1、92 過渡元素 21 過渡元素的定義和分類 1、定義：三種劃分方法第一種： B共8個豎行25種元素，其原子電子層結構特點：有未充滿的d電子亞層。電子構型：(n1)d19ns12。第二種： BB共9個豎行28種元素，電子結構特點：原子及其重要的氧化態有未充滿的d亞層，電子構型：(n-1)d軌道部分充滿。(n-1)d 1-10 ns 1-2第三種： BB共10個豎行31種元素。(n-1)d 1-10ns 1-2。這種劃分，“過渡” 的含義是指從活潑金屬元素到非金屬元素的過渡或由周期表 s區元素過渡到 p區元素。我們采用第三種說法，從B族到B族10個從行包括7個副族和1個族）共31種元素，稱為過渡元

2、素。 一般：鑭系和錒系除了鑭和錒以外，過渡元素常不包括其他的鑭系和錒系元素。第一、第二和第三過渡系總稱為“主過渡元素”;f區元素稱為“內過渡元素”。2、分類為了討論的方便，可以根據過渡元素的綜合化學性質進行分類:前過渡元素：IVBVIIB，不包括Mn，位于d區前部，其特征是其高價離子在水溶液中常發生聚合作用。后過渡元素： Mn到Cu，第一過渡系的后部，其特點是以水溶液化學和配位化學為其特征。貴金屬元素：的第五、六周期元素有：Ru、Rh、Pd，Os、 Ir、Pt，再加上Ag、Au，特征：豐富的配位化學。第四周期：第一過渡系，又稱輕過渡元素；第五、第六周期：第二、三過渡系，又稱重過渡元素。 周期表

3、 位置不同 周期電子進 入軌道在此我們只介紹根據元素在周期的不同的分類： 第一過渡系（輕過渡系）：對應第四周期，從鈧（Sc） 鋅（Zn）10種元素第二過渡系（重過渡系）：對應第五周期，從釔（Y） 鎘（Cd）10種元素第三過渡系（重過渡系）：對應第六周期，從鑭（La） 汞（Hg）10種元素周期族IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIBBB四ScTiCrMnFeCoNiCuZn五YZrNbMoTcRuRhPdAgCd六LaHfTaWReOsIrPtAuHg七Ac第一過渡系第二過渡系第三過渡系22 過渡元素的價電子層結構過渡元素價電子層結構：(n-1)d 1-10 ns 1-2 (Pd:4d105

4、s0)為了便于學習和理解，我們又把過渡元素分成兩大類：（1）從B族族元素 其結構特點是：最后一個電子依次填充在次外層的d軌道上（d1-9）。因而他們都是d區元素，它們的最外層和次外層電子都沒有填滿，最外層電子數只有1或2個，且保持不變。價電子層構型為： (n-1)d 1-9 ns 1-2（此n表示電子所處的電子層數）（2）從B族B族的元素其結構特點是：它們次外層的d軌道已經填滿，最后一個電子依次填充在最外層的S軌道上（S1-2）。因而他們不是d區元素，但是，這些族中的某些元素的原子，它們的次外層上的d電子也參加成鍵；而且他們的氧化態時d軌道并沒有排滿，如：Cu2+外圍電子構型為3d9，Au3+

5、為5d8等，它們的性質與d區元素很相似所以我們把B族、B族統稱為dS區。所以可以認為，過渡元素是d區元素和dS區元素的總稱。由于過渡元素的最外層電子數比較少，只有1或2個，所以都屬于金屬，所以過渡元素又稱謂過渡金屬價電子層構型為： (n-1)d 10 ns 1-21、過渡元素電子層結構的特點與成鍵情況：（1） (n-1)d 軌道的能量與ns、np軌道比較接近，是參與成鍵的內層軌道，所以次外層也是價電子層。 （2） d軌道比s、p軌道數目多，不但成鍵可能性大，而且成鍵的數目多。（3）d軌道未充滿其空軌道可以接受孤電子，形成配位化合物（4）(n-1)d與 ns 軌道能級的高低： 當3d軌道無電子時

6、，4s軌道的能量小于3d軌道;（鉆穿效應為主）當3d軌道有了電子之后，其能量下降; 能量低于4s軌道。此時，3d電子就成了內層電子。（屏蔽效應為主）或者說：對于原子：4s3d4p 對于離子： 3d4s4p2-3過渡元素結構特征與通性2、原子結構特征（1）原子半徑和離子半徑：B B B B B B B 結論：1）與同周期堿金屬和堿土金屬相比，原子半徑都較小。如：r（k）=203pm，r（Ca）=174pm，原因：電子層數沒變，核電荷數增加BB元素的原子半徑/pm 2）從左到右原子半徑先逐步減小，但接近d10時半徑又稍增大（d電子屏蔽效應小，d電子充滿后，屏蔽效應加強有關）。3）同族元素的原子半徑

