + 8H 2O
2 填空题
(1) 在Cr 2(SO 4)3和MnSO 4 溶液中分别加入(NH 4)2S 溶液，将分别产生_____色________和_______色__________；把后者放置在空气中，最后会变成________色________________。
(2) 写出下列物质的化学式：金红石________；辉钼矿__________；黑钨矿__________；铬铁矿________；软锰矿_________；红矾钾________；12-钼磷杂多酸________。
(3) K 2Cr 2O 7溶液分别与BaCl 2、KOH 、浓HCl(加热)和H 2O 2(乙醚)作用，将分别转变为_______________，______________，_____________，_____________ 。
(4) 在d 区元素(四、五、六周期)最高氧化态的氧化物水合物中，碱性最强的是___________，酸性最强的是___________。
(5) [SiMo 12O 40]4-杂多酸根离子的结构是以一个 四面体为中心，分别连结四组 基团组成基本骨架。
答： (1) 灰绿色；Cr(OH)3；肉色；MnS ；棕褐色；MnO 2；
(2) TiO 2；MoS 2；(Fe,Mn)WO 4；FeCr 2O 4；MnO 2；K 2Cr 2O 7；H 3[PMo 12O 40]； (3) BaCrO 4；K 2CrO 4；CrCl 3；CrO 5； (4) Sc(OH)3；HMnO 4； (5) [SiO 4]；Mo 3O 10
3 写出制备下列物质的各步反应方程式：(1) 由金红石制备金属Ti ；(2) 由钨矿制备金属钨；(3) 由软锰矿制备高锰酸钾；(4) 由铬铁矿和Pb(NO 3)2制备铬黄染料(PbCrO 4)。
答： (1) TiO 2(s) + 2Cl 2(g) == TiCl 4(l) + O 2(g)
TiO 2(s) + C(s) + 2Cl 2(g) == TiCl 4(l) + CO 2(g) or TiO 2(s) + 2C(s) + 2Cl 2(g)
== TiCl 4(l) + 2CO(g)
TiCl 4(g) + 2 Mg(s) == Ti(s) + 2MgCl 2(s)
(2) CaWO 4 + Na 2CO 3 == Na 2WO 4 + CaCO 3
4FeWO 4 + 4Na 2CO 3 + O 2 == 4Na 2WO 4 + 2Fe 2O 3 + 4CO 2↑ 6MnWO 4 + 6Na 2CO 3 + O 2 == 6Na 2WO 4 + 2Mn 3O 4 + 6CO 2↑
24WO - + 2H +
pH 1
→ (NH 4)2WO 4 (NH 4)2WO 4 ?
??→ WO 3 + H 2O ↑ + 2NH 3↑
WO 3 + 3H 2 == W + 3H 2O
(3) 2MnO 2 + 4KOH + O 2 ?
??
→ 2K 2MnO 4 + 2H 2O 3MnO 2 + 6KOH + KClO 3 ?
??
→ 3K 2MnO 4 + KCl + 3H 2O 3K 2MnO 4 + 4CO 2 + 2H 2O == 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KHCO 3 K 2MnO 4 + 1/2Cl 2 == KMnO 4 + KCl 224MnO - + H2O == 24MnO -
+ H 2 + 2OH -
(4) 4FeCr 2O 4 + 8Na 2CO 3 +7O 2 == 8Na 2CrO 4 + 2Fe 2O 3 + 8CO 2↑ Pb(NO 3)2 + Na 2CrO 4 == PbCrO 4 + NaNO 3
4 如何实现Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)相互间的转化，写出反应方程式。
答： Cr(VI)→Cr(III)：酸性介质中
227Cr O - + 3SO 2 + 2H + == 2Cr 3+ + 324SO -
+ H 2O
2227Cr O -
+ 3CH 3CH 2OH + 16H + == 2Cr 3+ + 3CH 3COOH + 7H 2O
227
Cr O -
+ 6Fe 2+ + 14H + == 2Cr 3+ + 6Fe 3+ + 7H 2O
Cr(III)→Cr(VI)：碱性介质中
24Cr(OH)-
+ 3H 2O 2 + 2OH - == 224CrO -
+ 8H 2O 24Cr(OH)- + 3Br 2 + 8OH - == 224CrO -
+ 6Br - + 8H 2O
5 写出在不同介质中，钒(V)和H 2O 2反应的方程式。
答： 酸性： VO 2+ + H 2O 2 + 2H + == [V(O 2)]3+(红棕色) + 2H 2O 中性、弱酸性和弱碱性：VO 43- + 2H 2O 2 == [VO 2(O 2)2]3- + 2H 2O 碱性： VO 43- + 4H 2O 2 == [V(O 2)4]3- + 4H 2O
6 计算Cr 2+在正八面体弱场和强场中的CFSE 。
解： Cr 2+：d 4
7 当将K 2Cr 2O 7溶液分别加入到下列溶液中时将发生什么现象？
(1) F -、Cl -、Br -、I -；(2) OH -；(3) 2NO -；(4) 24
SO -
；(5) H 2O 答： (1) Cr 2O 72-橙红色褪去，出现紫黑色I 2沉淀，溶液为Cr 3+绿色。继续加K 2Cr 2O 7，
继而出现总黄色Br 2。能否产生黄绿色Cl 2与浓度有关。
(2) 由橙红色Cr 2O 72变为黄色CrO 42-。 (3) Cr 2O 72-橙红色褪为绿色Cr 3+。 (4) 无变化； (5) 颜色变浅。
8 解释下列现象：(1) 在敞开的容器中，被HCl 酸化的TiCl 3紫色溶液会逐渐褪色；(2) 新沉淀出的Mn(OH)2呈白色，在空气中转化为暗棕色；(3) 在K 2Cr 2O 7的饱和溶液中加入浓H 2SO 4并加热到200℃，溶液颜色变为蓝绿色，反应开始时并无任何还原剂存在；(4) 酸化K 2CrO 4溶液，由黄色变为橙色，加入Na 2S 溶液变为绿色；继续加入Na 2S 出现灰绿色沉淀。
答： (1) Ti 3+还原性较强，被空气中的O 2氧化成无色的Ti(IV)。 4Ti 3+ + O 2 + 2H 2O
== 4TiO 2+ + 4H +；
(2) Mn(II)在碱性条件下具有很强的还原性，易被氧化成暗棕色的MnO(OH)2(即MnO 2)。
2Mn(OH)2 + O 2 == 2MnO(OH)2
(3) K 2Cr 2O 7与浓H 2SO 4生成的紫红色固体CrO 3在198 ?C 逐步分解成Cr 2O 3，被H 2SO 4溶解后生成蓝绿色的Cr 3+。
K 2Cr 2O 7(饱和) + 浓H 2SO 4 == K 2SO 4 + 2CrO 3 + H 2O 4CrO 3
200???→℃ 2Cr 2O 3 + 3O 2
Cr 2O 3 + 6H + == 2Cr 3+ + 3H 2O
(4) 酸化，由黄色K 2CrO 4变为橙色Cr 2O 72-，被S 2-还原为绿色Cr 3+，Cr 3+与继续
加入的Na 2S 发生双水解生成灰绿色Cr(OH)3沉淀。
2CrO 42- + 2H + == Cr 2O 72- + 2H 2O
Cr 2O 72- + S 2- + 10H + == 2Cr 3+ + SO 2 + 5H 2O 2Cr 3+ + 3S 2- + 6H 2O == 2Cr(OH)3 + 3H 2S
9 根据下列实验写出有关的反应式：
(1) 将装有TiCl 4 的瓶塞打开立即冒出白烟；
(2) 向TiCl 4溶液中加入浓HCl 和金属锌时生成紫色溶液；
(3) 向(2)的紫色溶液中慢慢加入NaOH 至溶液呈碱性，出现紫色沉淀； (4) 先用HNO 3处理沉淀，使其溶解，然后用稀碱溶液处理，生成白色沉淀； (5) 将白色沉淀过滤并灼烧，再与等物质的量的MgO 共熔。
答： (1) TiCl4 + 3H 2O == H 2TiO 3 + 4HCl
(2) 2Ti 4+ + Zn == 2Ti 3+ + Zn 2+ (TiO 2+) (3) Ti 3+ + 3OH - == Ti(OH)3
(4) 3Ti(OH)3 + 7HNO3 == 3TiO(NO 3)2 + NO + 8H 2O TiO 2+ + 2OH - + H 2O== Ti(OH)4
(5) Ti(OH)4 ???→灼烧 TiO 2 TiO 2 + MgO ???→熔融
MgTiO 3
10 (1) 3+26Ti(H O)离子在约490 nm 处显示一个较强吸收，预测3+36
Ti(NH )将吸收较长波长还是较短波长的光，为什么？(2) 已知36
TiCl -
离子在784 nm 处有一宽吸收峰，这是由什么跃迁引起的？该配离子的分裂能为多少？
答： (1) 预测3+36
Ti(NH )将吸收较490 nm 短的波长的光，因为NH 3比H 2O 产生的晶体场强，分裂能增大，吸收光能量增加，波长蓝移。
(2) d －d 跃迁(t 2g →e g 跃迁)。
233489-1o A / 6.0210 6.62610 3.010/(78410)153 kJ mol N hc λ--?==??????=?
