1、第十章第十章 元素及其化合物选述元素及其化合物选述10.1 s区元素区元素10.2 ds区元素区元素10.3 d区元素区元素10.4 p区元素区元素学习目标学习目标掌握碱金属、碱土金属氧化物类型及重要氧化物的性质和用途；掌掌握碱金属、碱土金属氧化物类型及重要氧化物的性质和用途；掌握碱金属、碱土金属重要盐类的性质和用途，握碱金属、碱土金属重要盐类的性质和用途，掌握铜族元素和锌族元素重要盐类的性质和用途；掌握铜族元素和锌族元素重要盐类的性质和用途；熟悉卤素单质、卤化物、含氧酸及其盐等重要化合物的结构、性质、熟悉卤素单质、卤化物、含氧酸及其盐等重要化合物的结构、性质、制备和用途。能运用元素电极电势图
2、来判断卤素及其化合物各氧化制备和用途。能运用元素电极电势图来判断卤素及其化合物各氧化态间的转化关系；态间的转化关系；熟悉氧、硫的氢化物和硫的氧化物、含氧酸和含氧酸盐的结构、性熟悉氧、硫的氢化物和硫的氧化物、含氧酸和含氧酸盐的结构、性质、制备和用途以及它们之间的相互转化关系；质、制备和用途以及它们之间的相互转化关系；熟悉氮、磷以及它们的氢化物、氧化物、含氧酸和含氧酸盐的结构、熟悉氮、磷以及它们的氢化物、氧化物、含氧酸和含氧酸盐的结构、性质、制备和用途；性质、制备和用途；熟悉碳、硅、硼的单质、简单氢化物、卤化物、含氧化合物的结构、熟悉碳、硅、硼的单质、简单氢化物、卤化物、含氧化合物的结构、性质、制
3、备和用途。了解硅酸和硅酸盐的结构特性和硼的缺电子特性质、制备和用途。了解硅酸和硅酸盐的结构特性和硼的缺电子特征。征。10.1 s区元素区元素 s区元素位于元素周期表中的IA族和族和IIA族族，分别称为碱金属和碱土金属。IA族除H外，有Li，Na，K，Rb，Cs，Fr共6个元素；IIA族有Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Ra共6个元素。其中Fr和Ra为放射性元素。1电子构型电子构型 s区元素（除区元素（除H外）的价电子构型分别为外）的价电子构型分别为ns1、ns2，在同周期中，易失去外层电子，在同周期中，易失去外层电子，表现出金属性，其稳定氧化值为表现出金属性，其稳定氧化值为+1（IA）和和+2（
4、IIA）。它们的化合物（除）。它们的化合物（除Li、Be外）外）均为离子型化合物。均为离子型化合物。2物理性质物理性质 s区元素（除区元素（除H外）的单质均为金属，具外）的单质均为金属，具有金属光泽。它们的金属键较弱，因此，有金属光泽。它们的金属键较弱，因此，具有熔点低、硬度小、密度小等特点。另具有熔点低、硬度小、密度小等特点。另外，外，s区元素还具有良好的导电性能和传热区元素还具有良好的导电性能和传热性质。性质。3化学性质化学性质 s区元素（除区元素（除H外）的电负性和电离能均较小，外）的电负性和电离能均较小，表现出典型的金属性。在同周期中，它们是最活表现出典型的金属性。在同周期中，它们是最
5、活泼的金属，在同族中，其金属活泼性从上到下依泼的金属，在同族中，其金属活泼性从上到下依次增大，即还原性依次增强。它们可以与氧、卤次增大，即还原性依次增强。它们可以与氧、卤素、氢、水和酸等多种物质发生反应，在反应中，素、氢、水和酸等多种物质发生反应，在反应中，它们均是强还原剂。它们均是强还原剂。碱金属与具有相同电子层的碱土金属相比，碱金属的核电荷少，原子半径大，原子核吸引外层电子的能力弱，最外层电子更易失去，即碱金属的还原性比碱土金属的还原性强。A A Li Be 原子半径增大原子半径增大 Na Mg 电离能、电负性减小电离能、电负性减小 K Ca 金属性、还原性增强金属性、还原性增强 Rb S
6、r Cs Ba 原子半径减小原子半径减小 电离能、电负性增大电离能、电负性增大 金属性、还原性减弱金属性、还原性减弱二、重要元素及其化合物金属钠金属钠 在自然界中，钠元素都以化合物的形式存在。金属钠常用电解熔融的氯化钠或氢氧化钠的方法制得。钠质软可切，呈银白色，是电、热的良导体。在潮湿的空气中，金属钠会马上失去金属光泽。钠比水轻钠比水轻，可以浮在水的表面与水发生剧烈反应，并放出大量的热。它还可与酸、卤素、氧、氢、醇等剧烈反应。因此，金属金属钠通常存放于煤油中。钠通常存放于煤油中。过氧化钠过氧化钠Na2O2是最常见的碱金属过氧化物。将金属钠在铝制容器中加热到300，并通入二氧化碳的干燥空气，得到
