物理性质与化学性质ds

第11章 s、ds、d区常见元素及其主要化合物CHAP.11 s,ds,d BLOCK ELEMENTS AND THEIR MAIN COMPOUNDS11.1 s区常见元素及其主要化合物s BLOCK MAIN ELEMENTS THEIR MAIN COMPOUNDS11.1.1 s区元素的通性1. s区元素的特点:(1) 碱金属金属性最强,碱土金属次之.IA、IIA元素原子的价电子层构型分别为: ns1、ns2(2)常见氧化值为+1、+2;(3)所生成的化合物多数是离子型;只有Li、Be所形成的化合物具一定共价性.(4)锂与镁两元素性质相近;钙、锶、钡的性质也很接近(5)锂与同族元素相比具许多特殊性质.2. s区的单质:(1)物理性质:有金属光泽;密度小(密度 < 5 g·cm-3为轻金属);熔点低;硬度小;导电、导热性好;光电效应.(2)化学性质:与氧、硫、氮、卤素反应.如:单质在空气中燃烧,能形成相应的氧化物.与水作用: 2M + 2H2O → 2MOH + H2(g)碱金属与水的作用:11.1.2 s区元素的主要化合物1.氧化物:(1)三类氧化物:正常氧化物(O2-):过氧化物(O22-):超氧化物(O2-):(2)形成条件: 直接形成 间接形成正常氧化物 Li,Be,Mg,Ca,Sr,Ba s区所有元素过氧化物 Na,(Ba) 除Be外s区元素超氧化物 (Na),K,Rb,Cs 除Be,Mg,Li外s区元素(3)结构与稳定性:O2-: s22s22p6O22-: KK(s2s)2(s *2s)2(s2px)2(p2p)4(p*2p)4O2-: KK(s2s)2(s *2s)2(s2px)2(p2p)4(p*2p)3键级 键能/ kΦ ·mol-1O2-: 498O22-: 1 142O2-: 3/2 398稳定性: O2- > O2- > O22-(4)性质:与H2O的作用:M2ⅠO + H2O →2MOH(Li→Cs剧烈程度↑)(MⅡO + H2O →2M(OH)2(BeO除外)Na2O2 + 2H2O →2NaOH + H2O22KO2 + 2H2O →2KOH + H2O2 + O2与CO2的反应:Li2O + CO2 →LiCO32Na2O2 + 2CO2 →2Na2CO3 + O24KO2 + 2CO2 →2K2CO3 + 3O2熔点及硬度:较典型的是碱土金属氧化物.BeO MgO CaO SrO BaO熔点/℃ 2530 2852 2614 2430 1918硬度(金刚石=10) 9 5.5 4.5 3.5 3.3M-O核间距/pm 165 210 240 257 277另外要注意, Na2O2在熔融时几乎不分解,但遇棉花,木炭以及其它有机物或铝粉等还原性物质时易发生爆炸.2.氢氧化物:LiOH NaOH KOH RbOH CsOH中强 强 强 强 强Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2两性 中强 强 强 强(箭头指向) 溶解度增大, 碱性增强碱土金属溶解度(20℃):3.重要盐类及其性质:(1)熔、沸点:绝大多数是离子晶体,但碱土金属卤化物有一定的共价性;Li+、Be2+极化力强,所形成的盐共价性较强.BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔点 /℃ 405 714 7 876 962离子性增强(2)溶解度:碱金属盐类一般易溶于水;碱土金属盐类除卤化物、硝酸盐外多数溶解度较小.(3)热稳定性:除硝酸盐外,其余盐类均具有较好的稳定性.BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3T分 /℃ ＜100 540 900 1290 1360稳定性 M2CO3＞MCO3BaSO4(重晶石) + Na2CO3 → BaCO3 + Na2SO4需注意Be盐以及可溶性Ba盐均有毒.4.锂 、铍的特殊性:例如锂与镁的相似性:单质与氧作用生成正常氧化物;氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大;氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶;氯化物均能溶于有机溶剂中;碳酸盐受热分解,产物为相应氧化物.对角线规则:周期系中,某元素及其化合物的性质与它左上方或右下方元素性质的相似性.Li Be B CNa Mg Al Si再如,Be(OH)2与Al(OH)3都是两性氢氧化物.同一周期最外层电子构型相同的金属离子, 左→右,Z+↑,极化作用↑;同族电荷相同的金属离子,上→下,离子半径↑,极化作用↓.11.2 ds区常见元素及其主要化合物ds BLOCK MAIN ELEMENTS AND THEIR MAIN COMPOUNDS11.2 ds区常见元素及其主要化合物具有强的极化力.所形成的二元化合物一般都部分或完全带有共价性.易形成配合物.11.2.1 Cu、Ag及其主要化合物1.铜、银单质的主要特点:溶、沸点较其它过渡金属低;导电性、导热性好,且Ag > Cu > Au;延展性好;化学活泼性较差.2Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu2(OH)2CO3(绿)Au、Ag不与O2发生反应,当有沉淀剂或配合剂存在时会发生反应.如:4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S(黑) + 2H2O再如:4M+O2+2H2O+8CN-→4[M(CN)2]-+4OH-式中M = Cu、Ag、Au.由于难溶物或配合物的生成, Cu、Ag以及Au单质的还原性增强,还能从稀酸溶液中置换出氢气.2Cu+2HCl+4CS(NH2)2→2[Cu(CS(NH2)2)2]+ +H2↑+2Cl-再如:2Ag + 2H+ + 4I-→ 2[AgI2]- + H2↑2. 铜、银主要化合物:铜、银较主要的化合物有氧化物及氢氧化物、卤化物、硝酸盐以及硫酸盐等.