7、從上到下增大，但第二、三過渡系元素同族半徑相差極小。（鑭系收縮的緣故）。4）離子半徑的規律與原子半徑相似，d5半充滿有例外。 3、過渡元素的通性過渡元素的通性主要表現為： (1)全部是金屬 (2) 有多變的氧化態 (3)水溶液中的離子往往有顏色 (4)易形成配合物 1）過渡元素都是金屬a、過渡元素最外層只有12個電子，所以都表現出金屬性。因此過渡元素又稱過渡金屬。b、由于過渡元素的原子半徑較小，但荷電荷數較大，所以金屬性相對較弱。c、過渡元素的原子半徑小且比較相近，所以可互熔成合金。d、過渡元素的原子半徑較小，但荷電荷數較大，即有較小的原子體積和較大的原子量，所以表現出：密度大。如： Cs的密

8、度為1.90g/cm3, Pt的密度為21.45g/cm3f、過渡元素的最外層S電子和次外層的d電子都參加成鍵，且堆積程度大所以表現出，晶體的熔點高，硬度大。如： 銫（Cs）的熔點為28.59，鎢（W）的熔點為3380。2）過渡金屬的活潑性a、過渡元素一般不與水反應，但第一過渡系的金屬能與鹽酸或硫酸作用，置換出H2，但活潑性逐漸減弱。這從它們的標準電動勢較低可以得到反應。ScTiCrMnFeCoNiCuZnM2+/M-1.19-0.44-0.28-0.23-0.76M3+/M-2.0-7.1第一過渡系元素的標準電極電動勢（伏）金屬電動勢電對b、同族元素從上往下，它們的金屬性是逐漸減弱的。 如：

9、B族的Cr、Mo、W，鉻能與鹽酸或硫酸反應置換出氫 氣，鉬不能，只能溶于煮沸的稀鹽酸中，鎢只能溶于氫氟 酸和硝酸的混合酸中。 原因：核電荷數明顯增大，但半徑變化不大，原子核對價電子 的束縛力加強。這和主族元素的性質遞變規律正好相反。3）過渡元素的多變氧化態過渡元素一般都有多變的氧化態。如：Fe有+2、+3、+6 三種氧化態（FeO、Fe2O3、Na2FeO4等） Cr有+2、+3、+6 三種氧化態（CrO、Cr2O3、CrO3等） Mn有+2、+3、+4、+6、+7 多種氧化態（MnO、Mn2O3、 MnO2、K2MnO4、KMnO4等）族序BBBBBB B元素符號ScTiVCrMnFeCoN

10、iCuZn價電子構型3d14S23d24S23d34S23d54S13d54S23d64S23d74S23d84S23d104S13d104S2常見氧化數+2、+3+2、+3、+4+2、+3、+4、+5+2、+3、+6+2、+3、+4、+6、+7+2、+3、+6+2、+3+2、+3+1、+2+2化合物代表Sc2O3TiO、Ti2O3V2O3V2O5略略略CoO、Co2O3NiO、Ni2O3Cu2O、CuOZnO價電子總數3456789101112第一過渡系元素的常見氧化數原因：過渡元素的最外S電子和次外層的d電子都可以成鍵。 其穩定的氧化態表現的價態與穩定性有關。即當等價軌道處于全充滿、半充滿

11、或全空時比較穩定。 4）過渡元素的化合物或其離子的水溶液往往顯示一定的顏色IIIB VIIB族：最高氧化態 = 族數 VIIIB族: 最高氧化態 族數 過渡元素在水溶液中大都形成的水合配離子而顯色（與s區、p區不同），原因是：過渡金屬離子d 軌 道一 般不充滿，（據晶體場理論）在配體水的影響下，d軌道發生分裂，形成能量不同的兩組，受到光照，不同d軌道上的 電子 會吸收能量產生 d-d 躍遷，d-d 躍遷吸收的能量一般在可見光范圍，所以過渡金屬水合離子就呈現其互補色 。不同的過渡金屬離子其電子發生d-d躍遷吸收的能量不同，因而顯示不同的顏色。當最外層呈現d0或d10結構時，過渡金屬離子一般不顯示

12、顏色。 Ti3+ V2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+紫紅 紫 綠 藍紫 肉色 淺綠 淡紫 粉紅 綠 Mn (II) Fe(II) Co(II) Ni(II) Cu(II) Zn(II)過渡金屬水合離子呈現的多種顏色未成對d電子發生躍遷5）過渡元素容易形成配位化合物 過渡金屬離子和某些過渡金屬原子，由于存在空的nS、nP和部分甚至全空的 d 軌道，可以接受配體提供的孤對電子，形成配位鍵，形成配位離子和配位化合物。 如：K4Fe(CN)6、K3Fe(CN)6、 Ag(NH3)2OH、 Cu(H2O)42+等 鉑系元素由于原子半徑小，d電子數較多，且易變形，更