7、淡黄色的Na2O2粉末：2Na+O2 =Na2O2过氧化钠与水或稀酸在室温下反应生成过H2O2，由于反应放出大量的热，而使H2O2迅速分解：Na2O2+2H2O =2NaOH+H2O2Na2O2+2H2SO4（稀）=Na2SO4+H2O2 2 H2O2 =2 H2O+O2 过氧化钠也能与二氧化碳反应，放出氧气：Na2O2+2CO2 =2Na2CO3+O2 用于放毒面具、高空飞行和潜水作业等用于放毒面具、高空飞行和潜水作业等 Na2O2本身相当稳定，加热至熔融时几乎不分解，但遇到棉花、木炭或铝粉等还原性物质时，就会引起燃烧或发生爆炸，因此使用Na2O2时应当注意安全，工业上Na2O2被列为强氧化
8、剂。过氧化钠的主要用途是作氧化剂和氧气发过氧化钠的主要用途是作氧化剂和氧气发生剂，此外，还用作消毒剂以及纺织、纸浆的生剂，此外，还用作消毒剂以及纺织、纸浆的漂白剂等。漂白剂等。在碱性介质中，它也可体现出很强的氧化性，如能将矿石中的铬、锰、钒等氧化为可溶性的含氧酸盐，因此，在分析化学中常用作分解矿石的溶剂。例如：Cr2O3+3Na2O2 =2Na2CrO4+Na2O MnO2+Na2O2 =Na2MnO4 氧化镁氧化镁 氧化镁俗称苦土苦土，是一种白色粉末，具有碱性氧化物的通性，难溶于水，熔点约为2850，可作耐火材料，制备坩埚、耐火砖、高温沪的衬里等；医学上将纯的MgO用作抑酸剂，以中和过多的胃
9、酸，还可作轻泻剂。含有MgO的滑石粉（3MgO4SiO2H2O）广泛用于造纸、橡胶、颜料、纺织、陶瓷等工业，也作为机器的润滑剂。氧化钙俗称生石灰石灰，是一种白色块状或粉末状固体，熔点为2615，也可作耐火材料。氧化钙吸湿性强，可作干燥剂可作干燥剂。它微溶于水，并与水作用生成Ca(OH)2，放出大量的热。氧化钙也具有碱性氧化物的通性，高温下能与SiO2、P2O5等化合：CaO+SiO2 CaSiO3 3CaO+P2O5 Ca3(PO4)2 在冶金工业中，利用这两个反应，可将矿石中在冶金工业中，利用这两个反应，可将矿石中的的Si、P等杂质以炉渣形式除去。氧化钙还广等杂质以炉渣形式除去。氧化钙还广泛
10、地用于制造漂白粉、电石及建筑方面。泛地用于制造漂白粉、电石及建筑方面。氧化镁与氧化钙通常都用煅烧相应的碳酸盐矿氧化镁与氧化钙通常都用煅烧相应的碳酸盐矿的方法来制备。的方法来制备。2氢氧化物氢氧化物 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。它们易吸收空气中的CO2变为相应的碳酸盐，也易在空气中易吸水而潮解，故固体固体NaOH和和Ca(OH)2常用作干常用作干燥剂。燥剂。碱金属的氢氧化物在水中都是易溶的，溶解时放出大量的热。碱土金属的氢氧化物的溶度则较小，其中Be(OH)2和Mg(OH)2是难溶的氢氧化物。LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强碱 强碱 强碱 强碱 强碱 Be(OH)
11、2 Mg(OH)2 Cs(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2两性 中强碱 强碱 强碱 强碱碱金属、碱土金属氢氧化物的碱性和溶解度递变规律可以归纳如下：溶溶 碱碱 LiOH Be(OH)2 解解 性性 NaOH Mg(OH)2 性性 增增 KOH Ca(OH)2 增增 强强 RbOH Sr(OH)2 大大 CsOH Ba(OH)2 碱性增强碱性增强 溶解度增大溶解度增大氢氧化钠（钾）氢氧化钠（钾）氢氧化钠（钾）俗称苛性钠（钾）也称烧碱烧碱，工业上通常是电解氯化钠（钾）溶液而制得。NaOH(KOH)是白色固体，极易吸水和空气中的CO2，吸收CO2后变成Na2CO3（K2CO3）。所以固体固体
12、NaOH是常用的干燥剂是常用的干燥剂。NaOH(KOH)的水溶液呈强碱性，可以与酸反应，也可与许多金属和非金属的氧化物反应生成钠（钾）盐。NaOH(KOH)既是重要的化学实验试剂，也是重要的化工生产原料。主要用于精炼石油、肥皂、造纸、纺织、洗涤剂等生产。碳酸钠与碳酸氢钠碳酸钠与碳酸氢钠 碳酸钠俗称纯碱或苏打纯碱或苏打，通常是含10个结晶水的白色晶体（Na2CO310H2O），在空气中易风化而逐渐碎裂为疏松的粉末，易溶于水，其水溶液有较强的碱性，可在不同反应中作碱使用，可在不同反应中作碱使用，这也是人们称其为纯碱的原因。这也是人们称其为纯碱的原因。碳酸钠是一种基本化工原料，大量用于玻璃、搪瓷、肥
