第12讲 副族元素

第12讲-副族元素及其化合物⾼中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第12讲副族元素及其化合物【竞赛要求】钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、⾦、锌、汞、钼、钨。

过渡元素氧化态。

氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。

⽔溶液中的常见离⼦的颜⾊、化学性质、定性检出（不使⽤特殊试剂）和分离。

制备单质的⼀般⽅法。

【知识梳理】⼀、通论d区元素是指IIIB~VIII族元素，ds区元素是指IB、IIB族元素。

d区元素的外围电⼦构型是(n－1)d1~10ns1~2（Pd例外），ds区元素的外围电⼦构型是(n－1)d10ns1~2。

它们分布在第4、5、6周期之中，⽽我们主要讨论第4周期的d区和ds区元素。

第4周期d区、ds区元素某些性质*（）内为不稳定氧化态。

同⼀周期的d区或ds区元素有许多相似性，如⾦属性递变不明显、原⼦半径、电离势等随原⼦序数增加虽有变化，但不显著，都反映出d区或ds区元素从左⾄右的⽔平相似性。

d区或ds区元素有许多共同的性质：（1）它们都是⾦属，因为它们最外层都只有1~2个电⼦。

它们的硬度⼤，熔、沸点较⾼。

第4周期d区元素都是⽐较活泼的⾦属，题⽬能置换酸中的氢；⽽第5、6周期的d区元素较不活泼，它们很难和酸作⽤。

（2）除少数例外，它们都存在多种氧化态，且相邻两个氧化态的差值为1或2，如Mn，它有–1，0，1，2，3，4，5，6，7；⽽p区元素相邻两氧化态间的差值常是2，如Cl，它有–1，0，1，3，5，7等氧化态。

最⾼氧化态和族号相等，但VIII族除外。

第4周期d区元素最⾼氧化态的化合物⼀般不稳定；⽽第5、6周期d区元素最⾼氧化态的化合物则⽐较稳定，且最⾼氧化态化合物主要以氧化物、含氧酸或氟化物的形式存在，如WO3、WF6、MnO-4、FeO-24、CrO-24等，最低氧化态的化合物主要以配合物形式存在，如[Cr(CO)5]2–（3）它们的⽔合离⼦和酸根离⼦常呈现⼀定的颜⾊。