11 写出钒三种同多酸的化学式。在酸性介质中，钒(V)和足量Zn 作用逐步生成什么产物？
答： H 4V 2O 7、H 6V 4O 13、H 7V 5O 16(在溶液中一般以酸式酸根的形式存在)。 钒(V)和足量Zn 作用逐步被还原为蓝色VO 2+、绿色V 3+，最终为紫色的V 2+。
12 如何分离下述离子？写出相关的反应方程式。(1) Cr 3+和Al 3+；(2) Cr 3+、Mn 2+和Zn 2+。
答： (1) 碱性 + H 2O 2 ：2Cr(OH)3 + 3H 2O 2 + 4OH - == 2CrO 42- + 8H 2O Al(OH)3 + OH - == Al(OH)4-
NH 4Cl ： Al(OH)4- ＋ NH 4+ == Al(OH)3 + NH 3?H 2O 过滤 (2) 碱性 + H 2O 2 ：2Cr(OH)3 + 3H 2O 2 + 4OH - == 2CrO 42- + 8H 2O Zn(OH)2 + 2OH - == Zn(OH)42- Mn(OH)2 + H 2O 2 == MnO 2 +2H 2O
过滤，沉淀酸化 + H 2O 2 ：MnO 2 + H 2O 2 + 2H + == Mn 2+ + O 2 + 2H 2O 滤液酸化(控制酸度) + BaCl 2 ，过滤：CrO 42- + Ba 2+ == BaCrO 4 Zn(OH)42- + 4H + == Zn 2+ + 4H 2O
13 取某钒酸盐溶液25.00 ml 加H 2SO 4酸化后通入SO 2进行还原，反应完成后，过量的SO 2通过加热煮沸除去。然后用0.01873 mol·L -1的KMnO 4溶液滴定至出现微红色，共用去23.20 mL KMnO 4溶液。另取10.00 mL 同样的溶液，酸化后，加入Zn 片进行充分还原。然后，用同样的KMnO 4溶液滴定至微红色。写出还原反应和滴定反应的化学反应方程式。计算原钒酸盐溶液中钒的浓度，及第二次滴定所消耗的KMnO 4溶液的体积。
解： 2VO 2+ + SO 2 == 2VO 2+ + SO 42- 10VO 2+ + 2MnO 4- + 2H 2O == 10VO 2+ +
2Mn 2+ + 4H +
34
VO c - = 0.01873 ? 23.20 / 25.00 ? 5 = 0.08691 mol ?L -1
2VO 2+ + 3Zn(过量) + 8H + == 2V 2+ + 3Zn 2+ + 4H 2O 5V 2+ + 3MnO 4- + 4H + == 5VO 2+ + 3Mn 2+ + 2H 2O
4KMnO V = 0.08691 ? 10.00 / 0.01873 ? 3/5 = 27.84 mL
14 称取0.5000 g 铬铁矿Fe(CrO 2)2样品，以Na 2O 2熔融，然后加入6 mol·L -1的H 2SO 4酸化溶液，以50.00 mL 0.1200 mol·L -1的硫酸亚铁铵溶液处理，过剩的Fe 2+ 需15.05 mL K 2Cr 2O 7 (1 mL K 2Cr 2O 7和0.00600 g Fe 2+ 反应)标准溶液氧化。计算样品中铬的含量。
解： 2Fe(CrO 2)2 + 7Na 2O 2 == Fe 2O 3 + 4Na 2CrO 4 + 3Na 2O
2Na 2CrO 4 + H 2SO 4 == Na 2Cr 2O 7 + Na 2SO 4 + H 2O 6Fe 2+ + Cr 2O 72- + 14H + == 6Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7H2O
样品中Cr 的质量百分含量为：1/3 ? (0.1200 ? 0.05000 - 15.05 ? 0.00600 / 55.85) ? 52.00 / 0.5000 = 15.21%
15 有一橙红色固体A 受热后得绿色的固体B 和无色的气体C ，加热时C 能与镁反应生成灰色的固体D 。固体B 溶于过量的NaOH 溶液生成绿色的溶液E ，在E 中加适量H 2O 2则
生成黄色溶液F 。将F 酸化变为橙色的溶液G ，在G 中加BaCl 2溶液，得黄色沉淀H 。在G 中加KCl 固体，反应完全后则有橙红色晶体I 析出，滤出I 烘干并强热则得到的固体产物中有B ，同时得到能支持燃烧的气体J 。A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 、H 、I 、J 各代表什么物质？写出有关的反应方程式。
答：
A
???→ B + C ： (NH 4)2Cr 2O 7 ???→ Cr 2O 3 + N 2 + H 2O
C + Mg
???→ D ： N 2 + Mg ?
??→ Mg 3N 2
B + NaOH ??→ E ： Cr 2O 3 + 2OH - + 3H 2O == 2Cr(OH)4-
E + H 2O 2 ??→
F ： 2Cr(OH)4- + 3H 2O 2 + 2OH - == 2CrO 42- + 8H 2O F + H +
??→ G ： CrO 42- + 2H + == Cr 2O 72- + H 2O
G + BaCl 2
??→ H ： Cr 2O 72- + 2Ba 2+ + H 2O== 2BaCrO 4 + 2H +
G + KCl(s) ??→ I ： Na 2Cr 2O 7 + 4KCl(s) + 3H 2SO 4 ?
??→ 2CrO 2Cl 2 +
2K 2SO 4 + Na 2SO 4 + H 2O
I ???→强热 B + J ： 4CrO 2Cl 2 ???→强热
2Cr 2O 3 + 4Cl 2 + O 2
16 棕黑色粉末状物A ，不溶于水和稀HCl ，但溶于浓HCl ，生成浅粉红色溶液B 及气体C ，将C 赶净后加入NaOH ，生成白色沉淀D ，振荡D 又转变为A ，将A 加入KClO 3、浓碱并加热得到绿色溶液E ，加入少量酸，绿色随即褪掉，变为紫色溶液F ，还有少量A 沉出。经分离后，在F 中加入酸化的Na 2SO 3，紫色褪掉变为B 。加入少量NaBiO 3固体及HNO 3，振荡并离心，又得到紫色溶液F 。确定各字母符号所代表的物质。
答：
17 根据下列元素电势图：
4MnO - 1.69 V MnO 2 1.22 V Mn 2+； 3
IO - 1.20 V I 2 0.54 V I - 说明当pH = 0时，分别在下列两种条件下：
(1) KI 过量； (2) KMnO 4过量时，KMnO 4与KI 溶液将会发生哪些反应(用反应方程式表示)，为什么?
