d区元素化合物的性质铁钴镍【精选】

有关“d区元素性质实验”思考题的解答有关“d区元素性质实验”思考题的解答与P区元素性质实验相比较，学生对d区元素性质实验问题的回答，多感觉有一些把握不准。

这是因为大家对这些化合物接触及了解的都少，且其不遵守所谓“规律性”的现象也较多的缘故。

因而，这部分内容也是一个学习上的难点。

一、“铬、锰、铁、钴、镍实验”思考题1.试总结铬、锰、铁、钴、镍氢氧化物的酸碱性和氧化还原性。

在低价的Cr(OH)3、Mn(OH)2、Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2中，只有Cr(OH)3有显著的两性，其余都表现为碱性（只与酸反应，而不与NaOH反应）。

比较他们的还原性，其中Fe(OH)2和Mn(OH)2的还原性最强（能被空气中的氧气氧化）。

对高价的H2CrO4、HMnO4、Fe(OH)3、Co(OH)3、Ni2O3·H2O来说，前两个H2CrO4和HMnO4表现为酸性，后3个通常表现为碱性。

这些高价的化合物都有氧化性，但其中Fe(OH)3的氧化性最弱、H2CrO4、HMnO4次之（已相当强）、Co(OH)3、Ni2O3·H2O 的氧化性最强。

2. 在Co(OH)3中加入浓HCl，有时会生成蓝色溶液，加水稀释后变为粉红色，试解释之。

Co(OH)3与浓HCl的反应并不只是一个简单的酸碱反应。

由于Co3 有强氧化性，能被Cl-离子还原成Co2 ，而Co2 离子又以配离子[CoCl6]4-的形式在溶液中存在。

所以反应方程式为：2Co(OH)3 6H14Cl- = 2[CoCl6]4- Cl2 6H2O。

其中的配离子[CoCl6]4-为蓝色。

由于配离子[CoCl6]4-并不稳定，加水稀释使溶液中Cl-离子浓度降低时，又有[Co(H2O)6]2 配离子（粉红色）生成。

反应为，[CoCl6]4-6H2O = [Co(H2O)6]2 6Cl-。

这就是溶液又变成粉红色的原因。

3. 在K2Cr2O7溶液中分别加入Pb(NO3)2和AgNO3溶液会发生什么反应？由于Cr2O72-在水溶液中实际存在有下述平衡，Cr2O72- H2O = 2 CrO42- 2H 。