13、易形成配位化合物。如：H2 PtCl6。 其他還有：如許多過渡元素及其化合物具有獨特的催化性能；多數過渡元素的原子或離子具有順磁性，以及過渡金屬氧化物的水化物的酸堿性的遞變規律等，在以后介紹具體元素時再討論，在此不介紹了。3-1 鉻 單 質1、物理性質 鉻是銀白色、有光澤、硬度最大的金屬但脆，熔點高，有延展性。鉻由于有良好的光澤和很強的抗腐蝕性，所以廣泛用于電鍍工業，作金屬的保護鍍層。 鉻在形成金屬鍵時提供6個電子,金屬鍵較強 93 鉻（Cr）B族包括：鉻（Cr）、鉬（Mo）、鎢（W）三個元素。鉻的價電子構型：3d54S1 氧化態：+2、+3、+6。其中以+3和+6的化合物較常見。 鉻在地殼中

14、的豐度為：約0.018%，主要以礦物形式存在。如：鉻鐵礦：Fe(CrO2)2歸納為：高熔點，高硬度，高強度，耐腐蝕性鉻元素電勢圖/伏+1.33 -0.41 -0.91 -0.74 -0.13 -1.1 -1.4 -1.5 由鉻的標準電極電位可見，鉻具有較強的還原性，是比較活潑的金屬，但由于表面易形成氧化膜而變為鈍態，活潑性下降2、化學性質（1）與非氧化性的無機酸反應如：與鹽酸或稀H2SO4的反應Cr + 2HCl = CrCl2 + H2 藍色溶液4CrCl2+ 4HCl + O2 = 4CrCl3+ 2H2O 空氣中變綠 Cr2+(aq) Cr3+(aq)（2）與熱的濃H2SO4的反應2Cr

15、+6H2SO4(濃) = Cr2(SO4)3 + 3SO2+ 6H2O （3）冷的濃H2SO4、冷的HNO3無論濃稀都可以把鉻鈍化，甚至冷的王水也不能溶解鉻。 鉻也能發生置換反應把溶液中銅等置換出來。高溫下能與鹵素、氮、氧、碳等許多非金屬反應。3、用途（1）做各種不銹鋼的器件，不銹鋼中鉻含量在12%14%（2）制造其它合金（3）做金屬陶瓷 (含77%的Cr, 23%的Al2O3)（4）作金屬表面的電鍍保護層3-2 鉻的化合物 鉻的化合物中氧化態有：+2、+3、+6。 其中以+3 和+6 的化合物較常見。1、Cr (III)化合物常見的： Cr2O3 、 Cr(OH)3、 Cr2(SO4)3和亞

16、鉻酸鹽等 （1） Cr2O3(鉻綠) 微溶于水, 具有-Al2O3的結構制備兩性亞鉻鹽（紫色）亞鉻酸鹽（綠色）這和Al2O3的性質很相似（2） Cr(OH)3紫色 灰藍色 綠色在可溶性的鉻（）鹽溶液中加堿，得到灰蘭色的膠狀Cr(OH)3沉淀， Cr(OH)3顯兩性在溶液中存在下列平衡Cr3+ + 3OH- Cr(OH)3 Cr(OH)4-OH- H+OH- H+ 當pH 4.6時，Cr（ ）以簡單陽離子Cr3+的形式存在， 當pH1314時，就以Cr(OH)4-的形式存在。Cr(OH)4-通?？梢詫懗蒀rO2-（3） Cr (III)鹽和亞鉻酸鹽可見，在酸性介質中Cr3+相當穩定,只有很強氧化

17、劑才能將其氧化 在堿性介質中CrO2- 還原性較強，易被氧化為CrO42- Cr3+在溶液中實際以d2sp3型配離子Cr(H2O)63+的形式存在。但Cl-或NH3可以取代水分子。如CrCl36H2O有三種異構體：Cr(H2O)6Cl3紫色， Cr(H2O)5ClCl2H2O淡綠色， Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O暗綠色 2、Cr (VI)化合物（1）在水溶液中存在下列平衡 常見為含氧酸鹽和對應酸: 重鉻酸鹽、 鉻酸鹽，重鉻酸、 鉻酸。 黃色 橙色加酸平衡右移，當pH6：溶液中以CrO42-為主當加入Ba2+ Pb2+ Ag+等由于生成鉻酸鹽沉淀，平衡左移 2Ba2+ + Cr2O72-+

18、H2O = 2H+ + 2BaCrO4(黃) Ag+ + Cr2O72- 或 CrO42- Ag2CrO4(磚紅色) Pb2+ + Cr2O72- 或 CrO42- PbCrO4 (黃色)分析化學中常用于檢驗這些離子 （2） 重鉻酸鹽的強氧化性如： Cr2O72- + 14H+ + 6I- = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O 用途 分析化學中用K2Cr2O7測定鐵的含量重鉻酸鹽氧化乙醇監測司機是否酒后開車 重鉻酸鹽在酸性溶液中是強氧化劑，可以氧化H2S、H2SO3、HI、Fe2+等，加熱時可以氧化濃鹽酸逸出Cl2。K2Cr2O7 指示劑（3）三氧化鉻：CrO3 酸酐,強氧化劑 K2Cr2

