2021年2021年度副族元素性质讲义.ppt

竞赛基本要求
1. 掌握钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、***、钼、钨等元素重要化合物的基本性质。
2. 熟悉 d区、ds区元素的通性与电子层结构的关系。制备单质的一般方法。
、电荷平衡、物料平衡、质量平衡关系以及物质的特性和原子结与分子结构理论来推测未知物。
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副族元素性质
*
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。
*
副族元素性质
*
Sc
3d1
4s2
Ti
3d2
4s2
V
3d3
4s2
Cr
3d5
4s1
Mn
3d5
4s2
Fe
3d6
4s2
Co
3d7
4s2
Ni
3d8
4s2
Cu
3d10
4s1
Zn
3d10
4s2
熔点/℃
1953
1675
1890
1890
1204
1535
1495
1453
1083
419
沸点/℃
2727
3260
3380
2482
2077
3000
2900
2732
2595
907
原子半径/Pm
164
147
135
129
127
126
125
125
128
137
M2+半径/Pm
－
90
88
84
80
76
74
67
72
74
I1kJ·mol－1
631
658
650



758



室温密度/gcm－3










氧化态
3
–1,0,2
3,4
–1,0,2
3,4,5
–2,–1,0
2,3,4
5,6
–1,0,1
2,3,4
5,6,7
0,2,3
4,5,6
0,2
3,4
0,2
3,(4)*
1,2
3
(1)
2
1. 部分副族元素的基本性质
*
副族元素性质
*
2.
*
副族元素性质
*
3.
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副族元素性质
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（1）它们都是金属，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，能置换酸中的氢；而第5、6周期较不活泼，很难和酸作用。
（2）除少数例外，它们都存在多种氧化态。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***化物的形式存在，如WO3、WF6、MnO4-、FeO42-、CrO42-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。这与它们存在未成对的d电子发生跃迁有关。
（4）它们的原子或离子形成配合物的倾向都较大。
4. 同一周期的d区或ds区元素性质的相似性。
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副族元素性质
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5. 某些d区元素水合离子的颜色
电子构型
未成对电子数
阳离子
水合离子颜色
3d0
0
Sc3+、Ti4+
无色
3d1
1
1
Ti3+
V4+
紫色
蓝色
3d2
2
V3+
绿色
3d3
3
V2+、Cr3+
紫色
3d4
4
4
Mn3+
Cr2+
紫色
蓝色
3d5
5
5
Mn2+
Fe3+
***
浅紫色
3d6
4
Fe2+
绿色
3d7
3
Co2+
粉红色
3d8
2
Ni2+
绿色
3d9
1
Cu2+
蓝色
3d10
0
Zn2+
无色
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副族元素性质
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二、d区元素
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。锆、铪生成低氧化态的趋势比钛小。它们的M(Ⅳ)化合物主要以共价键结合。在水溶液中主要以MO2+形式存在，并且容易水解。由于镧系收缩，铪的离子半径与锆接近，因此它们的化学性质极相似，造成锆和铪分离上的困难。
2、钛及其化合物
（1）钛
钛是活泼的金属，在高温下能直接与绝大多数非金属元素反应。在室温下，钛不与无机酸反应，但能溶于浓、热的盐酸和硫酸中：
2Ti + 6HC