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d区金属（一） 第四周期d区金属 23-1 试以原子结构理论说明： 第四周期过渡金属元素在性质上的基本共同点； 讨论第一过渡系元素的金属性 氧化态 氧化还原稳定性以及酸碱稳定性变化规律； 阐述第一过渡系金属水合离子颜色及含氧酸根颜色产生的原因 答：（1）第一过度系元素电子构型为（n-1）d1-10ns1-2,）d电子数目增加，屏蔽效应减小，使得有效核电荷增加，核对电子的引力增强，失电子能力减弱。 ②氧化态 ：随原子序数增加，氧化态逐渐升高，达到与族数对应的最高氧化态（ⅢB—ⅦB），但在超过3d5构型的元素后，随后又出现低氧化态。这是由于1）半径减小，失电子就愈不易，以致失去所有的价电子在能量上是禁阻的。2）电子的配对，再失去电子需要消耗能量去克服成对能。 ③氧化还原稳定性：+Ⅱ氧化态：从左到右金属还原性依次减弱。 最高氧化态：从左到右金属氧化性依次增强。 中间价态：不稳定，既可发生氧化反应，也可发生还原反应，还可发生歧化放应 ④酸碱稳定性： 由Sc到Mn 从左到右最高氧化态氧化物及其水合氧化物的碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强。 （3）水合离子颜色原因： 由于过渡金属离子具有未成对d电子，容易吸收可见光而发生d-d电子而表现其互补色，因而常具有颜色。 含氧酸根颜色原因： 化合物吸收可见光后发生了电子从一个原子到另一个原子而产生的核移跃迁。 在氧酸根中，配体O2-上的电子向金属离子跃迁，此跃迁对光有很强的吸收吸收谱带的摩尔吸收率很大。随着金属离子电荷的增加和半径的减小，金属离子越易获得电子，而和它结合的配体O2-越易失去电子，它的核移谱带将向低波数方向移动，而使颜色逐渐加深。 23-3 ⑴简述从钛铁矿制备钛白颜料的反应原理，写出反应方程式。 首先：用磁选法富集得到钛精矿，通常用硫酸法得到钛铁矿： FeTiO3+H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O 再将所得固体产物用水浸取，同时加入铁屑防止Fe2+被氧化，低温下结晶出FeSO4·7H2O。 过滤后稀释，加热使TiOSO4水解得H2TiO3 TiOSO4+2H2O H2TiO3+H2SO4 加热H2TiO3得到TiO2：H2TiO3 TiO2+H2O 得到纯度为97%的TiO2 23-4根据以下实验说明产生各种现象的原因并写出有关方程式。 打开装有四氯化钛的瓶塞，立即冒白烟； 解释： 四氯化钛为四面体共价分子，在水中或潮湿空气中都易发生潮解，因此它暴露在空气中遇水蒸气发生水解产生HCl 而冒白烟。 反应式为：TiCl4+3H2O=H2TiO3 +4HCl 金属锌时，生向此瓶中加入浓盐酸和成紫色溶液 解释：在强还原剂的作用下，钛（Ⅳ）化合物可以转化成为钛（Ⅲ）化合物 用金属锌处理钛（Ⅳ）的盐溶液，可得到紫色的溶液TiCl3。 反应式为：2TiCl4+Zn=2 TiCl3+ZnCl2 缓慢加入 氢氧化钠溶液呈碱性，则析出紫色沉淀 解释：在碱性条件下析出紫色的TiCl3 ·6H2O晶体 反应式为：TiCl3+3NaOH=Ti(OH)3=3NaCl 沉淀过滤后，先用硝酸，然后用稀碱溶液处理，有白色沉淀生成。 解释：沉淀可被硝酸氧化成无色溶液 反应式为：3Ti(OH)3+7HNO3=3TiO(NO3)2+NO↑+8H2O 再加氢氧化钠溶液可得到白色Ti(OH)4沉淀 反应式为：TiO(NO3)2+2NaOH+H2O= Ti(OH)4↓+2NaNO3 23-5 ⑴钛溶与氢氟酸： Ti+6HF= H2TiF6+2H2↑ ⑵向含有的水溶液中加入离子： ⑶二氧化钛与碳酸钡共熔： TiO2+BaCO3= BaTiO3+ CO2↑ ⑷以钒铅矿为原料采用氯化培烧法制取五氧化二钒： ⑸五氧化二钒分别容于盐酸、氢氧化钠、氨水溶液： V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2+3H2O V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O ⑹偏钒酸氨热分解： 2NH4VO3=2NH3+V2O5+H2O 23-6 ⑴ 试述H2O2在钛、 钒定量分析化学中的作用，写出有关方程式。 解： 巴布科等人的工作证明H2O2与钛 、钒在酸性介质中生成的是［