13、皂、造纸、纺织、洗涤剂的生产和有色金属的冶炼中，它还是制备其它钠盐或碳酸盐的原料。工业上常用氨碱法生产碳酸钠：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2 碳酸氢钠俗称小苏打小苏打，白色粉末，可溶于水，但溶解度不大，其水溶液呈弱碱性。主要用于医药和食品工医药和食品工业中。业中。氯化钠氯化钠 氯化钠俗称食盐食盐，是日常生活中和工业生产中不可缺少的化合物。氯化钠也是制造其它钠、氯化合物的常用原料。在自然界中，氯化钠资源非常丰富，海水、内陆盐湖、地下卤水及盐矿都蕴藏着丰富的盐资源。氯化钠为透明晶体，味咸，易溶于水，其溶解度受温度影响较小。它
14、是人和动物所必需的物质，在人体中NaCl的含量约占0.9%。NaCl可作食品调味剂和防腐剂，其冰盐混合物食品调味剂和防腐剂，其冰盐混合物还可作致冷剂还可作致冷剂。它是制取金属Na、NaOH、Na2CO3、Cl2和HCl等多种化工产品的基本原料。氯化镁与氯化钙氯化镁与氯化钙氯化镁常以MgCl26H2O形式存在，其为无色晶体，味苦，易吸水。MgCl26H2O受热到530以上，分解为MgO和HCl气体。因此，欲得到无水MgCl2，必须在干燥的HCl气流中加热MgCl26H2O，使其脱水。无水MgCl2是制取金属镁的原料。纺织工业中用MgCl2来保持棉纱的湿度而使其柔软。从海水中制得不纯MgCl26H
15、2O的盐卤块，工业上常用于制造MgCO3和其它镁的化合物。氯化钙极易溶于水，也溶于乙醇氯化钙极易溶于水，也溶于乙醇。将MgCl26H2O加热脱水，可得到白色多孔的无水CaCl2。无水CaCl2有很强的吸水性，实验室常用作干燥剂干燥剂。但不能干燥NH3气及酒精，因为它们会形成CaCl24NH3、CaCl24C2H5OH等。CaCl2水溶液的冰点很低（当质量分数为32.5%时，其冰点为-50），它是常用的冷冻液，工业上称冷冻液，工业上称其为冷冻盐水。其为冷冻盐水。硫酸钙和碳酸钙硫酸钙和碳酸钙 硫酸钙常含结晶水，硫酸钙常含结晶水，CaSO42H2O俗称石膏，为无色俗称石膏，为无色晶体，微溶于水，将其
16、加热到晶体，微溶于水，将其加热到120左右，部分脱水转变左右，部分脱水转变为熟石膏。为熟石膏。2CaSO42H2O （CaSO4）2H2O+3H2O此为可逆反应，若将熟石膏加水混合成糊状后放置一段时间，此为可逆反应，若将熟石膏加水混合成糊状后放置一段时间，又会变成又会变成CaSO42H2O，逐渐硬化并膨胀，故用以制，逐渐硬化并膨胀，故用以制模型、模型、塑像、粉笔和石膏绷带。还用于生产水泥和轻质建筑材塑像、粉笔和石膏绷带。还用于生产水泥和轻质建筑材料。料。碳酸钙为白色粉末，难溶于水，溶碳酸钙为白色粉末，难溶于水，溶于酸和于酸和NH4Cl溶液。碳酸钙也很容易溶溶液。碳酸钙也很容易溶解在含有二氧化碳
17、的水中。形成易溶于解在含有二氧化碳的水中。形成易溶于水的碳酸氢钙：水的碳酸氢钙：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2而在一定条件下，含有而在一定条件下，含有Ca(HCO3)2的水流经岩石又会的水流经岩石又会分解：分解：Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O石灰岩溶洞及钟乳石的形成石灰岩溶洞及钟乳石的形成就是就是基于上述反应。碳酸钙常用基于上述反应。碳酸钙常用于制于制CaO、CO2、发酵粉和涂、发酵粉和涂料料等。等。10.2 ds区元素 ds区元素包括IB、IIB二族元素，主要指铜族（Cu、Ag、Au）和锌族（Zn、Cd、Hg）六种元素，该区元素处于d区和p区之间，其性质有其独
18、特之处。1电子构型 ds区元素的价电子构型为（价电子构型为（n-1）d10ns12，其最外层电子构型与s区相同，但是它们的次外层电子数却不同。s区元素只有最外层是价电子，原子半径较大；而ds区元素的最外层s电子和次外层部分的d电子都是价电子，np，nd有空的价电子轨道，原子半径较小。2物理性质 ds区元素都具有特征的颜色，铜呈紫色，银呈白色，金呈黄色，锌呈微蓝色，镉和汞呈白色。由于（n-1）d轨道是全充满的稳定状态，不参与成键，单质内金属键比较弱，因此，与d区元素比较，ds区元素有相对较低的熔、沸点。这种性质锌族尤为突出，汞（汞（Hg）是常温下唯一的液态金）是常温下唯一的液态金属属，气态汞是单
19、原子分子。另外，ds区元素大多具有高的延展性、导热性和导电性。金是一切金属中延展性最好的，如1克金既能拉成长3km的丝，也能压成1.010-4mm厚的金箔；而银在所有金属中具最好的导电性（铜次之）、导热性和最低的接触电阻。3化学性质 铜族元素的原子半径小，ns1电子的活泼性远小于碱金属的ns1电子，因此具有极大的稳定性，且单质的稳定性以Cu、Ag、Au的顺序增大。铜族元素具有多种氧化值，即它们失去ns电子后，还能继续失去（n1）d电子，如Cu2+,Au3+等。铜在干燥的空气中很稳定，有有CO2及及潮湿的空气时，则在表面生成绿色碱式碳潮湿的空气时，则在表面生成绿色碱式碳酸铜（俗称酸铜（俗称“铜绿
