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过渡元素(一)(一) 过渡元素通性过渡元素一般是指原子的电子层结构中d轨道或f轨道仅部分填充的元素。
d区元素价电子构型为(n-1)d1~8ns1~2 (Pd 4d10和Pt 5d96s1例外), 最外两层电子均未填满。
由此构成了d区元素如下通性：(1)单质的相似性(2) 原子半径变化趋势(3) 有可变氧化态例1对同一族元素来说，随周期数增加，为什么主族元素低氧化态趋于稳定而过渡元素高氧化态趋于稳定?例如，处于同一纵列的Ni和Pt，前四个电离能为I1+I2/kJ·mol－1I1+I2/kJ·mol－1Ni 2.49 8.69Pt 2.66 6.70(3) 过渡元素的氧化物及氢氧化物的性质(4) 容易形成配合物(5)配离子大多有颜色d-d跃迁MnO4－、CrO42－、VO43－等：荷移跃迁(6) 具有磁性和催化性能例2Ziegler-Natta 催化剂(6)间充化合物如r.t.下用Pd吸收H2所得氢化钯中，氢的最大含量可达PdH0.8，其他如LaH-，CeH2.69等（为原子数比值）。
这种化2.76合物仍保持金属结构特征，其间除金属键外，还存在金属和B、C、N、H等的共价键。
(二) 几种晶格类型1．钙钛矿具有边长为3.84 Å的立方晶胞，Ca、Ti和O 原子分别处在它的顶角、体心和面心的位置上。
i)给出钙钛矿的化学计量式。
ii)计算晶体密度。
iii)描述三种离子的配位情况。
(ⅰ) CaTiO3(ⅱ) ρ= 3.99 g·cm―3(ⅲ) Ca2+12个O2―围绕12面体Ti(IV) 6个O2―围绕八面体O2―2个Ti4+和4个Ca2+围绕八面体2．Fe3O4的结构：反式尖晶石结构尖晶石的通式M II M2III O4常式尖晶石中，M II占据四面体位置，M III占据八面体位置反式尖晶石中，一半M III占据四面体位置，另一半M III和M II占据八面体位置，所以Fe3O4的结构可表示为[Fe III]t[Fe II Fe III]o O4其电导是Fe2O3的106倍例尖晶石是一种金属氧化物M3O4，它的氧离子接近于按密堆积排列。
元素周期表中的过渡元素元素周期表是描述化学元素的分类和属性的重要工具。
其中，过渡元素是周期表中的一类特殊元素，具有许多独特的化学和物理性质。
本文将介绍过渡元素的定义、特点、应用以及对人类社会的重要意义。
一、过渡元素的定义和特点过渡元素是周期表中d区的元素，它们的原子结构中有不满的d电子壳层。
根据IUPAC的定义，从原子序数21（钪，Sc）到原子序数30（锌，Zn）以及从原子序数39（钇，Y）到原子序数48（银，Ag）的元素属于过渡元素。
过渡元素具有以下几个特点：1. 多种氧化态：过渡元素的d电子壳层不是完全填满的，因此它们可以容易地失去或获得电子，形成多种氧化态。
这使得过渡元素在化学反应中具有多样性和灵活性。
2. 良好的催化性能：由于其电子结构的特殊性质，过渡元素常常表现出良好的催化活性。
它们可作为催化剂参与许多重要的化学反应，促进反应速率和选择性。
3. 彩色化合物：过渡元素离子在溶液中或固体中具有吸收和发射特定波长光谱的能力，因此它们通常形成彩色的化合物。
这也是过渡元素被应用于颜料、染料和激光材料等领域的原因之一。
4. 高熔点和密度：大多数过渡元素具有较高的熔点和相对密度。
这与它们的原子结构和离子半径有关，使得过渡元素在高温和高压条件下具有许多特殊的物理性质。
5. 磁性: 过渡金属元素中的许多具有未配对的d电子，这使得它们具有磁性。
这些元素在物理和材料科学中的磁学研究中非常重要。
二、过渡元素的应用过渡元素在许多领域都有广泛的应用，下面是一些重要的应用领域：1. 工业催化剂：过渡金属催化剂在化学工业中广泛应用，用于促进氢气合成、石油加工、氨的合成和环保领域。
2. 电子材料：许多过渡金属元素具有优异的电导率、热导率和磁性。
它们被广泛应用于电子、计算机、通信和数据存储等领域。