(1) 溶解性:氧化物都是难溶于水的共价型碱性化合物, CuO 略显两性;Cu(OH)2两性偏碱性:Cu(OH)2 + 2OH - → [Cu(OH)4]2-(亮蓝色)Cu +、Ag +为18电子构型,相应的盐大多也难溶于水如: CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu 2S再如卤化银溶解度: AgCl > AgBr > AgI(2)热稳定性:一般来说,固态时Cu(Ⅰ)的化合物比Cu(Ⅱ)化合物来得稳定.氧化物分解温度: Cu 2O > CuO.银的化合物更不稳定: Cu 2O > Ag 2O2Ag 2O → 4Ag + O 22AgNO 3 → 2Ag + 2NO 2 + O 2此外,许多Ag(Ⅰ)化合物对光敏感:AgX → Ag + 1/2X 2(3)其它较典型的性质:无水CuSO 4具强吸水性,可利用其颜色的转变检验或除去有机液体中微量的水.另外,当有氧存在时,适当加热Cu 2O 能生成CuO,利用这性质可除去氮气中的微量氧:2Cu 2O(暗红色) + O 2→4CuO(黑色)Ag +还有一个典型反应:2Ag + + S 2O 32- → Ag 2S 2O 3↓Ag 2S 2O 3 + H 2O → Ag 2S ↓+ H 2SO 4注意:Ag + + 2S 2O 32-(过量)→ [Ag(S 2O 3)2]3-3.Cu(Ⅰ)与Cu(Ⅱ)的相互转化:Cu +外层价电子构型为3d 10,故高温、固态时Cu(Ⅰ)化合物稳定性高于Cu(Ⅱ)化合物的稳定性. 在水溶液中, 稳定性Cu(Ⅰ) < Cu(Ⅱ)φ θ A/V Cu 2+ +0.159 Cu + +0.52 Cu显然,Cu +易歧化,不稳定.2Cu + =Cu 2+ + Cu, K θ=106.12如:Cu 2O + H 2SO 4 → CuSO 4 + Cu↓+ H 2O若要使Cu(Ⅱ) 转变为Cu(Ⅰ),必须要有还原剂存在,同时要降低Cu(Ⅰ)浓度.如:2Cu 2+ + 4I - → 2CuI↓ + I 2当形成沉淀或配离子时,电对发生了变化,其电极电势同时也发生了改变.再如:Cu 2O + 2HCl → 2CuCl↓ + H 2O4.铜族元素的配合物:有关电对的电极电势:Cu 2+ 0.859V CuI - 0.185V CuCu 2+ 0.438V CuCl 2- 0.241V CuCu 2+ 0.509V CuCl 0.171V CuCu(NH 3)42+ 0.013V Cu(NH 3)2+ -0.128V Cu很明显,有沉淀剂或配位剂存在时Cu(I)稳定性提高(1)Cu(I) 配合物:Cu(I)的配合物多为2配位.如:CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-2[Cu(OH)4]2- + C6H12O6→ Cu2O↓(暗红色) + C6H12O7 + 2H2O + 4OH-Cu2+ + 2P2O74-(过量)→ [Cu(P2O7)2]6-(蓝色)(3)Ag配合物:Ag的配合物多为2配位.2Ag+ + 2NH3 + H2O→Ag2O↓ + 2NH4+Ag2O + 4NH3 + H2O → 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH-银镜反应: [Ag(NH3)2]+能将醛或某些糖类氧化,自身还原为Ag.2[Ag(NH3)2]+ + HCHO + 3OH- → HCOO- + 2Ag↓+ 4NH3 + 2H2O11.2.2Zn、Cd、Hg及其主要化合物1.锌族单质的主要特点:低熔点;汞是室温下唯一的液态金属.易形成合金;如黄铜(Cu-Zn);汞齐(Ag-Hg,Na-Hg等)等.锌和镉化学性质相似,汞的化学活泼性要差得多;4Zn + O2 + CO2 + 3H2O→ ZnCO3 .3Zn(OH)2另外,锌与稀酸的反应难易与锌的纯度有关,越纯越难溶.2.锌族元素的主要化合物:(1)氧化物及氢氧化物:ZnO和Zn(OH)2都是两性物质;Cd(OH)2显两性偏碱性.氢氧化物稳定性变化有以下规律:Zn(OH)2 > Cd(OH)2 > Hg(OH)2 > Hg2(OH)2Hg(OH)2和Hg2(OH)2均极不稳定,特别是后者.Hg2+ + 2OH- →HgO↓ (黄) + H2O(2)卤化物等盐类:许多难溶于水的亚汞盐见光或受热易歧化为Hg(Ⅱ)化合物和单质汞(Hg2Cl2除外).如:Hg22+ + 2I-→ Hg2I2 ↓(草绿色)Hg2I2→HgI2↓(金红色) + Hg↓(黑色).HgI2 + 2I-→ [HgI4]2-[HgI4]2-称为奈斯勒(Nessler)试剂, 碱性条件下与 NH4+ 生成红棕色沉淀,用于鉴定NH4+. Hg2Cl2又称“甘汞”,无毒,见光易分解,是一种直线型共价分子.Hg2Cl2与氨水生成白色HgNH2Cl和黑色的Hg:HgCl2易升华,俗称“升汞”,略溶于水,剧毒,其稀溶液能杀菌.HgCl2分子中Hg以sp杂化形式与Cl结合,也是一种直线型共价分子HgCl2与稀氨水作用生成氨基氯化汞:HgCl2 + 2NH3 →NH2HgCl↓(白色) + NH4Cl若氨水过量:HgCl2 + 4NH3 →[Hg(NH3)4]Cl2 + 2Cl-另外可利用HgCl2在酸性溶液中具氧化性来鉴定Hg2+. 2HgCl2 + SnCl2 →Hg2Cl2↓(白色) + SnCl4Hg2Cl2 + SnCl2 →2Hg↓(黑色) + SnCl4ZnCl2具强吸水性,在水中水解形成配合酸.ZnCl2 + H2O →H[ZnCl2(OH)]水解产物能溶解某些金属氧化物:6H[ZnCl2(OH)] + Fe2O3 →2Fe[ZnCl2(OH)]3 + 3H2O (3)硫化物:ZnS可用于制作白色颜料以及荧光屏等.可利用CdS的黄色来鉴定镉.HgS的溶解度极小,只有在王水中才能溶解.3. Hg(Ⅰ)与Hg(Ⅱ)的相互转化:φ θ A/V Hg2+ +0. 