d区金属

1、三个过渡系：第一过渡系——第四周期元素从钪(Sc)到锌(Zn);第二过渡系——第五周期元素从钇(Y)到镉(Cd);第三过渡系——第六周期元素从镥(Lu)到汞(Hg);2、d区元素除 B族外，过渡元素的单质都是高熔点、高沸点、密度大、导电性和导热性良好的金属;3、第一过渡系元素的单质比第二、三过渡系元素的单质活泼;4、d区元素的颜色:第一过渡系金属水合离子的颜色：由d10和d0构型的中心离子所形成的配合物，在可见光照射下不发生d-d跃迁；而d1~d9构型的中心离子所形成的配合物，在可见光的照射下会发生d-d跃迁；对于某些具有颜色的含氧酸根离子，如：VO 43-(淡黄色)、CrO 42-(黄色)、MnO 4-(紫色)等，它们的颜色被认为是由电荷迁移引起的; 5、(1)钛(Ti)是银白色金属，其表面易形成致密的氧化物保护膜，使其具有良好的抗腐蚀性，特别是对湿的氯气和海水具有良好的抗腐蚀性能；(2)加热TiO 22nH O 可得到白色粉末状的TiO 2:3002222CTiO nH O TiO nH O −−−→+;(3)自然界中存在的金红石是TiO 2的另一种存在形式，由于含少量的铁、铌、钒、钽等而呈红色或黄色;(4)TiO 2在工业上用作白色涂料和制造钛的其他化合物； (5) TiO 2+H 2SO 4(浓)=TiOSO 4+H 2O ; TiO 2+2C(s)=Ti(s)+2CO(s) ; (6)制取Ti 的方法：通常用TiO 2、碳和氯气在800C~900C 时进行反应：800~900224222C CTiO C Cl TiCl CO ++−−−−→+ ;用Mg 还原TiCl 4: TiCl 4+2Mg=Ti+2MgCl 2 ; (7)TiCl 4在加热的情况下：2TiCl 4+H 2=2TiCl 3+2HCl ;(8)Ti 4+由于电荷多，半径小，使它具有强烈的水解作用，甚至在强酸溶液中也未发现有[Ti(H 2O)6]4+的存在，Ti 4+在水溶液中是以钛氧离子(TiO 2+)的形式存在；(9)在中等酸度的Ti 4+的盐溶液中加入H 2O 2：TiO2++H2O2=[TiO](H2O2)]2+(橘黄色) ;(10)在酸性溶液中用Zn还原TiO2+时，可形成紫色的[Ti(H2O)6]3+(可简写成Ti3+):2TiO2++Zn+4H+=2Ti3++Zn2++2H2O ;(11)向含有Ti3+的溶液中加入碳酸时：2Ti3++3CO32-+3H2O=2Ti(OH)3(s)+3CO2;(12)在酸性溶液中，Ti3+是一种比Sn2+略强的还原剂，它易被空气中的氧所氧化：4Ti3++2H2O+O2=4TiO2++4H+;(13)有机化学中常用Ti3+来证实硝基化合物的存在，它可将硝基还原为氨基：RNO2+6Ti3++4H2O=RNH2+6TiO2++6H+;6、(1)钒在自然界中的存在极为分散，很少可以见到钒的富矿；(2)钒是银灰色金属，在空气中是稳定的，其硬度比刚大；(3)钒对于稀酸也是稳定的，但在室温下，它能溶于王水或硝酸中，生成VO2+；浓硫酸和氢氟酸仅在加热条件下与钒发生作用；(4)加热时。