3. 生物学：过渡金属离子在生物学过程中发挥关键作用。
例如，铁在血红蛋白和细胞色素中起到氧气运输的重要作用。
4. 颜料和染料：由于过渡元素形成彩色的化合物，它们被广泛用于颜料、染料和陶瓷等领域，为我们的生活增添了色彩。
元素周期表中的过渡元素元素周期表是化学中一张重要的“地图”，该表按照化学元素的原子序数，显示了各元素的基本信息和特性。
其中，过渡元素是周期表中的一类重要元素，具有特殊的电子排布和化学性质。
本文将从过渡元素的定义、周期表中的位置、特性以及应用等方面进行探讨。
一、过渡元素的定义过渡元素是指周期表中d区的元素，它们的d轨道电子不满足“2n^2”原则。
具体来说，过渡元素的外层电子排布为(n-1)d^1-10ns^1-2，其中n为外层电子壳层的主量子数。
过渡元素特有的电子排布使其具有独特的物理和化学性质。
二、周期表中的过渡元素过渡元素主要分布在周期表的d区，从第3周期开始，一直延伸到第7周期。
常见的过渡元素包括钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、银(Ag)等，共有38个元素。
在周期表中，它们有着相似的电子排布和共同的化学性质。
三、过渡元素的特性1. 高熔点和高密度：过渡元素具有较高的熔点和密度，这归功于它们结构中复杂的d电子排布和较强的金属键。
2. 多样的氧化态：过渡元素的d电子容易参与化学反应，具有多样的氧化态。
例如，铁可以呈现+2、+3和+6等多种氧化态。
3. 彩色化合物：过渡元素的d电子能级跃迁引起了它们的彩色性质，使得许多过渡金属化合物呈现出各种各样的颜色。
4. 优良的催化性能：过渡元素广泛应用于催化反应中，其复杂的电子结构和多样的氧化态使其具有较强的催化活性和选择性。
四、过渡元素的应用1. 金属合金：许多金属合金中含有过渡元素，通过调节过渡元素的含量和种类，可以改变合金的硬度、强度和导电性等性质。
2. 催化剂：过渡元素广泛应用于化工和能源领域的催化反应中，如催化剂的合成、汽车尾气净化等。
3. 生物学：一些过渡元素在生物学中发挥重要的作用，如铁在血红蛋白中的载氧功能、锌在酶催化中的作用等。
4. 电子行业：许多过渡金属元素在电子行业中具有重要的应用，如铜用于导线、钛用于制造电池等。
综上所述，过渡元素是周期表中一类特殊的元素，具有独特的电子排布和化学性质。
元素周期表中的过渡元素元素周期表是化学家们用来组织和分类元素的基本工具。
其中，过渡元素是周期表中一个重要的类别，它们在化学和物理性质上都有着独特的特点。
本文将介绍过渡元素的概念、特性以及它们在日常生活中的应用。
一、过渡元素的概念元素周期表是按照原子核中的质子数（即原子序数）递增的顺序排列的。
而过渡元素是指周期表中的d区元素，这些元素具有不完全填充的d电子层。
具体来说，它们的最外层电子结构可表示为(n-1)d(n-2)fnp，其中n代表能级，np代表填充的外层电子。
过渡元素包括3d系、4d系、5d系和6d系，分别位于周期表的第3至12组、第4至12组、第5至12组和第6至12组。
由于它们的外层电子结构不同，导致了它们之间的化学特性差异。
二、过渡元素的特性1. 化学性质：过渡元素在化学反应中通常表现出多价性。
由于d电子的相对能量较高，容易参与化学反应，并能形成稳定的离子化合物。
此外，由于外层电子的分布情况不同，过渡元素在形成氧化物时可能会形成不同的氧化态，这也是其多价性的表现。
2. 金属性质：过渡元素大多数都是金属，具有良好的导电性和导热性。
此外，它们还具有韧性、延展性和磁性等金属特性。
3. 催化性质：许多过渡元素、尤其是过渡金属，具有良好的催化活性。
它们可以通过吸附、解离或转移电子等方式参与化学反应，从而降低反应活化能，加速反应速率。
4. 彩色离子：过渡元素离子在溶液中呈现出丰富的颜色。
这是由于过渡元素离子的d电子能级间的跃迁所引起的。
三、过渡元素的应用1. 催化剂：由于过渡金属的催化活性，它们被广泛应用于化学工业中的催化反应过程，如重要的工业过程氨合成、有机合成和汽车尾气催化转化等。