92 Hg+ +0.793 Hg 显然,Hg2+能氧化Hg生成Hg22+:Hg2+ + Hg →Hg22+ K θ= 142如:Hg(NO3)2 + Hg →Hg2(NO3)2若要使Hg22+转化为Hg2+,就必须降低Hg2+的浓度.Hg22+ + S2- →HgS↓+ Hg↓可见,Hg(I)在游离时不歧化,当形成沉淀(除Hg2Cl2)、或配合物时会发生歧化.φθ A/V HgS -0.758V Hg2S -0.598V Hg4.锌族元素配合物:一般形成配位数为4的配合物.如:Zn2+ + 4OH-(过量)→[Zn(OH)4]2-CdS + 2H+ + 4Cl-→[CdCl4]2- + H2S↑HgS + S2-→[HgS2]2-另外,在溶液中Hg2+与Cl-存在如下平衡:Cl- Cl- Cl- Cl-Hg2+　[HgCl]+ [HgCl2] [HgCl3]- [HgCl4]2-再如:3HgS + 12Cl- + 8H+ + 2NO3-→ 3[HgCl4]2-+ 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O11.3 d区常见元素及其主要化合物d BLOCK MAIN ELEMENTS AND THEIR MAIN COMPOUNDSd区元素在过渡元素中占据很大的一部分.过渡元素包括ⅢB~Ⅷ族以及ⅠB、ⅡB族.一般分四个系列：第一过渡系：21Sc ~30Zn第二过渡系：39 Θ ~48Cd第三过渡系：57La ~80Hg(不包括镧系元素)第四过渡系：89Ac ~109Une(不包括锕系元素)11.3.1 d区元素通性1.有关原子参数:原子半径:第一电离能:价电子层构型:(n-1)d1-10ns1-2只有Pd较为特殊,4d105s02.氧化值:最显著的特征就是大多数元素具有多种氧化值.例如铬的氧化值可以从-2连续变化到+6.3.主要物理性质:第一过渡系的多种氧化值变化:第一过渡系总变化趋势:从左到右由高氧化值稳定变为低氧化值稳定.第二、三过渡系一般最高氧化值相当稳定,低氧化值较少见.d区同族元素从上到下氧化值的可变性减小,高氧化值趋于稳定.(1)熔点、沸点高;熔点最高的单质:钨(W,3410±20℃)(2)硬度大;硬度最大的金属:铬(Cr),硬度仅次于金刚石.(3)密度大;密度最大的单质:锇(Os,22.48g·cm-3)(4)导电性、导热性、延展性好.4.主要化学性质:(1)金属活泼性:钪钇镧是过渡元素中最活泼的金属,活泼性接近碱土金属.(2)氧化物水合物的酸碱性:(3)易形成配合物:具有未填满电子的d轨道,且离子半径较小,d电子对核的屏蔽作用也较小 铁、钴、镍等元素原子也能形成配合物.许多d区元素水合离子具有特征的颜色过渡元素金属活泼性:总趋势:从左至右活泼性降低.φθ(Ni2+/Ni) = -0.25Vφθ(Pd2+/Pd) = +0.92Vφθ(Pt2+/Pt) = +1.2V(估计值)φθ(Zn2+/Zn) = -0.763Vφθ(Cd2+/Cd) = -0.403Vφθ(Hg2+/Hg) = +0.854V总趋势:从上到下活泼性降低.氧化物水合物的酸碱性:第一过渡系低氧化值的氧化物水合物一般显碱性,但从左到右碱性随离子半径递减; 高氧化值氧化物水合物酸碱性变化规律为:几种水合离子颜色:例如,铁的三价水合离子是淡紫色的.由于水解形成: [Fe(OH)2(H2O)4]+而呈现黄色 概括起来,过渡元素具有以下几个主要特点:金属活泼性较强;同一元素具有多种氧化值;许多元素的水合离子或酸根具有特征的颜色;易形成多种配合物.铬是金属中最硬的,具较强的抗腐蚀性.1.Cr(Ⅲ)化合物:Cr(Ⅲ)化合物较典型的有Cr 2O 3(铬绿)以及Cr(OH)3.(1)酸碱性与溶解性:均为难溶解的两性化合物.Cr(OH)3的两性:Cr 3+以及其它盐溶液的颜色:Cr 2O 3与a -Al 2O 3同晶型,也极难溶(熔)解.使用酸性熔剂,如K 2S 2O 7共熔可转化为可溶性盐:Cr 2O 3 + 3K 2S 2O 7 = Cr 2(SO 4)3 + 3K 2SO 4(2)还原性:φ θ B/V CrO 42- -0. 12 Cr(OH)3 -1.1 Cr(OH)2 -1.4 Cr在碱性介质中Cr 3+具有较强的还原性.2[Cr(OH)4]- + 3H 2O 2 + 2OH -→2CrO 42- + 8H 2O另外,Cr 3+以及[Cr(OH)4]-在水中均易水解2.Cr(Ⅵ)化合物:Cr(Ⅵ)化合物较典型的有H 2CrO 4、H 2Cr 2O 7及其盐.(1)酸性与缩合性:铬酸、重铬酸都是强酸.HCr 2O 7- =Cr 2O 72- + H + K θa2 = 0.85H 2CrO 4 = HCrO 4- + H + K θa1 = 9.55HCrO 4- = CrO 42- + H + K θa2 = 3.2×10-7H 2CrO 4与H 2Cr 2O 7在水中存在以下平衡2CrO 42- + 2H + =2HCrO 4-= Cr 2O 72- + H 2O(黄) pH>6 (橙) pH<22Na 2CrO 4 +H 2SO 4→Na 2Cr 2O 7 + H 2O + Na 2SO 4 Na 2Cr 2O 7 + 2NaOH → 2Na 2CrO 4 + H 2O(2)溶解性:重铬酸盐除Ag 2Cr 2O 7外(K θsp =2.0×10-7)一般较易溶于水.4Ag + + Cr 2O 72- + H 2O = 2Ag 2CrO 4 + 2H +PbCrO 4 Ag 2CrO 4 BaCrO 4(铬黄) (砖红) (柠檬黄)难溶铬酸盐:(3)氧化性:φθ A/V Cr 2O 72- +1. 