答： (1) KI 过量： 2MnO 4- + 15I - + 16H + == 2Mn 2+ + 5I 3- + 8H 2O
--
3
2
2
IO /I I
/I E E >
(2) KMnO4过量： 6MnO 4- + 5I - + 18H + == 6Mn 2+ + 5IO 3- + 9H 2O
-2+-4
3
2
MnO /Mn IO /I
E E >
2MnO 4- + 3Mn 2+ + 2H 2O == 5MnO 2 + 4H +
-2+
4
2
2MnO /MnO MnO
/Mn
E E >
(-2+
4
2
2-2+4
MnO /MnO MnO
/Mn
MnO /Mn 32 1.50 V 5
E E E +=
=)
18 已知下列电对的电极电势值：3+2+Mn /Mn 1.51 V E
=，346
6
Mn(CN)/Mn(CN)0.233 V E --
=
-。通过计算说明锰的这两种氰配合离子的
K 稳哪个较大？
解： 根据Nernst 方程： 0.0592lg E E J z
=-，346
6
-3Mn(CN)Mn(CN) 1.00 mol dm c c -
-==?，--3CN 1.00 mol dm c =?
32+
6
343+2+66
3+24
Mn(CN)Mn Mn(CN)
/Mn(CN)Mn /Mn Mn Mn(CN)0.0592lg 1.510.0592lg 0.233 V K c E
E z c K -
---
=-
=-=-稳,
稳, 36
24
Mn(CN)29Mn(CN) 2.810K K -
-
=?稳,
稳, 表明36Mn(CN)-
的
K 稳较大。
19 已知下列配合物的磁矩：[Mn(C 2O 4)3]3-：4.9 B.M.；[Mn(CN)6]3-：2.8 B.M.，试回答：(1) 中心离子的价层电子分布？(2) 中心离子的配位数？(3) 估计哪种配合物较稳定？
答： Mn 3+ ： d 4 根据： μ=[n(n+2)]1/2μB 计算单电子个数
交作业时间说明： 第13周周五20160520：过渡的第一、二部分和稀有气体； 第15周周五20160603：过渡的第三部分 过渡的第四部分（不交） 过渡金属的习题 第一部分：元素通性 1. 第一过渡周期的二价金属离子的半径如下，写出他们在正八面体弱场中的d电子排布并 2. 试从结构的观点予以解释： （1）第一过渡系金属水合离子颜色及含氧酸根颜色产生的原因； （2）同族的过渡金属元素的金属性、氧化还原稳定性变化规律，与碱金属、碱土金属的区别；（ⅢB-ⅤB） 第二部分：IIIB-VIIB族为主 1.根据以下连续性实验事实说明发生了什么反应，试用反应方程式解释。 （1）打开装有TiCl4的瓶塞，立即冒白雾； （2）向TiCl4溶液中加入浓盐酸和Zn，溶液显紫色； （3）缓慢加入NaOH使溶液呈碱性，析出紫色沉淀； （4）沉淀经过滤分离后，用硝酸溶解，再用稀碱溶液处理，得白色沉淀； （5）将白色沉淀过滤并灼烧后，与等物质的量的MgO共熔。 2.回答下列问题： （1）为什么TiO2+(aq)无色，而TiI4为暗棕色晶体。 （2）如何鉴别TiO2+离子和Ti3+离子？ （3）从热力学角度看，[Ti(H2O)6]2+、[Ti(H2O)6]3+、[Ti(H2O)6]4+离子中，哪个或哪几个不能稳定存在？为什么？ 3. Sc2O3在哪些性质上与Al2O3相似，为什么？最近有一篇很火的Science的论文，主要是Al 电池的研究，预测一下是否可以进行Sc电池的研究？ 4.微观角度解释现象： （1）向V2+（aq）中逐滴加入KMnO4溶液，观察颜色变化。 （2）浓氨水逐滴加入含NH4Cl的CrCl3溶液中，颜色变化：紫红→浅红→橙红→橙黄→黄色
(7) Cr 2O 72 + H 2S (8) (NH 4)2Cr 2O 7 (9) K 282O 7 + H 2SO 4(浓) (10) K 2Cr 2O 7 + HCl( 浓) (11) PbO 2 + Mn 2+ + H + (12) NaBiO 3 + Mn 2+ + H + Cr 2O 72 + H 2S + 8H + == 2Cr 3+ + SO 2 + 5H 2O (4) 在d 区兀素(四、五、六周期)最咼氧化态的氧化物水合物中，碱性最强的是 __________ ，酸性最强的是 ________________ 。 (5) [SiMo 12O 40]4杂多酸根离子的结构是以一个 _______________________________ 四面体为中心，分别 2 填空 题 4 如何实现Cr( W )和Cr(山)相互间的转化，写出反应方程 式。 答： Cr(VI) Cr(III):酸性介质中 CaO 7 + 3SO 2 + 2H + == 2Cr 3+ + 3 SO 4 + H 2O 2 Cr 2O 7 + 3CH 3CH 2OH + 16H + == 2Cr 3+ + 3CH 3COOH + 7H 2° 第20章过渡元素I 1 完成 并配 平 下 列反应 方程 式 (1) TiCl 4 + H 2O (2) Ti + HCl (3) V 2O 5 + HCl( 浓 ) (4) NH 4VO 3 + H 2SO 4( 浓 ) (5) VO 2 + Fe 2+ (6) NH 4VO 3 (13 ) Mn0 4 + H 2S (14) MnO 4 + Mn 2+ (15) Mn0 4 + H 2O 2 + H + (16) Cr(OH) 4 + Cl 2 + OH - 答： (1) TiCl 4 + 3H 2O == H 2TiO 3 + 4HCl (2) 2Ti + 6HCl == 2TiCl 3 + 3H 2 (3) V 205 + 6HCl( 浓) == 2V0Cl 2 + Cl 2 + 3H20 (4) 2NH 4VO 3 + 2H 2SO 4(浓) ==(V0 2) 2SO 4 + (NH 4)2SO 4 + 2H 20 (5) VO2 + Fe 2+ + 2H + == VO 2+ + Fe 3+ +H 2O (6) NH 4V0 3 N 2 + V( 低价) + H 20 (不配平) (8) (NH 4)2Cr 207 N2 + Cr 203 + 4H 20 (9) K 262O 7 + H 2SO 4(浓)==2Cr0 3 + K 2SO 4 + H 20 (10) K 2Cr 2O 7 + 14HCl( 浓) == 2CrCl 3 + 2KCl + 3Cl 2 + 7H 2O (11 ) 5PbO 2 + 2Mn 2+ + 4H + == 5Pb 2+ + 2 MnO 4 + 2H 2O (12) 5NaBi0 3 + 2Mn 2+ + 14H + == 5Bi 3+ + 5Na + + 2MnO4 + 7H 2O (13) 8Mn0 4 + 5H 2S + 14H + == 8Mn 2+ + 5SO 42- + 12H 2O (14) 2Mn0 4 + 3Mn 2+ + 2H 20 == 5Mn0 2 + 4H + (15) 2Mn0 4 + 5H 202 + 6H + == 2Mn 2+ + 50 2 + 8H 20 (16) 2 Cr(0H) 4 + 3Cl 2 + 80H - == 2Cr0 42- + 6Cl - + 8H 20 (7)
