第十三章过渡元素
第十三章过渡元素
13-1 过渡元素概述
广义的过渡元素是指长式周期表中从ⅢB族到ⅡB的所有元素。它们在长式周期表中位于s区元素和p区元素之间，因而称为过渡元素。过渡元素单质都是金属，共分为四个系列。第一过渡系：Sc→Zn；第二过渡系Y →Cd ；第三过渡系Lu →Hg；第四过渡系Lr→Uub。
13-1-1 过渡元素原子的特征
一、价层电子构型为n-1)d1-10n s1-2。
二、原子半径变化规律
1.过渡元素原子半径一般比同周期主族元素小
2.同一周期元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族前后又稍增大。
3.同族元素从上往下原子半径增大，但五、六周期(除ⅢB)外由于镧系收缩使其同族元素原子半径十分接近，导致其元素性质相似。
13-1-2 单质的物理性质
1.过渡金属外观多呈银白色或灰白色，有光泽。
2. 除钪和钛属轻金属外，其余均属重金属。
3.数过渡金属（ⅡB族元素除外）的熔点、沸点高，硬度大。
13-1-3 金属活泼性
过渡金属在水溶液中的活泼性，可根据标准电极电势来判断。
1.第一过渡系金属，除铜外，Eθ(M2+/M)均为负值，其金属单质可从非氧化性酸中置换出氢。
2. 同一周期元素从左向右过渡，总的变化趋势是Eθ(M2+/M)值逐渐变大，其活泼性逐渐减弱。
3.同族元素(除Sc分族外)自上往下金属活泼性降低。
13-1-4 氧化数
过渡元素除最外层s电子可以成键外，次外层d电子也可以部分或全部参加成键，所以过渡元素的特征之一是具有多种氧化数。 1.期从左到右,元素最高氧化数升高, ⅦB后又降低。
2.从上往下,高氧化数化合物稳定性增加
3.过渡元素可形成氧化数为0、-1、-2、-3的化合物.
13-1-5 非整比化合物
过渡元素的另一个特点是易形成非整比(或称非化学计量)化合物。
13-1-6 化合物的颜色
过渡元素所形成的配离子大都显色，这主要与过渡元素离子的d轨道未填满电子有关。其中d0、d10构型的离子无色。
第二十章 过渡金属（Ⅰ）
一、是非题
1 从元素钪开始,原子轨道上填3d电子,因此第一过渡系列元素原子序数的个位数等于3d上的电子数.
2 除ⅢB外,所有过渡元素在化合物中的氧化态都是可变的,这个结论也符合与ⅠB族元素.
3 ⅢB族是副族元素中最活泼的元素,它们的氧化物碱性最强, 接近于对应的碱土金属氧化物.
4 第一过渡系列的稳定氧化态变化,自左向右,先是逐渐升高,而后又有所下降, 这是由于d轨道半充满以后倾向于稳定而产生的现象.
5 元素的金属性愈强,则其相应氧化物水合物的碱性就愈强;元素的非金属性愈强,则其相应氧化物水合物的酸性就愈强.
6 低自旋型配合物的磁性一般来说比高自旋型配合物的磁性相当要弱一些.
二、选择题:
1 过渡元素原子的电子能级往往是(n-1)d > ns,但氧化后首先失去电子的是ns 轨道上的,这是因为:
A、能量最低原理仅适合于单质原子的电子排布.
B、次外层d上的电子是一个整体,不能部分丢失.
C、只有最外层的电子或轨道才能成键.
D、生成离子或化合物,各轨道的能级顺序可以变化.
2 下列哪一种元素的(Ⅴ)氧化态在通常条件下都不稳定
A、Cr(Ⅴ) B、Mn(Ⅴ) C、Fe(Ⅴ) D、都不稳定
3 Cr2O3，MnO2，Fe2O3在碱性条件下都可以氧化到(Ⅵ)的酸根, 完成各自的氧化过程所要求的氧化剂和碱性条件上
A、三者基本相同 B、对于铬要求最苛刻
C、对于锰要求最苛刻 D、对于铁要求最苛刻
4 下列哪一体系可以自发发生同化反应而产生中间氧化态离子?
