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北京市一零一中学2013年高中化学竞赛 第12讲 副族元素及其化合物


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- 1~10 1~2 10 1~2 1)d ns (Pd 例外) ,ds 区元素的外围电子构型是(n-1)d ns 。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 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 1 2 2 3 5 1 5 2 6 2 7 2 8 2 10 10 3d 4s 3d 4s 3d 4s 3d 4s 3d 4s 3d 4s 3d 4s 3d 4s 3d 4s 3d 4s 2 2 1 2 熔点/℃ 沸点/℃ 原子半径/Pm 2+ M 半径/Pm I1kJ·mol-1 室温密度/gcm -3 1953 2727 164 - 631 2.99 3 1675 3260 147 90 658 4.5 –1, 0,2 3,4 1890 3380 135 88 650 5.96 –1, 0,2 3,4, 5 1890 2482 129 84 652.8 7.20 –2, –1,0 2,3,4 5,6 1204 2077 127 80 717.4 7.20 –1,0 ,1 2,3,4 5,6,7 1535 3000 126 76 759.4 7.86 0,2,3 4,5,6 1495 2900 125 74 758 8.9 0,2 3,4 1453 2732 125 67 736.7 8.90 0,2 3,(4) * 1083 2595 128 72 745.5 8.92 1,2, 3 419 907 137 74 906.4 7.14 (1), 2 氧化态 *( )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 2? 2? 化物的形式存在,如 WO3、WF6、MnO ? 4 、FeO 4 、CrO 4 等,最低氧化态的化合物主要以配合物形式存在, 2– 如[Cr(CO)5] (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

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