第二十二章 铁系元素和铂系元素讲解学习
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22 铁系元素和铂系元素22-1铁系元素通性ⅧB族元素与其它各族元素不同,有三个直行共九个元素,即第四周期的铁、钴、镍,第五周期的钌、铑、钯,第六周期的锇、铱、铂,通常把这九个元素按其性质上的接近程度分为两组,把第四周期的Fe、Co、Ni称为铁系元素,而其余六个元素则称为铂系元素,这里先讨论铁元素。
1.铁系元素的基本情况价电子构型3d64s2 3d74s2 3d84s2主要氧化数 +1.+2.+3 +2.+3.+4 +2.+3.+4原子半径(pm) 124.1 125.3 124.6离子半径(M2+) 74 72 69电离势(KJ/mol-1) 764.0 763 741.1电负性 1.83 1.88 1.91φ0M2+/M(V) -0.473 -0.227 -0.232①从价电子构型看,外层4s轨道均有2个电子,次外层3d轨道分别为6.7.8而原子半径,离子半径以很相近,因此性质相似。
②由于3d轨道已超过5个电子,全部价电子参与成键的可能性减少,随着价电子数的增加,从Fe-Co-Ni形成高氧化态的趋势减小;Fe有稳定的+2.+3氧化态,在强氧化剂存在下,可出现不稳定的+6氧化数(高铁酸盐FeO42-);Co则通常表现为+2,在强氧化剂存在下可出现不稳定的+3氧化态;Ni则经常表现为+2氧化态。
这可理解为在电子层数相同的情况下,随着原子序数增加(3d电子增加),有效核电荷增加,使核对价层电子的吸引力增强,故3d电子的稳定性增加而难于参加成键。
因而显高氧化态趋于困难。
③从电离势和φ0值可以看出从Fe-Ni金属活泼性减弱,这也可从Z*的变化加以理解。
2.单质的性质①都具有铁磁性,即经磁场作用后,能使磁场大大加强,磁场取消后也不立即消失。
②都是中等活泼的金属。
(见φ0M2+/M)a.在常温和无水蒸汽存在时,几乎不与O2、S、Cl等非金属单质反应,但在高温下,则能与很多非金属和水蒸汽反应。
如:b. 它们都能溶于稀酸。
第二十二章铁系元素和铂系元素第二十二章 铁系元素和铂系元素一、选择题1. (4607)最适于对 Fe(H 2O) 描述的是……………………………………………………… ( )(A) sp 3d 2杂化,顺磁性 (B) sp 3d 2杂化,反磁性(C) d 2sp 3杂化,顺磁性 (D) d 2sp 3杂化,反磁性2. (4603)下列物质不能大量在溶液中共存的是…………………………………………………( )(A)-36Fe(CN)和OH -(B)-36Fe(CN)和I - (C)-46Fe(CN)和I 2 (D) Fe 3+ 和Br - 3. (4608)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) 多种氧化态 (D) 许多顺磁性化合物4. (4609)对第四周期的过渡元素,不具备的性质是……………………………………………( )(A) 形成多种氧化态(B) 形成配位化合物(C) 配位数为4或6(D) 形成的离子必具有4s 23d n 的电子排布5. (4610)下列化合物中显反磁性的是……………………………………………………………( )(A) NiCl 2 (B) CoSO 4 (C) VOCl 3 (D) TiF 36. (4670)下列新制备出的氢氧化物沉淀在空气中放置,颜色不发生变化的是………………( )(A) Fe(OH)2 (B) Mn(OH)2 (C) Co(OH)2 (D) Ni(OH)27. (4604)根据价层电子的排布,下列化合物中为无色的是……………………………………( )(A) CuCl (B) CuCl 2 (C) FeCl 3 (D) FeCl 28. (4617)下列离子中氧化性最强的是……………………………………………………………( )(A) CoF -36(B) Co(NH 3)+33 (C) Co(CN)-36(D) Co 3+ 9. (4636)根据晶体场理论,FeF -36高自旋配合物的理论判据是……………………………… ( )(A) 分裂能 > 成对能 (B) 电离能 > 成对能(C) 分裂能 > 成键能 (D) 分裂能 < 成对能10. (4643)下列气体中能用氯化钯(PdCl 2)稀溶液检验的是………………………………………( )(A) O 3 (B) CO 2 (C) CO (D) Cl 211. (4672)在FeCl 3与KSCN 的混合液中加入过量NaF ,其现象是………………………………( )(A) 产生沉淀 (B) 变为无色 (C) 颜色加深 (D) 无变化12. (4673)同一族过渡元素,从上到下,氧化态的变化是………………………………………( )(A) 趋向形成稳定的高氧化态 (B) 先升高后降低(C) 趋向形成稳定的低氧化态 (D) 没有一定规律13. (4682)弱场中,八面体和四面体配合物的 CFSE 相等的是…………………………………( )(A) Fe 2+ (B) Ni 2+ (C) Mn 2+ (D) Cu 2+ 14. (1627)用作治疗癌症的含铂药物是……………………………………………………………( )(A) H 3NPtCl H 3N Cl (B) H 3N Pt Cl NH 3 (橙黄) (鲜黄)(C) H 2PtCl 6 (D) PtCl 415. (1637)在Fe 3+溶液中加入NH 3·H 2O 生成的物质是…………………………………………( )(A) Fe (OH)3 (B) Fe (OH)6]3-(C) [Fe (NH 3)6]3+ (D) [Fe (NH 3)3(H 2O)3]3+16. (1638)[Ni(CN)4]2-和[Ni(CO)4]中未成对电子数分别是………………………………………( )(A) 0和2 (B) 2和2 (C) 2和0 (D) 0和017. (1657)含有下列离子的溶液,与Na 2S 溶液反应不生成黑色沉淀的一组是…………………( )(A) Fe 2+,Bi 3+ (B) Cd 2+,Zn 2+(C) Fe 3+,Cu 2+ (D) Mn 2+,Pb 2+18. (1659)下列各组元素中,性质最相似的两种元素是……………………………………………( )(A) Mg 和Al (B) Zr 和Hf (C) Ag 和Au (D) Fe 和Co19. (1660)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 520. (1674)在碱性溶液中氧化能力最强的是………………………………………………………( )(A)-4MnO (B) NaBiO 3 (C) Co 2O 3 (D)-272O Cr 二、填空题 1. (4622)Fe(III)、Co(III)、Ni(III)的三价氢氧化物与盐酸反应分别得到_______________________________________ ,这说明______________较稳定。
