無機及分析化學(xué)于倩倩Contents目1d區(qū)元素2重要元素及化合物錄無機及分析化學(xué)d區(qū)元素一、d區(qū)元素d區(qū)元素包括IIIB~VIIIB族所有元素，又稱過渡系列元素，四、五、六周期分別稱為第一、第二、第三過渡系列。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素1．電子構(gòu)型d區(qū)元素的價電子構(gòu)型一般為(n-1)d1~8ns1~2，與其它四區(qū)元素相比，其最大特點是具有未充滿的d軌道（Pd除外）。由于(n-1)d軌道和ns軌道的能量相近，d電子可部分或全部參與化學(xué)反應(yīng)。而其最外層只有1~2個電子，較易失去，因此，d區(qū)元素均為金屬元素。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素2．物理性質(zhì)由于d區(qū)元素中的d電子可參與成鍵，單質(zhì)的金屬鍵很強，其金屬單質(zhì)一般質(zhì)地堅硬，色澤光亮，是電和熱的良導(dǎo)體，其密度、硬度、熔點、沸點一般較高。在所有元素中，鉻的硬度最大（9），鎢的熔點最高（3407℃），鋨的密度最大（22.61g·cm-3），錸的沸點最高（5687℃）。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素3．化學(xué)性質(zhì)d區(qū)元素因其特殊的電子構(gòu)型，從而表現(xiàn)出以下幾方面特性：(1)可變的氧化值 由于(n-1)d、ns軌道能量相近，不僅ns電子可作為價電子，(n-1)d電子也可部分或全部作為價電子，因此，該區(qū)元素常具有多種氧化數(shù)，一般從+2變到和元素所在族數(shù)相同的最高氧化值。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素（2）較強的配位性 由于d區(qū)元素的原子或離子具有未充滿的(n-1)d軌道及ns、np空軌道，并且有較大的有效核電荷；同時其原子或離子的半徑又較主族元素為小，因此它們不僅具有接受電子對的空軌道，同時還具有較強的吸引配位體的能力。因而它們有很強的形成配合物的傾向。例如，它們易形成氨配合物、氰基配合物、草酸基配合物等，除此之外，多數(shù)元素的中性原子能形成羰基配合物，如Fe(CO)5、Ni(CO)4等，這是該區(qū)元素的一大特性。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素（3）離子的顏色

d區(qū)元素的許多水合離子、配離子常呈現(xiàn)顏色，這主要是由于電子發(fā)生d—d躍近所致。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素重要元素及其化合物1．鈦及其合金金屬鈦為銀白色，外觀似鋼。鈦在地殼中的含量占第十位（0.42%），屬于含量較為豐富的金屬元素。鈦的熔點為1680℃，沸點3260℃，密度為4.5g·cm-3。鈦具有特強的抗腐蝕作用，無論在常溫或加熱下，或在任意濃度的硝酸中均不被腐蝕。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素鈦的優(yōu)異性能使之成為理想的結(jié)構(gòu)材料和特殊的功能材料，從而廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代科技與工業(yè)的各個領(lǐng)域。鈦或鈦合金具有強度高、質(zhì)量輕（僅為鋼材的57%）、抗腐蝕、耐高低溫等優(yōu)異性能，不僅廣泛用于超音速飛機、導(dǎo)彈、火箭和航天器上，也大量應(yīng)用于石油化工、紡織、冶金機電設(shè)備等方面。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素鈦或鈦合金的密度與人的骨骼相近，對體內(nèi)有機物不起化學(xué)反應(yīng)，且親和力強，易為人體所容納，對任何消毒方式都能適應(yīng)，因而常用于接骨、制造人工關(guān)節(jié)等。此外，鈦或鈦合金還具有特殊的記憶功能、超導(dǎo)功能和儲氫功能等。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素鈦的化合物