这些离⼦的颜⾊同它们的离⼦存在未成对的d电⼦发⽣跃迁有关。

元素周期表的副族元素特点元素周期表是一种按照元素原子序数排列的表格，用以表示元素化学性质的周期性变化。

副族元素，也被称为过渡元素，是周期表中的一类元素，位于主族元素之后，从第3周期开始，一直延伸到第7周期。

副族元素具有许多独特的特点和化学性质，下面将对其进行详细的论述。

1. 元素周期表的副族元素简介元素周期表的副族元素包括3至12族，即含有3至12个电子的元素。

它们包括过渡金属元素、稀土元素和锕系元素。

过渡金属元素具有良好的导电和导热性能，广泛应用于工业和材料科学领域。

稀土元素在发光、催化、磁性和力学性能方面具有独特的特点。

锕系元素是一组放射性元素，其核外电子结构具有一定的共享和杂化性质。

2. 副族元素的物理特点副族元素在物理性质上具有一些共同的特点。

首先，它们大多数具有较高的熔点和沸点，表明其原子间相互作用力较强。

其次，副族元素通常是固体，但也有液体和气体元素。

例如，铁、钴和镍是副族元素中的固体，汞是一个液体元素，铬和钼是气体元素。

副族元素的硬度往往较高，具有较好的机械强度。

3. 副族元素的化学特点副族元素的化学特点主要体现在其电子结构和反应活性上。

副族元素的外层电子结构通常包含一个不完全填满的d轨道。

这些不完全填满的d电子对于元素的化学性质具有重要影响。

副族元素通常具有多种氧化态，能够形成多种化合物和配合物。

副族元素与其他元素的反应活性较高，与氧、硫和卤素反应形成氧化物、硫化物和卤化物。

部分副族元素还能与氢反应生成氢化物。

4. 副族元素的反应性和化合物特点由于副族元素具有多种氧化态，其反应性也相对较高。

副族元素常参与氧化还原反应，能够与不同氧化态的同一元素发生反应。

例如，铁可以形成Fe2+和Fe3+两种氧化态，分别生成两种不同的化合物。

副族元素的化合物通常具有良好的催化性能，例如，铁和铂等金属催化剂广泛应用于工业生产和环境保护领域。

副族元素的配合物也具有独特的性质，如稀土配合物的发光性能和镍铁合金的磁性。

副族元素的规律
嘿，朋友们！今天咱来聊聊副族元素那些有意思的规律呀！
你看那副族元素们，就像是一群各具特色的小伙伴。

它们可不是随随便便排排站的，这里面的门道可多着呢！
比如说，它们的电子构型就很有讲究。

就好像每个人都有自己独特的性格一样，副族元素的电子构型也是独一无二的。

有的元素在d 轨道上“大显身手”，有的则在 f 轨道上“施展才华”。

这多有趣啊！
还有啊，它们的化学性质也是丰富多彩。

有些副族元素特别活泼，就像个调皮的孩子，到处蹦跶，和其他元素发生各种各样有趣的反应。

而有些呢，则相对沉稳一些，不轻易“表露心迹”。

这是不是跟我们身边的人很像呀？
你想想看，在化学反应的大舞台上，副族元素们各自扮演着重要的角色。

它们有时候是主角，光芒四射；有时候又是配角，默默奉献。

这多像一场精彩的大戏呀！
再看看它们的物理性质。

哇哦，那颜色，那光泽，简直让人惊叹不已。

有的副族元素有着绚丽的色彩，就像是大自然中的美丽花朵，让人忍不住多看几眼。

这难道不是大自然给我们的惊喜吗？
而且呀，副族元素在我们的生活中可有着举足轻重的地位呢！从我们日常用的物品到高科技的材料，哪里都有它们的身影。

难道你不觉得这很神奇吗？
咱就说，要是没有这些副族元素，我们的世界得失去多少色彩和奇妙呀！它们就像是一群默默守护我们的小精灵，虽然不那么起眼，但却至关重要。

所以啊，可别小瞧了这些副族元素哦！它们的规律就像是一本充满奥秘的书，等着我们去慢慢探索，去发现其中的精彩。

让我们带着好奇的心，去深入了解这些可爱的副族元素吧！它们一定会给我们带来更多的惊喜和收获的！。

元素周期表中的主副族元素元素周期表是化学中重要的基础知识之一，它将所有已知的化学元素按照一定的规律进行了分类和排列。

其中，主副族元素是周期表中的两个重要分类。

本文将对元素周期表中的主副族元素进行详细的介绍和解析。

一、主族元素主族元素是周期表中的一组元素，它们的电子配置在外层壳层上具有相同的规律，使其具备相似的化学性质。

主族元素通常是周期表中的1A到8A族元素，也就是1至2、13至18组的元素。

主族元素的共同特点是外层壳层电子数相同，通常为1至8个。

这种电子配置的相似性使得主族元素之间具有相似的原子半径、离子半径、电负性以及化学反应性等性质。

例如，1A族元素（碱金属）的外层壳层只有一个电子，具有很强的还原性和活泼性；而7A族元素（卤素）的外层壳层只缺一个电子，具有很强的氧化性和活泼性。

主族元素在自然界中广泛存在，包括非金属、金属和金属loid（类似金属和非金属的元素）。

它们的性质多样，用途广泛。

例如，氢是最轻的主族元素，广泛应用于燃料电池和氢气球等领域；氧是地球上最常见的元素之一，广泛应用于氧气瓶和生命维持系统中；碳是有机化合物的基础元素，广泛存在于地球上的有机物质中。

二、副族元素副族元素是周期表中除去主族元素后的其余元素。

副族元素的外层壳层电子数与主族元素不同，因此其化学性质与主族元素有所不同。

副族元素的共同特点是没有统一的化学性质和规律。

它们的外层壳层电子数目不是1至8个，而是介于这个范围之间的。

由于外层壳层的电子配置复杂多变，副族元素的化学性质也随之变化。

副族元素包括周期表中的3至12组元素，也就是变价元素和过渡元素。

变价元素是副族元素中的一类，其特点是可以同时形成多种价态。

变价元素常见于元素周期表的4至7周期，例如锰可以形成Mn2+和Mn7+等价态。

这种多价性使得变价元素在化学反应中能够发挥多种不同的作用，广泛用于催化剂和电池等领域。

过渡元素是副族元素中的另一类，其特点是外层壳层电子填充在d 轨道上。

副族元素及其化合物一、通论d区元素是指IIIB~VIII族元素，ds区元素是指IB、IIB族元素。

d区元素的外围电子构型是(n－1)d1~10ns1~2（Pd例外），ds区元素的外围电子构型是(n－1)d10ns1~2。

它们分布在第4、5、6周期之中，而我们主要讨论第4周期的d区和ds区元素。

*（）内为不稳定氧化态。

同一周期的d区或ds区元素有许多相似性，如金属性递变不明显、原子半径、电离势等随原子序数增加虽有变化，但不显著，都反映出d区或ds区元素从左至右的水平相似性。

d区或ds区元素有许多共同的性质：（1）它们都是金属，因为它们最外层都只有1~2个电子。

它们的硬度大，熔、沸点较高。

第4周期d 区元素都是比较活泼的金属，题目能置换酸中的氢；而第5、6周期的d区元素较不活泼，它们很难和酸作用。

（2）除少数例外，它们都存在多种氧化态，且相邻两个氧化态的差值为1或2，如Mn，它有–1，0，1，2，3，4，5，6，7；而p区元素相邻两氧化态间的差值常是2，如Cl，它有–1，0，1，3，5，7等氧化态。

最高氧化态和族号相等，但VIII族除外。

第4周期d区元素最高氧化态的化合物一般不稳定；而第5、6周期d区元素最高氧化态的化合物则比较稳定，且最高氧化态化合物主要以氧化物、含氧酸或氟化物的形式存在，如WO3、WF6、MnO-4、FeO-24、CrO-24等，最低氧化态的化合物主要以配合物形式存在，如[Cr(CO)5]2–（3）它们的水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。

这些离子的颜色同它们的离子存在未成对的d 电子发生跃迁有关。

某些d去元素水合离子的颜色常见酸根离子的颜色有：CrO-24（黄色）、Cr2O-27（橙色）、MnO-24（绿色）、MnO-4（紫红色）。

（4）它们的原子或离子形成配合物的倾向都较大。

因为它们的电子构型具有接受配体孤电子对的条件。

以上这些性质都和它们的电子层结构有关。

二、d区元素（一）钛副族1、钛副族元素的基本性质钛副族元素原子的价电子层结构为(n－1)d2ns2，所以钛、锆和铪的最稳定氧化态是+4，其次是+3，+2氧化态则比较少见。