2. (4657)Co(II)的三种配离子:A. [Co(H 2O)6]2+B. [Co(NH 3)6]2+C. [Co(CN)6]4-(1) 还原性从强到弱的顺序是_________________________;(2) 水溶液中稳定性的顺序是_________________________。
3. (1635)在FeCl 3和FeSO 4溶液中各加入Na 2CO 3溶液,将分别产生___________和____________;把后者放在空气中,最后会变成____________。
(要分别标明沉淀产物的颜色)4. (1639)在NiSO 4和CoSO 4溶液中各加入过量KCN 溶液,将分别生成__________和__________;将后者溶液放置或微热渐渐转化而成__________。
5. (1641)氢氧化铁的浓强碱性溶液中加入次氯酸钠,并加热,反应的化学方程式是 (标明主要产物的颜色) ___________________________________________。
6. (1647)在水溶液中,Fe 2+ 和Fe 3+ 的稳定性对比是________比________稳定,原因是_______________________________________________________________________________________。
7. (4631)Co(OH)3 能溶于稀H 2SO 4,得到_____________的硫酸盐,这是因为在酸性溶液中___________是一种______________,故在Co(OH)3溶解的同时,便把__________________,而本身即被________________ 。
8. (4658)Co(III)的三种配离子:A. [Co(CN)6]3-B. [Co(NH 3)6]3+C. [Co(H 2O)6]3+(1) 氧化性从强到弱的顺序是_________________________;(2) 水溶液中稳定性的顺序是_________________________ 。
9. (4667)第一系列过渡元素M 2+ 最外层电子数为16,则该离子为____________ ,M 属于________族,M 2+ 与Cl -、CN - 分别作用形成MCl -24、M(CN)-24配离子,这两个配离子中M 2+ 所采用的杂化轨道分别是___________和____________,配离子几何构型分别是__________________和_______________________。
10. (4633)在下列横线中填入化学式:CoCl 2溶液───────→ ───────→─────── ─────────────→ ─────→──────── ───────。
11. (4651)-24FeO 和浓HCl 的反应方程式是______________________________________________;和氨水的反应式是______________________________________________________________。
12. (4665)FeCl -24为高自旋,PtCl -24为低自旋,这是因为___________________________________________。
适量NH 3·H 2O 过量NH 3·H 2O 活性炭 在空气中放置 加H 2SO 413. (4695)若往含有少量NH 4Cl 的CoCl 2溶液中,加入氨水,最初生成蓝色沉淀,继续加氨水,沉淀溶解,(以活性炭为催化剂)得到顺磁性的土黄色物质。
在空气中放置后逐渐变为棕红色的反磁性物质。
试根据上述现象,写出反应式,并进行解释。
14. (4630)1. 根据价键理论画出CoF -36(顺磁)和 Co(NH 3)+36 (逆磁) 配离子的成键轨道示意图,分别说明Co 3+ 的杂化轨道类型;2. 根据晶体场理论,画出 CoF -36和Co(NH 3)+36中Co 3+ 离子的d 电子排布示意图;3. 计算CoF -36和 Co(NH 3)+36的磁矩,说明其中Co 3+ 的自旋状态;4. 计算CoF -36和 Co(NH 3)+36的晶体场稳定化能(用Dq 表示) ,比较它们的稳定性。
15. (4641)有一浅绿色晶体A ,可溶于水得溶液B ,于B 中加入NaOH 溶液有白色(稍带绿色)沉淀C 生成,C 在空气中会逐渐变为红棕色,如自上述有沉淀C 的溶液中滤去C ,所得滤液加过量的碱,并徐徐加热,发现有气体D 逸出,D 具有特殊嗅味且可使湿润红色石蕊试纸变蓝。
若将酸化了的溶液B 与适量的另一橙红色酸性溶液E 混合得绿色溶液F ,于F 中加入黄血盐溶液,立即产生深蓝色沉淀G 。
在溶液B 中加入氯化钡溶液,有白色沉淀H 析出,H 不溶于强酸。
问A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 、H 各为何物质? 写出A 的中文名称;写出有关各步的反应方程式。
16. (4666)完成下面的反应式: Co(CN)2 + KCN + H 2O −→−[Co(CN)6] + __________________________ 在该反应中,虽然没有活泼的氧化剂,但却发生了Co(II)被氧化,为什么?17. (4693)设计分离Fe 3+、Al 3+、Cr 3+ 和Ni 2+ 离子的示意流程图。