鈦的化合物中，以+4氧化態(tài)最穩(wěn)定。TiO2為白色粉末，不溶于水、稀酸或堿溶液中，但能溶于熱的濃硫酸或氫氟酸中：TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2OTiO2+6HF=H2[TiF6]+2H2O純凈的TiO2稱鈦白，是優(yōu)良的白色顏料。它具有折射率高，著色力強，遮蓋力大，化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點。

無機及分析化學(xué)d區(qū)元素TiO2在有碳參與下，加熱進行氯化，可制得TiCl4：TiO2+2C+2Cl2=====TiCl4+2COTiCl4是無色液體，有刺鼻氣味，極易水解，在潮解的空氣中由于水解而發(fā)煙：TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl利用此反應(yīng)可以制造煙幕。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素

在強酸性介質(zhì)中，Ti(Ⅳ)可被活潑金屬還原為Ti3+（紫色），它具有很強的還原性。TiO2++2H++e?Ti3++H2OE0=0.1V

在分析化學(xué)中，利用這一性質(zhì)進行鈦的測定；在含Ti（Ⅳ）的硫酸溶液中，加入鋁片先將TiO2+還原為Ti3+，然后用FeCl3標(biāo)準溶液滴定，用KSCN溶液作指示劑。3TiO2++Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O+Ti+Fe3++H2O=TiO2++Fe2++2H+無機及分析化學(xué)d區(qū)元素2．鉻的化合物

三氧化鉻Cr2O3：是極難熔化的氧化物之一，熔點是2275℃，微溶于水，溶于酸。灼燒過的Cr2O3不溶于水，也不溶于酸。在高溫下它可與焦硫酸鉀分解放出的SO3作用，形成可溶性的硫酸鉻Cr2(SO4)3Cr2O3+3K2S2O7

?Cr2(SO4)3+3K2SO4Cr2O3：具有特殊穩(wěn)定性的綠色物質(zhì)，它被用做顏料（鉻綠）。近年來也有用它作有機合成的催化劑。它是制取其他鉻化合物的原料之一.無機及分析化學(xué)d區(qū)元素Cr(OH)3：兩性氫氧化物。它溶于酸，生成綠色或紫色的水合鉻離子（由于Cr3+的水合作用隨條件——溫度、濃度、酸度等而改變，故其顏色也有所不同）。從溶液中結(jié)晶出來的鉻鹽大都為紫色晶體。Cr(OH)3與強堿作用生成綠色的配離子[Cr(OH4)]-(或為：Cr(OH)63-)Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-由于Cr(OH)3的酸性和堿性都較弱，因此鉻（Ⅲ）鹽和四羥基合鉻（Ⅲ）酸鹽（或亞鉻酸鹽）在水中容易水解。

無機及分析化學(xué)d區(qū)元素鉻鉀釩KCr(SO4)2.12H2O：以SO2還原重鉻酸鉀溶液而制得的藍紫色晶體：K2Cr2O7+H2SO4+3SO2=2KCr(SO4)2+H2O它應(yīng)用于鞣革工業(yè)和紡織工業(yè)。

在堿性介質(zhì)中，Cr3+可被稀釋的H2O2溶液氧化，溶液由綠色變?yōu)辄S色：

2Cr(OH)4-+2OH-+3H2O2=2CrO42-+8H2O

（綠色）（黃色）這一反應(yīng)，常被用來鑒定Cr3+。在酸性介質(zhì)中，用強氧化劑如硫酸鉀K2S2O8，才能使Cr3+氧化：無機及分析化學(xué)d區(qū)元素

