第十八章第十八章 答案答案 1 过渡元素的价电子构型一般为 n 1 dxns2 当过渡元素克服电子成对能而失去一个 ns 上 的电子 成为 1 氧化态时 ns 上另一个电子也容易失去 2 氧化态是过渡元素的特征 氧化态 在一些配合物中 过渡元素会显示 1 氧化态 如 C Fe S Fe O CO OC 中 Fe 的 氧化态为 1 这是由 EAN 规则决定的 2 2Ti3 NH3OH H2O2TiO2 NH4 2H 3 1 2TiCl4 Zn HCl ChemPaster 2TiCl3 ZnCl2 2 TiO2 H2O2 TiO H2O2 2 桔黄色 3 BaTiO3BaO TiO2 4 钛 轻 d 4 5 高熔点 1675 抗腐蚀性强 高纯度时可塑性良好 锆 铪 高熔点 分别为 1852 和 2222 抗腐蚀性强 不与稀酸和强碱作用 良好的金属光泽和可塑 性 用途 钛 航空 航海设备上 锆 有小的中子吸收截面 是原子反应堆中铀棒的最好外 套材料 优于最早通用的铬或后来改用的铬钢 铪 可用于电子设备中作阴极 5 铅白 PbCO3 Pb OH 2 虽然有良好的覆盖性能 但遇到微量的 H2S 铅白就变成 PbS 而成 为黑色 另外铅白还有毒 而钛白 TiO2不仅有铅白的优越的覆盖性 而且它不受 H2S 的 影响 它又有良好的持久性且无毒 故钛白涂料比铅白好 由于 Ti 的密度小于钢 又耐高温 Ti 金属用来制造飞行器 6 1 FeTiO3 2H2SO4FeSO4 TiOSO4 2H2O 若酸度不够 TiOSO4会发生水解生成 TiO2 而不能进入溶液 达不到浸取的目的 2 在沉淀 Fe OH 3过程中 pH 值必然升高 会发生 TiOSO4的水解 pH 1 35 7 Zr 和 Hf 化合物性质相似的原因是镧系收缩 使 Zr Hf 原子 离子半径非常接近 8 钒 铌 钽都是高熔点金属 三者对酸 碱非常稳定 特别是钽对王水也稳定 仅氢氟 酸稍有侵蚀 从价电子构型看 它们主要的氧化数为 5 钒出现低氧化数的可能性大于 铌和钽 4 氧化态钒是比较稳定的 钒钢是钒的主要用途 钢中含有钒后 强度 抗撞击 耐磨 弹性 韧性等都得到 了增强 V2O5是硫酸工业的重要催化剂 瓷釉中常用 V2O5来制备金色 绿色 铌 钽 除应用于钢 合金中外 还应用于电子工业 化学工业 铌用作电子管阳极材料 钽用 作耐酸设备内衬 钽可作铂的代用品 钽还在电子工业中用作吸气剂 9 5 4 5 5 4 3 4 10 1 V2O5 6HCl 浓 2VOCl2 Cl2 3H2O 2 VO2 H2C2O4 2H 2VO2 2CO2 2H2O 3 V2O5 2NaOH2NaVO3 H2O 4 VO43 H 2O2 6H V O2 3 4H2O 5 2NH4VO3 V2O5 2NH3 H2O 6 NbCl5 H2ONbOCl3 2HCl 7 Nb2O5 5H22Nb 5H2O 8 Ta2O5 5Mg2Ta 5MgO 11 1 V V 的电子构型为 Ne 3s23p6 V V e V VI 的电离能显著增大 2 铌 41 钽 73 之间有镧系元素 从 57 到 71 号镧系元素原子半径收缩 使得铌 钽原子半径相同 3 过渡元素从上到下 氧化数越高越稳定 4 溶液 pH 值越小 多钒酸中 V 与 O 的比值越小 12 1 NaOH 溶解 V2O5 2NaOH2NaVO3 H2O 2 稀 H2SO4 pH 3 8 3 H2C2O4 熔融 V2O5 H2C2O42VO2 2CO2 H2O 4 稀硫酸 溶解 VO2 H2SO4VOSO4 H2O 5 2NaVO3 2FeSO4 4H2SO42VOSO4 Fe2 SO4 3 Na2SO4 2H2O 6 浓盐酸 V2O5 6HCl 浓 2VOCl2 Cl2 3H2O 7 H2还原 V2O5 2H2V2O3 2H2O 8 V2O3 3Ca 2V 3CaO 9 V 2Cl2 VCl4 10 2V 