D区元素的应用原理1. 什么是D区元素D区元素是指周期表中的第三行（即d区）的元素，也被称为过渡元素。

这些元素具有一些特殊的性质，使其在许多领域中具有广泛的应用。

2. D区元素的特性D区元素有以下几个特性：•较高的熔点和沸点：D区元素通常具有较高的熔点和沸点，这是由于它们之间的金属键相对较强导致的。

•多种氧化态：D区元素可以形成多种不同的氧化态，这是由于其外层d电子的不稳定性决定的。

例如，铁可以形成+2和+3的氧化态，铜可以形成+1和+2的氧化态。

•良好的催化作用：D区元素常常具有良好的催化作用，能够加速化学反应的速度。

这是由于其d电子可以提供额外的反应中心。

•磁性：D区元素通常具有磁性，这是由于其d电子的自旋和轨道角动量相互作用导致的。

铁、镍和钴是常见的具有磁性的D区元素。

3. D区元素的应用D区元素由于其特殊的性质，被广泛应用于各个领域。

以下是D区元素在不同领域中的主要应用：3.1 冶金工业•钢铁生产：铁是冶金工业中最重要的D区元素，它被用于制造钢铁。

由于铁具有较高的熔点和良好的硬度，使得钢铁在建筑、交通、机械等领域得到广泛应用。

•合金制备：D区元素常常与其他金属元素形成合金，以改善金属的性能。

例如，铜和锌形成的黄铜具有良好的可加工性和耐腐蚀性。

3.2 化学催化剂D区元素在化学催化剂中具有广泛应用。

催化剂是能够加速化学反应速率但不参与反应的物质。

以下是几个常见的D区元素催化剂及其应用场景：•铁催化剂：在氨基酸合成、氨合成等反应中广泛应用。

•钯催化剂：用于氢化反应、烯烃的部分氢化等。

•铂催化剂：在有机合成反应中具有广泛应用，如氢化、氧化、加成等。

3.3 电子行业•电池制造：D区元素的氧化态变化使其非常适合作为电池的正负极材料。

例如，锂作为锂离子电池的正极材料，具有高储能密度和较长的循环寿命。

•电子器件制造：D区元素在半导体领域中具有重要应用。

例如，硅是最常用的半导体材料之一，它具有稳定的半导体性能，在电子芯片和光电器件制造中得到广泛应用。

第二十三章 d 区元素（一）第四周期 d 区元素23-8铁钴镍•第V I I I B族元素在周期系中是特殊的一族，它包括4、5、6三个周期的九个元素：铁、钴、镍、钌，铑、钯、锇、铱、铂。

•23-8-1铁系元素的基本性质•V I I I B族在周期系中位置的特殊性是与它们之间性质的类似和递变关系相联系的。

在九个元素中，显然也存在通常的垂直相似性，如F e、R u 和O s，但是水平相似性如F e、C o和N i更为突出些。

因比为了便于研究，通常称F e、C o、N i三个元素为铁系元素，并在一起叙述和比较，其余六个元素则称为铂系元素。

•铁、钴、镍三个元素的最外层都有两个电子，仅次外层d电子分别为6、7、8（钯除外，为4d10），而且原于半径也很相近，所以它们的性质很相似。

一般条件下铁只表现+2和+3氧化态，在极强的氧化剂存在条件下，铁还可以表现不稳定的+6氧化态(高铁酸盐)。

•钴在通常条件下表现为+2，在强氧化剂存在时则显+3氧化态，镍则经常表现为+2氧化态。

这反映出第一过渡系元素发展到V I I I B族时，由于3d轨道已超过半充满状态，全部价电子参加成键的趋势大大降低，除d电子最少的铁可以出现不稳定的较高氧化态外，d电子较多的钴都不显高氧化态。

它们的原子半径、离子半径、电离势等性质基本上随原子序数增加而有规则的变化。

镍的原子量经钴小，这是因为镍的同位素中质量数小的一种占的比例大。

•铁、钴、镍单质都是具有白色光泽的金属。

铁、钴略带灰色，而镍为银白色。

它们的密度都较大，熔点也较高。

钴比较硬而脆，铁和镍却有很好的延展件。

此外，它们都表现有铁磁性，所以钴、镍、铁合金是很好的磁性材料。

•就化学性质来说，铁、钴、镍都是中等活泼的金属，这可由它们的电极电势看出。

在没有水汽存在时，常温下它们与氧、硫、氯等非金属单质不起显著作用，但在高温，它们将与上述非金属单质和水蒸气发生剧烈反应，如：• 3F e +2O 2===F e 3O 4• F e +S ===F e S• 2F e +3C 12===2F e C l 3• 3F e +C ===F e 3C• 3F e +4H 2O ===F e 3O 4+4H 2• 常温时，铁和铝、铬—样，与浓硝酸不起作用，这是因为在铁的表面生成一层保护膜使铁“钝化”，因此贮运浓硝酸的容器和管道也可用铁制品。

整理铁、钴、镍的性质-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN实验六 铁、钴、镍的性质一、实验目的1、 试验并掌握铁、钴、镍氢氧化物的生成和氧化还原性质；2、试验并掌握铁、钴、镍配合物的生成及在离子鉴定中的作用。

二、实验原理铁、钴、镍常见氧化值：＋2和＋3 另外 Fe 还有+6 1、Fe 2+、Co 2+、Ni 2+的还原性 （1）酸性介质Cl 2 + 2Fe 2+（浅绿）＝2Fe 3+（浅黄）+2Cl -（2）碱性介质铁（II ）、钴（II ）、镍（II ）的盐溶液中加入碱，均能得到相应的氢氧化物。

Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化，往往得不到白色的氢氧化亚铁，而是变成灰绿色，最后成为红棕色的氢氧化铁。

