金属有机化学课件和习题及解答
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点燃点燃点燃点燃 点燃 点燃△ △ △ △ 点燃第三章金属及其化合物一、金属的物理通性:常温下,金属一般为银白色晶体(汞常温下为液体),具有良好的导电性、导热性、延展性。
二、金属的化学性质:物质 NaAlFe保存 煤油(或石蜡油)中 直接在试剂瓶中即可 直接在试剂瓶中 化性 常温下氧化成Na 2O : 4Na + O 2 = 2Na 2O 点燃生成Na 2O 2 2Na + O 2 == Na 2O 2 常温下生成致密氧化膜: 4Al + 3O 2 = 2Al 2O 3 致密氧化膜使铝耐腐蚀。
纯氧中可燃,生成氧化铝: 4Al +3O 2 ===== 2Al 2O 3潮湿空气中易受腐蚀:铁锈:主要成分Fe 2O 3 纯氧中点燃生成: 3Fe+2O 2 =====Fe 3O 4与 O 2与Cl 22Na+Cl 2==2NaCl2Al+3Cl 2 ===== 2AlCl 3 2Fe+3Cl 22FeCl 3与S 常温下即可反应:2Na + S = Na 2S加热时才能反应: 2Al + 3S == Al 2S 3加热只能生成亚铁盐: Fe + S == FeS与水常温与冷水剧烈反应:2Na+2H 2O=2NaOH+H 2↑去膜后与热水反应: 2Al+6H 2O====2Al(OH)3↓+3H 2↑常温下纯铁不与水反应。
加热时才与水蒸气反应: 3Fe+4H 2O(g)====== Fe 3O 4+4H 2与 酸 溶 液 2Na+2HCl=2NaCl+H 2↑ 2Al+6HCl==2AlCl 3+ 3H 2↑ Fe+2HCl=FeCl 2+H 2↑ 与 碱 溶 液 ----------------------2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2↑---------------------与 盐 溶 液 与硫酸铜溶液: 2Na+2H 2O+CuSO 4= Cu(OH)2+Na 2SO 4+H 2↑与氯化铁溶液:6Na+6H 2O+2FeCl 3= 2Fe(OH)3+6NaCl+ 3H 2↑ 置换出较不活泼的金属单质置换出较不活泼的金属单质与 氧 化 物 ---------------------- 镁条引燃时铝热反应:2Al+Fe 2O 3=======Al 2O 3+2Fe ---------------------金属活泼性逐渐减弱Na 2ONa 2O 2Al 2O 3Fe 2O 3 性质 碱性氧化物 非碱性氧化物 两性氧化物 碱性氧化物 颜白色固体淡黄色固体白色固体 赤红色固体△相互转化2FeCl2+Cl2====2FeCl32FeBr2+Br2====2FeBr3主要表现:性(还原性)2FeCl3+Fe===3FeCl22FeBr3+Fe===3FeBr2表现:性(氧化性)检验遇KSCN不显血红色,加入氯水后显红色遇KSCN显血红色用途净水剂等印刷线路板等四、金属及其化合物之间的相互转化1、铝及其重要化合物之间的转化关系,写出相应的化学反应方程式。
金属的化学性质(讲义及答案)及答案一、选择题1.现有一种固体粉末状样品,已知该样品由氧化铜和铁组成。
取样品少许,加入一定量的稀硫酸,待反应停止后过滤,得到滤渣和滤液。
向滤液中加入一根洁净的铁丝,铁丝表面无明显变化。
关于该实验有如下说法()① 该样品的颜色为黑色;② 向样品中加入稀硫酸后,一定有气体生成,且液体颜色不变;③ 滤渣中一定有铜,不一定有铁;④ 滤液中含有硫酸铜和硫酸亚铁;⑤ 滤液中溶质只有硫酸铁。
A.2个B.3个C.4个D.5个答案:A解析:A【解析】氧化铜与铁粉都是呈黑色,所以①正确。
该题中发生的反应有:氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜(溶液呈蓝色)和水;铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁(浅绿色);可能还会发生铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气;所以错误。
反应后的滤液中加入铁丝,表面无明显变化,说明溶液中不存在硫酸铜和硫酸,滤液则为硫酸亚铁的溶液。
则铜一定被铁完全置换。
所以③正确,④⑤不正确。
点评:根据金属的化学性质进行解答。
2.某溶液含有Cu(NO3)2和AgNO3,先向其中加入一定量的铁粉进行处理,并绘制参加反应的铁与溶液中溶质种类的关系图(如下图)。