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。

实验三 ds 区金属(铜、银、锌、镉、汞)实验目的 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。

掌握Cu(I)、Cu(Ⅱ)重要化合物的性质及相互转化条件。

试验并熟悉铜、银、锌、镉、汞的配位能力，以及+22Hg 和Hg 2+的转化。

实验用品仪器：试管(10 mL)、烧杯(250 mL)、离心机、离心试管 固体药品：碘化钾、铜屑 液体药品：HCl (2mol · L -1、浓)、H 2SO 4 (mol · L -1)、HNO 3 (2 mol · L -1、浓)、NaOH (2 mol · L -1、6 mol · L -1、40％)、氨水(2 mol · L -1、浓)、CuSO 4 (0.2 mol · L -1)、ZnSO 4 (0.2 mol · L -1)、CdSO 4 (0.2 mol · L -1)、CuCl 2 (0.5 mol · L -1)、Hg(NO 3)2 (0.2 mol · L -1)、SnCl 2 (0.2 mol · L -1)、AgNO 3 (0.1 mol · L -1)、Na 2S (0.1 mol · L -1)、KI (0.2 mol · L -1)、KSCN (0.1 mol · L -1)、Na 2S 2O 3 (0.5 mol · L -1)、NaCl (0.2 mol · L -1)、金属汞、葡萄糖溶液 (10％) 材料：pH 试纸、玻璃棒实验内容一 铜、银、锌、镉、汞氢氧化物或氧化物的生成和性质 1．铜、锌、镉氢氧化物的生成和性质 向三支试管分别盛有0.5 mL0.2 mol · L -1CuSO 4、ZnSO 4、CdSO 4溶液的试管中滴加新配制的2 mol·L -1NaOH 溶液，观察溶液颜色及状态。

实验报告：d区金属元素钛钒铬锰背景d区金属元素是周期表中4d和5d区的过渡金属元素，包括钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）和锰（Mn）。

这些元素具有重要的工业应用和科学研究价值。

本实验旨在通过一系列实验方法对这些金属元素进行分析，了解它们的性质和特点。

实验目的1.通过化学反应、物理性质等实验手段分析钛、钒、铬和锰的特性；2.研究这些金属元素在不同条件下的反应行为；3.探究这些金属元素的应用领域及潜在价值。

实验步骤1.钛（Ti）实验：–准备一定浓度的氯化钛溶液；–在试管中加入氯化钛溶液，并观察其颜色变化；–在不同条件下，如加热或与其他试剂反应，观察其反应行为。

2.钒（V）实验：–准备一定浓度的硫酸亚铁溶液和硫酸钠溶液；–将硫酸亚铁溶液滴加到硫酸钠溶液中，观察产生的颜色变化；–在不同条件下，如改变温度或添加其他试剂，观察其反应行为。

3.铬（Cr）实验：–准备一定浓度的硫酸铬溶液；–在试管中加入硫酸铬溶液，并观察其颜色变化；–在不同条件下，如改变pH值或与其他试剂反应，观察其反应行为。

4.锰（Mn）实验：–准备一定浓度的硝酸锰溶液和氯化亚锡溶液；–将氯化亚锡溶液滴加到硝酸锰溶液中，观察产生的颜色变化；–在不同条件下，如改变温度或添加其他试剂，观察其反应行为。

分析钛（Ti）钛是一种轻质、高强度、耐腐蚀的金属，在航空航天、汽车制造和医疗器械等领域有广泛应用。

实验结果显示，在加热时，钛溶液呈现出橙红色，并发生氧化反应，生成了二氧化钛。

钒（V）钒是一种重要的合金元素，在钢铁工业中起着关键作用。

实验结果显示，当硫酸亚铁溶液滴加到硫酸钠溶液中时，产生了深蓝色的络合物。

这种颜色变化可以用来检测钒的存在和浓度。

铬（Cr）铬是一种耐腐蚀的金属，在不锈钢制造、镀铬工艺等方面有广泛应用。

实验结果显示，在酸性条件下，硫酸铬溶液呈现出黄绿色。

而在碱性条件下，它会转变为深绿色。

锰（Mn）锰是一种重要的合金元素，在冶金、电池制造和化学工业中有广泛应用。

第23章d区⾦属第四周期d区⾦属第23章 d区⾦属（⼀）第四周期d区⾦属[基本要求]1．掌握过渡元素的价电⼦构型特点及其与元素通性的关系。

2．掌握第四周期d区⾦属元素氧化态、最⾼氧化态氧化物及其⽔合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、⽔合离⼦以及含氧酸根颜⾊等变化规律。