33 Cr 3+ -0.41 Cr 2+ -0.557 CrCr(Ⅵ)化合物在酸性条件下具较强的氧化性.Cr 2O 72- + 3H 2S + 8H +→2Cr 3+ + 3S↓ + 7H 2OCr 2O 72- + 6Cl - + 14H +→2Cr 3+ + 3Cl 2↑+ 7H 2O2Cr 2O 72- + 2C 2H 5OH + 16H +→ 4Cr 3+ + 3CH 3COOH + 11H 2O铬酸洗液是由饱和K 2Cr 2O 7溶液与浓H 2SO 4配制而成,当洗液发绿时说明该洗液失效.K 2Cr 2O 7 + H 2SO 4(浓)→ K 2SO 4 + 2CrO 3(暗红色针状结晶) + H 2O在酸性介质中要将Cr 3+氧化只有采用强氧化剂,如K 2S 2O 8:2Cr 3++3S 2O 82-+7H 2O→Cr 2O 72-+6SO 42-+14H +氧化值为+3和+6的Cr 在酸碱性介质中的相互转化关系为:有一个典型的反应可以用来鉴定CrO 42-或Cr 2O 72-的存在,也可以用来 鉴定Cr 3+ .Cr2O 72- + 4H 2O 2 + 2H + = 2CrO(O 2)2 + 5H 2O过氧化铬的结构为:过氧化铬很不稳定,在乙醚或戊醇中较稳定:Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)化合物均有毒, 且后者毒性更大.Cr3+的鉴定也可以有不同的方法,但是它们都是在过量OH-的条件下用H2O2将Cr3+氧化为CrO42-,然后加入不同的试剂:11.3.3锰的主要化合物酸性介质中的元素电势图(V):1.锰(Ⅳ) 的化合物:锰(Ⅳ) 的化合物最有代表性的当属MnO2.2MnO2 + 2H2SO4→2MnSO4 + 2H2O + O2↑MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2↑MnO2在碱性条件下也能被氧化.2MnO2 + 4KOH + O2 → 2K2MnO4 + H2O其它性质还有热稳定性:3MnO2 → Mn2O3 + O2↑MnO2的还原性:2.锰(Ⅱ) 的化合物:锰(Ⅱ) 的化合物较有意义的是锰(Ⅱ)盐,例如MnSO4,可作为动植物生长激素的成分.无水MnSO4具有一定的热稳定性,加热至红热也不分解,与其它几种锰(Ⅱ)盐不同.Mn2+在碱性条件下具有较强的还原性.Mn2+ + OH- → Mn(OH)2 (白)Mn(OH)2 + 1/2O2 → MnO(OH)2(棕)MnO(OH)2 + (x-1)H2O→ MnO2·xH2O(黑褐)Mn2+的还原性:Mn2+在酸性条件下较为稳定,只有用很强的氧化剂(PbO2、BiO3-、S2O82-或H2IO6等,以硝酸酸化)才能将其氧化.2Mn2++5BiO3-+14H+ → 2MnO4-+5Bi3++7H2O此反应能用于鉴定Mn2+3.锰(Ⅵ) 的化合物:锰(Ⅵ) 的化合物中较为稳定的是K2MnO4.锰酸盐在中性或酸性溶液中易发生歧化反应.3 MnO42- + 4H+ → MnO2 + 2MnO4- + 2H2O4.锰(Ⅶ) 的化合物:锰(Ⅶ) 的化合物中应用最广的为KMnO4.高锰酸钾在酸性条件下不稳定.4 MnO4- + 4H+ → 4MnO2 + 3O2 + 2H2O在中性或碱性介质中也会分解.KMnO4氧化能力强,不仅能与许多还原性物质作用,与自身较低氧化值的物质也能反应.2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O → 5MnO2 + 4H+KMnO 4被还原的产物取决于溶液的酸碱性以及与反应时自身的量有关KMnO 4氧化性:介质:酸性: 2MnO 4- + 5H 2S + 6H + → 2Mn 2+ + 5S↓+ 8H 2O6MnO 4- + 5S + 8H + →6Mn 2+ + 5SO 42- + 4H 2O中性: 2MnO 4- + 3SO 32- + H 2O → 2MnO 2↓+ 3SO 42- + 2OH -较浓碱溶液: 2MnO 4- + SO 32- + 2OH - → 2MnO 42- + SO 42- + H 2O相对量例如 MnO 4-酸性介质中与 SO 32-反应:SO 32-过量: 2MnO 4- +5SO 32- +6H + →2Mn 2++5SO 42- +3H 2OMnO 4-过量:最终将得到MnO 211.3.4 铁、钴、镍的主要化合物铁、钴、镍都是中等活泼的金属,且性质相似,一般称为铁系元素.相对来说铁略显活泼些,如它能被浓碱所侵蚀,而钴镍在碱性溶液中较为稳定.1.氧化物与氢氧化物:(1)酸碱性:氧化物中,Fe 2O 3(红棕色)是一种难溶于水的两性偏碱性的物质.氢氧化物中,一般认为Fe(OH)2、Co(OH)2以及新沉淀出来的Fe(OH)3略显两性Fe(OH)3 + 3OH -→[Fe(OH)6]3-(2)氧化还原性:氧化物氧化性:Ni 2O 3(灰黑色) > Co 2O 3(暗褐色) > Fe 2O 3Co 2O 3 + 6H ++ 2Cl -→2Co 2+ + Cl 2↑+ 3H 2O Ni 2O 3 + 6H + + 2Cl -→2Ni 2+ + Cl 2↑+ 3H 2O氢氧化物氧化性:Fe(OH)3(红棕) < Co(OH)3(褐棕) < Ni(OH)3(黑)2Co(OH)3 + 6HCl→2CoCl 2 + Cl 2↑+ 6H 2OFe(OH)3 + 3HCl→FeCl 3 + 3H 2O氢氧化物还原性:Fe(OH)2(白) > Co(OH)2(粉红) > Ni(OH)2(苹果绿)4Fe(OH)2 + O 2 + 2H 2O→ 4Fe(OH)3Co(OH)2初生时为蓝色,放置或加热时转变为粉红色.它被空气中O 2氧化的趋势小些.Ni(OH)2只有用强氧化剂,在强碱性条件下才能得到黑色的NiO(OH).2.一些主要的盐类:(1)水解性: Fe 3+较易水解.[Fe(H 2O)6]2+ (淡绿) =[Fe(OH)(H 2O)5]+ + H +, K θ = 10-9.5[Fe(H 2O)6]3+ (淡紫) =[Fe(OH)(H 2O)5]2+ + H +, K θ = 10-3.05Fe 3+还能发生进一步的水解,形成[Fe(OH)2(H 2O)4]+在较浓的溶液中(1mol·L -1)则形成双聚离子:[(H 2O)4Fe(OH)2Fe(H 2O)4]4+.最后水解产物为Fe(OH)3.