过渡元素（一） 钛 1.指出TiO 2 分别与下列物质反应的产物是什么？ Ca、H 2SO 4 、Al、C＋Cl 2 、NaOH、HF、C、BaCO 3 2.给出合理的解释 （1）TiCl 4 可用于制造烟幕？ （2）Ti3＋离子具有还原性？ （3）Ti易溶于HF，难溶于HNO 3 中？ （4）金属钛在低温下没有反应性？ （5）Ca与Ti是同一周期的邻近元素，Ti的密度、熔点比Ca高？ （6）Ca2＋为无色，而Ti2＋为有色离子？ （7）Ca与Ti原子外层都是4s2，Ti有＋2、＋3、＋4多种氧化数，而Ca只有＋2价态？ 3.金属钛有何宝贵的特性？基于这些特性的主要作用有哪些？ 4.以TiO 2为原料制取TiCl 4 的两种方法。写出有关反应方程式。 5.完成并配平下列反应方程式：（1）Ti＋HF → （2）TiO 2＋H 2 SO 4 → （3）TiCl 4＋H 2 O → （4）FeTiO 3＋H 2 SO 4 → （5）TiO 2＋BaCO 3 → （6）TiO 2＋C＋Cl 2 → （7）Ti＋HCl → 6.在敞开的容器中，被盐酸酸化了的三氯化钛紫色溶液会逐渐褪色？为什么？ 7.根据下列实验写出有关反应方程式；将一瓶TiCl 4 打开瓶塞时立即冒白烟，向瓶中加入浓HCl溶液和金属锌时生成紫色溶液，缓慢地加入NaOH溶液直至溶液呈碱性，于是出现紫 色沉淀。沉淀过滤后，先用HNO 3 处理，然后用稀碱溶液处理，生成白色沉淀。 8.利用标准电极电势数据判断H 2S，SO 2 ，SnCl 2 和金属铝能否把TiO2＋离子还原成Ti3＋？ 9.试说明Ti(H 2O) 6 2＋、Ti(H 2 O) 6 3＋和Ti(H 2 O) 6 4＋离子中哪些离子不能在水溶液中存在？为什 么？ 10.怎样鉴别TiO2＋离子和Ti3＋离子？ 11.（1）Ti(H 2O) 6 3＋配离子在约490nm处显示一个较强吸收，预测Ti(NH 3 ) 6 3＋将吸收较长波长 还是较短波长的光，为什么？ （2）已知TiCl 6 3－在784nm处有一宽峰，这是由什么跃迁引起的，该配离子的△o值为多少？
d区元素习题目录 一判断题；二选择题；三填空题；四完成反应方程式；五计算和回答问题一判断题返回目录 1 所谓内过渡元素指的是d区元素。（） 2 第一过渡系元素是指第四周期的过渡元素。（） 3 第二过渡系元素是指第五周期的过渡元素。（） 4 第三过渡系元素是指第六周期的过渡元素。（） 5 第Ⅷ族过渡元素属于内过渡元素。（） 6 Zr与Hf性质相似是由惰性电子对效应造成的。（） 7 钼是我国的丰产元素之一。（） 8 钨是我国的丰产元素，储量为世界首位。（） 9 Fe3+和Cr3+的硫酸盐都可形成矾。（） 10 d区元素全都是重金属。（） 11 一般说来，同一族过渡元素的原子半径随原子序数的增加而增大。（） 12 同一周期副族元素的原子半径随着原子序数的增加而依次减小。（） 13 过渡元素都是金属元素，也称作过渡金属。（） 14 在过渡元素中化学性质最活泼的是钪副族。（） 15 多数过渡元素都可以形成多种氧化值的化合物。（） 16 第一过渡系元素的第一电离能随原子序数的增大而依次减小。（） 17 MnO4-具有颜色是由于发生电荷迁移而造成的。（） 18 CrO42-具有颜色是由于产生d-d跃迁而造成的。（） 19 中心离子电子构型为d1～d9的配离子大多具有颜色。（） 20 中心离子电子构型为d0或d10的配离子大多是无色的。（） 21 过渡元素的许多水合离子和配合物呈现颜色，其原因多是发生d-d跃迁而造成的。() 22 在所有金属羰合物中，金属元素的氧化值都是零。（） 23 金属羰基配合物受热易分解为金属和一氧化碳。（） 24 ds区元素原子的次外层都有10个d电子。（） 25 在d区元素中以ⅢB族元素最活泼。（） 26 许多过渡元素的化合物因具有未成对电子而呈现顺磁性。（） 27 许多过渡金属及其化合物具有催化性能。（） 28 第一过渡系元素比相应的第二、三过渡系元素活泼。（） 29 第一过渡系元素中，从Sc到Mn，元素的最高氧化值等于其族序数。（） 30 在过渡元素中最高氧化值出现在第三过渡系的Ⅷ族中。（） 31 在所有单质中，硬度最大的是铬。（） 32 在所有单质中，熔点最高的是钨。（） 33 (NH4)3PO4·12MoO3·6H2O属于杂多酸盐。（） 34 在羰合物中，直接与金属原子相连的原子是氧原子。（） 35 ⅥB族中各元素的价层电子构型为(n-1)d5ns1。（） 36 铬的最高氧化值等于其族序数。（）
第19章d区金属（一） 第四周期d区金属 19.1 试以原子结构理论说明： （1）第四周期过渡金属元素在性质上的基本共同点； （2）讨论第一过渡系元素的金属性、氧化态、氧化还原稳定性以及酸碱稳定性变化规律； （3）阐述第一过渡系金属水合离子颜色及含氧酸根颜色产生的原因。 答：（1）①第四周期过渡金属元素都具有未充满的3d轨道，特征电子构型为(n-1)d1～10ns1～2，具有可变的氧化态。电离能和电负性都比较小，易失去电子呈金属性，故具有较强的还原性。 ②与同周围主族元素的金属相比，第一过渡系金属原子一般具有较小的原子半径和较大 的密度。 ③由于过渡金属的d电子和s电子均可作为价电子参与金属键的形成，金属键较强，因此 它们有较大的硬度，有较高的熔、沸点。 （2）第一过渡系元素为Sc、Ti、V、C r、Mn、F e、C o、N i、C u、Zn 从Sc→Zn，金属性：逐渐减弱；最高氧化态：先逐渐升高，到锰为最高，再逐渐降低； 氧化还原性：金属的还原性逐渐减弱，最高氧化态含氧酸（盐）的氧化性逐渐增强；酸碱稳定性：从钪到锰最高氧化态氧化物及其水合物酸性增强、碱性减弱，同一元素不同氧化态氧化物及水合物一般是低氧化态的呈碱性，最高氧化态的呈酸性。 （3）①由于过渡金属离子具有未成对d电子，易吸收可见光而发生d-d跃迁，故过渡系金属水合离子常具有颜色。 ②第一过渡系金属含氧酸根离子VO3－、CrO42－、MnO4－，呈现颜色是因为化合物吸收 可见光后电子从一个原子转移到另一个原子而产生了荷移跃迁，即电子从主要是定域在配体上的轨道跃迁到主要是定域在金属上的轨道（M←L），对于含氧酸根离子则是发生O22－→M n+的荷移跃迁。 19.2 Sc2O3在哪些性质上与Al2O3相似，为什么？ 答：（1）都为碱性氧化物。在Sc3+、Al3+溶液中加碱得水合氧化物M2O3·nH2O(M=Sc、Al)。 （2）其水合氧化物都是两性的，溶于浓碱NaOH得Na3[M(OH)6]，溶于酸得到M3+盐，其水溶液易水解。 原因：Sc的电子层结构为[Ar]3d14s2与第Ⅲ族Al同属是Sc、Y、La、Ac分族的第一个成员，故相似。 19.3 简述从钛铁矿制备钛白颜料的反应原理，写出反应方程式。试从热力学原理讨论用氯化法 从TiO2制金属钛中为什么一定要加碳？ 答：先用磁选法将钛铁矿进行富集得钛精矿，然后用浓H2SO4和磨细的矿石反应。（或：工业上从钛铁矿制钛白粉，大致可分四步：1.酸解；2.冷却结晶；3.加热水解；4.焙烧）。加铁屑，在低温下结晶出FeSO4·7H2O，过滤后稀释并加热使TiOSO4水解：