Co （OH ）2也能被空气中的氧气慢慢氧化。

2、Fe 3+、Co 3+、Ni 3+的氧化性由于Co 3+和Ni 3+都具有强氧化性，Co(OH)3，NiO(OH)与浓盐酸反应分别生成Co(II)和Ni(II)，并放出氯气。

CoO(OH)和NiO(OH ）通常由Co （II ）和Ni(II)的盐在碱性条件下用强氧化剂（Cl 2、Br 2）氧化得到。

Fe 3+易发生水解反应。

Fe 3+具有一定的氧化性，能与强还原剂反应生成Fe 2+。

白色粉红绿色黑色Co(OH)2Co(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3还原性增强氧化性增强Ni （OH ）2Ni （OH ）33、配合物的生成和Fe 2+、Fe 3+、Co 2+、Ni 2+的鉴定方法 （1）氨配合物Fe 2+和Fe 3+难以形成稳定的氨配合物。

在水溶液中加入氨时形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀。

将过量的氨水加入Co 2+或Ni 2+离子的水溶液中，即生成可溶性的氨合配离子[Co(NH 3)6]2+或[Ni(NH 3)6]2+。

不过[Co(NH 3)6]2+ 不稳定，易氧化成[Co(NH 3)6]3+。

（2）氰配合物Fe 3+，Co 3+，Fe 2+，Co 2+，Ni 2+都能与CN -形成配合物。

d区金属元素铬、锰、铁、钴、镍一、实验目的d区金属元素(铬、锰、铁、钴、镍)一、实验目的1. 试验并掌握铬、锰主要氧化态化合物的重要性质及各氧化态之间相互转化的条件。

2. 试验并掌握二价铁、钴、镍的还原性和三价铁、钴、镍的氧化性。

3. 试验并掌握铁、钴、镍的配合物的生成及性质。

二、实验原理位于周期表中第四周期的Sc~Ni称为第一过渡系元素，第一过渡系元素铬、锰、铁、钴、镍是最常见的重要元素。

铬为周期表中ⅥB族元素，最常见的是+3和+6氧化态的化合物。

+3价铬盐容易水解，其氢氧化物呈两性，碱性溶液中的+3价氧化态铬以CrO2－形式存在，易被强氧化剂如Na2O2或H2O2氧化为黄色的铬酸盐。

2 CrO2－ +3 H2O2 + 2 OH－CrO42－ +4 H2O常见+6价氧化态的铬化合物是铬酸盐和重铬酸盐，它们的水溶液中存在着下列平衡：2 CrO42－ + 2 H+Cr2O72－ + H2O除了加酸、加碱条件下可使上述平衡发生移动外，向Cr2O72－溶液中加入Ba2+、Ag+、Pb2+离子时，根据平衡移动规则，可得到铬酸盐沉淀。

2 Ba2+ + Cr2O72－+ H2O BaCrO4↓(柠橙黄色) + 2 H+4 Ag+ + Cr2O72－+ H2O Ag2CrO4↓(砖红色) + 2 H+2 Pb2+ + Cr2O72－+ H2O PbCrO4↓(铬黄色) + 2 H+重铬酸盐是强氧化剂，易被还原成+3价铬(Cr3+溶液为绿色或蓝色)。

锰为周期表ⅦB族元素，最常见的是+2、+4、+7氧化态的化合物。

+2价态锰化合物在碱性介质中形成Mn(OH)2。

Mn(OH)2为白色碱性氢氧化物，溶于酸及酸性盐溶液中，在空气中易被氧化，逐渐变成棕色MnO2的水合物[MnO(OH)2]。

4 Mn(OH)2 + O MnO(OH)2(褐色) + 2 H2O+2价态锰化合物在酸性介质中比较稳定，与强氧化剂（如NaBiO3、PbO2、S2O82－等）作用时，可生成紫红色MnO4－离子，这个反应常用来鉴别Mn2+。

《工程化学》d区ds区元素的基本性质及分析实验一、实验目的掌握铬、锰主要氧化态间的转化反应及其条件；掌握铬、锰、铁、钴、镍的配合物和硫化物的生成与性质。

掌握铜、银、锌、镉、汞几种金属元素氧化物和氢氧化物的性质；掌握铜、银、锌、镉、汞的配合物生成与性质。

二、实验原理第四周期d区元素主要有钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）几种金属元素，它们都能形成多种氧化值的化各物。