(2)氧化还原性:还原性Fe 2+ > Co 2+ > Ni 2+氧化性Fe 3+ < Co 3+ < Ni 3+(3)较为典型的盐:FeSO 4与(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O:FeSO4还原性较强,不太稳定.4Fe2+ + O2 + 4H+→4Fe3+ + 2H2O5Fe2+ + MnO4- + 8H+→5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O摩尔盐相对稳定得多CoCl2:CoCl2所含结晶水不同时会呈现不同的颜色.CoCl2·6H2O CoCl2·2H2O CoCl2·H2O CoCl2(粉红) (紫红) (蓝紫) (蓝)FeCl3:FeCl3是一种棕褐色的共价化合物,会升华, 400℃时能以蒸汽状态的双聚分子存在. FeCl3还是一种中等强度氧化剂.2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+, K θ= 1014.7可作刻蚀剂.CoCl2的颜色与结晶水:2Fe3+ + Sn2+→ Fe2+ + Sn4+2Fe3+ + H2S → 2Fe2+ + S + 2H+3.配合物:Fe3+、Fe2+易形成配位数6的八面体型配合物;Co2+大多数配合物具有八面体或四面体型,且可以相互转化.[Co(H2O)6]2+ + 4Cl- = [CoCl4]2- + 6H2O(粉红) (蓝)c(HCl): (3mol·L-1) (8mol·L-1)Ni2+可形成各种构型的配合物.(1)与卤素形成的配合物:Fe3+、Co3+与F-能形成稳定的配离子.[FeF6]3-、[CoF6]3-都属外轨型配合物,相对来说前者更稳定些.(2)与氨形成的配离子: Fe2+、Co2+、Ni2+与NH3所形成的配合物稳定性顺序: Fe2+ <Co2+ <Ni2+. [Co(NH3)6]2+易被氧化为[Co(NH3)6]3+.Co2+: 3d74s0,与NH3形成配合物时采取d2sp3杂化(3)与CN-形成的配合物:Fe3+、Fe2+、Co2+、Ni2+都能与CN-形成内轨型的配离子,都很稳定.黄血盐K4[Fe(CN)6]·3H2O(黄), 是由Fe2+与过量的KCN溶液作用所得到.赤血盐K3[Fe(CN)6](深红)是由氯气氧化黄血盐得到这两种配合物有以下灵敏反应可分别用于鉴定Fe3+和Fe2+ :4 Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4-→Fe4[Fe(CN)6]3(普鲁士蓝)3 Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3-→Fe3[Fe(CN)6]2(滕氏蓝)(4)与SCN-形成的配离子:血红色[Fe(NCS)n]3-n以及蓝色的[Co(NCS)4]2-,可用来鉴定Fe3+以及Co2+:乙醚Co2+ + 4SCN-(过量) → [Co(NCS)4]2-或戊醇11.2常见金属离子的分离与鉴定SEPARATION AND EVALUATION OF MAIN METAL IONS常见金属离子:Ag+、Pb2+、Hg22+、Cu2+、Cd2+、Bi3+ Hg2+、As(Ⅲ,Ⅴ)、Sb(Ⅲ,Ⅴ)、Sn(Ⅱ,Ⅳ)Al3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+Ca2+、Sr2+、Ba2+、K+、Na+、NH4+、Mg2+ 11.4.1无机定性分析概述1.对鉴定反应的要求以及进行的条件:(1)要求:鉴定反应需有明显外观特征.溶液颜色改变;沉淀生成或溶解;气体产生.(2)条件:溶液酸度:离子浓度: 要满足析出足够的沉淀量.温度:温度升高,浓度增加;温度升高,加快反应速率;温度升高,某些产物分解.催化剂:Ag+2Mn2+ + 5S2O82- + H2O → 2MnO4- + 10SO42- + 16H+溶剂:Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+(介质)→2H2CrO6 + 3H2O以戊醇萃取. (蓝色)2.鉴定反应的灵敏度与选择性:（1）灵敏度:检出限量(m):在一定条件下,利用某反应能检出某离子的最小重量( m g ).最低浓度(x):在一定条件下,被检出离子能得到肯定结果的最低浓度(m g / ml)(2)选择性:专属反应: NH4+ + OH-→NH3↑ + H2O选择性反应:(3)提高选择性的途径:控制pH:加入掩蔽剂:3.分别分析和系统分析:(1)分别分析:其它离子共存时,不经分离直接检出某种离子的方法.(2)系统分析: 按一定程序,将离子加以分组分离,然后进行鉴定.组试剂: 应满足:分离完全;反应迅速;沉淀与溶液易分开; 一个组内离子种类不宜太多.4.空白试验和对照试验:(1)空白试验:用蒸馏水代替待检试液所进行的鉴定试验.Fe3+ + NH4SCN→ [Fe(NCS)6]3-血红检查试剂、蒸馏水是否含被鉴定的离子.(2)对照试验: 用已知待检离子的溶液代替未知试液所进行的鉴定试验.2Hg2+ + SnCl2 → Hg2Cl2↓白+ SnCl4Hg2Cl2 + SnCl2 →Hg↓黑+ SnCl4检查试剂是否失效,反应条件是否控制正确11.4.2常见金属离子的系统分析法1.H2S系统分析法:Ag+、Pb2+、Hg22+、Cu2+、Cd2+、Bi3+ Hg2+、As(Ⅲ,Ⅴ)、Sb(Ⅲ,Ⅴ)、Sn(Ⅱ,Ⅳ)Al3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+Ca2+、Sr2+、Ba2+、K+、Na+、NH4+、Mg2+ 分别检出NH4+、Fe3+、Fe2+2.硫化氢的代用品:硫代乙酰胺:CH3CSNH2 + 2H2O = NH4+ + CH3COO- + H2SCH3CSNH2 + 2OH- = NH3 + CH3COO- + HS-3.两酸两碱系统以及其它方法:以盐酸、硫酸、氨水以及氢氧化钠等为组试剂进行分离鉴定的方法称为两酸两碱系统分析法. 当然,也可以打破以上两种分离鉴定系统,综合利用各类物质的性质不同进行分离鉴定例题:不用硫化氢或其它硫化物试剂, 分离下列离子.Pb2+、Co2+、Bi3+、Ba2+当然,以上并不是最佳分离方案,可有多种方法.。