2. 电池材料：过渡金属在电池材料中具有重要作用。
例如，锂电池中的过渡金属氧化物可用作正极材料。
3. 金属合金：过渡金属常用于制备各种金属合金，如不锈钢、合金钢等。
这些合金通常具有较高的强度和耐腐蚀性能。
4. 彩色玻璃和陶瓷：某些过渡金属元素可以通过调节其氧化态来改变颜色。
第七节 过渡元素【知识网络】1．NO 3-与Fe 2+在酸性条件下，不能共存。
2．过量的Fe 与硝酸作用，或在Fe 和Fe 2O 3的混合物中加入盐酸，要注意产生的Fe 3+还可以氧化单质Fe 这一隐含反应：Fe+2Fe 3+=3Fe 2+。
3．注意FeCl 3、Fe 2(SO 4)3的水溶液蒸干所得剩余固体的区别。
FeCl 3溶液加热浓缩时，因Fe 3+水解和H Cl 的挥发，得到的固体为Fe(OH)3，如灼烧后得到红色的Fe 2O 3固体。
但Fe 2(SO 4)3溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到Fe(OH)3固体。
4．忽视亚铁盐及Fe(OH )2易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。
如某溶液中加入碱溶液后，最终得到红褐色沉淀，并不能断定该溶液中一定含有Fe 3+，而也可能含有Fe 2+。
5．忽视铁单质与强氧化性物质反应时，也有生成二价铁化合物的可能性。
反应中若铁为足量，最终铁元素将以二价铁形式存在，因为2Fe 3++Fe=3Fe 2+。
【典型例题评析】例1 久置于空气中的下列物质，因被氧化而呈黄色的是（2000年全国高考题）A.浓HNO 3 B .氯化亚铁溶液 C.溴苯 D.溴化银思路分析：本题考查的是常见的“黄色体系”有四种固体：溴化银、硫、过氧化钠、三硝基甲苯；外加几种黄色溶液：浓H NO 3（因溶液中有NO 2气体）、工业盐酸（含Fe 3+离子）、不纯的硝基苯（因溶有NO 2）、亚铁盐溶液（因含Fe 3+离子）等。
对于该题除考查物质的物理性质颜色之外，还附加了一个条件：“因被氧化”，因此，只能考虑B 选项。
答案：B方法要领：本题是“氧化”概念与化合物的物理、化学性质的结合。
该题看似简单，但很容易选错，关键注意答题时要看清题目的限制条件，并把握全面。
抓住“氧化”这一特征便可。
例2 某溶液中有NH 4+、Mg 2+、Fe 2+和Al 3+4种离子，若向其中加入过量的NaOH 溶液，微热并搅拌，再加入过量的盐酸，溶液中大量减少的阳离子是（1996年全国高考题）A.NH 4+ B .Mg 2+ C.Fe 2+ D.Al 3+思路分析：各离子在加入NaOH 溶液和HCl 的变化过程中，离子变化为：NH 4+→NH 3；Mg 2+→Mg(OH)2→Mg 2+；Fe 2+→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe 3+；Al 3+→AlO 2-→Al 3+。
只有A 和C 的离子数减小。
答案：A 、C方法要领：题中涉及多种阳离子在强酸、强碱溶液中的发生的变化。
分析各离子的变化过程，从而搞清数目是否改变。
注意试剂的用量及反应条件，如微热。
本题考查了两个知识点：（1）NH 4+在碱性受热条件下不稳定；（2）Fe 2+易变质，特别在碱性条件下Fe(OH)2→Fe(OH)3速率极快。
例3 将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是（1998年全国高考题）A.硫酸 B .氯水 C.硝酸锌 D.氯化铜思路分析：本题考查Fe 2+与Fe 3+相互转化。
其中A 项中加入硫酸，无任何反应；若加入B 项中氯水，因2Fe 2++Cl 2=2Fe 3++2Cl -，故有Fe 3+生成；C 项中加入Zn(NO 3)2，因溶液中有H +，发生反应：3Fe 2++4H ++NO 3-=3Fe 3++NO ↑+2H 2O ，C 正确；D 项中加入CuCl 2无反应发生。
