第十八章过渡元素(教案)

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1、第18章过渡元素(一)重点复习铜、银、金位于周期表IE族,锌、镉、汞位于周期表IIB族,这两族元素属于ds区,结构特征铜族为(n-ljd^s1,锌族为(n-l)d10ns2o从最外层电子说,铜族和IA族的碱金属元素都只有1个电子,失去S电子后都呈现+1氧化态;锌族和IIA族的碱土金属元素都有两个S电子,失去S电子后都能呈+2氧化态。因此在氧化态和某些化合物的性质方面IE与IA、IIE与IIA族元素有一些相似之处,但由于IB与IIB族元素的次外层比IA与IIA族元素多出10个d电子,它们又有一些显著

2、的差异。(一)IB族元素和IA族元素性质的对比1.与同周期的碱金属相比,铜族元素的原子半径较小,第一电离势较大,表现在物理性质上;IA族单质金属的熔点、沸点、硬度均低;而IE族金属具有较高的熔点和沸点,有良好的延展性、导热性和导电性。2・化学活泼性:铜族元素的标准电极电势比碱金属为正。IA族是极活泼的轻金属,在空气中极易被氧化,能与水剧烈反应,同族内的活泼性自上而下增大;IB族都是不活泼的重金属,在空气中比较稳定,与水几乎不起反应,同族内的活泼性自上而下减小。3.铜族元素有+1、+2、+3等三种氧

3、化态,而碱金属只有+1—种。碱金属离子一般是无色的,铜族水合离子大多数显颜色。4.IIA族所形成的化合物多数是离子型化合物,IE族的化合物有相当程度的共价性。IA族的氢氧化物都是极强的碱,并且非常稳定;IB族的氢氧化物碱性较弱,且不稳定,易脱水形成氧化物。5.IA族的离子一般很难成为配合物的形成体,IE族的离子有很强的配合能力。(二)11B族元素和IIA族元素性质的对比锌族元素由于次外层有18个电子,对原子核的屏蔽较小,有效核电荷较大,对外层S电子的引力较大,其原子半径、M2+离子半径都比同周期的

4、碱土金属为小,而其第一、第二电离势之和以及电负性都比碱金属为大。由于是18电子层结构,所以本族元素的离子具有很强的极化力和明显的变形性。因此锌族元素在性质上与碱土金属有许多不同。对比如下:1.主要物理性质IIE族金属的熔、沸点都比IIA族低,汞在常温下是液体。IIA族和IIB族金属的导电性、导热性、延展性都较差(只有镉有延展性)。2・化学活泼性锌族元素活泼性较碱土金属差。IIA族元素在空气中易被氧化,不但能从稀酸中置换出氢气,而且也能从水中置换出氢气。IIE族在干燥空气中常温下不起反应,不能从水中

5、置换出氢气,在稀的盐酸或硫酸中,锌易溶解,镉较难,汞则完全不溶解。3.化合物的键型及形成配合物的倾向由于HB族元素的离子具有18电子构型,因而它们的化合物所表现的共价性,不管在程度上或范围上都比IIA族元素的化合物所表现的共价性为大。IIB族金属离子形成配合物的倾向比IIA族金属离子强得多。4.氢氧化物的酸碱性IIB族元素的氢氧化物是弱碱性的,且易脱水分解,HA的氢氧化物则是强碱性的,不易脱水分解。而Be(OH)2和Zn(OHL都是两性的。5.盐的溶解度及水解两族元素的硝酸盐都易溶于水。IIB族元

6、素的硫酸盐易溶,而钙、總、顿的硫酸盐则是微溶。两族元素的碳酸盐又都难溶于水。HB族元素的盐在溶液中都有一定程度的水解,而钙、總和锲的盐则不水解。6.某些性质的变比规律IIE族元素的金属活泼性自上而下减弱,但它们的氢氧化物碱性则自上而下增强;而HA族元素的金属活泼性以及它们的氢氧化物碱性,自上而下一致增强。第18章过渡元素(二)(一)钛副族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^(n-l)d2ns2,所以钛、错和鈴的最稳定氧化态是+4,其次是+3,+2氧化态则比较少见。在个别配位化合物

7、中,钛还可以呈低氧化态0和・1。错、钳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MO茁形式存在,并且容易水解。由于镯系收缩,错的离子半径与错接近,因此它们的化学性质极相似,造成错和铅分离上的困难。2・钛的重要化合物(1)二氧化钛二氧化钛在自然界以金红石为最重要,不溶于水,也不溶于稀酸,但能溶于热的浓硫酸:(2)四氯化钛四氯化钛是钛的一种重要卤化物,以它为原料,可以制备一系列钛化合物和金属钛。它在水中或潮湿空气中都极易水解将它暴露在空气中会发烟:TiCl4+2

8、H2O=TiO2+4HC1(1)钛(IV)的配位化台物钛(IV)能够与许多配合剂形成配合物,如[TiF6]2[TiCl6]2[TiO(H2O2)]2+<,其中与比。2的配合物较重要。利用这个反应可进行钛的比色分析,加入氨水则生成黄色的过氧钛酸H/TiOe沉淀,这是定性检出钛的灵敏方法。(二)锐副族1・帆副族元素基本性质#1副族包括帆、霰、袒三个元素,它们的价电子层结构为(n-l)d3ns2,5个价电子都可以参加成健,因此最高氧化态为+5,相当于d°的结构,为帆族元素最稳定的一种

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