d区ds区重要化合物的性质化合物是由不同元素组成的物质，其性质在科学研究和工业应用中具有重要的意义。

在d区和ds区，许多化合物由过渡金属元素和其他元素组成，具有特殊的性质和应用。

本文将探讨d区和ds区重要化合物的性质。

一、配合物的性质配合物是由一个或多个中心金属离子与配体（通常是有机分子或无机阴离子）形成的化合物。

在d区和ds区，配合物具有许多重要的性质。

1. 水合作用许多金属离子在溶液中结合水分子形成水合物。

这种水合作用使得配合物具有溶解度和溶解度的变化，因此在溶液中具有良好的稳定性。

2. 配合物的颜色由于d电子的存在和转移，许多配合物具有明显的颜色。

这是由于d电子的跃迁引起的电子的吸收和发射，从而产生可见光谱。

3. 配合物的磁性许多配合物具有不同的磁性。

在配合物中，d电子的自旋和轨道运动导致了不同的磁性行为，如顺磁性和反磁性。

4. 配合物的光谱性质配合物的d电子在吸收或发射光时，产生特定的吸收光谱或发射光谱。

这些光谱可以被用来研究配合物的结构和性质。

二、过渡金属氧化物的性质过渡金属氧化物是由过渡金属元素和氧元素组成的化合物。

它们在许多重要领域具有广泛的应用。

1. 磁性过渡金属氧化物中的过渡金属离子具有未成对的d电子，因此具有磁性。

这使得它们在磁性材料和磁性存储器中具有重要作用。

2. 催化性能由于过渡金属氧化物表面具有特殊的化学性质，因此它们在催化剂中起着重要作用。

它们能够促进化学反应，提高反应速率。

3. 电子导电性过渡金属氧化物具有良好的电子导电性，因此它们在电池和电子器件中被广泛应用。

4. 光催化性能一些过渡金属氧化物具有光催化性能，能够吸收光能，催化光化学反应。

这对于环境保护和能源开发具有重要意义。

三、金属盐的性质金属盐是由金属离子和阴离子组成的化合物，其性质在生活和工业中具有重要意义。

1. 溶解度金属盐在溶液中具有不同的溶解度。

这是由于金属的化合价和盐的晶体结构等因素所决定的。

2. 导电性金属盐在溶液中能够电离成金属离子和阴离子，从而具有良好的电导性。

相对密度ds全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：相对密度（density）是物质在一定体积内所包含的质量与水的质量之比，是一个物质密度的相对概念。

相对密度用符号ds表示，即：\[ ds=\frac{m}{V} \]m表示物质的质量，单位是克（g）；V表示物质的体积，单位是立方厘米（cm³）。

相对密度常用于比较不同物质之间的密度大小，是一种重要的物质性质指标。

相对密度是衡量物质浓度和纯度的重要参数之一。

一般情况下，相对密度越大，代表物质的密度越大，成分越致密；相对密度越小，代表物质的密度越小，成分越疏松。

在实际应用中，相对密度的测定可以帮助我们判断物质的纯度程度、质量密度大小，能够为科学研究和生产过程提供重要参考。

相对密度不仅仅是一个物质性质的指标，还能够反映物质的物理、化学特性。

不同物质的相对密度有所不同，主要受其成分、结构、状态等因素的影响。

常见的金属材料如铁、铜、铝等的相对密度一般较高；而塑料、橡胶等非金属材料的相对密度较低。

相对密度可以帮助我们理解物质的性质和特点，为材料的选用与设计提供依据。

相对密度的测定方法多种多样，根据不同物质的性质和实验需求可以采用不同的方法进行测定。

常用的测定方法有比重法、气体比重法、水银柱法等。

比重法是最为常用的测定相对密度的方法之一，通过测定物质在空气和水中的质量，计算得到物质的相对密度值。

第二篇示例：相对密度（density specific，简称ds）是指物质的密度与某个标准物质的密度之比。

它是一个无量纲的相对指标，用来比较不同物质的密度。

在科学实验和工程领域，相对密度是一个重要的物理量，可以帮助我们了解物质的性质和特点。

在测量相对密度的过程中，我们通常会选择水作为标准物质。

水的密度是一个已知的常数，为1克/立方厘米（g/cm^3）。

相对密度的计算方法是将待测物质的密度除以水的密度，即ds = ρ/ρ_water。

如果待测物质的相对密度大于1，则说明该物质比水密度大，如果小于1，则说明比水密度小。

ds区元素化合物的性质实验报告实验目的：通过实验，探究DS区元素化合物的性质，理解其化学性质和物理性质。

实验原理：DS区元素化合物是指以硫、硒、碲为主元素所形成的化合物。

DS区元素具有典型的金属和非金属的特征，同时也具有一定的半导体特性。

DS区元素化合物的性质与其化学键的性质密切相关。

硫化物中的硫原子具有六个孤对电子，形成-2 价离子和两性离子；碲化物中的碲原子具有四个孤对电子，形成 +2 价离子和 -2 价离子；硒化物中的硒原子则可以彩蝶为+2 价或-2 价离子，也可以形成六配位的复合离子。