3．掌握第⼀过渡系元素Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质和⽤途。

[教学重点]1．过渡元素的价电⼦构型特点及其与元素通性的关系。

2． Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质。

[教学难点]第四周期d区⾦属元素氧化态、最⾼氧化态氧化物及其⽔合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、⽔合离⼦以及含氧酸根颜⾊等变化规律。

[教学时数] 6学时[教学内容]23-1 引⾔d区⾦属：在元素周期表中具有部分填充的d电⼦的过渡元素，因都是⾦属，称为d区⾦属。

过渡元素: 具有部分充填d或f电⼦元素。

过渡元素在周期表中的位臵ⅢB- Ⅷ价电⼦构型：d 区: (n-1)d1-9ns1-2 （Pd 4d105s0 ）f 区：（n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2过渡元素按电⼦层结构划分外过渡族元素（d 区元素）和内过渡元素（f区元素）按周期划分为三个系列元素第⼀过渡系 Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu第⼆过渡系 Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag第三过渡系 La,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au第四过渡系 Ac到112号元素钪Sc，钇Y，镧La和镧系元素在性质上⾮常相似，常被总称为稀⼟元素。

23-2 第⼀过渡系元素的基本性质⼀、它们都是⾦属。

它们的硬度较⼤，熔点和沸点较⾼，导热、导电性能好，延性及展性好。

它们相互之间或与其它⾦属元素易⽣成合⾦。

⼆、⼤部分⾦属的电极电势为负值，即还原能⼒较强。

例如第⼀过渡系元素⼀般都有能从⾮氧化性酸中臵换出氢。

三、除少数例外，它们都存在多种氧化态。

d区金属元素钛钒铬锰实验报告D区金属元素钛、钒、铬和锰实验报告一、引言金属元素是化学中重要的组成部分，它们在工业生产和科学研究中发挥着重要的作用。

本实验旨在通过对D区金属元素钛、钒、铬和锰的实验研究，探索它们的性质和特点。

二、实验目的1. 研究D区金属元素钛、钒、铬和锰的物理性质；2. 比较这些金属元素之间的化学反应差异；3. 探索这些金属元素在实际应用中的潜力。

三、实验方法1. 实验材料：- 钛片、钒片、铬片和锰片；- 火焰试管；- 酸性溶液（例如盐酸）；- 氧化剂（例如高氯酸）；- 硝酸银溶液。

2. 实验步骤：a) 物理性质研究：i) 准备四个试管，分别放入钛片、钒片、铬片和锰片；ii) 观察每个金属片的颜色、光泽和硬度，并记录结果；iii) 测量每个金属片的密度和熔点，并记录结果。

b) 化学反应研究：i) 将每个金属片分别放入火焰试管中；ii) 观察并记录每个金属片在加热过程中的变化，包括颜色和火焰现象；iii) 将每个金属片分别与酸性溶液接触，观察并记录反应现象。

c) 应用潜力研究：i) 将每个金属片分别与氧化剂接触，观察并记录反应现象；ii) 用硝酸银溶液测试每个金属片是否含有卤素离子，并记录结果。

四、实验结果1. 物理性质研究：- 钛片：银白色，具有良好的光泽和硬度。

密度为4.5 g/cm³，熔点为1668°C。

- 钒片：灰黑色，具有一定的光泽和硬度。

密度为6.0 g/cm³，熔点为1910°C。

- 铬片：银白色，具有良好的光泽和硬度。

密度为7.2 g/cm³，熔点为1907°C。

- 锰片：灰白色，具有一定的光泽和硬度。

密度为7.2 g/cm³，熔点为1244°C。

2. 化学反应研究：- 钛片：在加热过程中，钛片发出明亮的白光，并产生火花。

与酸性溶液接触时，发生剧烈的气体释放反应。

- 钒片：在加热过程中，钒片发出黄色火焰，并产生火花。