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第十六章过渡金属元素 第1页，共41页，编辑于2022年，星期一 s 区—ns1－2 p 区—ns2np1－6（He无p电子） d 区—(n－1)d1－10ns1－2 (Pd无 s 电子) f 区—(n－2)f1－14(n－1)d0－2ns2 结构分区 第2页，共41页，编辑于2022年，星期一 一、钛及其化合物 二、钒及其化合物 三、铬及其化合物 四、锰及其化合物 第一节 钛、钒、铬和锰 第3页，共41页，编辑于2022年，星期一 钛的主要矿物又钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2。 一、钛及其化合物 1. 钛的单质 钛是银白色金属，具有很高的机械强度。 钛的表面易形成致密的氧化物保护膜，因此具有良好的抗腐蚀性能。 钛易于和肌肉长在一起，所以也称为“生物金属”。 在室温下，钛对空气和水是十分稳定的。 钛能与许多金属形成合金。 第4页，共41页，编辑于2022年，星期一 2. 钛的化合物 钛原子的价层电子构型为3d24s2，因此可以形成氧化值为+4, +3, +2, +1, 0, -1价的化合物，其中氧化值为+4价的化合物比较稳定。 在中等酸度的钛（Ⅳ）盐溶液中加入H2O2，生成桔黄色的配合物[TiO(H2O2)]2+，这一特征反应常用于比色法测定钛。 有机化学中，常用Ti3+来证实硝基化合物的存在。 第5页，共41页，编辑于2022年，星期一 二、钒及其化合物 1. 钒的单质 钒是银灰色金属，在空气中稳定，硬度比钢大。 钒对稀酸是稳定的，但室温下能溶解于硝酸或王水。 浓硫酸和氢氟酸仅在加热时于钒发生作用。 钒对强碱水溶液是稳定的，但有氧存在时，它在熔融的强碱中也能溶解。 加热时，钒能与大部分非金属反应。 第6页，共41页，编辑于2022年，星期一 2. 钒的化合物 钒原子的价层电子构型为3d34s2。其+5价的化合物都是反磁性的，有些是无色的；而其+4, +3, +2价化合物都是顺磁性的，常呈现出颜色。 钒的化合物都有毒。 五氧化二钒和钒酸盐 V2O5是两性偏酸的氧化物，易溶于强碱溶液中，在冷溶液中生成正钒酸盐M3ⅠVO4，在热的溶液中生成偏钒酸盐MⅠVO3。 钒酸盐中只有钠、钾等少数金属的钒酸盐是易溶于水的，水溶液无色或呈黄色。 第7页，共41页，编辑于2022年，星期一 离子 VO2+?nH2O (简写为VO2+） [VO(H2O)5]2+ （简写为VO2+） [V(H2O)6]3+ （简写为V3+） [V(H2O)6]2+ （简写为V2+） 氧化值 +5 +4 +3 +2 颜色 淡黄色 蓝色 绿色 紫色 在酸性溶液中钒的各种离子 第8页，共41页，编辑于2022年，星期一 V2O5是较强的氧化剂。它能与沸腾的浓盐酸作用产生氯气： 采用较强的还原剂（如Zn）在酸性溶液中与V（Ⅴ）作用时，可以把VO2+逐步还原为V2+。 第9页，共41页，编辑于2022年，星期一 VO2+具有较强的氧化性。用亚硫酸盐等还原剂很容易将其还原为VO2+，再利用KMnO4溶液又可将生成的VO2+氧化为VO2+，这一系列反应有明显的颜色变化，在分析化学中常用来测定溶液中的钒。 第10页，共41页，编辑于2022年，星期一 三、铬及其化合物 1. 铬的单质 铬是灰白色金属，熔、沸点都很高。铬是金属中最硬的。 通常条件下，铬在空气或水中都是相当稳定的，它的表面容易形成一层氧化膜。 室温下，无保护膜的纯铬能溶于稀盐酸或硫酸溶液中，但不溶于硝酸或磷酸。 在高温下，铬能与活泼的非金属反应，同时是重要的合金元素。 第11页，共41页，编辑于2022年，星期一 2. 铬的化合物 铬原子的价层电子构型为3d54s1。一般说来，高氧化值的铬的化合物以共价键占优势，中间氧化值的化合物常以离子键占优势，低氧化值的化合物则以共价键相结合。 铬酸H2CrO4和重铬酸H2Cr2O7二者都是强酸，仅存在于稀溶液中，重铬酸的酸性略强于铬酸。 在碱性或中性溶液中主要以铬酸根离子CrO42-存在，在稍强的酸性溶液中，基本上只有重铬酸氢根离子HCr2O7-和重铬酸根离子Cr2O72-存在。 第12页，共41页，编辑于2022年，星期一 在Cr2O72-的溶液中，加入H2O2和乙醚，有蓝色的过氧化物CrO(O2)2?(C2H5)2O生成，此反应可用来鉴定溶液中是否有Cr（Ⅵ）的存在。 重铬酸根有较强的氧化性，而铬酸根的氧化性很差，分析化学上常用以下反应测定Fe2+的含量： 有些铬酸盐比相应的重铬酸盐难溶于水，用下面的反应可以鉴定Ag+的存在，同时也说明在重铬酸溶液中有铬酸根离子的存在。 第13页，共41页，编辑于2022年，星期一 四、锰及其化合物 1. 锰的单质 锰的外形与铁相似，块状锰是白色金属，质硬而脆。 常温下，锰能缓慢地溶于水。 锰与稀酸作用放出