实验步骤：1、实验前准备将所需的DS区元素化合物样品称取好，准备好所需的实验设备和试剂。

2、测量熔点取一定量的DS区元素化合物样品，放入实验室专用的熔融点测定仪中，升温至样品融化，记录下样品的熔点。

3、测量电导率将一定量的DS区元素化合物样品溶解在水中，用电导仪测定其电导率。

记录下测得的电导率值。

4、测量硬度取一定量的DS区元素化合物样品，用硬度仪进行硬度测量。

记录下所测得的硬度值。

实验结果：以硫、碲、硒为主元素所形成的DS区元素化合物，其熔点各不相同。

这些化合物一般都是固体，不易溶于水，但它们的电导性却存在一定的差异。

硫化物具有较佳的电导性，碲化物的电导性极低，而硒化物的电导性介于它们之间。

此外，不同的DS区元素化合物具有不同的硬度。

硫化物比较硬，碲化物则相对较软。

硒化物的硬度介于它们之间。

实验结论：DS区元素化合物具有一定的半导体特性，其电导性能与硫、碲、硒之间的化学键种类密切相关。

DS区元素化合物的物理性质也各有不同，其硬度值与其它硫族元素化合物差别不大。

DS区元素化合物的性质实验结果为我们深入了解这类元素化合物提供了具体的实验数据支持。

第十章元素化学概论s区和ds区元素一、元素概论1.元素在周期表中的位置及其分类2.地壳、海洋及大气等“三圈”中元素的分布3.生命中的元素及元素的生物效应二、s区1.氢元素2.对角线规则（Li和Mg，Be 和Al相似性）三、ds区1.与s区的比较, 铜、汞的性质主族元素：最后一个电子排布在最外层，最外层电子总数等于该元素的族数。

副族元素：最后一个电子基本上都排布在倒数第二层，其最高能级组中的电子总数等于该元素的族数。

ds block (电子虽填充在外层s轨道上，但次外层有充满电子的d轨道)f 区元素包括内过渡元素，电子构型为(n-2)f1-14 (n-1)d0-2ns2地壳及大气中的元素海水中的元素生命元素及有毒元素1，必需元素（必需的宏量元素；必需的微量元素）2，有毒元素3，尚未确定元素（33种）微量元素：浓度与生物效应生命元素的特点在27种生命元素中，有6种对生命活动起着特别重要的作用，它们是：C，H，O，N，P和S。

生物高分子主要是由这6种元素构成的，如糖类主要由C，H，O三种元素构成；蛋白质中主要含C，H，O，N和S元素；核酸则由C，H，O，N，P等元素构成．这些元素有如下特点：(1)都存在于环境中生物是在地球上产生的，并同环境变化一起，沿着生态系的稳定性，有选择地取舍环境中的物质而进化发展．所以构成生物高分子的元素都是环境中存在的，且丰度较高。

生命元素的特点(2)都是轻元素构成生物高分子的元素在元素周期表处于前20位元素中，这样就使构成的生物体有较轻的重量。

(3)能形成很强的共价键C ，H ，O ，N 具有能形成共价键的共同性质，它们能相互作用生成大量不同形式的共价键化合物，因为共价结合的强度与所结合原子的原于量成反比，所以这四种元素能形成很强的共价键．这样就使生物分子在长期进化过程中能保持相对稳定。

(4)具有彼此相互结合的能力在有机分子中，由于围绕每个单键结合的碳原子的电子对具有四面体构型，借碳—碳健可形成许多不同的三维空间结构，固此可形成线性、分枝状或环状的骨架．碳原子还可以和氧、氢、氮和硫形成共价结合并把不同种类的功能基引入有机物分子结构中来。

实验二十：ds区金属（铜、银、锌、镉、汞）〔实验目的〕1.了解铜、银、锌、镉、汞氧化物或氢氧化物的酸碱性，硫化物的溶解性；2.掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)重要化合物的性质及相互转化条件；3.试验并熟悉铜、银、锌、镉、汞的配位能力，以及Hg22+和Hg2+的转化。

〔实验原理〕铜族元素包括铜、银、金，位于周期表ⅠB族；锌族元素包括锌、镉、汞，位于周期表ⅡB 族。

由于铜、锌族元素价电子层构型为(n-1)d10ns1、(n-1)d10ns2，都属ds区，故一并进行讨论。

一、铜族元素已知铜族元素价电子构型为(n-1)d10ns1，铜族元素原子不仅可以失去ns电子，也可进一步失去部分d电子。

因此铜族元素都有+1、+2、+3三种氧化态。

但由于其稳定性不同，铜常见的氧化态为+2，银为+1，金为+3。

1．铜的化合物①Cu(Ⅰ)的化合物：Cu(Ⅰ)的化合物在固态晨稳定性高于Cu(Ⅱ)，但在溶液中容易被氧化为Cu(Ⅱ)。

Cu溶液为无色。

几乎所有的Cu(Ⅰ)化合物都难溶于水，其溶解度顺序为：CuCl＞CuBr＞CuI＞CuSCN＞CuCN＞Cu2S物质颜色溶解性化学性质Cu2O 红色不溶于水。

弱碱性；对热稳定。

CuOH 黄色或橙色不溶于水。

不稳定，生成后立即分解为Cu2O。

CuX 白色CuCl、CuBr、CuI都不溶于水，溶解度按顺序降低Cu2+ + 2Cl- + Cu = 2CuCl→H[CuCl2] CuCl + CO + HCl → Cu(CO)Cl5H2OCu2S 黑色在盐Cu(Ⅰ)中是最小的3Cu2S+16HNO3(浓)=6Cu(NO3)2+4NO+8H2O+3SCu2S + 4CN- = 2[Cu(CN)2]-+ S2-配合物无色溶于水，由于为d10型离子，因此一般为无色。