下列说法正确的是()A.当参加反应的铁的质量为m1时,溶质的种类、金属单质种类均为3种B.当参加反应的铁的质量为m1、m2时,两者溶液中Cu(NO3)2的质量分数相等C.溶质种类为2种时,金属单质种类可能为2种D.当溶质种类为1种时,金属单质种类可能为1种答案:C解析:C【解析】【分析】在金属活动性顺序中,位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来,铁>铜>银,铁能与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,能与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,生成的铜能与硝酸银反应生成硝酸铜和银。
【详解】A、当参加反应的铁的质量为m1时,溶液中溶质的种类为三种,表明铁的量少,没有将硝酸铜和硝酸银全部置换出来,金属单质不可能是三种,故A错误;B、当参加反应的铁的质量为m1、m2时,溶液中溶质的种类为三种,表明硝酸银没有全部被置换出来,硝酸铜没有参加反应,硝酸铜的质量相等,但是溶液的质量不相等,故硝酸铜的质量分数不相等,故B错误;C、当溶质种类为两种时,硝酸银全部被置换为银,硝酸铜可能有部分被置换为铜,金属单质的种类可能是2种,故C正确;D、当溶质种类为1种时,表明溶液中的硝酸银和硝酸铜全部参加反应,金属单质至少两种,不可能为1种,故D错误,故选C。
第一讲 《金属的化学性质》第一课时地壳中含量最多的金属元素是Al :7.73%,第二位Fe :4.75%。
大多数金属以化合态存在。
原因:金属元素外层电子数较少,易失去电子,因而性质活泼。
【思考与交流】举例说明金属能发生哪些化学反应?【探求新知】一、金属与非金属的反应 金属钠的物理性质与存放方法。
钠一般存放在石蜡油或煤油中1:Na 和O 2反应(1) 常温下 【实验探究1】用小刀从中间切开,观察钠切面的颜色变化银白色逐渐变暗 反应可表示为: 4Na + O 2 ==== 2Na 2O (颜色:白色固体)(2)钠的燃烧。
【实验探究2】用小刀切下绿豆粒大小的钠块,用滤纸吸干煤油后放入坩埚中,点燃酒精灯进行加热。
描述实验现象:金属先熔化,在空气中燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体 反应可表示为: 2Na + O 2 Na 2O 2 (颜色:淡黄色固体)注意:①用镊子夹取存放在煤油中的金属钠,②用滤纸吸干表面的煤油防止干扰观察现象,③未用完的钠块全部放回原试剂瓶中。
2、铝与氧气的反应4Al+3O 22Al 2O 3【实验探究1】 用坩埚钳钳住一块铝片在酒精灯上加热至熔化,轻轻晃动 实验现象 逐渐熔化,失去光泽,但不滴落原因: 铝的熔点 为665℃ 氧化铝的熔点 为2050℃ ,铝表面的致密氧化膜包在铝的外面,所以熔化了的液态铝不会落下。
【实验探究2】 用坩埚钳钳住一块用砂纸打磨过的铝片在酒精灯上加热至熔化,轻轻晃动 实验现象: 熔化的铝仍不滴落原因: 磨去氧化膜的铝片在空气中很快又形成一层新的氧化膜Δ【归纳小结】①金属的活动性越强,与氧气反应就越易进行(如钠露置空气中就氧化);金属活动性越弱,与氧气发生反应时反应条件较高(如铁在空气中不能被点燃),俗语说“真金不怕火炼”就说明金在加热条件下不与氧气反应。
②金属和氧气反应一般生成普通氧化物,例MgO Al2O3 CuO,但钠在氧气中燃烧生成Na2O2,铁在氧气中燃烧生成Fe3O4。
金属有机化学课件一、引言金属有机化学是研究金属与有机物之间的化学键、反应和应用的学科。
它是现代化学的一个重要分支,涉及有机化学、无机化学和物理化学等多个领域。
金属有机化学的研究不仅可以丰富化学的理论体系,还可以为材料科学、催化科学、生命科学等领域提供重要的理论支持和实践应用。
本课件旨在介绍金属有机化学的基本概念、重要反应和应用领域,以帮助学生更好地理解和掌握这一学科。
二、金属有机化学的基本概念1.金属有机化合物金属有机化合物是由金属原子与有机基团通过共价键连接而成的化合物。
金属原子通常与碳、氮、氧、硫等非金属原子形成配位键,形成金属有机配合物。
金属有机化合物具有独特的化学性质和广泛的应用领域。
2.配位键配位键是指金属原子与有机基团之间的共价键。
在金属有机化合物中,金属原子通常提供一个或多个空轨道,而有机基团提供一个或多个孤对电子,它们之间通过共价键相连。
配位键的形成使金属原子能够与多种有机基团形成稳定的化合物。
3.配合物配合物是由中心金属原子和周围的配体通过配位键连接而成的化合物。
