d区元素和f区元素VIP专享VIP免费

第12章d区元素和f区元素【12-1】试用d区元素价电子层结构的特点来说明d区元素的特性。解：d区元素最后一个电子填充到d轨道上，其价层电子组态为：(n-1)d1-8ns1-2，位于周期表的中部，包括ⅢB-ⅦB和Ⅷ族元素，它们都是过渡元素，每个元素都有多种氧化值。同周期过渡元素的原子半径随着原子序数的增加而缓慢地依次减小，到了第Ⅷ族元素后又缓慢增大。同族过渡元素的原子半径，除了ⅢB外，自上而下随着原子序数的增大而增大。各过渡系元素电离能随原子序数的增大，总的变化趋势是逐渐增大的。同副族过渡元素的电离能递变不很规则。熔点、沸点高,密度大,导电性、导热性、延展性好。在化学性质方面，第一过渡系元素的单质比第二、三过渡系元素的单质活泼。化学性质变化总趋势是同一过渡系单质的活泼性从左到右降低。或：d区元素价电子层结构是(n-1)d1-8ns1-2。它们ns轨道上的电子数几乎保持不变，主要差别在于(n-1)d轨道上的电子数不同。又因(n-1)d轨道和ns轨道的能量相近，d电子可以全部或部分参与成键，由此构成了d区元素的一些特性：全部是金属，原子半径小，密度大，熔、沸点高，有良好的导热、导电性能，化学性质相近。大多具有可变的氧化态。由于d轨道有未成对电子，水合离子一般具有颜色。由于所带电荷高，离子半径小，且往往具有未充满的d电子轨道，所以容易形成配合物。【12-2】完成下列反应式：（1）TiO2+H2SO4(浓)→（2）TiO2++Zn+H+→（3）TiO2+C+Cl2→（4）V2O5+NaOH→（5）V2O5+H2SO4→（6）V2O5+HCl→（7）VO2++H2C2O4+H+→解：（1）TiO2+H2SO4(浓)=TiOSO4+H2O（2）2TiO2++Zn+4H+=2Ti3++Zn2++2H2O（3）TiO2+2C+2Cl2(加热)=TiCl4+2CO（4）V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O（5）V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O（6）V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2+3H2O（7）2VO++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2+2H2O【12-3】在酸性溶液中钒的电势图为已知φθ(Zn2+/Zn)=-0.76V,φθ(Sn2+/Sn)=-0.14V,φθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V。问实现下列变化，各使用什么还原剂为宜？（1）VO2+→V2+（2）VO2+→V3+（3）VO2+→VO2+解：（1）VO2+→V2+：E?(VO2+/V2+)=0.37V，用Zn、Sn（2）VO2+→V3+：E?(VO2+/V3+)=0.68V，用Zn、Sn（3）VO2+→VO2+：E?(VO2+/VO2+)=1.0V，用Fe2+、Zn、Sn【12-4】完成下列反应式：（1）（NH4）2Cr2O7→（2）Cr2O3+NaOH→（3）Cr3++NH3·H2O→（4）Cr(OH)4-+Br2+OH-→（5）Cr2O72-+Pb2++H2O→（6）MoO42-+NH4++PO43-+H+→（7）Na2WO4+HCl→解：（1）(NH4)2Cr2O7(加热)=Cr2O3+N2+4H2O（2）Cr2O3+2NaOH=2NaCrO2+H2O（3）Cr3++6NH3?H2O=[Cr(NH3)6]3++6H2O（4）2Cr(OH)4-+3Br2+8OH-=2CrO42-+6Br-+8H2O（5）Cr2O72-+2Pb2++H2O=2PbCrO4+2H+（6）12MoO42-+3NH4++3PO43-+24H+=(NH4)3[P(Mo3O9)4]↓+12H2O（7）Na2WO4+2HCl=H2WO4↓+2NaCl【12-5】BaCrO4和BaSO4的溶度积相近，为什么BaCrO4可溶于强酸，而BaSO4则不溶？解：由于在溶液中存在着如下平衡：2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O。在强酸溶液中，平衡想右移动，溶液中游离铬酸根浓度大大降低，几乎都转化为重铬酸根，而重铬酸钡是易溶物质，所以铬酸钡能溶于强酸中。因为硫酸是强酸，在强酸溶液中游离的硫酸根浓度几乎不会降低，所以硫酸钡不溶。【12-6】以K2Cr2O7为主要原料制备K2CrO4，CrCl3和Cr2O3，用方程式表示各步的反应。解：【12-7】试用热力学原理判断，(NH4)2Cr2O7的下列两种分解过程，哪种反应趋势更大？（1）(NH4)2Cr2O7（s）=Cr2O3(s)+N2(g)+4H2O(g)（2）(NH4)2Cr2O7（s）=2Cr2O3(s)+NH3(g)+H2O(g)解：【12-8】完成下列反应式：（1）MnO2+KOH+KClO3（2）MnO4-+H2O2+H+（3）MnO4-+NO2-+H2O（4）MnO4-+NO2-+OH-（5）K2MnO4+HAc解：（1）3MnO2+6KOH+KClO3(加热)=3K2MnO4+KCl+3H2O（2）2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2+8H2O（3）2MnO4-+3NO2-+H2O=2MnO2+3NO3-+2OH-（4）2MnO4-+NO2-+2OH-=2MnO42-+NO3-+H2O（5）3K2MnO4+4HAc=2KMnO4+MnO2+2H2O+4KAc【12-9】以MnO2为主要原料制备MnCl2，K2MnO4和KMnO4，用方程式来表示各步反应。解：+2+22222MnO+HO+2H=Mn+O+2HO24242KMnO+Cl=2KMnO+2KCl222422MnO+O+4KOH=2KMnO+2HO【12-10】完成下列反应式：（1）FeCl3+NaF（2）Co(OH)3+H2S...