鉻酸鈉(Na2Cr2O4)和鉻酸鉀(K2Cr2O4)：

黃色結(jié)晶，水溶液都顯堿性；重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)和重鉻酸鉀(K2Cr2O7)都是橙紅色晶體，它們的水溶液均顯酸性。重鉻酸鈉和重鉻酸鉀的俗名分別稱紅礬鈉和紅礬鉀，在鞣革、電鍍等工業(yè)廣泛應(yīng)用。由于K2Cr2O4無吸潮性，它還可作為化學(xué)分析的基準試劑。可溶性的鉻酸鹽和重鉻酸鹽溶液中，都存在著和離子之間的平衡：（黃色）（橙紅色）無機及分析化學(xué)d區(qū)元素重鉻酸鉀重鉻酸鉀是鉻的重要鹽類，為橙紅色晶體，俗稱紅鉀礬。重鉻酸鉀不含結(jié)晶水，低溫時溶解度小，易提純，所以常用作定量分析中的基準物質(zhì)。重鉻酸鉀在酸性溶液中有強氧化性，是分析化學(xué)中常用的氧化劑之一，如：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++5Fe3++7H2OCr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O無機及分析化學(xué)d區(qū)元素用重鉻酸鉀與濃硫酸可配成鉻酸洗液，它具有強氧化性，是玻璃器皿的高效洗滌劑，多次使用后，轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色（Cr3+）而失效。重鉻酸鉀不僅是常用的化學(xué)試劑，在工業(yè)上還大量用于鞣革、印染、電鍍和醫(yī)藥等方面。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素3．錳的化合物

Mn(OH)2還原性強，極易被氧化，故不能穩(wěn)定存在。于空氣中，白色的Mn(OH)2很快地變成為棕色的水合二氧化錳，甚至溶解在水中的少量氧也能將其氧化：2Mn(OH)2+O2=MnO(OH)2這個反應(yīng)在水質(zhì)分析中用于測定水中的溶解氧。

Mn2+在酸性溶液中穩(wěn)定，只有很強的氧化劑，例如，氧化劑PbO2、NaBiO3、（NH4）2S2O8等才可把它氧化成：

由于具有很深的顏色,所以以上反應(yīng)常用來鑒定Mn2+。

無機及分析化學(xué)d區(qū)元素高錳酸鉀高錳酸鉀為紫黑色固體，易溶于水，呈現(xiàn)MnO4-離子的特征顏色即紫紅色。受熱或見光易分解：

2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑因此KMnO4固體或配好的KMnO4溶液應(yīng)保存在棕色瓶中，置陰涼處。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素高錳酸鉀具有氧化性，其氧化能力隨介質(zhì)的酸性減弱而減弱，其還原產(chǎn)物也因介質(zhì)的酸堿性不同而變化，如KMnO4與Na2SO3的反應(yīng)：2MnO4-+5SO32-+16H+=2Mn2++5SO42-+8H2O（酸性介質(zhì)）2MnO4-+3SO32-+H2O=2MnO2↓+SO42-+2OH-（中性介質(zhì)）2MnO4-+SO32-+2OH-=2MnO42－+SO42-+H2O（強堿性介質(zhì)）無機及分析化學(xué)d區(qū)元素高錳酸鉀的氧化性廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)中的定量分析，如Fe2+、C2O42－、H2O2、SO32-等：

MnO4-+8H++5Fe2+=Mn2++5Fe3++4H2O2MnO4-+6H++5H2O2=2Mn2++5O2+8H2O高錳酸鉀在化學(xué)工業(yè)中用于生產(chǎn)維生素C、糖精等，在輕化工業(yè)用作纖維、油脂的漂白和脫色，醫(yī)療上用作殺菌消毒劑和防腐劑。在日常生活中可用于飲食用具、器皿、蔬菜、水果等消毒。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素4．鐵系元素

鐵、鈷、鎳原子最外層電子都是4s2，次外層3d電子分別是3d6、3d8、3d8。它們的氧化值常見的是+2和+3。鐵、鈷、鎳的性質(zhì)相近，通常把這三個元素稱作鐵系元素。