19、O7 +H2SO4 =K2SO4 + CrO3 + H2O 是強氧化劑, 棕紅色逐漸變為綠色失效 想想為什么重鉻酸鉀濃溶液中加入濃硫酸灰析出橙紅色晶體CrO3 CrO3(s) + H2O = H2CrO4 H2CrO4強酸, 酸性接近于硫酸，但H2CrO4只能在溶液中存在，無法分離出純凈的鉻酸。橙紅色晶體介紹 常用的洗液：K2Cr2O7飽和溶液 + H2SO4（濃）？3、Cr()和Cr（）的鑒定 OH5C2 C2H5過氧化物不穩定，在乙醚中可以形成穩定的加合物為蘭色小結：(NH4)2CrO4(橙黃)Cr2O3(s,綠)CrCr(OH)3(灰綠)Cr(OH)4(亮綠)-Cr2O7(橙紅)2-Cr

20、O4(黃)2-BaCrO4(s,檸檬黃)Ag2CrO4(s,磚紅)PbCrO4(s,黃)Cr3+CrO(O2)2(藍)O2，H+H+H+H+H+過量OH -OH -氨水或適量OH -H2O2Cl2Br2ClO-Sn2+, Fe2+SO3, H2SI -(Cl-)2-S2O82-H2O2OH -乙醚Ag+Ba2+Pb2+Ba2+Pb2+Ag+H+Cr2+O2Zn4-1 錳 單 質1、制備： 2、物理性質(1) 塊狀錳為銀白色,粉末狀為灰色，錳的熔點較高（1247） 硬度較大但脆。(2) 錳在制合金有重要用途9.4 錳（Mn） Mn是B族元素，B族包括：錳（Mn）、锝（Tc）、錸（Re）三個元素。

21、稱錳族元素 錳的價電子構型：3d54S2 氧化態：+2、+3、+4、+6、+7。 其中以+2、+4、+6和+7的化合物較常見。 錳在地殼中的豐度為：約0.085%，主要以礦物形式存在。如：軟錳礦(MnO2xH2O)。錳是一種重要的金屬元素，應用很廣。3、 化學性質（2） 高溫下與鹵素、O2、S、C、P等非金屬直接化合（1） 錳是活潑金屬，呈強還原性（3） 在氧化劑存在下與熔融的堿作用生成錳酸鹽 錳元素電勢圖/伏1.6951.231.510.5965-0.0514酸性溶液堿性溶液 由電勢圖和電子層結構可知：（1） Mn2+很穩定，在酸性介質中，Mn2+還原性不強, 與強氧化劑才能反應4-2 錳(

22、II)的化合物 說明：鑒定Mn2+常用NaBiO3或(NH4)2S2O8反應生成MnO4- 溶 液顯紫色 酸化時用HNO3不能用鹽酸 C(Mn2+)很低時，也很靈敏Mn（）的強酸鹽都易溶于水, 水溶液呈淡紅色（2） Mn()在堿性條件下不穩定(還原性強) 如： MnSO4 + 2NaOH = Mn(OH)2(白) + Na2SO42Mn(OH)2 + O2 = 2MnO(OH)2 (棕色) Mn(OH)2 + 氧化劑 MnO2 或 K2MnO4MnO2（3）酸性介質中，顯強氧化劑 4-3 錳(IV)的化合物（1）黑色無定形粉末，不溶于水和稀酸（2）熱不穩定性（4）在強堿性介質中呈還原性，氧化產

23、物為錳酸鹽綠色1、K2MnO4 4-4 錳(VI)和錳(VII)的化合物（1） 暗綠色晶體；（2） 強堿性溶液中能穩定存在（3） 在酸性、中性、弱堿性介質中均自發歧化生成高錳酸鹽和二氧化錳強堿性介質中，錳酸鹽能穩定存在的原因：MnO42-/MnO2電對的電極電動勢受H+的影響大，而MnO4-/MnO42-電對的電極電動勢的高低，不受H+的影響。 熔堿 + 氧化劑 + MnO2 MnO42-鹽K2MnO4在酸介質中歧化，得KMnO4和MnO22、KMnO4KMnO4是深紫色晶體, 比較穩定；水溶液紫紅色 光及MnO2對KMnO4的分解起催化作用, 所以KMnO4溶液應保存于棕色瓶中遇酸緩慢分解K