Cr3+和Fe3+都易水解，Fe3+有一定氧化性，而Cr3+和Mn2+在酸性溶液有较弱的还原性。

强氧化剂能将它们氧化为Cr2O72-和MnO4-。

在碱性溶液中，[Cr(OH)4]-可被H2O2氧化为CrO42-。

CrO42-在酸性溶液中转变为Cr2O72-。

重铬酸盐溶解度较铬酸盐大，因此，它们与Ag+、Pb+、Ba2+等离子在一起时，常生成铬酸盐沉淀。

Cr2O72-和MnO4-都具强氧化性，Cr2O72-在酸性溶液中被还原为Cr3+。

MnO4-在酸性、中性、强碱性溶液中，还原产物分别为Mn2+、MnO2和MnO42-。

MnO2和MnO4-在碱性环境下反应，也能得MnO4-。

而在酸性及近中性溶液中，MnO42易歧化为MnO2和MnO4-。

铬、锰、铁、钴、镍都易形成多种配合物。

当Co2+和Ni2+分别与过量氨水反应后得[Co(NH3)6]2+和[Ni(NH3)5]2+。

[Co(NH3)6]2+易被空气中O2氧化成[Co(NH3)6]3+。

Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应，或Fe3+与[Fe(CN)6]4-反应，都生成蓝色沉淀配合物。

Fe3+与SCN-在酸性溶液中，反应得红色的多级配合物。

Co2+也能与SCN-反应得[Co(SCN)4]2-，该配离子易溶于有机溶剂中呈现蓝色。

ds区元素，包括铜（Cu）、银（Ag）、金（Au）、锌（Zn）、镉（Cd）、汞（Hg）几种金属元素。

其中，铜在化合物中，常见氧化数为+2和+1。

无机化学实验d区元素重要化合物的性质主讲人：邱丽娟实 验 目 的1. 掌握铬主要化合物的性质及Cr3+的鉴定反应2. 掌握Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)化合物的还原性和Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、 Ni(Ⅲ)化合物的氧化性及其递变规律3. 掌握Fe、Co、Ni的主要配位化合物的性质及其在定性分析中的应用1. 铬的化合物2. Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)化合物的还原性3. Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)化合物的氧化性4. 铁、钴、镍的配合物1. 铬的化合物2. Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)化合物的还原性3. Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)化合物的氧化性4. 铁、钴、镍的配合物（1）Cr(OH)3的生成和性质（ⅰ）制备少量的Cr(OH)3，观察沉淀的颜色，并用实验证明Cr(OH)3的两性。

写出离子反应方程式。

（ⅱ）用实验证明[Cr(OH)4]-加热易完全水解的事实。

观察现象，写出离子反应方程式。

2[Cr(OH)4]- + (x -3)H 2O Cr 2O 3·x H 2O↓+ 2OH -(生成灰绿色沉淀)Cr 3+ + 3OH - Cr(OH)3↓ (生成灰绿色沉淀)Cr(OH)3 + OH - [Cr(OH)4]- (沉淀溶解，溶液呈亮绿色)Cr(OH)3 + 3H + Cr 3+ + 3H 2O （沉淀溶解，溶液呈深蓝色）（2）Cr(Ⅲ)的还原性和Cr3+的鉴定自制少量的[Cr(OH)4]-溶液，然后加入几滴 3%H2O2溶液，微热，观察溶液颜色的变化。

写出离子反应方程式。

2[Cr(OH)4]- + 2OH- + 3H2O2 2CrO42-+ 8H2O (溶液由亮绿色变为黄色)Cr3+的鉴定：在点滴板上滴加一滴上述溶液，加入1滴稀HOAc,再加入1滴Pb(NO3)2溶液,观察黄色沉淀的产生。