無機及分析化學(xué)d區(qū)元素鐵純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度為7.85g·cm-3，熔點1539℃，沸點2500℃。鐵能被磁鐵吸引，在磁場的作用下，鐵自身也能具有磁性。鐵可以與碳及其它一些元素互熔形成合金。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素純鐵耐蝕能力較強。在干燥的空氣中加熱到150℃也不與氧作用，灼燒到500℃時形成Fe3O4，在更高溫度時，可形成Fe2O3。鐵在570℃左右才能與水蒸氣作用，但是，鐵在潮濕的空氣中即使室溫條件也易生銹。鐵及其合金是最基本的金屬結(jié)構(gòu)材料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活的各個領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用。鋼鐵的年產(chǎn)量是一個國家工業(yè)化程度的標(biāo)志之一。

無機及分析化學(xué)d區(qū)元素鐵是中等活潑金屬，能溶于稀鹽酸和稀硫酸中，形成Fe2+并放出氫氣。冷的濃硝酸和濃硫酸能使其鈍化。熱的稀硝酸與鐵反應(yīng)時，若稀硝酸過量，則生成Fe（NO3）3，NO或NH4+；若鐵過量，則生成Fe（NO3）2。在高溫條件下，鐵可以與氯、硫、磷等非金屬直接化合，在1200℃時，鐵與碳形成Fe3C，這是鋼鐵中碳的主要存在形式。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素FeOCoONiO

黑色灰綠色暗綠色

Fe2O3Co2O3Ni2O3

磚紅色黑色黑色堿性氧化物

Fe2O3+2NaOH

=====2NaFeO2+H2O

熔融M2O3+6HCl=2MCl2+Cl2↑

＋3H2O（M＝Co，Ni）

無機及分析化學(xué)d區(qū)元素Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2

顏色白色粉紅色綠色在水中溶解情況難溶難溶難溶酸堿性堿性堿性堿性還原性減弱

氧化性增強Fe(OH)2被空氣迅速氧化

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Co(OH)2也會很慢地被空氣氧化為暗棕色的Co(OH)3。

Ni(OH)2不會被空氣氧化，只有在強堿性溶液中用強氧化劑（如NaClO3）才能將其氧化為黑色的Ni(OH)2

還原性：無機及分析化學(xué)d區(qū)元素中和反應(yīng)：Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2OCo(OH)3、Ni(OH)3與鹽酸作用，能把Cl-氧化為氯氣：2M(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2+6H2O（M=Co、Ni）氧化性：綠色的晶體，在空氣中回逐漸風(fēng)化，并容易氧化為黃褐色的堿式硫酸鐵Fe(OH)SO4。在酸性溶液中，F(xiàn)e2+也會被空氣所氧化，所以在保存Fe2+溶液時，應(yīng)加足夠濃度的酸，同時加幾枚鐵釘。

FeSO4·7H2O

（綠礬）無機及分析化學(xué)d區(qū)元素FeSO4是制造顏料和墨水的原料。在制造黑墨水時，F(xiàn)eSO4與單寧酸作用，生成單寧酸亞鐵。當(dāng)黑墨水寫在紙上后，由于空氣的氧化作用，生成不溶性黑色的單寧酸鐵。

無機及分析化學(xué)d區(qū)元素氯化鈷氯化鈷常含結(jié)晶水，最常見的Co（II）鹽是CoCl2·6H2O。干燥的CoCl2具有較強的吸水性，吸水量達飽和時即為粉紅色的CoCl2·6H2O。而其一旦受熱，又會失去結(jié)晶水變?yōu)樗{色的CoCl2。CoCl2·6H2O(粉紅色)←→CoCl2·2H2O(紫色)←→CoCl2·H2O(藍紫色)←→CoCl2(藍色)因此，利用這種性質(zhì)將CoCl2與硅膠制成變色硅膠，常用作實驗室中的干燥劑（變色硅膠）。無機及分析化學(xué)d區(qū)元素三氯化鐵氧化性，一些較強的還原劑如H2S、Ni、Cu等可把它還原成Fe2+：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+2Fe2++2I-=2Fe2++I22Fe2+