20、铜绿”）；高温时，铜能与氧、硫、卤素直接化合。铜不溶于非氧化性稀酸，但能与HNO3及热的浓H2SO4作用。银在空气中稳定，但银与含硫化氢的空气接触含硫化氢的空气接触时，表面因生成一层时，表面因生成一层Ag2S而发暗而发暗，这是银币和银首饰变暗的原因。金是铜族元素中最稳定的，在常温下它几乎不与任何其它物质反应，只有强氧化性的“王水”才能溶解它。因此，金是最好的金属货币。金是最好的金属货币。锌族元素的性质既不同于铜族元素又不同于碱土金属。锌族元素的氧化值一般为氧化值一般为+2，只有汞有+1氧化值的化合物，但以双聚离子Hg22+形式存在，如Hg2Cl2。锌族元素的化学活泼性比碱土金属要低得多，依Zn
21、、Cd、Hg顺序依次降低。锌与铝相似，具有两性，既可溶于酸，也可溶于碱中。在潮湿的空气中，锌表面易生成一层致密的碱式碳酸锌而起保护作用。锌还可与氧、硫、卤素等在加热时直接化合。汞俗称水银水银，常温下很稳定，加热至300时才能与氧作用，生成红色的HgO。汞与硫在常温下混合研磨可生成无毒的HgS。汞还可与卤素在加热时直接化合成卤化汞。汞不溶于盐酸或稀硫酸，但能溶于热的浓硫酸和硝酸中。汞还能溶解多种金属，如金、银、锡、钠、钾等形成汞的合金，叫汞齐汞的合金，叫汞齐，如钠汞齐、锡汞齐等。必须指出，无论是铜族元素还是锌族元素，它们都能与卤素离子，氰根等形成稳定程度不同的配离子，其配位数通常配位数通常是是4
22、或或2。Cu(OH)2呈淡蓝色，它受热脱水变成黑色的CuO。Cu(OH)2 =CuO+H2OCu(OH)2略显两性，不但可溶于酸，也溶于强碱溶液，而形成 。四羟基合铜离子可被葡萄糖还原为鲜红色的Cu2O。医院里常用这个反应来检验尿糖含量检验尿糖含量。80024Cu(OH)2461262261272Cu(OH)C H OCu O2H O+C H O+4OH 224Cu(OH)+2OHCu(OH)Cu(OH)2硫酸铜 硫酸铜CuSO45H2O俗名胆矾胆矾，是蓝色斜方晶体，其水溶液也呈蓝色，故也有蓝矾之称。CuSO45H2O可逐步失水，在250时可失水变为无水硫酸铜。无水硫酸铜为白色粉末，不溶于乙醇
23、和乙醚，其吸水性很强，吸水后即显出蓝色。可以利用这一性质来检验乙醚、乙醇等有机溶剂可以利用这一性质来检验乙醚、乙醇等有机溶剂中的微量水分，并可作干燥剂使用中的微量水分，并可作干燥剂使用。CuSO4的水溶液由于水解而呈酸性。为防止水解，配制铜盐溶液时，常加入少量相应的酸：2 CuSO4+H2O Cu2(OH)SO4+HS-硫酸铜通常是用热的浓硫酸溶解铜屑而制得：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+H2O 硫酸铜是制备其它铜化合物的重要原料，在电镀、电池、印染、染色、木材保存、颜料、杀虫剂等工业中都大量使用硫酸铜。在农业上将硫酸铜与石灰乳混合制得波尔多液波尔多液，可用于防治或消灭植物的多种
24、病虫害，加入贮水池中可贮水池中可以防止藻类生长。以防止藻类生长。在CuSO4溶液中逐步加入氨水，先得到浅蓝色碱式硫酸铜沉淀：2CuSO4+2NH3H2O =Cu2(OH)2SO4+(NH4)2SO4若继续加入氨水，Cu(OH)2SO4即溶解，得到深蓝色的铜氨配离子Cu(NH3)42+。Cu2+与过量氨水作用生成深蓝色的Cu(NH3)42+是鉴定Cu2+的特效反应。但Cu2+含量极微时，此法不宜检出。Cu2+在中性或酸性溶液中，能与K4Fe(CN)6作用生成砖红色Cu2Fe(CN)6沉淀。2Cu2+Fe(CN)64-=Cu2Fe(CN)6 这个反应很灵敏，但Fe3+，Co2+存在是有干扰。Ag2
25、O受热不稳定，加热至300即完全分解为Ag和O2。此外，Ag2O具有较强的氧化性，与有机物摩檫可引起燃烧，能氧化CO、H2O2，本身被还原为单质银。Ag2O可溶于硝酸，也可溶于氰化钠或氨水溶液中：222Ag O4CNH O2 g(CN)2OHA23232Ag O4NH+H O2Ag(NH)2OHAg(NH3)2+的溶液在放置过程中，会分解为黑色的易爆物AgN3。因此，该溶液不宜久置，而且，凡是接触过Ag(NH3)2+的器皿、用具，用后必须立即清洗干净。以免的器皿、用具，用后必须立即清洗干净。以免潜伏隐患。潜伏隐患。硝酸银 硝酸银是最重要的可溶性银盐，其晶体的熔点为208，在440时分解。若受日