24、MnO4的性質：不穩定性和強氧化性（1）不穩定性受熱分解（2）強氧化性還原劑SO32-I-Cl-H2SFe2+Sn2+氧化產物SO42-I2Cl2S或SO42-Fe3+Sn4+溶液的酸度不同，KMnO4被還原的產物不同酸性溶液：中性或微酸、弱減性：強堿性：KMnO4 + H2SO4(濃、冷) Mn2O7 Mn2O7 呈綠色油狀，強氧化性Mn2O7 + 有機物（例乙醇） 爆炸、燃燒MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O 3、應用 在分析化學中應用氧化還原法，用KMnO4測定鐵等各種物質的含量。生成歸納 （1）酸性介質中Mn2+穩定 （2）中性、弱堿性溶

25、液中MnO2穩定 （3）強堿性介質中MnO42-穩定小 結(黑褐)(白色)(肉色)(深肉色）無O2+OH-H+KClO3 +KOHH+或CO2(歧化)H2O+SO32-OH-(濃)+SO32-H+或CO32-(歧化)紫色暗綠9-5 鐵 VIII族包括：鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、釕（Ru）、銠（Rh）、鈀（Pd）、鋨（Os）、銥（Ir）、鉑（Pt）9種元素。 第一過渡系的Fe、Co、Ni的性質很相似，統稱為鐵系元素。 第二過渡系、第三過渡系的Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt由于鑭系收縮等原因，性質也很相似稱為鉑系元素；鉑系元素是稀有元素，和金（Au）、銀（Ag）一起又稱為貴金屬。鐵系

26、和鉑系元素我們主要介紹鐵系元素中的鐵。鐵系元素（鐵、鈷、鎳）鉑系元素（釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑）5-1 鐵單質鐵系元素的基本性質元素FeCoNi電子層結構3d64s23d74s23d84s2氧化態+2+3(+6)+2+3(+4)+2(+3)穩定性的氧化態+3+2+2標準電極電勢 ( M2+/M)-0.44-0.29-0.25 Fe3+的電子層結構為3d54s0，所以， Fe3+比Fe2+穩定。氧化數為+6的鐵，主要存在于高鐵酸鹽中，如：高鐵酸鈉（Na2FeO4）。鐵和鉀、鈣同屬第四周期，由于鐵的原子半徑比鉀、鈣小很多，但核電荷數大于鉀、鈣，所以活潑明顯降低。 r(K): r(Ca): r(Fe)

27、 = 2.35A : 1.97A : 1.26A O O O 鐵是自然界分布最廣的金屬元素之一。鐵是迄今為止人類冶煉最多、應用最廣泛的金屬。鐵在地殼中的含量約5%，在金屬中僅次于鋁。在金屬分類中，鐵和鉻、錳統稱為黑色金屬鐵在自然界的存在： 游離態: 隕石中 化合態: 礦石，如磁鐵礦(Fe3O4)、 赤鐵礦(Fe2O3)、褐鐵礦 (2Fe2O33H2O)、 菱鐵礦(FeCO3)。1、鐵的物理性質：（）純凈的鐵是銀白色金屬,有光澤（2）具有良好的延展性和堅韌性（3）是電和熱的良導體（4）密度是7.86g/ cm3，熔點：1535沸點是2750（5）特性:能被磁體吸引，在磁場作用下可以被磁化而具鐵磁

28、性 純鐵抗腐蝕力強，但通常鐵都含有碳或其他元素，因而熔點降低，抗腐蝕力弱。（1）與非金屬反應（Cl2、Br2、I2、O2 、S等)2、鐵的化學性質： 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 現象 ：褐色的煙 3Fe + 2O2 Fe3O4 Fe + S FeS （黑色） 鐵是比較活潑的金屬，一定條件下能與許多非金屬和某些化合物反應。問：如何制取FeCl2 ？鐵與Br2、I2反應的產物是什么？如持續加熱呢？硫和碘的性質相似性，與鐵反應都生成亞鐵（2）與某些鹽溶液反應Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu（3）與酸反應：(a)與非氧化性酸反應（置換反應）Fe + 2HCl 2FeCl2 + H2F

29、e + H2SO4 (稀)FeSO4 + H2 Fe + Fe2(SO4)3 3FeSO4 想想：上述兩個反應在實際生產和實驗室有哪些應 用 想想有哪些現象？（b）與氧化性酸反應（HNO3、濃H2SO4）常溫下與濃硝酸、濃硫酸產生鈍化現象加熱時反應。 2Fe + 6H2SO4 (濃) Fe2 (SO4) 3 + 3SO2+ 6H2OFe+4HNO3(稀)Fe (NO3)3+NO+2H2OFe+6HNO3 (濃) Fe (NO3)3+3NO2 + 3H2O想想：鈍化是否沒反應？ 哪些金屬也有此性質與稀硝酸不加熱也反應，產物不是氫氣思考：加過量鐵時產物會有什么變化？如何寫方程式？4、與水反應：常溫