答案：B 、C方法要领：Fe 2+有较强的还原性，易被氧化成Fe 3+；对于NO 3-的隐蔽氧化性，应用时应高度警惕；在离子共存、离子方程式正误判断，及还原性物质在酸性环境中遇NO 3-时，往往要考虑其氧化性。
例4 制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”：发生的反应为2FeCl 3+Cu ＝2FeCl 2+CuCl 2向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是A.烧杯中有铜无铁B.烧杯中有铁无铜C.烧杯中铁、铜都有D.烧杯中铁、铜都无思路分析：向盛有FeCl 3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，由于Fe 的还原性比Cu 强，Fe3+首先应与Fe 反应，如果Fe 3+有剩余，剩余的Fe 3+再与Cu 反应。
铁粉未反应完时铜粉就不会被氧化，所以不可能出现烧杯中有铁无铜的现象，故应选B 。
其他三个选项的情况都可能再现。
当FeCl 3过量或恰好完全反应时，Fe 、Cu 均无剩余，即选项D ，反应后溶液中有Fe 3+、Fe 2+、Cu 2+或Fe 2+、Cu 2+。
当FeCl 3不足量时，有两种情况：①Fe 粉有剩余，则Cu 尚未参加反应，即选项C ，反应后溶液中只有Fe 2+（不考虑H +、OH -）；②铁粉无剩余，则Cu 反应了一部分或尚未参加反应，即选项A ，反应后溶液中有Fe 2+、Cu 2+或只有Fe 2+。
答案：B方法要领：此题涉及氧化还原反应的一个规律：当一种氧化剂氧化几种还原剂时，首先氧化最强的还原剂，待最强的还原剂完全氧化后，多余的氧化剂再依次氧化次强的还原剂。
一种还原剂还原几种氧化剂时与此类似。
金属越活泼，还原性越强，不过对变价金属所形成的中间价态的阳离子与高价态的阳离子其氧化性是不同的。
常见的金属阳离子氧化性顺序为：K +<Na +<Mg 2+<Al 3+<Zn 2+<Fe 2+<Cu 2+<Fe 3+<Hg 2+<Ag +由上表知，Fe 3+的氧化性比Cu 2+强，才会发生题中介绍的印刷电路腐蚀原理的反应。
例5 在由Fe 、FeO 、和Fe 2O 3组成的混合物中加入100mL2mol /L 的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL 气体（标准状况），此时溶液中无Fe 3+离子，则下列判断正确的是（1997年上海高考题）A.混合物里3种物质反应时消耗盐盐酸的物质的量浓度之比为1:1:3B.反应后所得溶液中的Fe 2+离子与Cl -离子的物质的量浓度之比为1:2C.混合物里，FeO 的物质的量无法确定，但Fe 比Fe 2O 3的物质的量多D.混合物里，Fe 2O 3的物质的量无法确定，但Fe 比FeO 的物质的量多思路分析：根据题意，n(H Cl)=0.2mol ，生成n(H 2)=0.448L/22.4L.mol -1=0.02mol 。
因氧化性：Fe 3+>H +，所以Fe 先与Fe 3+反应后再还原H +，由Fe+2Fe 3+=3Fe 2+(1molFe 还原1molFe 2O 3)，和Fe 与H +反应放出H 2，可知n(Fe)>n(Fe 2O 3)；由反应后溶液中溶质全为FeCl 2知，n(Fe 2+):n(Cl -)=1:2；至于混合物中Fe 、Fe 2O 3及FeO 之间量的关系，无从知道。
答案：B 、C方法要领：可用图示分析反应过程，以帮助理解：例6 下图中的每一方格表示有关的一种反应物或生成物,其中粗框表示初始反应物(反应时加入或生成的水,以及生成沉淀J 时的其他产物均已略去) 。
（1994年全国高考题）请填写下列空白:(1)物质B 是 、F 是________、J 是 。
(2)反应①的离子方程式是_____________________。
思路分析：饱和食盐水电解的产物是NaOH 、Cl 2、H 2。