[Cu(NH3)2]+ + O2→[Cu(NH3)4]+ [Cu(NH3)2]+ + CO → [Cu(NH3)2(CO)]+②Cu(Ⅱ)的化合物：Cu(Ⅱ)为ｄ9构型，它的化合物或配合物因Cu2+可发生ｄ－ｄ跃迁而呈现颜色。

第十一章副族元素化学第十章ds区元素第节素概述第一节ds区元素概述ds 区元素是指元素周期表中的ⅠB 、ⅡB 两族元素包括族元素，包括铜、银、金、锌、镉、汞等6种自然形成的金属元素及两种人工合成元素。

ds 区的名称是因为它们的外层电子构型:ⅠB : (n-1)d 10s 1或ⅡB :(n-1)d 10s 2从广义的角度看，ds区实际上是d区的一部分。

因本区元素次外层(n-1)d轨道已填满电子,而最外电子层构型和区相同，所以满电子,而最外电子层构型和s区相同，所以将此区域元素称为ds区元素。

ds区元素都是过渡金属。

但由于其d层电子是全充满的，所以体现的性质与其他过渡金属有所不同。

如：最高氧化态只能达到+3如：最高氧化态只能达到+3。

3第二节铜族元素（一）铜族元素的单质1.物理性质(1) 特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄)(2) 溶、沸点较其它过渡金属低(3) 导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au(3)导电性导热性好且(4)延展性好铜族元素2.化学性质(1)与O 2作用)2CuO(O 2Cu 2黑⎯→⎯+∆)(CO (OH)Cu CO O H O 2Cu 322222绿⎯→⎯+++∆碱式碳酸铜Au 、Ag O 发生反应，当有沉淀剂或g 不与2发生反应，有沉淀剂或配合剂存在时，可发生反应。

5=铜族元素−−−+⎯→⎯+++4OH]4[M(CN)8CN O 2H O 4M AuAg Cu M 222，，−++⎯→⎯+++OH)(])4[Cu(NH 8NH O 2H O 4Cu 23322无色)(])[Cu(NH 243蓝+不可用铜器盛氨水O 2→O2H S 2Ag O S 2H 2Ag 2222+⎯→⎯++6银器年久变黑(2) 与酸作用铜族元素c Cu、Ag、Au不能置换稀酸中的H +d 若生成难溶物或配合物，单质还原能力则增强()2A I 2A (g)H S(s)Ag S H 2Ag 222+⎯→⎯+(g)H 2AgI 4I 2H 2Ag 2-2+⎯→⎯++−+③Cu 、Ag 、Au 可溶于氧化性酸7（二）铜的重要化合物Cu 2O CuO颜色暗红色黑色溶解性难溶于水，易溶于酸热稳定性稳定,1235熔化也不分解高C 加入氨水[Cu(NH 3)2]+(无色)微溶Cu 2O + 2H +→Cu 2++ Cu + H 2OC O +2HCl 2C Cl +H Cu 2O + 2HCl →2CuCl + H 2O 10004CuO Cu O +O C (白色)CuO + 2H +→Cu 2++ H 2O4CuO Cu 2O + O 28（二）铜的重要化合物Cu 2O CuO颜色暗红色黑色溶解性难溶于水，易溶于酸热稳定性稳定,1235 熔化也不分解高C 加入氨水[Cu(NH 3)2]+(无色)微溶Cu 2O+4NH 3+H 2O →2[Cu(NH 3)2]++2OH -在空气中被氧化4[Cu(NH 3)2]++O 2+8NH 3+2H 2O →蓝94[Cu(NH 3)4]2+(深蓝)+4OH -CuOH 不稳定，至今尚未制得为浅蓝色难溶于水2-Cu(OH)2为浅蓝色，难溶于水1.受热易脱水2[Cu(OH)4]+C 6H 12O 6(葡萄糖)→Cu 2O +C 6H 12O 7+4OH -+2H 2O Cu(OH)2 CuO + H 2O 80~90C 两性以碱性为主(葡萄糖酸)2.两性：以碱性为主+2H + →2+ O (用此反应可检查尿糖Cu(OH)2+ 2H Cu +H 2O (浅兰色)Cu(OH)2+ 2OH -→[Cu(OH)4]2-(亮兰色)3. 溶于氨水2++2OH-10Cu(OH)2+4NH 3→[Cu(NH 3)4]2 + 2OH制取:1.,Cu 2+ + Cu + 4Cl -→2[CuCl 2]-1. 在热、浓HCl 溶液中, 用Cu 粉还原CuCl 2(无色)2. 用水稀释-→2CuCl ()+2Cl -总反应：Cu 2+ + Cu + 2Cl -→ 2CuCl2[CuCl 2]2CuCl (白色) + 2Cl 应用：CuCl + CO + HCl →[CuCl(CO)] ·H 2O 11（测CO ）2无水CuCl 2为棕黄色固体,是共价化合物易溶于水和有机溶剂(如乙醇、丙酮)CuCl 2溶液随c (Cl -)不同而呈不同颜色[C Cl 24H O [C (H 2+4Cl [CuCl 4]2-+ 4H 2O [Cu(H 2O)4]2+ + 4Cl -)(12(黄色) (浅蓝色)无水CuSO4为白色粉末，易溶于水，吸水性强，吸水后呈蓝色，可检验有机液体中的微量水分。