《无机化学第二版课件 教学课件 ppt 作者 林俊杰 王静 主编第十四章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化学第二版课件 教学课件 ppt 作者 林俊杰 王静 主编第十四章（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、无机化学,第十四章 过渡元素,第一节 过渡元素的特性 第二节 铜、银、锌、汞及其重要化合物 第三节 铬、锰及其重要化合物 第四节 铁、钴、镍及其重要化合物,学习指南,本章重点 1. 铜、银、锌、汞及其重要化合物 2.铬、锰及其重要化合物 3.铁、钴、镍及其重要化合物 本章难点 1.Cu()、Cu()；Hg()、Hg()之间的相互转化 2.铬（ 、）； 锰（、）化合物的性质和相互转化,第一节 过渡元素的特性 一、电子层结构 它们的共同特点是随着核电荷的增加，电子依次充填在次外层的d轨道上，而最外层只有12个s电子，其价电子层构型为(n1)d110ns12(Pd除外)。由于过渡元素原子最外层只有1
2、2个电子，较易失去，故过渡元素都是金属元素。,二、过渡元素的特性 1、同一种元素有多种氧化数 过渡元素次外层 d 电子也能部分或全部作为价电子参与成键，形成多种氧化数。 例如，Mn有+2,+3,+4,+6,+7等。而主族元素的氧化值通常是跳跃式的变化。例如，Sn、Pb为+2,+4；Cl为+1,+3,+5,+7等。大多过渡元素的最高氧化值等于它们所在族数，这一点和主族元素相似。,2、水合离子和酸根离子带有颜色 过渡元素的水合离子和酸根离子大多带有颜色。如Cu2+为蓝色，Cr3+为蓝紫色，CO2+为粉红色，MnO4-为紫色等。 过渡元素的离子之所以有颜色，是因为它们具有未成对的d电子。不含成单d电
3、子的离子是无色的，如Zn2+、Cu+、Ag+等。,3、易形成配合物 过渡元素的原子具有(n1)d、ns、nd等价电子轨道。对离子来说ns、np、nd轨道都是空的。(n1)d轨道大多部分未充满；对于原子来说，除(n1)d轨道部分未充满外，np、nd都是空轨道。这种电子构型具有接受配位体孤对电子的条件，所以过渡元素具有较强的形成配合物的倾向。它们可以形成氨配合物、氰配合物、硫氰配合物以及羰基配合物等。,第二节 铜、银、锌、汞及其重要化合物 铜副族 即IB族包括铜、银、金三种元素。 价电子层构型(n1)d10ns1，金属性依CuAgAu顺序减弱，均为不活泼金属，有不同氧化数，能形成稳定的配合物。 锌
4、副族 即B族包括锌、镉、汞三种元素。 价层电子构型为(n1)d10ns2，金属性依ZnCdHg顺序减弱。 Zn，Cd，Hg的活泼性要比B族Cu，Ag，Au强得多 。,一、锌和汞的单质 1、锌 银白色金属，略带蓝色。是活泼金属，能与许多非金属直接化合。它易溶于酸，也能溶于碱，是一种典型的两性金属。新制得的锌粉能与水作用，反应相当激烈，甚至能自燃。 锌在潮湿空气中会氧化并在表面形成一层致密的碱式碳酸锌薄膜，像铝一样，也能保护内层不再被氧化。,4Zn + 2O2 + 3H2O + CO2 ZnCO33Zn(OH)2,2、汞 常温下的液态金属，银白色，俗称水银。它的流动性好，不湿润玻璃，并且在0200
5、 之间体积膨胀系数十分均匀，适于制造温度计及其他控制仪表。 汞的密度(13.6 gcm-3)是常温下液体中最大的，常用于血压计、气压表及真空封口中。 利用液态汞的导电性，用作 电化学分析仪器，自动控制电路等。 汞能溶解许多金属形成液态或固态合金，叫做汞齐。,与汞有关的反应,二、铜和银的化合物 1、氧化物和氢氧化物 铜和银可形成以下的氧化物和氢氧化物并具有不同的色： Cu2O(黄或红色)、Ag2O(暗棕色)、CuO(黑色)、CuOH(黄色)、AgOH(白色)、 Cu(OH)2(蓝色)。,氧化亚铜（ Cu2O） Cu2O是自然界中赤铜矿的主要成分，实验室中加热CuO可得Cu2O： 4CuO 2Cu