26、光照射或有微量有机物存在时，也逐渐分解，因此，硝酸银晶体或溶液都应装在棕色玻棕色玻璃瓶内。璃瓶内。2 AgNO3 =2Ag+2NO2+O2 固体硝酸银或其溶液都是氧化剂，即使在室温条件下，许多有机物都能将它还原成黑色的银粉。例如硝酸银遇到蛋白质即生成黑色的蛋白银，所以皮肤或布与它接触后都会变黑皮肤或布与它接触后都会变黑。在硝酸银的氨溶液中，加入有机还原剂如醛类、糖类或某些酸类，可以把银缓慢地还原出来生成银镜。这个反应常用来检验某此有机物，也用于制镜工业。硝酸银的制法通常是：将银溶于硝酸，然后蒸发、结晶，即可得到无色的斜方晶体硝酸银。硝酸银对有机物有破坏作用，在医药上常用10%的AgNO3作为消
27、毒剂或腐蚀剂。大量的硝酸银用于制造照相底片上的卤化银。此外，硝酸银也是一种重要的分析试剂。卤化银卤化银 AgCl、AgBr、和AgI的颜色依次加深（白浅黄黄），溶解度则依次降低。这是由于阴离子按Cl-Br-I-的顺序变形性增大，使Ag+与它们之间的极化作用依次增强的缘故。AgF易溶于水。卤化银中一个典型性质是光敏性较强，在光照下分解：2 AgX =2 Ag+X2 从AgFAgI稳定性减弱，分解的趋势增大，因此在制备AgBr和AgI时常在暗室内进行。基于卤化银的感光性，可用它作为照相底片上的感光物质，也可将感光变色的卤化银加进玻璃以制造变色眼镜变色眼镜。配合物配合物 Ag+易于NH3、S2O32
28、-、CN-等配体形成配位数为2的稳定的配合物。在定性分析中，Ag+的鉴定可利用Ag+与盐酸反应生成白色凝乳状沉淀，沉淀不溶于硝酸，但溶于氨水中。+32322AgCl+2NH H OAg(NH)+Cl2H O 银的配合物在实际生产、生活中有较广泛的用途。例如用于电镀、照相、制镜等方面。制造热水瓶时，瓶胆上镀银就是利用银氨配离子与甲醛或葡萄糖的反应：这个反应称为银镜反应。银镜反应。+3 24322Ag(NH)+RCHO+2OH2Ag+RCOONH+3NH+H O氯化锌 无水氯化锌是白色、容易潮解的固体，它的溶解度是固体盐中最大的（10时，100g水中可溶解333g的ZnCl2），它的吸水性很强，在
29、有机化学中常用作去水剂中常用作去水剂和催化剂。和催化剂。ZnCl2的浓溶液能形成配位酸而具有显著的酸性，因此该溶液也能溶解金属氧化物。ZnCl2H2O=HZnCl2(OH)2HZnCl2(OH)+FeO=H2O+FeZnCl2(OH)2 因此，ZnCl2的浓溶液通常称为焊药水，俗名焊药水，俗名“熟镪水熟镪水”，在焊接金属时用它溶解、清除金属表面上的氧化物而不损害金属表面，便于焊接。ZnCl2水溶液还可用作木材防腐剂，浓的ZnCl2水溶液能溶解淀粉、丝绸和纤维素，因此不能用纸过滤氯化锌。ZnCl2H2O的糊状物，由于生成Zn(OH)Cl而迅速硬化，所以可用作牙科粘合剂牙科粘合剂。ZnCl2可通过
30、Zn或ZnO与盐酸反应而制得。但是，由于ZnCl2的水解而试图通过蒸发ZnCl2溶液无法制备无水ZnCl2，一般在干燥HCl气流中加热脱水来制备。ZnS中加入微量的Cu、Mn、Ag等离子作活化剂，光照后可发出多种颜色的荧光。这种材料称荧光粉，可用于制荧光粉，可用于制作荧光屏、夜光表。作荧光屏、夜光表。硫酸锌也是一种重要的硫化物，在硫酸锌ZnSO47H2O的溶液中加入硫化钡时生成ZnS和BaSO4的混合沉淀物，此沉淀叫锌钡白（俗称立德粉锌钡白（俗称立德粉）：锌钡白无毒性，在空气中比较稳定，是一种优良的白色颜料。广泛应用于涂料和油墨中。硫化锌和硫酸锌硫化锌和硫酸锌2+22+244Zn+SOBa+S
31、ZnS+BaSO氯化汞和氯化亚汞 氯化汞为针状晶体，可溶于水，有剧毒。氯化汞为共价型分子，熔融时不导电，它的熔点很低（549K）易升华，故俗称升汞升汞。在酸性溶液中，HgCl2是个较强的氧化剂，例如可以被还原剂SnCl2还原成氯化亚汞的白色沉淀或单质汞：2HgCl2+SnCl2(适量)=Hg2Cl2+SnCl4 Hg2Cl2+SnCl2(过量)=2Hg+SnCl4因此，此反应也常用来检验Hg2+离子或Sn2+离子。HgCl2的1:1000稀溶液常用于手术刀剪的消毒手术刀剪的消毒。HgCl2也是生产聚氯乙烯中常用的催化剂。高温下汞和氯气直接反应，或用HgO溶于盐酸，都可制得HgCl2。通常也可利