30、下通常不與水反應，高溫時可以反應Fe3O43Fe+4H2O（g）+4H2高溫 從上述反應比較Fe與H2的還原性可得到什么啟示？ 5、不純鐵的電化腐蝕反應反應式： 4Fe +nH2O +3O22Fe2O3nH2O想想鐵的電化腐蝕實際是怎么進行的？+：O2 +2H2O +4e = 4OH-：Fe 2e = Fe2+Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)24Fe(OH)2 + O2 + 2H2O4Fe(OH)3Fe(OH)3Fe2O3XH2O 未配平討論題：1、把鐵投入下列溶液中，鐵與下列物質不反應的是 （ ） A. HAc溶液 B.濃硝酸 C. 濃硫酸 D.稀硝酸 E. 氫氧化鈉溶液 F. 二氧

31、化硫水溶液2、由兩種金屬組成的合金50克，與氯氣完全反應，消耗氯氣71克，則該金屬的可能組成是 （ ） A. Cu和Zn B. Na和Al C. Fe和Cu D. Mg和CaEC3、下列可用鐵桶較長期盛裝的是 （ ） A. FeCl3(溶液) B. CuSO4(溶液) C. 4mol/L HNO3 (冷) D. 18mol/L H2SO4(冷) E. AlCl3(溶液)D4、將鐵粉撒入下列溶液中充分反應后，溶液的質量增加但無氣體放出的是 （ ） A、CuCl2 B、H2SO4 C、AgNO3 D、Fe2（SO4）D 2、鐵的化合物 鐵是比較活潑的金屬，在自然界主要以化合態和礦物形式存在。鐵的化

32、合物主要有： 鐵的氧化物 鐵的氫氧化物 鐵鹽名 稱俗 稱化學式氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵共 性與酸與 還 原劑氧化鐵紅磁性氧化鐵黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體+ 2+ 3+ 2，+ 3不 溶不 溶不 溶堿 性 氧 化 物都能與酸反應。如都能被還原。如（1）鐵的氧化物：色 態化合價水溶性類 型（a）鐵的氧化物性質比較（b）鐵的氧化物生成和相互轉化 鐵的氧化物生成 3Fe + 4O2 2Fe3O4 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O 鐵的氧化物相互轉化 Fe3O4 Fe FeO Fe2O3 點燃CO, H2O2CO, H2CO, H2CO, H2O2 將NaOH溶液滴入FeCl3溶液 產生紅褐色

33、沉淀 將NaOH溶液滴到新制的FeSO4溶液中。 產生白色沉淀灰綠色紅褐色離子方程式和化學方程式：（2）鐵的氫氧化物：Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3（紅褐色）Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2（白色）4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3(a)鐵的氫氧化物的制備（b）鐵的氫氧化物的主要性質具有不溶性堿的共性熱不穩定性 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O具有堿性氫氧化物的性質，與酸等反應（2）Fe（）鹽 Fe能形成穩定的+3價簡單鹽，常見的是強酸鹽；Fe(NO3)36H2O、FeCl36H2O、Fe2(SO4)312H2O。溶解性：都易溶于水。鹽中的Fe(

34、H2O)63+（淺紫色），它也可存在于pH=0左右的強酸性溶液中。水解性：Fe()鹽比Fe（）更易水解，使溶液呈黃色或紅棕色。 Fe(H2O)63+H2O Fe(OH)(H2O)52+H3O+ Fe(OH)(H2O)52+H2O Fe(OH)2(H2O)4+H3O+ 3.一些重要的鐵鹽（1）Fe()鹽： 強酸鹽都易溶于水，并微弱水解，顯示酸性； 水合鹽晶體及其水溶液呈現淺綠色：Fe(H2O)62+，如 FeSO47H2O:俗稱綠礬，淺綠色 復鹽 (NH4)2SO4FeSO46H2O硫酸亞鐵銨，俗稱摩爾鹽（它比FeSO4更穩定，常作分析化學中的還原劑） 水解及雙水解反應如： FeCl3溶液呈酸性

35、與Na2CO3的雙水解反應： 2Fe3+ +3CO32- +3H2O 2Fe(OH)3+3CO2 Fe3+ CO32-HCO3-AlO2-等Fe3+與S2-、I-、H2S等應該發生什么反應呢？想想 Fe3+與下列微粒反應的離子反應和化學方程式 的書寫（a）FeCl3的化學性質與可溶堿的反應： 如：氨水、燒堿等反應與某些鹽的反應: 如：硝酸銀等的反應強氧化性：與H2S、Fe、Cu、KI、S2-、I-等的反應 2Fe3+ +H2S S+2Fe2+2H+ 2Fe3+ + Cu 2Fe2+ + Cu2+Fe的配合物和Fe3+檢驗： （a）硫氰配合物 實驗在FeCl3稀溶液中滴入數滴 KSCN溶液，溶液

