同副族--- 前几族从上到下依次增大，后几族出现交错
二、d区元素的物理性质
熔沸点高 硬度大 密度大 熔点最高的单质：钨(W) 硬度最大的金属：铬(Cr) 密度最大的单质：锇(Os)
导电性，导热性，延展性好
金属键 共价性：未成对d电子
熔 点 变 化 示 意 图
三、d区元素的化学性质
元素
E
M
2
/M V

Sc --各种酸
Ti -1.63 热 HCl HF Co -0.282 缓慢溶解 在 HCl 等 酸中
V -1.2 (估算值 ) HNO3， HF 浓 H2SO4 Ni -0.236 稀 HCl H2SO4 等
Cr -0.90 稀 HCl H2SO4 Cu +0.339 HNO3， 浓 热 H2SO4
E E E
Zn Cd Hg
2 2
/Zn 0.762V
2
/Cd 0.402V /Hg 0.852V
总趋势：同副族，从上到下活泼性降低
三、d区元素的化学性质
1. 第一过渡系的单质比第二过渡系的单质活泼
例：第一过渡系除Cu外均能与稀酸作用，
第二、三过渡系有些仅能溶于王水和HF， 而有些甚至在王水中仍不溶，如：Ru, Rh, Os, Ir
（2） 化学性质 价电子构型：3d24s2
EAθ TiO2+ 0.1 Ti3+ -0.37 Ti2+ -1.63 Ti EBθ TiO2 -1.69 Ti 室温下较稳定，表面钝化，不与水、浓硫酸、 稀盐酸和硝酸作用，但能溶于HF
Ti ＋ 6HF＝ [TiF6]2- + 2H++2H2
在加热条件下与氧气、卤素单质反应，也能与 浓HCl或热稀HCl、热硝酸、热硫酸反应
第十六章 d区元素(一)
§16.1 d区元素概述 §16.2 钛 钒 §16.3 铬 §16.4 锰
§16.5 铁 钴 镍
§16.1 d区元素概述
d区元素的原子半径和电离能
d区元素的物理性质 d区元素的化学性质 d区元素的氧化态 d区元素离子的颜色
一、d区元素的原子半径和电离能
不溶于水及稀酸，但溶于热的浓硫酸、HF酸
TiO2 ＋H2SO4（浓）＝ TiOSO4 (白色） ＋H2O TiO2＋ ＋ H2O2 ＝ [TiO(H2O2)]2+(桔黄色） －－比色法测定钛 TiO2＋能被金属还原：
mol -1，S =-39.191 J· K -1 · mol-1， 不加C： H=141 kJ·
在标准态下的任何温度反应都不能自发进行。 mol -1，S =220 J· K -1 · mol-1， 加入C： H =-72.1 kJ·
任何温度均自发，实际温度1173~1273K。
ii)直接用C还原可行否？ TiO2+2C == Ti(s)+2CO(g)
Mn -1.18 稀 HCl H2SO4 等 Zn -0.762 稀 HCl H2SO4 等
可溶该 金属的 酸 元素
E
M
2
/M V

Fe -0.409 稀 HCl H2SO4 等
可溶该 金属的 酸
总趋势：同周期，从左至右活泼性降低
E (Ni2+/Ni) = -0.2363V E (Pd2+/Pd) = +0.92V E (Pt2+/Pt) = +1.2V(估计值)
2. 与活泼非金属（卤素和氧）直接形成化合物 3. 与氢形成金属型氢化物，保留金属的物理性质
如：VH18，TaH0.76，LaNiH5.7
4. 与B、C、N形成间隙型化合物，组成可变--非 化学计量比化合物，熔点高，硬度大
四、d区元素的氧化态
(1) 同一元素，具有多种氧化态
原因：(n-1)d与ns轨道能量相近，
1. d区元素在周期表中的位置
2. d区元素原子的价电子层构型
(n-1)d1-10ns1-2 (Pd为5s0) 3. d区元素的原子半径
同周期，从左到右缓慢减小，到第VIII族后又缓慢增大 同副族，除部分元素外，从上到下缓慢增大
4. d区元素的第一电离能
总趋势：
同周期---从左到右由小变大，但幅度不大
2Ti ＋ 6HCl(浓)＝ 2TiCl3 + 3H2
Ti +4HNO3(热） TiO2 ＋4NO2 ＋2H2O
（3）制备 由金红石制备（氯化法）： TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C ==TiCl4+2CO↑
Ar △ Mg
讨论：
MgCl2+Ti(海绵钛)
i)不加碳,可行否? TiO2(s)+2Cl2(g) == TiCl4(l)+O2
过渡元素的水合离子呈现多种颜色
Mn (Ⅱ Cu(Ⅱ)
Fe(II)：淡绿色； Fe(III)：淡紫色
过渡元素离子呈现颜色的原因：
(1)d-d跃迁
(2)电荷迁移跃迁
§16.2 钛与钒
一、钛及其化合物 1. 钛的单质
（1）用途 称为第三金属，未来的钢铁：质轻，抗腐蚀，硬度 大，是宇航、航海、化工设备等的理想材料 人造骨骼：钛能与骨骼肌肉生长在一起，称为“生 物金属”。 （钛镍合金）具“记忆”能力、钛合金可作储氢材 料
强氧化性
规律：
第一过渡系列： 低氧化态稳定，例：Cr3+、Mn2+
第二、三过渡系列： 高氧化态稳定，例：MoO42- 、 TcO4- 、ReO4第二、三过渡系列同族元素性质更相似
一般高氧化值化合物比低氧化值化合物氧化性强
高氧化值化合物中，以其含氧酸盐较稳定MnO4-, CrO42-
五、d区元素离子的颜色
热力学可行，但温度高，且Ti + C == TiC iii）为什么在Mg还原时要在Ar气氛中？ 高温Ti、Mg均与空气中O2、N2作用 iv) Ti与Mg如何分离？ 利用沸点差别真空蒸馏
2. 钛的重要化合物
（1）TiO2 白色颜料，俗称钛白，优异的白色涂料，着色力 强，无毒；能催化有机污染物光降解
部分或全部(n-1)d电子参与成键
规律：
ⅢB ~ ⅦB 族：最高氧化态 == 族序数
例：
Sc Cr Mn
+3 +6 +7
Ⅲ Ⅵ Ⅶ
3d14s2 3d54s1 3d54s2
但Ⅷ族： 多数最高氧化态 < 族序数 原因：不是所有(n-1)d 电子均可参与成键。 例：仅见 RuO4 而 FeO42NiO42OsO4 高铁酸根 高镍酸根