第十四章碳族元素 总体目标： 1.掌握碳、硅单质、氢化物、卤化物和含氧化物的性质和制备 2.了解硅酸和硅酸盐的结构与特性 3. 了解锗、锡、铅单质、氧化物、氢氧化物的性质 各节目标： 第一节碳单质及其化合物 1.了解单质碳的结构、同素异形体和性质 2.掌握CO、CO2的结构、性质、制取和用途；碳酸的酸性；碳酸盐的水解性和热稳定性。 第二节硅单质及其化合物 1.掌握单质硅的结构、性质和制取 2.掌握SiO2的结构和性质 3.了解硅酸的酸性；硅酸盐的结构和性质；A型分子筛的结构和实际应用 4.掌握硅烷的制备、热稳定性、还原性和水解性 5.了解卤化硅的制备和性质 第三节锗、锡、铅 1.了解锗、锡、铅单质的性质；氧化物、氢氧化物的酸碱性 2.掌握Sn(Ⅱ)的还原性、水解性和Pb(Ⅳ)的氧化性、Pb(Ⅱ)盐的溶解性，从而掌握高价化合物氧化—还原的变化规律。 习题 一选择题 1.石墨晶体中层与层之间的结合力是( ) (吴成鉴《无机化学学习指导》) A．金属健 B.共价健 C.范德华力 D.离子键 2.碳原子之间能形成多重键是因为( ) (吴成鉴《无机化学学习指导》) A．碳原子的价电子数为4 B.碳原子的成键能力强 C.碳原子的半径小 D.碳原子有2p电子 3.下列碳酸盐与碳酸氢盐，热稳定顺序中正确的是( )
A.NaHCO 3
第18章过渡元素(一) 18-1:试以原子结构理论说明： （1）第四周期过渡金属元素再性质上的基本共同点； （2）讨论第一过渡系元素的金属性﹑氧化态﹑氧化还原稳定性以及酸碱稳定性变化规律； （3）阐述第一过渡系金属水合离子颜色及含氧酸根颜色产生的原因。 （1）答：第四周期元素电子结构的特点是具有未充满的3d轨道，最外层电子为1-2个，其特征电子构型为（n-1）d1-10ns1-2，它们的电力能和电负性都很小，容易失去电子呈金属性，而且标准电极电势值几乎都是负值，表明具有较强的还原性，能从非氧化性的酸中置换出氢。 （2）答：第一过渡系元素从左到右，金属的还原能力逐渐减弱，它们的原子半径随着原子序数的增加而减小，开始减小是很明显的，到VIB族以后就变得平缓，到IB时原子半径又开始上升。第一过渡系金属从左到右，熔点从钪的1541℃升到钒的1890℃达到高峰，然后下降到锰的1244℃，随后又上升再下降，这种变化的趋势是因为随原子序数的增加，用于形成金属键的未成对的d电子成对而减少，熔点下降，边界元素Mn和Zn的3d能级为半充满和全充满的稳定构型而使熔点较低。随着原子序数的增加，氧化态先是逐渐升高，达到其族数对应的最高氧化态，这种变化的趋势与成键d电子数有关。由于d1-d5电子构型的过渡元素的电子都是未成对的，都能参与成键，当失去所有s和d电子时就出现最高氧化态。但在超过3d5构型的元素后，一方面由于电子的配对，再失去电子就要消耗能量去克服电子成对能，另一方面随着原子序数的增加，原子半径逐渐减小，失去电子更加困难，以致失去所有的价电子在能量上是禁阻的，所以到Ⅷ族元素中大多数元素都不呈现与族对应的最高氧化态。第一过渡系金属元素+∏价氧化态的标准电极电势从左到右由负值增加到正值，金属的还原性依次减弱，它们的最高价氧化态含氧酸的标准电极电势从左到右随原子序数的增大而增大，即氧化性逐渐增强，中间氧化态化合物在一定条件下不稳定，可发生氧化还原反应。第一过渡系金属元素的最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性变化是：从左到右最高氧化态氧化物及其水合氧化物的碱性逐渐减弱酸性增强，同一周期从左到右，中心原子的氧化态增加，半径依次减小，离子势依次增大，中心原子对氧的结合能力增强，所以酸式离解逐渐增强，酸性增强，碱式离解减弱。同一元素不同氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性一般都是低氧化态氧化物及其水合物呈碱性。 （3）由于过渡金属离子具有未成对d电子，容易吸收可见光而发生d-d跃迁，因而它们常常具有颜色。没有未成对d电子的水合离子是无色的，如d0电子组态的Sc3+、Cu+。具有d5电子组态离子常显浅色或无色，如Mn2+为浅红色。第四周期d区金属含氧酸根离子VO3-、CrO42-、MnO4-，它们的颜色分别为黄色、
第13章 过渡元素 习题参考答案 1．解：(1) TiO 2+ H 2SO 4(浓) ?→? ? TiOSO 4+ H 2O (2) TiCl 4 + 3H 2O → H 2TiO 3↓ + 4HCl↑ (3) VO 43-+ 4H +(过量) → VO 2+ +2H 2O (4) 2VO 2++ SO 32-+ 2H + → 2VO + +SO 42-+H 2O (5) 5VO 2++ MnO 4-+H 2O→ 5VO 2+ + Mn 2++ 2H + (6)V 2O 5 + 6H + + 2Cl - → 2VO 2+ + Cl 2↑+ 3H 2O (浓HCl) (7) V 2O 5 + 6OH -?→?冷 2VO 43- + 3H 2O V 2O 5 + 2OH -?→?热 2VO 3- + H 2O 2．解: 最终产物分别为VO 2+、V 3+ 、V 2+ 3．解：(1) 2[Cr(OH)4]- + 3Br 2+ 8OH -→ 2CrO 42- + 6Br -+ 8H 2O (浓HCl) (2) Cr 2O 72- + 3H 2S+ 8H + → 2 Cr 3+ + 3S ↓+ 7H 2O (3) Cr 2O 72-+ 6I -+ 14H + → 2 Cr 3+ + 3I 2 + 7H 2O (4) Cr 2O 72- + 14H + + 6Cl - →2 Cr 3++ 3Cl 2↑ + 7H 2O (浓HCl) (5) Cr 2O 3+ 3K 2S 2O 7+ 6H + → 2Mn 2+ +5O 2↑+ 8H 2O (6) 2Cr 3++ 3S 2-+ 6H 2O → 2 Cr(OH)3↓+ 3H 2S ↑ 4．解： 5．解： f K ([Fe(bipy)3]2+)=4.32?1018; 即[Fe(bipy)3]2+更稳定 6．解：A 是K 2MnO 4 (1)3 MnO 42- + 2CO 2 → MnO 2↓+ 2MnO 4- + 2CO 32- (A) (B) (C) MnO 2 + 4HCl(浓) → MnCl 2 + Cl 2↑+ 2H 2O (B) (D) (2)3Mn 2+ + 2MnO 4- + 2H 2O → 5MnO 2↓ + 4H + (C) (B)
第19章过渡元素（一） 19.1 引言 过渡元素位于周期表中部，原子中d或f亚层电子未填满。这些元素都是金属，也称为过渡金属。根据电子结构的特点，过渡元素又可分为：外过渡元素（又称d区元素）及内过渡元素（又称f区元素）两大组。 ●外过渡元素包括镧、锕和除镧系锕系以外的其它过渡元素，它们的d 轨道没有全部填满电子，f轨道为全空（四、五周期）或全满（第六周期）。 ●内过渡元素指镧系和锕系元素，它们的电子部分填充到f轨道。 d区过渡元素可按元素所处的周期分成三个系列： ①位于周期表中第4周期的Sc～Ni------称为第一过渡系元素 ②第5周期中的Y～Pd称为第二过渡系元素 ③第6周期中的La～Pt称为第三过渡系元素 本章所讨论的过渡元素只包括周期系第4、5、6周期从ⅢB族到ⅧB族的元素，具有(n-1)d轨道未充满的那些元素，共有8个直列，25种元素（如表19-l方框内的元素）。镧系和锕系元素的性质，在第21章讨论。 19.2 过渡元素的基本性质 过渡元素具有许多共同的性质： ◆它们都是金属，硬度较大，熔点和沸点较高，有着良好的导热、导电性能，易生成合金。 ◆大部分过渡金属与其正离子组成电对的电极电势为负值，即还原能力较强。例如，第一过渡系元素一般都能从非氧化性酸中置换出氢。 ◆大多数都存在多种氧化态，水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。 ◆具有部分填充的电子层，能形成一些顺磁性化合物。 ◆原子或离子形成配合物的倾向较大。