32、用其升华特性而通过HgSO4和NaCl的混合物加热制备。氯化亚汞是不溶于水的白色固体，无毒，因味略甜，俗称甘汞甘汞，医药上用作轻泻剂、利尿剂；化学上常用作甘汞电极。Hg2Cl2加热或见光易分解，需贮存在棕色瓶中。汞离子不易和NH3形成配合物，而是形成氨基盐沉淀：2Hg(NO3)2+4NH3+H2O =HgONH2HgNO3+3NH4NO3 （白色）2Hg2(NO3)2+4NH3+H2O=HgONH2HgNO3+Hg +3NH4NO3 （白色）在Hg2(NO3)2溶液中加入氨水，不仅有白色沉淀产生，同时有黑色Hg析出，因此使整个沉淀呈黑色。向Hg2+、Hg22+的溶液中分别加入适量的Br-、CN
33、-、SCN-、S2O32-、S2-时，分别生成难溶于水的汞盐和亚汞盐。若再加入过量的上述离子时，难溶的汞盐因生成配离子而溶解，难溶的亚汞盐则发生歧化反应产生Hg（）的配离子及黑色的单质汞 2+2Hg+2IHgI224HgI+2IHgI 2+22 2Hg+2IHg I22 24Hg I+2IHgI Hg （橘红色）（无色）（绿色）（黑色）在金属硫化物中HgS的溶解度最小，其他的酸不能将其溶解，而只易溶于王水：3HgS+12Cl-+NO3-+8H+=3 HgCl42-+3S+2NO+4H2O这一反应由于有S及HgCl42-生成，有效降低了S2-离子和Hg2+离子浓度，导致了HgS的溶解。可见，Hg
34、S溶解是借氧化还原反应和配位反应共同作用的结果。HgS也溶于过量的浓的Na2S溶液中生成配离子：HgS+S2-=HgS22-无论是Hg2Cl2还是Hg2(NO3)2，都不会形成Hg22+的配离子，Hg2+离子与卤素离子形成配离子的倾向，依Cl-、Br-、I-离子顺序增强。Hg2+离子与过量KI作用最后生成无色的四碘合汞（）配离子HgI42-，其碱性溶液称为奈斯勒（奈斯勒（Nessler）试剂。）试剂。如果溶液中有微量的NH4+存在，滴加该试剂，会立即生成红棕色沉淀：Hg 2HgI42-+4OH-+NH4+=O NH2 I+7I-+3H2O Hg （红棕色）这个反应常用来鉴定鉴定NH4+。Hg(
35、)与与Hg（）的转化）的转化汞元素的电势图为：Hg2+Hg22+Hg 由于 （Hg2+/Hg）（Hg2+/），所以不会发生歧化反应，相反的，却可发生反歧化反应：Hg+Hg2+=Hg22+0.920.79该反应的平衡常数K=166。因此，在通常情况下，在水溶液中是稳定的，只有当溶液中Hg2+浓度大大减小的情况下（如生成沉淀或配合物），才会发生歧化反应。例如将Hg(NO3)2与Hg一起震荡时，就生成Hg2(NO3)2。Hg(NO3)2 +Hg =Hg2(NO3)2 在溶液中加入OH-、NH3、I-或S2-时，因它们都能有效地降低Hg2+的浓度，则发生歧化反应。例如：2+22Hg+2OHHg+HgO
36、+H O232324Hg(NO)+2NHHgHg(NH)NONH 2+224Hg+4IHgHgI 222HgSHgHgS 10.3 d区元素 d区元素包括IIIBVIIIB族所有元素，又称过渡系列元素，四、五、六周期分别称为第一、第二、第三过渡系列。1电子构型电子构型 d区元素的价电子构型一般为(n-1)d18ns12，与其它四区元素相比，其最大特点是具有未充满的d轨道（Pd除外）。由于(n-1)d轨道和ns轨道的能量相近，d电子可部分或全部参与化学反应。而其最外层只有12个电子，较易失去，因此，d区元素均为金属元素。2物理性质 由于d区元素中的d电子可参与成键，单质的金属键很强，其金属单质一
37、般质地坚硬，色泽光亮，是电和热的良导体，其密度、硬度、熔点、沸点一般较高。在所有元素中，铬的硬度最大（9），钨的熔点最高（3407），锇的密度最大（22.61gcm-3），铼的沸点最高（5687）。3化学性质 d区元素因其特殊的电子构型，从而表现出以下几方面特性：(1)可变的氧化值可变的氧化值 由于(n-1)d、ns轨道能量相近，不仅ns电子可作为价电子，(n-1)d电子也可部分或全部作为价电子，因此，该区元素常具有多种氧化数，一般从+2变到和元素所在族数相同的最高氧化值。（2）较强的配位性）较强的配位性 由于d区元素的原子或离子具有未充满的(n-1)d轨道及ns、np空轨道，并且有较大的有效
38、核电荷；同时其原子或离子的半径又较主族元素为小，因此它们不仅具有接受电子对的空轨道，同时还具有较强的吸引配位体的能力。因而它们有很强的形成配合物的倾向。例如，它们易形成氨配合物、氰基配合物、草酸基配合物等，除此之外，多数元素的中性原子能形成羰基配合物，如Fe(CO)5、Ni(CO)4等，这是该区元素的一大特性。（3）离子的颜色）离子的颜色 d区元素的许多水合离子、配离子常呈现颜色，这主要是由于电子发生dd跃近所致。重要元素及其化合物重要元素及其化合物1钛及其合金钛及其合金 金属钛为银白色，外观似钢。钛在地壳中的含量占第十位（0.42%），属于含量较为丰富的金属元素。钛的熔点为1680，沸点32