36、呈血紅色；再加入少量還原鐵粉，紅色褪去；取出上層液，再滴入氯水或H2O2，溶液又顯紅色離子反應方程式： Fe3+ + nSCN- Fe(SCN)n(3-n)+ 6種配離子。 （6種配離子溶于水均呈血紅色） 該反應十分靈敏，可檢出微量Fe3+；常用于Fe3+的定性檢驗 2Fe(SCN)2+ Fe 3Fe2+ + SCN- 2Fe2+ + Cl2 2Fe3+ + 2Cl- Fe3+ +nSCN- Fe(SCN)n(3-n)+ （血紅色）（b）氰配合物 向Fe3+溶液中加入六氰合鐵（）酸鉀（習慣稱亞鐵氰化鉀-黃血鹽）K4Fe(CN)6溶液，出現蘭色沉淀稱普魯士藍。用于檢驗Fe3+反應式：K+ + F

37、e(CN)64- + Fe3+ KFeFe(CN)6 (普魯士藍)(b)亞鐵鹽的化學性質與可溶堿的反應： 如:氨水、燒堿等的反應較強的還原性： 如:可以被氯水、溴水、雙氧水、HNO3、KMnO4、K2Cr2O7、O2等氧化劑氧化Fe(NO3)2的特殊性：在溶液Fe(NO3)2的中加入鹽酸或硫酸有何現象溶液變為棕黃色如：6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ +2Cr3+ + 7H2O 空氣中：4Fe2+ + O2 + 4H+ 4Fe3+ + 2H2O Fe的配合物和Fe2+的檢驗： 向Fe3+溶液中加入六氰合鐵（）酸鉀（習慣稱鐵氰化鉀-赤血鹽）K3Fe(CN)6溶液，出現蘭色

38、沉淀稱滕氏藍。用于檢驗Fe2+反應式：K+ + Fe(CN)63- + Fe2+ KFeFe(CN)6 (滕氏藍)經結構分析測定普魯士藍和滕氏藍不但化學式相同都是： KFeFe(CN)6；而且結構也是一樣的，都是內界為鐵（）外界為鐵（）。 鐵還能形成其它配合物， 如：Fe(CO)5五羰基合鐵（0）（淺黃色液體）等。練練Fe3+、Fe2+、Fe的相互轉化的一些反應式 FeBr2 + Cl2(逐滴至過量) FeI2 + Cl2(逐滴至過量) ， FeCl3 + HI FeCl3 + H2S Fe（少）+ HNO3(稀) Fe (過量)+ HNO3（?。?FeCl3 + Na2CO3 FeCl3 +

39、 NaHCO3 FeS + HNO3（?。?FeCl2 + NaOH（4）Fe2+、Fe3+的檢驗和確定存在 KSCN溶液 K4Fe(CN)6 NaOH溶液Fe3+檢驗現象溶液呈血紅色紅褐色沉淀Fe2+檢驗NaOH溶液K3Fe(CN)6KSCN溶液 后，再加氯水或過氧化氫白色沉淀灰綠色紅褐色先無現象，再加后溶液呈血紅色蘭色沉淀蘭色沉淀1、家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發生的化學反應是 （ ） A. 4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3 B. 2Fe2H2OO2 2Fe(OH)2 C. 2H2OO24e OH D. Fe3e Fe3 D討論題2、在稀鹽酸中

40、投入銅粉沒有現象，在此溶液中加入下列物質，銅會溶解的是 （ ） A. 適量氯化銅溶液 B. 適量氯化鐵溶液 C. 適量硝酸鈉固體 D. 適量銀粉BC三、煉鐵和煉鋼（一）煉鐵 1、鐵合金（1）生鐵：含碳量24.3%的鐵合金 硬而脆 生鐵中除含碳外，還含Si、Mn和少量S、P等。根據碳在鐵中存在的形態不同，生鐵分為：煉鋼生鐵 （又稱白口鐵）鑄造生鐵 （又稱灰口鐵）球墨生鐵其他生鐵：如硅鐵、錳鐵生鐵 2、鋼 鋼也是鐵合金，含碳一般0.032% 鋼的性能：堅硬、有韌性、彈性，可鍛造、 延壓、鑄造。 低碳鋼：含碳量低于0.3% 碳素鋼 中碳鋼：含碳量0.30.6%鋼 （普通鋼） 高碳鋼：含碳量大于0.6

41、% 鎢鋼、錳鋼：硬度大，可制刀具、履帶等 合金鋼 錳硅鋼：韌性特別強，可制彈簧圈等 （特種鋼） 鎢鉻鋼：韌性好硬度大，制刀具、模具等 鎳鉻鋼（不銹鋼）：抗腐蝕、耐氧化，制 醫療器件、餐具等3、煉鐵：鐵在地殼里以礦物形式存在稱為鐵礦石鐵礦石主要有：磁鐵礦石（主要成分：Fe3O4）：黑色或略帶淺蘭 色 晶體，有磁性。赤鐵礦石（主要成分： Fe2O3）：暗紅，含鐵多 會呈黑色。褐鐵礦石（主要成分： 2Fe2O33H2O）：褐色、黃 褐色、黑褐色菱鐵礦石（主要成分： FeCO3）：黃白、淺褐、深 褐色（1）煉鐵原理：利用氧化還原反應，在高溫下，用還原劑把礦石中的鐵還原出來。（2）煉鐵設備：高爐高爐構造