19.2.1 过渡元素原子的电子构型 过渡元素原子电子构型的特点是它们的 d 轨道上的电子未充满（Pd例外），最外层仅有1~2个电子，它们的价电子构型为(n-1)d1-9n s1-2（Pd为4d105s0）。 表19-3 过渡元素原子的价电子层结构和氧化态 元素Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni 价电子层结构3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s2 氧化态(+Ⅱ) +Ⅲ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅵ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅵ +Ⅶ +Ⅱ +Ⅲ (+Ⅵ) +Ⅱ +Ⅲ +Ⅱ (+Ⅲ) 元素Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd 价电子层结构4d15s24d25s24d45s14d55s14d55s24d75s14d85s14d105s0 氧化态+Ⅲ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅶ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅶ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ 元素La Hf Ta W Re Os Ir Pt 价电子层结构5d16s25d26s25d36s25d46s25d56s25d66s25d76s25d96s1 氧化态+Ⅲ+Ⅲ +Ⅳ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅶ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅷ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ 注：划横线的表示比较常见、稳定的氧化态；带括号的表示不稳定的氧化态。 多电子原子的原子轨道能量变化是比较复杂的，由于在4s和3d、5s和4d、6s和5d轨道之间出现了能级交错现象，能级之间的能量差值较小，所以在许
第13章 过渡元素 [习题] 1. 解：(1)2Cu + → Cu 4434421湿空气 O 2H 2CO 2O ++2(OH)2CO 3↓ (2) Cu 2O + 2Cl - + 2H + → 2CuCl 2↓+ H 2O (3) Cu 2O +2H + → Cu 2+ + Cu ↓+ H 2O (4) 2Cu 2+ + 4I - → 2CuI ↓+ I 2 (5) 2Cu 2+ + 6CN -(过量) → 2[Cu(CN)2] - + (CN)2↑ (6) AgBr + 2S 2O 32- → [Ag(S 2O 3)2] 3- + Br - (7) Zn 2+ + 4NH 3·H 2O(过量) → [Zn(NH 3)4]2+ + 4H 2O (8) Hg 2+ + 4I - (过量) → [HgI 4] 2- (9) Hg 22+ + 4I - (过量) → [HgI 4] 2- + Hg ↓ (10) Hg 2+ + 2OH - → HgO ↓+ H 2O (11) Hg 2Cl 2 + SnCl 2 → 2Hg ↓+ SnCl 4 (12) HgS + S 2- → [HgS 2]2- ※2. 解：简单工艺流程如下： (1) 配制工业纯ZnCl 2溶液，用稀HCl 调节溶液pH = 1~2，加入少量Zn 粉，除去重金属离子(Pb 2+、Cu 2+等)杂质。 (2) 过滤，除去重金属离子后的清夜中加入少量H 2O 2(3%)，将Fe 2+氧化为Fe 3+。 (3) 用NH 3·H 2O 调节溶液pH = 4，通H 2O(g)加热，使Fe 3+沉淀完全，过滤除去Fe(OH)3。 (4) 滤液中加入饱和NH 4HCO 3溶液，调节溶液pH = 8，生成白色沉淀。 (5) 过滤，将沉淀离心甩干，再用热水洗涤多次，直到用AgNO 3试剂检查Cl -含量达标为止。 (6) 沉淀经干燥焙烧，即得产品ZnO 试剂。 3. 解：(1) 先有白色沉淀生成，由于白色Zn(OH)2沉淀溶于NaOH ，因而加过量NaOH 时白色沉淀消失。 Zn 2++2OH -(适量) →Zn(OH)2↓ Zn(OH)2+2OH -(过量) →[Zn(OH)4]2- (2) 先有浅蓝色Cu 2(OH)2SO 4沉淀，NH 3·H 2O 过量时，沉淀因[Cu(NH 3)4]2+形成而溶解。 2Cu 2++2NH 3·H 2O+SO 42- → 2Cu 2(OH)2SO 4↓+2NH 4+ Cu 2(OH)2SO 4 +8NH 3·H 2O (过量) →2[Cu(NH 3)4]2+ +2OH -+SO 42-+ 8H 2O
第三章元素和元素周期表 第一节元素的排列 阅读指南 1．元素周期表是如何发展起来的？ 为每个元素制作包括熔点、密度和颜色，以及原子量和成键能力的卡片→将元素按照原子量递增顺序排列，元素呈现出了某种规律性→按照成键能力将元素分组→最早的元素周期表出现→按原子序数重新排序（现在的元素周期表） 2．元素周期表给了我们什么信息？ 周期表中的每个方格内都含有某种元素的相关信息，这些信息一般包括该元素的原子序数、元素符号、元素名称以及相对原子质量。 元素周期表是由族和周期组成的，整个周期表共有18个族和7个周期。 元素的性质可以通过其在周期表中所处的位置进行预测。 3．元素的价电子与元素在周期表中的位置存在什么样的关系？ 同一周期中的元素，它们的原子的价电子数从左至右是逐渐增加的。同族元素的原子具有相同的价电子数和相同的价电子排列。 技能训练 4．分类：铜暴露在空气中会慢慢失去光泽，变得暗淡。失去光泽而变色的过程属于物理变化还是化学变化？ 在潮湿的含氧环境中，铜被腐蚀的主要反应就是生成碱式碳酸铜，反应过程中还有氧气参与了，2Cu ＋O2 ＋H2O ＋CO2 ＝Cu(OH)2*CuCO3 一般来说铜器如果暴露在潮湿空气中，都会生成铜绿而逐渐被腐蚀。该过程有新的物质生成，属于化学变化。 5．应用概念：氦、铍、氖的原子核内都含有质子和中子，但它们却属于完全不同的元素。为什么说它们属于不同的元素？ 属于同一元素的所有原子，它们所含的质子数是完全相同的。元素原子核内的质子数定义为元素的原子序数，是识别该元素特有的性质。氦有2个，铍有4个，氖有10个，因而它们属于不同的元素。6．推论：在镍-镉电池中，可以找到什么金属？ 镍和镉 7．对比：元素A与元素B是同族元素，它们与元素C属于同周期元素，上述三种元素中，哪两个元素可能具有相似的性质？说明原因。 元素A和B是同族元素，同族元素具有类似的特性。 想一想 8．周期的含义是什么？ 指具有相同的电子层数并按照原子序数递增的顺序排列的一系列元素。周期表中共有七个横行，也就是七个周期。第一、二、三周期称短周期；第四、五、六周期称长周期；第七周期尚未填满，称不完全周期。一般每周期以活泼金属元素开始，逐步过渡到活泼非金属元素，最后以稀有气体元素结尾。 9．周期表中的“列”称为什么？。 族，在元素周期表中，同族的元素具有相同的价电子数和相同的价电子排列。 我的困惑和疑问 第二节金属元素 阅读指南 1．金属有哪些性质？ 金属的物理性质：硬度、光泽、延展性，大多数金属都是热和电的良好导体。金属的化学活性也不尽相同。 2．你如何区分日常用的各类金属制品？ 过渡金属比较稳定，与空气和水反应缓慢或者根本不能反应，所以这些金属常用来制作日常生活中的器皿。还可将两种或两种以上的而金属相互混合，生成的合金，则具有组成该合金的各金属的优良性质，如青铜（铜锡混合）、黄铜（铜锌混合），不锈钢（铁、碳、铬、钒等混合）等。