6、2O+O2 （黑色 ） （红色） Cu2O不溶于水，但能与酸发生歧化反应： Cu2O+H2SO4 CuSO4+Cu+H2O,氧化铜(CuO) CuO为黑色粉末，难溶于水。它是偏碱性氧化物，溶于稀酸： 由于配合作用，也溶于NH4Cl或KCN等溶液。 制备 化学法：由Cu(NO3)2或Cu2(OH)2CO3受热分解。,氧化银(Ag2O) 在AgNO3溶液中加入NaOH，首先析出极不稳定的白色AgOH沉淀，它立即脱水转为棕黑色的Ag2O： Ag2O微溶于水，溶液呈弱碱性。Ag2O受热发生分解。 2Ag2O 4Ag+O2 Ag2O可溶于HNO3和氨水。 Ag2O + 2HNO3 2AgNO3 + H2
7、O Ag2O + 4NH3H2O 2Ag(NH3)2+ + 2OH- + 3H2O,CuOH和AgOH均不稳定。 氢氧化铜Cu(OH)2 浅蓝色粉末，难溶于水。6080时逐渐脱水而成CuO，颜色随之变暗。Cu(OH)2稍有两性，易溶于酸只溶于较浓的强碱，生成四羟基合铜()配离子：,Cu(OH)2易溶于氨水，能生成深蓝色的四氨合铜()配离子Cu(NH3)42+。 向CuSO4或其他可溶性铜盐的冷溶液中加入适量的NaOH或KOH，即析出浅蓝色的Cu(OH)2沉淀： 新沉淀出的Cu(OH)2极不稳定，稍受热(超过30)即按下式迅速分解而变暗：,CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4,2
8、、氯化铜和氯化亚铜 氯化铜 氯化铜为绿色晶体，在湿空气中潮解，在干燥空气中也易风化。 无水氯化铜为棕色固体，从溶液中只能析出CuCl22H2O晶体。要将这种晶体加热脱去结晶水制取无水CuCl2，必须在干燥的HCl气体中加热至423K，否则CuCl22H2O 晶体按下式分解。 2CuCl22H2O Cu(OH)2CuCl2 + 2HCl + 2H2O,CuCl2易溶于水，也易溶于乙醇等有机溶剂。在CuCl2水溶液中，Cu2+与H2O和Cl-能生成 Cu(H2O)42+和CuCl42-两种配离子。在一般浓度的溶液中两种配离子同时存在，溶液显绿色；在浓 溶液中，溶液显 黄绿色；在稀溶液中 溶液显浅蓝
9、色。 CuCl42- + 4H2O Cu(H2O)42+ + 4Cl-,氯化亚铜(CuCl) CuCl难溶于水。在潮湿空气中迅速被氧化，由白色而变绿。 制备 可用热浓盐酸和铜粉还原CuCl2而制得。 Cu + CuCl2 + 2HCl(浓) 2HCuCl2 反应中由于生成配合物HCuCl2，促进Cu不断将Cu2+还原为Cu+。若将溶液用水稀释则析出白色CuCl沉淀。 HCuCl2 CuCl+HCl 无水CuCl2加热，也可得CuCl： 2CuCl2 2CuCl+Cl2,3、硫酸铜 硫酸铜为蓝色结晶，又名胆矾或蓝矾。在空气中慢慢风化，表面上形成白色粉状物。加热至 250 左右失去全部结晶水而成为
10、无水物。,无水硫酸铜 无水硫酸铜为白色粉末，极易吸水，吸水后又变成蓝色的水合物。故无水硫酸铜可用来检验有机物中的微量水分，也可用作干燥剂。 用途 作媒染剂、蓝色颜料、船舶油漆、电镀、杀菌及防腐剂。 硫酸铜溶液有较强的杀菌能力，可防止水中藻类生长。它和石灰乳混合制得的“波尔多”液能消灭树木的害虫。硫酸铜和其他铜盐一样，有毒。,制备 工业用的CuSO4常由废铜在600700进行焙烧，使其生成CuO，再在加热下溶于H2SO4即得。,4、卤化银 卤化银中除AgF易溶于水外，其余皆难溶于水，按AgClAgBrAgI顺序溶解度依次减小，颜色依次加深。 AgCl、AgBr、AgI都有感光性，照相底片的感光胶
11、层中就有AgBr。AgBr在感光下分解成“银核”（银原子）： 2AgBr 2Ag+Br2,含有银核的AgBr经“显影”处理，即成黑色的金属银，然后将底片浸入Na2S2O3溶液中，使未感光的AgBr形成Ag(S2O3)23-而溶解，剩下的银不再变化，这一过程叫定影： AgBr + 2S2O32- Ag(S2O3)23- + Br- 经过定影就得到形象清晰的底片。所以在工业上，大量卤化银用作感光材料。AgI在人工降雨中用作冰核形成剂。,5、硝酸银(AgNO3) 是最重要的可溶性银盐，因为它容易制得，是制备其他银化合物。 化学性质 见光容易分解，因析出单质银而变黑。,AgNO3具有氧化性 遇微量有机