39、60，密度为4.5gcm-3。钛具有特强的抗腐蚀作用，无论在常温或加热下，或在任意浓度的硝酸中均不被腐蚀。钛的优异性能使之成为理想的结构材料和特殊的功能材料，从而广泛地应用于现代科技与工业的各个领域。钛或钛合金具有强度高、质量轻（仅为钢材的57%）、抗腐蚀、耐高低温等优异性能，不仅广泛用于超音速飞机、导弹、火箭和航天器上，也大量应用于石油化 工、纺织、冶金机电设备等方面。钛或钛合金的密度与人的骨骼相近，对体内有机物不起化学反应，且亲和力强，易为人体所容纳，对任何消毒方式都能适应，因而常用于接骨、制造人工关节等。此外，钛或钛合金还具有特殊的记忆功能、超导功能和储氢功能等。钛的化合物钛的化合物 钛
40、的化合物中，以+4氧化态最稳定。TiO2为白色粉末，不溶于水、稀酸或碱溶液中，但能溶于热的浓硫酸或氢氟酸中：TiO2+H2SO4 =TiOSO4+H2OTiO2+6HF =H2TiF6+2H2O纯净的纯净的TiO2称钛白，是优良的白色颜料称钛白，是优良的白色颜料。它具有折射率高，着色力强，遮盖力大，化学性能稳定等优点。TiO2在有碳参与下，加热进行氯化，可制得TiCl4：TiO2+2C+2Cl2 =TiCl4+2COTiCl4是无色液体，有刺鼻气味，极易水解，在潮解的空气中由于水解而发烟：TiCl4+3H2O =H2TiO3+4HCl利用此反应可以制造烟幕制造烟幕。在强酸性介质中，Ti()可被
41、活泼金属还原为Ti3+（紫色），它具有很强的还原性。TiO2+2H+e Ti3+H2O E0=0.1V 在分析化学中，利用这一性质进行钛的测定；在含Ti（）的硫酸溶液中，加入铝片先将TiO2+还原为Ti3+，然后用FeCl3标准溶液滴定，用KSCN溶液作指示剂。3TiO2+Al+6H+=3Ti3+Al3+3H2O+Ti+Fe3+H2O =TiO2+Fe2+2H+2铬的化合物铬的化合物 三氧化铬三氧化铬Cr2O3：是极难熔化的氧化物之一，熔点是2275，微溶于水，溶于酸。灼烧过的Cr2O3不溶于水，也不溶于酸。在高温下它可与焦硫酸钾分解放出的SO3作用，形成可溶性的硫酸铬Cr2(SO4)3 Cr
42、2O3 +3K2S2O7 Cr2(SO4)3 +3K2SO4 Cr2O3：具有特殊稳定性的绿色物质，它被用做颜料（铬绿）。近年来也有用它作有机合成的催化剂。它是制取其他铬化合物的原料之一.Cr(OH)3：两性氢氧化物。它溶于酸，生成绿色或紫色的水合铬离子（由于Cr3+的水合作用随条件温度、浓度、酸度等而改变，故其颜色也有所不同）。从溶液中结晶出来的铬盐大都为紫色晶体。Cr(OH)3与强碱作用生成绿色的配离子Cr(OH4)-(或为：Cr(OH)63-)Cr(OH)3+OH-=Cr(OH)4-由于Cr(OH)3的酸性和碱性都较弱，因此铬（）盐和四羟基合铬（）酸盐（或亚铬酸盐）在水中容易水解。铬钾钒
43、铬钾钒KCr(SO4)2.12H2O：以SO2还原重铬酸钾溶液而制得的蓝紫色晶体：K2Cr2O7+H2SO4+3SO2 =2KCr(SO4)2+H2O它应用于鞣革工业和纺织工业。在碱性介质中，Cr3+可被稀释的H2O2溶液氧化，溶液由绿色变为黄色：2Cr(OH)4-+2OH-+3H2O2 =2CrO42-+8H2O （绿色）（黄色）这一反应，常被用来鉴定常被用来鉴定Cr3+。在酸性介质中，用强氧化剂如硫酸钾K2S2O8，才能使Cr3+氧化：3+222822742Cr+3S O7H OCr O+6SO14H 铬酸钠铬酸钠(Na 2Cr2O4)和铬酸钾和铬酸钾(K2Cr2O4)：黄色结晶，水溶液都
44、显碱性；重铬酸钠(Na 2Cr2O7)和重铬酸钾(K2Cr2O7)都是橙红色晶体，它们的水溶液均显酸性。重铬酸钠和重铬酸钾的俗名分别称红矾钠和红矾钾俗名分别称红矾钠和红矾钾，在鞣革、电镀等工业广泛应用。由于K2Cr2O4无吸潮性，它还可作为化学分析的基准试剂。可溶性的铬酸盐和重铬酸盐溶液中，都存在着和离子之间的平衡：（黄色）（橙红色）22442722CrO2H2HCrOCr OH O 22442722CrO2H2HCrOCr OH O重铬酸钾 重铬酸钾是铬的重要盐类，为橙红色晶体，俗称红钾矾。重铬酸钾不含结晶水，低温时溶解度小，易提纯，所以常用作定量分析中的基准物质。重铬酸钾在酸性溶液中有强氧