第21-22章过渡元素补充习题 一.选择题 1 1.外层电子构型为ns0的元素是( ) A. La B. V C. Pd D. Nb 2.下列标出水合离子的颜色,其中正确的是( ) A. Ni2+紫色 B. Co2+蓝色 C. Ti3+紫红 D. Mn2+绿色 E. Fe3+淡紫 3.下列离子中,半径最小的是( ) A. Ca2+ B. Sc3+ C. Ti3+ D. Ti4+ 4.最难熔的金属是( ) A. Cr B. W C. Os D. Ta 5.同族金属元素的化学活性随原子序数的增加而增加,但例外的是 ( ) A. ⅠA B. ⅠB C. ⅢA D. ⅢB 6.同一族过渡元素,从上到下,氧化态的变化( ) A. 趋向形成稳定的高氧化态 B. 趋向形成稳定的低氧化态 C. 先升高而后降低 D. 没有一定规律 7.关于过渡金属氧化态的一些说法中,正确的是( ) A. 在同一过渡系列中金属的氧化态,随(n-1)d,ns轨道中价电子数 增多而逐渐升高 B. 在过渡金属的各类化合物中,最低氧化态只能是+2 C. 各族过渡金属自上而下,因核电荷增加,高氧化态趋向于不稳定 D.在氧化物和氟化物中,过渡金属可出现稳定的高氧化态 8.在配合物中,过渡元素的离子或原子是( ) A. 路易士酸 B. 路易士碱 C. 提供电子对 D. 质子酸 9.周期表中第5,6周期同族上下两个元素的性质很相似是由于( ) A.原子半径增大 B.镧系收缩 C.核电荷增多 D.电子层数减少 10.下列说法正确的是( ) A. 单质钛不与HCl反应 B. 单质钛不与HF反应 C. 单质钛不与熔融碱反应 D. 单质钛能与O 2.N 2 卤素反应 11.钛与浓热盐酸反应的现象是( ) A. 放出气体得到无色溶液 B. 放出气体,并生成白色沉淀 C. 生成白色沉淀和紫色溶液 D. 生成紫色溶液并放出气体 12.工业上制取金属钛可选用( ) A,用H 2还原TiO 2 B.用镁还原TiCl 4 C.用镁还原TiO 2 D.用H 2 还原TiCl 4 13.下列关于钛的反应方程式中,不正确的是( ) A. Ti┼2HCl==TiCl 2┼H 2 ↑ B. Ti┼6HF=H 2TiF 6 ┼2H 2 ↑ C. Ti+4HNO 3 (浓)=H 2 TiO 3 +4NO 2 ↑+H 2 O D. Ti+O 2=TiO 2 14.Ti具有优越的抗腐蚀性能,是因为( ) A. Ti本身不活泼,难与O 2,H 2 O,H+或OH-反应
第21章f区金属 镧系与锕系金属 周期表中第57号元素镧(La)到71号元素镥(Lu)共15种元素统称为镧系元素(用Ln表示)；周期表中第89号元素锕(Ac)到103号元素铹(Lr)共15种元素统称为锕系元素(用An表示)。它们属于IIIB族元素，该副族中钇(Y)的性质与镧系元素很相似，在自然界中也常共存于同种矿物，所以又把钇和镧系元素统称为稀土元素（RE）（如何界定镧系元素和锕系元素的问题目前尚无定论）。 镧系元素 第一节镧系元素的通性
稀土元素的性质彼此相似，不易分离。共经历了150多年的时间才完成了全部稀土元素的发现和分离。稀土化学的发展和稀土元素的应用只是最近数十年的事。 我国的稀土资源以内蒙古自治区白云鄂博的储藏量最大，我国稀土资源丰富，已探明的储量约为世界总储量的80％以上，工业储量也为世界工业储量的80％左右，并且矿种全、类型多，有很高的综合利用价值。 1．镧系元素的价层电子构型和性质 从La-Yb的基态价层电子构型可以用4f0-145d0-16s2来表示，其4f与5d电子数之和为1-14，其中57号La(4f0)，63号Eu(4f7)，64号Gd(4f14)，70号Yb(4f14)处于全空、半满和全满的稳定状态。
在离子晶体和水溶液系统中形成Ln3+状态时，镧系各元素的性质比较相似，随着离子半径由大到小的有规律的变化。 2．原子半径、离子半径和镧系收缩 镧系元素的原子半径和离子半径，较之主族元素原子半径自左向右的变化，其总的递变趋势是随着原子序数的增大而缓慢地减小，这种现象称为“镧系收缩”。镧系收缩的结果造成了镧系后边，Hf和Ta的原子半径，Zr和Nb的原子半径极为接近的事实。此种效果即为镧系收缩效应。 3．氧化值 一般认为镧系元素的特征氧化值是+3。La3+，Cd3+和Lu3+的4f亚层的电子构型分别为4f0，4f7，4f14，它们是比较稳定的。同样，其
第九章稀土元素 【习题答案】 9.1 什么叫内过渡元素？什么叫镧系元素？什么叫稀土元素？ 解：内过渡元素：指镧系和锕系元素，位于f区，也称为内过渡元素。 镧系元素：从57号元素镧到第71号元素镥，共15种元素，用Ln表示。 稀土元素：是15个镧系元素加上钪（Sc）和钇（Y），共计17个元素。 9.2 从稀土元素的发现史，你能得到何种启示？ 解：请阅读“9.1.1 稀土元素的发现”一节的内容，体会科学研究的精神。 9.3 稀土元素在地壳中的丰度如何？主要的稀土矿物有哪些？世界和我国的稀土矿藏分布 情况如何？ 解：稀土元素在地壳中的丰度如下表所示： 元素名称Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm 丰度/g·t－1 5 28.1 18.3 64.1 5.53 23.9 4.5×10－20 6.47 元素名称Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 丰度/g·t－1 1.06 6.36 0.91 4.47 1.15 2.47 0.20 2.66 0.75 主要的稀土矿物有独居石、氟碳铈矿、磷酸钇矿等。 我国稀土资源极其丰富，其特点可概括为：储量大、品种全、有价值的元素含量高、分 布广。已在18个省市发现蕴藏各类稀土矿，储量占世界已探明稀土矿藏的55％左右。南方 以重稀土为主，内蒙古以轻稀土为主。在内蒙古包头市北边白云鄂博，称为“世界稀土之都”， 储量占全国储量70％以上。国外稀土资源集中在美国、印度、巴西、澳大利亚和俄罗斯等国。 9.4 如何从稀土矿物中提取稀土元素？ 解：从稀土矿物中提取稀土元素主要包括三个阶段： （1）精矿的分解：利用化学试剂与精矿作用使稀土元素富集在溶液或沉淀中，与伴生元 素分离开来。方法可分为干法和湿法。 （2）化合物的分离与纯化：从混合稀土氧化物或混合稀土盐中分离出单一的稀土元素。 方法有分级结晶法、分级沉淀法、选择性氧化还原法、离子交换法、溶剂萃取法等。 （3）稀土金属的制备：通常采用熔融盐电解和热还原法。