3I2 2150 ChemPaster 2VCl3 11 VCl4 H2VCl2 2HCl 12 4VCl2 O2 4HCl4VCl3 2H2O 13 2VCl4 2VCl3 Cl2 14 VCl4 4HFVF4 4HCl 15 2VF4 VF3 VF5 13 Cr 1 00 V 0 26 14 VO4 3 黄 VO4 3 与 VO2 混合物 绿 VO2 蓝 V3 绿 V2 紫 15 VO2 被还原到 2 氧化态 16 1 VV Zn VII 2 VV 2 Sn VIII 3 VV 2 Fe VIV 17 分子量的可能值是 83 3n n 为正整数 18 1 Cr2O3 Al Al2O3 2Cr 2 Cr NO3 3 4KOH 过量 KCr OH 4 3KNO3 3 K2Cr2O7 3 NH4 2S 4H2O2Cr OH 3 3S 6NH3 H2O 2KOH 或者2KCr OH 4 3S 6NH3 H2O 4 4CrO3 3C2H5OH3CH3COOH 3H2O 2Cr2O3 5 2KCrO2 3Cl2 8NaOHK2CrO4 6NaCl Na2CrO4 4H2O 6 K2Cr2O7 H2SO4 浓 2CrO3 K2SO4 H2O 7 NH4 2Cr2O7 N2 Cr2O3 4H2O 8 NH4 2MoO4 2NH3 MoO3 H2O 9 2Mo 5Cl2 过量 2MoCl5 10 K2Cr2O7 4H2O2 2HCl 乙醚 2CrO5 5H2O 2KCl 19 PbCrO4在溶液中会 且 Cr2O72 与 CrO 4 2 间存在平衡 Cr 2O7 2 H 2O 2CrO42 2H 当加入 Pb2 后 由于 PbCrO4 生成 使 Cr2O72 不断转化为 CrO 4 2 把 Pb2 离子加入 300 oC N2气流中 1900 oC Ar气流中 K2Cr2O7溶液中会生成黄色 PbCrO4沉淀 20 K2Cr2O7 H2SO4 浓 K2SO4 2CrO3 H2O 而 CrO3的熔点为 167 C 热稳定性差 加热到 200 C 后 CrO3逐步分解 CrO3Cr3O8Cr2O5CrO2Cr2O3 绿色 21 BaCrO4在强酸中不易形成酸式盐 Ba HSO4 2 BaSO4不溶于强酸中 对 BaCrO4言 强 酸中CrO42 易转化为Cr 2O7 2 使BaCrO 4 溶解 2BaCrO4 2H Cr2O72 2Ba2 H 2O 22 橙绿 Cr2O72 3Zn 14H 2Cr3 3Zn2 7H2O Cr3 4H2O 2Cl Cr H2O 4Cl2 绿色 绿兰 2Cr3 Zn2Cr2 Zn2 兰绿 2Cr2 2H 2Cr3 H2 23 1 Mn3 对还原剂最不稳定 Cr3 对还原剂最稳定 Fe3 在两者之间 2 Mn 最易被氧化 Cr 次之 Fe 最不易被氧化 3 溶液中含 Cr2 Fe3 时 Cr2 Fe3 Cr3 Fe2 溶液中 Mn2 和 Fe3 可共存 24 1 pH 7 时 22 O H O 0 816 V 2 H H 0 413 V 3 2 Cr Cr 0 40 V Cr2 在无空 气水中不会发生任何反应 如果有空气存在时 4Cr2 O2 4H 4Cr3 2H2O 2 pH 0 时 2 H H 0 00 2Cr2 2H 2Cr3 H2 在无空气水中 25 1 含氧酸彼此聚合成比较复杂的酸 叫多酸 如 H2Mo4O13 2 多酸的酸酐是属于同一种类的 称为同多酸 如 H6Cr5O12 3 某些多酸中 除了有数目不定的酸酐分子外 还可以有另一种酸参加这种酸 称为 杂多酸 如 H3 P W12O40 26 Mo CO 6 正八面体 Os CO 5 三角双锥 Re2 CO 10 两个共顶点的八面体 27 1 60 2 60n n 为正整数 28 CrO2Cl2 A BaCrO4 B Cr2O72 C Ba ClO 4 2 D Cr OH 3 E NaCrO2 F