45、化性，是分析化学中常用的氧化剂之一，如：Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+5Fe3+7H2OCr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+7H2O 用重铬酸钾与浓硫酸可配成铬酸洗液铬酸洗液，它具有强氧化性，是玻璃器皿的高效洗涤剂，多次使用后，转变为绿色（Cr3+）而失效。重铬酸钾不仅是常用的化学试剂，在工业上还大量用于鞣革、印染、电镀和医药等方面。3锰的化合物锰的化合物 Mn(OH)2还原性强，极易被氧化，故不能稳定存在。于空气中，白色的Mn(OH)2很快地变成为棕色的水合二氧化锰，甚至溶解在水中的少量氧也能将其氧化：2Mn(OH)2 +O2 =MnO(OH)2这个反应在水质
46、分析中用于测定水中的溶解氧测定水中的溶解氧。Mn2+在酸性溶液中稳定，只有很强的氧化剂，例如，氧化剂PbO2、NaBiO3、（NH4）2S2O8等才可把它氧化成：由于具有很深的颜色,所以以上反应常用来鉴定常用来鉴定Mn2+。2+33422Mn+5NaBiO+14H5Na+5Bi2MnO7H O222282442Mn5S O8H O10SO2MnO16H高锰酸钾 高锰酸钾为紫黑色固体，易溶于水，呈现MnO4-离子的特征颜色即紫红色。受热或见光易分解：2KMnO4 =K2MnO4+MnO2+O2 因此KMnO4固体或配好的KMnO4溶液应保存在棕色瓶中，置阴凉处。高锰酸钾具有氧化性，其氧化能力随介
47、质的酸性减弱而减弱，其还原产物也因介质的酸碱性不同而变化，如KMnO4与Na2SO3的反应：2MnO4-+5SO32-+16H+=2Mn2+5SO42-+8H2O（酸性介质）酸性介质）2MnO4-+3SO32-+H2O=2MnO2+SO42-+2OH-（中性介质）（中性介质）2MnO4-+SO32-+2OH-=2MnO42+SO42-+H2O（强碱性介质）强碱性介质）高锰酸钾的氧化性广泛应用于分析化学中的定量分析，如Fe2+、C2O42、H2O2、SO32-等：MnO4-+8H+5Fe2+=Mn2+5Fe3+4H2O 2MnO4-+6H+5H2O2=2Mn2+5O2+8H2O 高锰酸钾在化学工
48、业中用于生产维生素C、糖精等，在轻化工业用作纤维、油脂的漂白和脱色，医疗上用作杀菌消毒剂和防腐剂。在日常生活中可用于在日常生活中可用于饮食用具、器皿、蔬菜、水果等消毒。饮食用具、器皿、蔬菜、水果等消毒。4铁系元素铁系元素 铁、钴、镍原子最外层电子都是4s2，次外层3d电子分别是3d6、3d8、3d8。它们的氧化值常见的是+2和+3。铁、钴、镍的性质相近，通常把这三个元素称作铁系元素。纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.85gcm-3，熔点1539，沸点2500。铁能被磁铁吸引，在磁场的作用下，铁自身也能具有磁性。铁可以与碳及其它一些元素互熔形成合金。纯铁耐蚀能力较强。在干燥的空气中加热到15
49、0也不与氧作用，灼烧到500时形成Fe3O4，在更高温度时，可形成Fe2O3。铁在570左右才能与水蒸气作用，但是，铁在潮湿的空气中即使室温条件也易生锈。铁及其合金是最基本的金属结构材料，在工农业生产以及日常生活的各个领域都有非常广泛的应用。钢铁的年产量是一个 国 家 工 业 化 程 度 的 标 志 之 一。铁是中等活泼金属，能溶于稀盐酸和稀硫酸中，形成Fe2+并放出氢气。冷的浓硝酸和浓硫酸能使其钝化。热的稀硝酸与铁反应时，若稀硝酸过量，则生成Fe（NO3）3，NO或NH4+；若铁过量，则生成Fe（NO3）2。在高温条件下，铁可以与氯、硫、磷等非金属直接化合，在1200时，铁与碳形成Fe3C，
50、这是钢铁中碳的主要存在形式。FeO CoO NiO 黑色黑色 灰绿色灰绿色 暗绿色暗绿色 Fe2O3 Co2O3 Ni2O3 砖红色砖红色 黑色黑色 黑色黑色碱性氧化物 Fe2O3+2NaOH =2NaFeO2+H2O 熔融 M2O3 +6HCl =2MCl2 +Cl2 3H2O（MCo，Ni）Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 颜色颜色 白色 粉红色 绿色在水中溶解情况 难溶 难溶 难溶酸碱性酸碱性 碱性 碱性 碱性还原性减弱还原性减弱 氧化性增强氧化性增强Fe(OH)2被空气迅速氧化 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Co(OH)2也会很慢地被空气氧化为暗棕色的