第19章 过渡元素（一）习题 1．选择题 19－1下列配离子属于反磁性的是……………………………………………（ ） (A) [Mn(CN)6]4- (B) [Cu(en)2]2+ (C) [Fe(CN)6]3- (D) [Co(CN)6]3- 19－2下列氧化物与浓H 2SO 4共热，没有O 2生成的是……………………（ ） (A) CrO 3 (B) MnO 2 (C) PbO 2 (D) V 2O 5 19－3下列离子中磁性最大的是………………………………………………（ ） (A) V 2+ (B) Cr 3+ (C) Mn 2+ (D) Fe 2+ 19－4 在某种酸化的黄色溶液中，加入锌粒，溶液颜色从黄经过蓝、绿直到变为紫色，该溶液中含有……………………………………………………………（ ） (A) Fe 3+ (B) +2VO (C)-2 4 CrO (D) Fe (CN)-4 6 19－5在碱性溶液中氧化能力最强的是………………………………………（ ） (A) - 4 MnO (B) NaBiO 3 (C) Co 2O 3 (D)-272O Cr 19－6过渡金属和许多非金属的共同点是……………………………………（ ） (A) 有高的电负性 (B) 许多化合物有颜色 (C) 有多种氧化态 (D) 许多化合物具有顺磁性 19－7 CrO 5中Cr 的氧化数为 …………………………………………………（ ） (A) 4 (B) 6 (C) 8 (D) 10 19－8在酸性介质中加入过氧化氢(H 2O 2)时不生成过氧化物的化合物是…（ ） (A) 钛酸盐 (B) 重铬酸盐 (C) 钒酸盐 (D) 高锰酸盐 19－9根据铬在酸性溶液中的元素电势图可知， ?(Cr 2+/Cr)为…………… （ ） Cr 3+──── Cr 2+ ───── Cr (A) -0.58 V (B) -0.91 V (C) -1.32 V (D) -1.81 V 19－10 已知V 3+ / V 2+ 的 ?= -0.26 V ，O 2/H 2O 的 ?= 1.23 V ，V 2+离子在下述溶液中能放出氢的是………………………………………………………………（ ） (A) pH = 0的水溶液 (B) 无氧的pH = 7的水溶液 -0.41 V -0.74 V
第十九章过渡元素习题 一.选择题 1.外层电子构型为ns0的元素是( ) A. La B. V C. Pd D. Nb 2.下列标出水合离子的颜色,其中正确的是( ) A. Ni2+()紫色 B. Co2+()蓝色 C. Ti3+()紫红 D. Mn2+()绿色 E. Fe3+()淡紫 3.下列离子中,半径最小的是( ) A. Ca2+ B. Sc3+ C. Ti3+ D. Ti4+ 4.最难熔的金属是( ) A. Cr B. W C. Os D. Ta 5.同族金属元素的化学活性随原子序数的增加而增加,但例外的是( ) A. ⅠA B. ⅠB C. ⅢA D. ⅢB 6.同一族过渡元素,从上到下,氧化态的变化( ) A. 趋向形成稳定的高氧化态 B. 趋向形成稳定的低氧化态 C. 先升高而后降低 D. 没有一定规律 7.关于过渡金属氧化态的一些说法中,正确的是( ) A. 在同一过渡系列中金属的氧化态,随(n-1)d,ns轨道中价电子数增多而逐 渐升高 B. 在过渡金属的各类化合物中,最低氧化态只能是+2 C. 各族过渡金属自上而下,因核电荷增加,高氧化态趋向于不稳定 D.在氧化物和氟化物中,过渡金属可出现稳定的高氧化态 8.在配合物中,过渡元素的离子或原子是( ) A. 路易士酸 B. 路易士碱 C. 提供电子对 D. 质子酸 9.周期表中第5,6周期同族上下两个元素的性质很相似是由于( )
A. 原子半径增大 B. 镧系收缩 C. 核电荷增多 D. 电子层数减少 10.下列说法正确的是( ) A. 单质钛不与HCl反应 B. 单质钛不与HF反应 C. 单质钛不与熔融碱反应 D. 单质钛能与O2.N2卤素反应 11.钛与浓热盐酸反应的现象是( ) A. 放出气体得到无色溶液 B. 放出气体,并生成白色沉淀 C. 生成白色沉淀和紫色溶液 D. 生成紫色溶液并放出气体 12.工业上制取金属钛可选用( ) A, 用H2还原TiO2 B. 用镁还原TiCl4 C. 用镁还原TiO2 D. 用H2还原TiCl4 13.下列关于钛的反应方程式中,不正确的是( ) A. Ti┼2HCl==TiCl2┼H2↑ B. Ti┼6HF=H2TiF6┼2H2↑ C. Ti+4HNO3 (浓)=H2TiO3 +4NO2↑+H2O D. Ti+O2=TiO2 14.Ti具有优越的抗腐蚀性能,是因为( ) A. Ti本身不活泼,难与O2,H2O,H+或OH-反应 B. Ti与杂质形成腐蚀电池时,Ti是阴极 C. Ti本身虽活泼,但其表面易形成钝化膜 D. TiO2+是一种缓蚀剂 15.下列说法错误的是( ) A. TiO2能溶于热浓硫酸 B. TiO2能溶于浓盐酸 C. TiO2能溶于熔融碱 D. TiO2是两性产物 16.TiO22+溶于HF酸后,溶液中含有( ) A. TiO22+ B. Ti4+ C. TiF4 D. TiF62- 17.由TiO2制备TiCl4可用下列哪种方法( )
第21章过渡元素（Ⅱ）1.完成并配平下列方程式 (1)2FeSO4+ Br2 +H2SO4=Fe2(SO4)3+2HBr (2)2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl (3)2FeCl3 +2KI=2FeCl2+I2+2KCl (4)2Fe(OH)3 +KClO3 +4KO H=2K2FeO4+KCl+5H2O (5)2Co(OH)2 + H2O2+2OH-=2Co(OH)3 (6)Co2O3 +6HCl=CoCl2 +Cl2+3H2O (7)4K4[Co(CN)6] + O2+2H2O=4K3[Co(CN)6] + 4KO H (8)2Ni(OH)2+Br2+2OH-=2N i(OH)3+2Br- (9)Ni2+＋2HCO3-=NiCO3＋CO2+H2O (10)N i2++6NH3(过量) =[Ni(NH3)6]2+ (11)将SO2通入FeCl3溶液中。 2Fe3++SO2+2H2O =2Fe2++SO42-+4H+. (12)向硫酸亚铁溶液加入Na2CO3后滴加碘水。 Fe2++CO32- +2H2O=Fe(OH)2 +2HCO3- 2Fe(OH)2+CO32- +I2+2H2O= 2Fe(OH)3+2I-+2HCO3- (13)硫酸亚铁溶液与赤血盐混合。 Fe2++[Fe(CN)6]3-+K+=KFe[Fe(CN)6](Turnbull’s blue) (14)过量氯水滴入FeI2溶液中。 2FeI2+13Cl2+12H2O=2FeCl3+4HIO3+20HCl (15)硫酸亚铁受热分解。 △ 2FeSO4·7H2O2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O (16)用浓硫酸处理Co(OH)3。 Co(OH)3+3H2SO4= Co2(SO4)3+6H2O (17)向K4[Co(CN)6]晶体滴加水。 4K4[Co(CN)6]+O2+2H2O= 4K3[Co(CN)6]+4KO H (18)向CoCl2和溴水的混合溶液中滴加NaO H溶液。 2Co2++Br2+6OH-=2Co(O H)3↓+2Br- (19)弱酸性条件下向CoSO4溶液中滴加饱和KNO2溶液。 Co2++ NO2-+2H+＝Co3++ NO↑+ H2O (20)碱性条件下向NiSO4溶液中加入Na ClO溶液。 2Ni2++NaClO+4O H-＝2Ni(O H)3↓+NaCl