配合物通常具有确定的结构和独特的性质,如催化活性、光学活性等。
配合物在材料科学、催化科学和生命科学等领域具有重要应用。
三、金属有机化学的重要反应1.均相催化反应均相催化反应是指在金属有机化合物催化下,反应物和催化剂处于同一相(液相或气相)的催化反应。
均相催化反应具有高效、选择性好和反应条件温和等优点,广泛应用于有机合成、石油化工和环境保护等领域。
2.配位聚合反应配位聚合反应是指在金属有机化合物催化下,通过配位键的形成将单体连接成高分子聚合物的反应。
配位聚合反应具有活性高、选择性可控和产物性能优异等特点,是合成高性能高分子材料的重要方法。
3.金属有机化合物的合成反应金属有机化合物的合成反应包括有机配体的合成、金属有机化合物的合成和金属有机配合物的合成等。
这些合成反应通常涉及有机合成、无机合成和物理方法等多种技术手段,需要根据目标产物的结构和性质进行合理设计。
金属有机化学
第12章过渡金属卡宾和卡拜
配合物及催化应用
1
12.1 定义
过渡金属卡宾配合物:以双键与过渡金属键合的配合物。
过渡金属卡拜配合物:以叁键与过渡金属键合的配合物。
12.2 过渡金属卡宾配合物的类型和结构特点
Fischer 卡宾
Schrock 卡宾
2
(OC)5W
O
CH 3
CH Ernst O. Fischer
Technical University of Munich,
Germany
Fischer 卡宾通常被看作是中性2e -给体,与金属的键更接近常规的单键(虽然我们经常将之表示为双键):
●卡宾碳可认为是sp 2杂化,提供一对孤对电子与金属形成单键;
●
其剩余的空轨道(纯p z 轨道)与其邻位杂原子的孤对电子作用,当然金属的π-反馈键也会与之竞争(杂原子竞争能力有如下顺序N > S > O );●
当金属缺电子时(如连接有多个好的π-受体,如CO ),这时不能很好地进行π-反馈,从而我们得到更接近M–C 单键(我们还是画成双键),而C–N 键之间存在部分双键性。
大多数Fischer 卡宾为d 6构型(将卡宾看作为中性2e -配体),但也存在d 4和d 8构型。
单线态卡宾中性2e -给体/ L
卡宾碳sp 2杂化p z
Richard Schrock
MIT
H
卡宾通常被看作是二阴离子4e-给体:
Fischer 卡宾和Schrock 卡宾成键方式的比较:
两种卡宾的对比
15
12.2.4 怎样计算两种金属卡宾的价电子数?
1)将两者都看作是中性的2e -给体(虽然我们仍表示为M=C );2)将两者都看作是二价阴离子4e -给体;
3)将Fischer carbene 看作是中性2e -给体(常见于具有d 6或d 8电子的中、后过渡金属);
将Schrock alkylidene 看作是二价阴离子4e -给体(常见于具有d 0,d 2电子的第4、5族金属,以及高氧化态的后过渡金属)。
怎样计算Fischer carbenes 和Schrock alkylidenes 的价电子数?
建议大家一致、一贯采用第二种方法!!
当总体考虑金属的外层价电子数时,几种方法均会给出相同的结果
OMe
+ R'SH(CO)5M C SR'
R
+ MeOH
H
(CO)5M C
CH BuLi
PhCHO
攻。
生成物再发生消除反应,得到过渡金属卡拜配合物。
(CO)5M
C R
(CO)5M
C R
X -
卡拜碳sp 杂化单阴离子4e -给体doublet / 二重态Fischer carbyne 和Schrock alkylidyne 在结构上尽管有些许不同,但主要方面是一致的,因此可将两者同等对待,均看作是三价阴离子的6e -给体。
卡拜碳sp 杂化三阴离子6e -给体quartet / 四重态
用Schrock 卡宾制备
利用卡宾碳的酸性或可消除中性分子
CCH 2)3Ta
C
CMe 3
D (Me 3CCH 2)3Ta
C
CMe 3
Li-tmp
+ C BuLi tmp
36
12.6 Schrock 卡宾的应用
12.6.1 烯烃的交互置换(移位,易位,复分解)反应
烯烃交互置换反应,是在过渡金属Schrock 卡宾配合物催化下两分子烯烃的碳-
碳双键重新组合的反应:
由丙烯经交互置换反应得到乙烯和2-丁烯,称三烯过程。
这是最早工业化的实例
:
金属卡宾催化的烯烃移位反应类型
交叉移位
关环移位
开环移位聚合
非环二烯移位聚合
开环交叉移位反应
不对称关环移位反应
开环移位聚合
E. O. Fischer
12.6.2 烯烃交互置换反应催化剂的发展
[Cp2Ti CHR]
R = H, Ph
试剂
(更稳定,易于保存)。