42、：5個部分組成：爐喉、爐身、爐腰、 爐腹、爐缸 5個口：進料口、進風口、出鐵口、 出渣口、高爐煤氣出口（3）煉鐵原料：鐵礦石、焦炭（還原劑）、石灰石（作熔劑）煉鐵高爐（4）煉鐵過程和主要反應：反應： C + CO2 CO2 +Q CO2 + C 2CO Q Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2除脈石：CaCO3 CaO +CO2 CaO + SiO2 CaSiO3產品：生鐵主要用于煉鋼爐渣作水泥、渣磚高爐煤氣（CO、CO2、N2等）凈化處理后作 氣體燃料。高溫高溫高溫（二）煉鋼：原理：利用氧化還原反應，把生鐵中過多 的碳和其他雜質錳、硅、硫、磷等 雜質氧化成氣體或爐渣除去。目的：適當降

43、低生鐵里的含碳量，除去大 部分S、P等有害物質，調整鋼里合 金元素的含量。 原料：生鐵 氧化劑：O2（或空氣）、氧化鐵 造渣材料：生石灰（CaO）主要反應： 2Fe + O2 2FeO + Q Mn + FeO MnO + Fe + Q Si + 2FeO SiO2 + 2Fe + Q C + FeO CO + Fe + Q SiO2 + FeO FeOSiO2 SiO2 + MnO MnOSiO2 FeS + CaO FeO + CaS 2P + 5FeO + 3CaO 5Fe + Ca3(PO4)2 FeOSiO2 + CaO CaOSiO2 + FeO Si + 2FeO 2Fe + S

44、iO2 Mn + FeO MnO + Fe 2Al + 3FeO 3Fe + Al2O3 高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫脫S脫P高溫脫氧,調節成分加工成鋼渣磷肥防止鋼的熱脆性制合金鋼思考題：1、煉鐵與煉鋼的原理有哪些相同點和不同點？2、煉鐵中的實際還原劑是什么？在煉鐵過程中為什么要加入石灰石？在煉鋼時加入CaO它們各起什么作用？3、煉鋼開始和結束都有FeO與Mn、Si、Al等的反應，它們的目的有什么不同？4、高爐煤氣與水煤氣的成分有什么不同？相同點：都是利用了氧化還原反應不同點：還原煉鐵，氧化（除雜）煉鋼煉鐵：CO；作熔劑，除去脈石 （SiO2)煉鋼：造渣材料開始是除去Si等雜質，結束是

45、脫去FeO中的氧并調節成分高爐煤氣：CO、CO2、N2等，水煤氣： CO、H2等Fe(H2O)63+Fe(H2O)3(OH)3 Fe2O3xH2OFeCl3FeFe(H2O)62+Fe(OH)2FeCl2Fe3O4KFeFe(CN)6FeSFe(SCN)2+小結5-1 銅 單 質 95 銅（Cu） B族（稱銅副族）主要包括：銅（Cu）、銀（Ag）、金（Au）三個元素。111Uun為放射性元素不討論。 價電子構型：(n-1)d10nS1 ，銅是3d104S1 。 銅的氧化數：有+1、+2。其中以+2的化合物較多見。 銅離子具有較強的極化力。易形成配合物。 銅和鉀都是第四周期的金屬，最外層只有1個

46、電子，但由于銅的次外層有18個電子比鉀多了3d軌道10個電子，3d軌道離核較遠，對原子核的屏蔽作用小，而銅元素的核電荷數大于鉀，而原子半徑銅（1.17A）比鉀的原子半徑（2.03A）小得多。標準電極電動勢(Cu+/Cu)=+0.52伏,(K+/K)=-2.925伏。 活潑性：kCu 銅是人類發現最早發現和使用的金屬之一。主要以礦物形式存在，有黃銅礦(CuFeS2)、輝銅礦(Cu2S)、孔雀石Cu2(OH)2CO3、赤銅礦（Cu2O）等。地殼的含量約萬分之一。o o1、物理性質銅是有紫紅色光澤，有較好的延展性，質較軟的金屬。熔點：1083，密度：8.92g/cm3。是熱和電的良導體。銅有較好的耐腐蝕能力。銅常制成合金，如黃銅、青銅和白銅分別用作儀器部件等。2、化學性質 銅是不太活潑金屬，可形成+1，+2，氧化態的化合物，Cu(+2)較穩定。（1）在含CO2的潮濕空氣中，銅可以生銹生成銅綠顯綠色：2Cu + H2O + CO2 + O2 Cu2(OH)2CO3（2）可溶于