CrO42- + Pb2+ PbCrO4↓(生成黄色沉淀)（3）CrO 42-和Cr 2O 72-在水溶液中的平衡和相互转化 选用合适的试剂，使Cr 2O 72-先转变成CrO 42- ,再转变回Cr 2O 72- 。

第十四章d区元素（一）铬锰铁钴镍第一节d区元素通论（p290）一、原子的电子层结构和原子半径ⅢB～ⅠB，d区和ds区，价电子构型：（n-1）d1-10ns1-2，见p111面原子的电子层结构。

同一过渡系元素，随着原子序数的增加，原子半径依次减小，但从第5族开始变得缓慢。

见p292面图14-2。

二、氧化态ns和(n-1)d能量相差不大，d电子也能部分参与成键，形成多种可变氧化态。

见p293面。

三、单质的物理性质ⅡB族：Zn、Cd、Hg，低熔点金属，其余m.p.、b.p.、密度、硬度都较高。

见p293面。

许多过渡元素的单质及其化合物呈现顺磁性（顺磁，定义为左旋物质体系，S极向上）。

四、单质的化学性质活泼性差别很大。

第一过渡系元素都是比较活泼的金属，从左至右，金属性逐渐减弱。

与第一过渡系元素相比，第二、三过渡系元素较不活泼，即同族元素自上而下，金属活泼性逐渐减弱。

五、氧化物及其水合物的酸碱性d区元素高氧化态的氧化物是酸性氧化物，相应的水合物为酸。

低价态的氧化物为碱性氧化物，其相应的水合物为碱。

同一过渡系的氧化物及其水合物的碱性，从左至右逐渐减弱，高氧化态时表现为从碱到酸。

在同一族中各元素自上而下，氧化态相同时酸性减弱而碱性增强。

见p295面表14-4。

六、配合物形成体易生成配位化合物（有空轨道，半径小，对配位体有较强吸引力）。

七、水合离子的颜色Cu+、Ag+、Au+、Zn2+、Cd2+、Hg2+，（n-1）d10ns0构型，无未成对电子，水合离子无色。

见p296面表14-5。

八、催化性催化性与电子在d轨道未填满有密切关系。

第一节铬及其化合物一、铬的物理性质和化学性质物理性质：自然界：铬铁矿，FeO·Cr2O3（FeCr2O4）纯Cr，银白色金属，硬度大，耐磨性好，反光率强，化学性质稳定（在空气中不起变化，不变色，强烈的钝化作用）其用途：①常作保护装饰性镀层；②加入钢中，增强钢的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性、硬度、弹性。