A、Cu(s) + Cu2+(aq) B、Fe(s) + Fe3+(aq)
C、Mn2+(aq) + MnO42-(aq) D、Hg(l) + HgCl2(饱和)
5 下列哪一种关于FeCl3在酸性水溶液的说法是不妥的? A、浓度小时可以是水合离子的真溶液 B、可以形成以氯为桥基的多聚体
C、可以形成暗红色的胶体溶液 D、可以形成分子状态的分子溶液.
I. 铁Fe
一、铁的结构和性质
1. 铁是26号元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于过渡元素。
原子结构示意图：
主要化合价：+2，+3
2.铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.86g/㎝3,熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。还原铁粉为黑色粉末。
3.铁是较活泼的金属元素，在金属活动性顺序表中排在氢的前面。
①跟非金属反应：
点燃 点燃 △
3Fe+2O2 == Fe3O4 2Fe+3Cl2 ==2FeCl3 Fe+S= FeS
Fe+I2= FeI2
②跟水反应： 3Fe+4H2O==(高温)== Fe3O4+4H2 ③跟酸作用：Fe+2H+=Fe2++H2↑(遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化；与氧化性酸反应不产生H2，且氧化性酸过量时生成Fe3+)
④与部分盐溶液反应：Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+
3.生铁与钢的比较
铁的合金 生铁 钢
含碳量 2%～4.3% 0.03%～2%
其它杂质 含硅、锰、硫、磷较多 含硅、锰少量，硫和磷几乎没有
机械性能 硬而脆、无韧性 硬而韧、有弹性
机械加工 可铸不可锻 可铸、可锻、可压延
4.炼铁和炼钢的比较
炼铁
炼钢
原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 生铁、空气（或纯氧、氧化铁）、生石灰、脱氧剂
化学原理 在高温下用还原剂从铁矿石里还原出来 在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和其它氧化为气体或炉清除去
主
要
反
应 ①还原剂的生成
C+O2CO2
CO2+C2CO
②铁的还原
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
③炉渣的生成
CaCO3CaO+CO2 ①氧化：2Fe+O22FeO
FeO氧化铁水里的Si、Mn、C等。如C+FeO
Fe+CO
②造渣：生成的硅锰氧化物得铁水里的硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出。
高中化学过渡金属教案
教学目标：
1. 了解过渡金属的基本性质和特点；
2. 掌握过渡金属的电子排布规律；
3. 了解过渡金属的反应特点及应用。
教学重点：
1. 过渡金属的电子排布规律；
2. 过渡金属的反应特点及应用。
教学难点：
1. 过渡金属的复杂电子排布规律；
2. 过渡金属在化学反应中的角色。
教学准备：
1. 实验器材：过渡金属元素样品、试管、试剂等；
2. 教学资料：过渡金属相关的教材、PPT等；
3. 教学环境：化学实验室或教室。
教学过程：
一、导入（5分钟）
通过展示过渡金属元素的化学性质和应用场景引入课题。
二、讲解过渡金属的基本性质和特点（10分钟）
1. 介绍过渡金属的通用性质，如金属性、导电性等；
2. 分析过渡金属元素的电子排布规律，引导学生了解过渡金属的复杂电子结构。
三、展示实验（15分钟）
1. 展示过渡金属元素的实验现象，如溶解性、形成配合物等；
2. 让学生根据实验现象尝试解释过渡金属的反应特点。
四、讨论与练习（15分钟） 1. 针对过渡金属的反应特点开展讨论，引导学生归纳总结；
2. 给学生提供练习题目，并指导学生思考过渡金属的应用场景。
五、总结与展望（5分钟）
对本堂课的内容进行总结，并引导学生展望过渡金属在未来的研究和应用。
六、作业布置（5分钟）
布置相关的作业，巩固学生对过渡金属的理解和应用。
教学反思：
通过本节课的教学，学生对过渡金属的基本性质和反应特点有了更深入的了解，同时也培养了学生的实践能力和探究精神。在未来的教学中，可以结合更多的实验案例和应用场景，提高学生对过渡金属的兴趣和理解深度。