12、物即被还原成单质银。皮肤或工作服沾上AgNO3后逐渐变成紫黑色。它有一定的杀菌能力，对人体有烧蚀作用。 含Ag(NH3)2+的溶液能把醛和某些糖类氧化，本身被还原为Ag。 例如 ：,6、铜、银的配合物 Cu+与Ag+均可与单齿配位体形成配位数为2、3、4的配合物。如Cu(NH3)2+ 、Ag(NH3)2+等。 Cu2+与单齿配位体形成配位数为4的配合物。如Cu(NH3)42+ 、CuCl42-等。Cu2+ 也可与多齿配位体形成稳定的螯合物。,三、锌和汞的化合物 1、氧化锌和氢氧化锌,氢氧化锌（Zn(OH)2） 白色粉末，不溶于水,具有明显的两性。 Zn(OH)2 + 2H+ Zn2+ + 2H
13、2O Zn(OH)2 + 2OH- Zn(OH)42- Zn(OH)2可与氨水形成Zn(NH3)42+。利用这一性质，可分离Zn2+和Al3+。,2、锌和汞的硫化物 ZnS是一种很好的白色颜料，ZnS和BaSO4的混合物称为锌钡白，俗名立德粉。 HgS的天然矿物叫朱砂，可作红色颜料。医学上可用以治疗惊风、心悸、失眠等症，也外用杀菌。,3、锌和汞的氯化物 氯化锌(ZnCl2) 白色熔块，极易吸潮。用于医药和分析试剂。 由锌与盐酸作用，制成ZnCl2溶液，再加热蒸发、浓缩，然后灼热至完全除去水分制得。无水ZnCl2的吸水性很强，在有机合成中常用作脱水剂，也可作催化剂。,由于ZnCl2浓溶液能形成配
14、位酸，而有显著的酸性。它能溶解金属氧化物，例如： 所以ZnCl2可用作焊药，清除金属表面的氧化物，便于焊接 。,氯化亚汞（Hg2Cl2） 它的分子结构是ClHgHgCl，故分子式不是HgCl而是Hg2Cl2，亚汞离子不是Hg+而是Hg22+。,Hg2Cl2味甜，又称甘汞，无毒，微溶于水，不稳定，见光分解，所以Hg2Cl2应避光保存。 Hg2Cl2 HgCl2 + Hg,氯化汞（HgCl2） 氯化汞又称升汞，白色(略带灰色)针状结晶或颗粒粉末。熔点(280)，易气化。内服0.20.4g就能致命。但少量使用，有消毒作用。 化学性质 与氨水作用，产生氨基氯化汞白色沉淀。,在酸性溶液中是较强的氧化剂。
15、当与适量SnCl2作用时，生成白色丝状Hg2Cl2；SnCl2过量时Hg2Cl2会进一步被还原为金属汞，沉淀变黑： 分析化学常用上述反应鉴定Hg2+或Sn2+。,4、锌和汞的配合物 Zn2+和Hg2+有较强的形成配合物的倾向，可形 成一系列的配合物。如Zn(NH3)22+、HgCl22-等。 HgI22-的碱性溶液叫奈斯勒试剂，是检验铵盐的特效试剂。,第三节 铬、锰及其重要化合物 一、铬及其重要化合物 铬是周期系B族第一种元素。铬具有银白色光泽，是最硬的金属，主要用于电镀和冶炼合金钢。 铬钢具有耐磨性、耐热性和耐腐蚀性，比普通钢的硬度大和弹性好，故铬可用于冶炼多种合金钢。 Cr的价层电子构型为
16、3d54s1。其重要化合物主要为+3价态和+6价态。,1、Cr()化合物 三氧化二铬(Cr2O3) Cr2O3为绿色晶体，不溶于水，具有两性，溶于酸形成Cr()盐，溶于强碱形成亚铬酸盐(CrO2-)。,制备,氢氧化铬(Cr(OH)3) 制备 在铬()盐中加入氨水或NaOH溶液，即有灰蓝色的Cr(OH)3胶状沉淀析出：,Cr(OH)3具有明显的两性: Cr(OH)3 + 3H+ Cr3+ + 3H2O Cr(OH)3 + OH- CrO2- + 2H2O 在碱性介质中，H2O2能将Cr(OH)4-氧化成CrO42-： 2Cr(OH)4- + 3H2O2 + 2OH- 2CrO42- + 8H2O （绿色） （黄色）,铬()盐 三氯化铬(CrCl36H2O) 是常见的Cr()盐，为暗绿色晶体，易潮解，在工业上用作催化剂、媒染剂和防腐剂等