三者之间存在的反应是：H 2+Cl 2=2HCl 、2NaOH +Cl 2=NaCl+NaClO+H 2O ，由图示：B 能与另外两种生成物反应，所以B 为Cl 2；又B 与A 反应产物有两种所以C 一定为H 2，A 为NaOH ，G 为HCl ；再由F+Cl 2→I ，F+HCl →H+H 2，H+Cl 2→I ，可推知F 为变价金属，可确定为Fe ；H 和I 分别为FeCl 2和FeCl 3；最后注意理解D 与H 、I 反应。
由题知D 、E 为NaCl 、NaClO ，通过上述分析可认定D 应NaClO ，有关反应为：I →J ：Fe 3++3ClO -+3H 2O=Fe(OH)3↓+3HClO ，发生了双水解反应。
而H →J 可理解为生成Fe(OH)2，但HClO 有强氧化性而将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3。
答案：(1)Cl 2(或氯气)，Fe(或铁)，Fe(OH )3(或氢氧化铁) (2)Cl 2+2OH -=Cl O -+Cl -+H 2O方法要领：本题的难点，是确定F 为何种物质。
其推断方法：先推断F 为何种类型的物质，因F+ Cl 2→I ，F+HCl →H+H 2，所以F 必为金属。
再推断这种金属的特点，因I 、H 均为氯化物，又H+Cl 2→I ，所以F 是变价金属，而我们熟知的变价金属是铁。
先确定物质的种类，再确认具体物质，这是解推断题中常用的方法。
因为它能分解难点，使一步推断的目标更具体、更明确。
思路也变得非常清晰。
例7 Cu +在酸性溶液中不稳定,可发生自身氧化还原反应生成Cu 2+和Cu 。
现有浓硫酸、浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl 3稀溶液及pH 试纸，简述如何用简便的实验方法来检验CuO 经氢气还原所得红色产物中是否含有碱性氧化物Cu 2O 。
（1992年全国高考题）思路分析：本题是一道信息迁移式的实验题。
题中给出一些考生未学过的新知识，要求考生认真审题，读懂信息，联想已有的基础知识和基本技能，运用题示信息，分析推理，设计出简便的检验方案。
由题给信息可知，Cu 2O 是碱性氧化物，可溶于酸溶液：Cu 2O+2H +=2Cu ++H 2O ；而Cu +在酸溶液中不稳定，自身歧化成Cu 2+和Cu 。
2Cu +=Cu 2++Cu 。
题给试剂中，浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸、FeCl 3稀溶液均显酸性，且都能与Cu 反应生成Cu 2+，如果选用这些试剂，它们和样品反应后的溶液都呈蓝色（Cu 2+），但分不清是与Cu 还是与Cu 2O 反应产生的Cu 2+，故无法确证样品中是否含有Cu 2O 。
根据以上分析，选用的试剂必须符合两个条件，一是呈酸性，二是不能与Cu 反应。
在题给试剂中只有稀硫酸符合。
答案：取少量待检样品放入稀硫酸，振荡，若溶液变为蓝色，说明样品中有Cu2O，若溶液不变色，说明产物中无Cu2O。
方法要领：如将稀硫酸换成浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸、FeCl3溶液中任何一种，都会发生Cu-2e-=Cu2+。
即使红色产物无Cu+也会产生蓝色溶液。
导致题目错解。
要搞清pH的概念及pH试纸的使用范围。
如用pH试纸测溶液的pH来判断（理由是：因pH 变大，则有Cu2O，因为Cu2O与稀硫酸反应消耗了H+），不知道对本实验来说，溶液的pH变化用pH试纸是测不出的。
有些实验现象，用肉眼看不清的。
如虽选用稀硫酸，没抓住解题关键，不是由溶液是否变蓝确认，而是想当然，看红色产物溶解情况，若部分溶解（因Cu不溶于稀硫酸，而Cu2O可溶），可知有Cu2O，甚至认为看有无Cu生成，若有Cu生成（因Cu+在酸溶液中分解成Cu2+和Cu），则有Cu2O。