CrO42 G Cr 2O7 2 H CrO 5 I Cr 3 J O2 K CrO2Cl2 2H2OH2CrO4 2HCl Ba OH 2 H2CrO4BaCrO4 2H2O 4CrO5 12H 4Cr3 7O2 6H2O 29 x y 2 25 30 1 3MnO42 2CO 2 2MnO4 MnO 2 2CO3 2 2 2MnO2 2H2SO4 浓 2MnSO4 2H2O O2 3 2Mn2 5NaBiO3 s 14H 2MnO4 5Bi3 5Na 7H 2O 4 Na2S2O3 8KMnO4 10KOHNa2SO4 K2SO4 8K2MnO4 5H2O 5 2MnSO4 5K2S2O8 8H2O 2KMnO4 4K2SO4 8H2SO4 6 Re2O7 17CORe2 CO 10 7CO2 31 对于 Mn H2O 62 Cr H2O 62 和 Fe H2O 62 而言 价电子排布为 32 2gg te 31 2gg te 42 2gg te 后两者都可以发生失电子反应 而 Mn H2O 62 2gg te 上电子都是半满 是 稳定结构 Mn II 要比 Cr II 或 Fe II 稳定得多 32 在 H 中 2MnO4 5NO 2 6H ChemPaster 2Mn2 5NO3 3H 2O 在中性中 2MnO4 3NO 2 H 2O 2MnO2 3NO3 2OH Ag 在 OH 中 2MnO4 NO 2 2OH 2MnO42 NO 3 H 2O 33 1 Mn 的 2 4 7 氧化态稳定 3 5 6 氧化态不稳定 2 在酸性介质中 MnO2 MnO4 可作氧化剂 还原产物为 Mn2 在碱性介质中 MnO 4 MnO42 可作氧化剂 MnO 4 MnO42 MnO 4 2 MnO2 34 1 Mn2 2OH Mn OH 2 白 4Mn OH 2 O24MnO OH 棕 2H2O 2 2Fe3 3CO32 3H 2O 2Fe OH 3 CO2 Fe2 CO32 FeCO3 3 Co2 2OH Co OH 2 蓝 4Co OH 2 O2 2Co2O3 黑 4H2O 4 Cu2 2OH Cu OH 2 蓝 Cu OH 2 CuO 黑 H2O 35 Mn C2O4 3 3 Mn3 3d4 31 2gg te 四个单电子 4624 B M Mn CN 6 3 Mn3 3d4 40 2gg te 二个单电子 248 B M 36 MnO A 2HNO3Mn NO3 2 B H2O 3Mn NO3 2 KClO3 3H2O3MnO2 C KCl 6HNO3 MnO2 4HCl 浓 MnCl2 Cl2 2H2O MnO2 2NaOH H2O2Na2MnO4 D 2H2O 3Na2MnO4 4HNO32NaMnO4 E MnO2 C 2H2O 4NaNO3 2NaMnO4 3Na2SO3 H2O2MnO2 C 3Na2SO4 2NaOH MnO2 Na2O2 2H Mn2 F O2 2H2O Mn2 2OH Mn OH 2 G Mn OH 2 MnO H2O 37 Re2O7的氧化性比 Mn2O7小 稳定性比 Mn2O7大 随着原子序数的增加 锰分族的高氧 化态稳定性增大 38 3 4Mn2 MnO4 8H 5Mn3 4H2O 39 82 68 40 Mn 1 50 Cr 2 82 41 1 324442 422224 2222 FeTiO 2H SO TiOSO FeSO 2H O TiOSO 1H O TiOH O H SO TiOH O TiOH O nn nn g g 硫酸煮沸 加水分解 水解 煅烧 2 废液呈强酸性 会使排入废水中水体的 pH 明显降低 废液中的 Fe2 易被水中氧气氧 钛铁矿 浓硫酸 硫酸煮沸 提取 静置 结晶 过滤 浓缩 加水分解 洗净 煅烧 废硫酸 FeSO4 粉碎 颗粒分级 表面处理 洗净 干燥 最终粉碎 TiO2 化成 Fe3 大大降低水中溶存氧 。