铁系元素与化合物的性质分析铁系元素是指周期表中第26号元素铁（Fe）及其邻近元素，包括铁、钴（Co）、镍（Ni）以及铼（Re）、锝（Tc）和锰（Mn）等元素。

这些元素在自然界和人类生活中具有重要的地位，其性质的研究对于理解自然界的运行机制以及应用于工业和生物领域都具有重要意义。

1. 铁的性质及应用铁是地壳中含量最丰富的金属元素之一，具有良好的导电和导热性能。

铁的熔点较高，可以制备出坚固耐用的结构材料，如钢铁。

钢铁广泛应用于建筑、交通、机械等领域，是现代工业的基础材料之一。

此外，铁还是血红蛋白中的主要成分，对于人体的氧运输起着重要作用。

铁缺乏会导致贫血等健康问题，因此铁元素在医学和食品领域也具有重要的应用价值。

2. 钴、镍的性质及应用钴和镍是铁系元素中的重要成员，它们在性质上与铁相似，但也有一些独特的特性。

钴是一种银白色的金属，具有高熔点和磁性。

钴的化合物广泛应用于催化剂、颜料和电池等领域。

例如，钴酸锂是一种重要的正极材料，被广泛用于锂离子电池中。

镍是一种具有银白色光泽的金属，具有良好的耐腐蚀性能。

镍被广泛应用于合金制备中，如不锈钢、合金钢等。

此外，镍也是一种重要的催化剂，可用于化学反应中的催化过程。

3. 铁系元素的氧化态及化合物铁系元素的氧化态多种多样，常见的有+2、+3、+4、+6等。

不同氧化态的铁系元素具有不同的化学性质和应用价值。

铁的氧化态+2和+3是最常见的。

+2态的铁离子在水溶液中呈现为浅绿色，常用于催化剂和生物体系中。

+3态的铁离子呈现为红色或黄色，广泛应用于染料、催化剂和医学领域。

钴的氧化态+2和+3也是常见的。

+2态的钴离子呈现为粉红色，广泛应用于颜料、催化剂和医学领域。

+3态的钴离子呈现为蓝色，被广泛应用于染料和磁性材料中。

镍的氧化态+2和+3也具有重要的应用价值。

+2态的镍离子呈现为绿色，广泛应用于颜料、催化剂和电池等领域。

+3态的镍离子呈现为黄色，被广泛应用于染料和催化剂中。

铁钴镍[Ar]3d6~84s2铁系元素价电子构型重要氧化值Fe3d64s2+2,+3, (+6) Co3d74s2+2,+3,(+5) Ni3d84s2+2,+3,(+4)最高氧化值不等于族序数。

Fe(铁) Co(钴) Ni(镍)主要矿物磁铁矿(Fe3O4)赤铁矿(Fe2O3)黄铁矿(FeS2)辉钴矿(CoAsS)镍黄铁矿(NiS·FeS)主要用途钢铁工业最重要的产品和原材料制造合金制造合金制造合金金属制品的保护层铁系元素具有光泽的银白色金属。

为铁磁性物质。

中等活泼金属，能溶于稀酸(钴、镍缓慢)。

空气和水对钴、镍和纯铁稳定,含杂质铁在潮湿空气中形成棕色铁锈(Fe 2O 3·x H 2O)，加热时，Fe, Co, Ni 可与O 2, S, X 2等反应。

冷、浓硝酸可使铁、钴、镍钝化。

铁系元素单质Fe, Co, Ni 熔点接近。

铁、钴、镍的化合物1. 氧化物混合价态Fe3O4具有强磁性、良好导电性FeⅡFeⅢ[FeⅢO4]+2 FeO CoO NiO黑色灰绿色暗绿色+3 Fe2O3 Co2O3 Ni2O3砖红色黑色黑色两种晶型：α-Fe2O3顺磁性，γ-Fe2O3铁磁性还原性递增氧化性递增，稳定性递减+2 FeO CoO NiO 黑色 灰绿色 暗绿色 +3Fe 2O 3 Co 2O 3 Ni 2O 3 砖红色黑色黑色均为碱性氧化物, 难溶于水和碱, 溶于强酸Fe 2O 3 + 6HCl ＝ 2FeCl 3 + 3H 2OCo 2O 3 + 6HCl ＝ 2CoCl 2+Cl 2 +3H 2O2. 氢氧化物Ox H O Fe 232⋅32224Fe(OH)O 2H O 4Fe(OH)−→−++) 白(s, Fe(OH)2OHFe2 2 2 O 无+ -+)红棕 (s, Fe(OH) 3 2O 红棕）(s,Fe(OH)3OH Fe3-3→++O3HFeCl 3HCl Fe(OH)233+−→−+白—灰绿—棕黑22Co2OH Co(OH)(s,)+-+−−→粉),Co(OH)Cl(s 蓝氯化羟钴(碱式氯化钴) O x H O Co 232⋅(慢))(s,Co(OH)32O 暗棕色−−→−蓝—灰蓝—灰棕)绿(s,Ni(OH)2OH Ni22果→+-+OH 6Cl 2MCl )HCl(62M(OH)Cl2M(OH)O H ClO 2M(OH)2223322++−→−++−→−++--浓还原性：Fe(Ⅱ)>Co(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)M=Co,Ni)NiO(OH)(s,O 2黑色−−→−3. 卤化物 氧化性 大 小Fe(Ⅲ) Co(Ⅲ) Ni(Ⅲ)F - FeF 3 CoF 3 * (350℃分解) Cl - FeCl 3 CoCl 3 * (常温分解)Br - FeBr 3 * *I - * * * 小 大 稳定性 大 小大 小还原性 稳定性1） FeCl 3有明显的共价性，易潮解。