副族元素小结(第19-23章)
本文最后更新于 2026年3月16日 下午
涵盖章节
- 第19章 铜副族元素和锌副族元素
- 第20章 钛副族元素和钒副族元素
- 第21章 铬副族元素和锰副族元素
- 第22章 铁系元素和铂系元素
- 第23章 镧系元素和锕系元素
19-8 本章小结
本章介绍了铜副族和锌副族元素单质及其化合物的颜色、状态、制备方法、性质变化规律,以及 和 、 和 的相互转化关系。
1. 铜副族元素
- 铜副族元素单质具有良好的导电性、导热性和延展性,易形成合金。金属性随原子序数增加而减弱。铜、银、金与稀盐酸或稀硫酸均不反应;铜和银可溶于硝酸或热浓硫酸,金不溶于硝酸,只溶于王水。
- 在溶液中, 在溶液中不稳定,易发生歧化反应生成 和 。在固相中 稳定,因为 具有 稳定结构。使 转变为 时,在有还原剂的同时,还需有 的沉淀剂或络合剂存在。
- 水溶液中 不歧化,也很难被氧化成 ; 具有氧化性。
- 化合物不稳定,很容易转化为 化合物。
- 、 形成外轨型配位化合物, 由于姜-泰勒效应与单基配体形成四配位的正方形配离子。
2. 锌副族元素
- 锌副族元素单质熔、沸点较低,易与其它金属形成合金,化学活泼性比铜族强,并随原子序数增大而递减。锌和镉为活泼金属,能从稀酸中置换出氢气;汞为惰性金属。锌是两性金属,能溶于强碱溶液中,也能溶于氨水中。
- 锌的氧化物和氢氧化物均显两性,镉的氧化物和氢氧化物显碱性。汞的氧化物和氢氧化物不稳定。白色 能溶于稀盐酸,黄色 不溶于稀酸,但能溶于浓酸。 是溶解度最小的硫化物,不溶于浓硝酸,但可溶于王水、过量浓 或酸性 溶液中。、、 与单基配体形成四面体配离子。
- 在酸性介质中, 不会发生歧化反应;降低 的浓度(加入 离子的沉淀剂或络合剂时),可使平衡向有利于歧化反应的方向移动。
第19章思维导图
graph LR
C19["第19章 副族元素"] --> C191["铜副族单质"]
C19 --> C192["铜副族化合物"]
C19 --> C193["锌副族单质"]
C19 --> C194["Zn(II) Cd(II) Hg(II)化合物"]
C19 --> C195["Hg(I)化合物"]
C19 --> C196["Hg(II)化合物"]
C191 --> C1911["导电 导热 延展"]
C191 --> C1912["Cu Ag 溶于硝酸或热浓硫酸"]
C191 --> C1913["Au 仅溶于王水"]
C192 --> C1921["Cu(I)易歧化"]
C192 --> C1922["Cu(II)到Cu(I)需还原剂+沉淀/络合"]
C192 --> C1923["Ag(I)不歧化"]
C192 --> C1924["Au(I)不稳定趋向Au(III)"]
C193 --> C1931["Zn Cd较活泼 Hg较惰性"]
C193 --> C1932["Zn为两性金属"]
C194 --> C1941["ZnO Zn(OH)2两性"]
C194 --> C1942["CdO Cd(OH)2偏碱"]
C194 --> C1943["Zn(II) Cd(II) Hg(II)常四面体配位"]
C195 --> C1951["Hg2^2+酸性介质不歧化"]
C196 --> C1961["降低Hg2+浓度可促Hg(I)歧化"]
20-7 本章小结
本章依次介绍了钛单质、钛的含氧化合物、钛的卤化物,钒和铌、钽的单质、氧化物、含氧酸盐和卤化物等内容。
1. 钛副族元素
- 金属钛密度小、强度大,具有良好抗腐蚀性和亲生物性,可与多种金属形成合金。钛是活泼金属,但在常温或低温下难以纯化;可溶于氢氟酸、沸腾盐酸和沸腾浓硫酸。钛、锆、铪可溶于氢氟酸。
- 是两性氧化物,不溶于水,也不溶于稀酸,但能缓慢溶解在氢氟酸和热浓硫酸中;不溶于碱性溶液,但能与熔融碱作用生成偏钛酸盐。
- 型钛酸比 型钛酸活性大,既能溶于稀酸,也能溶于浓碱,具有两性。 盐最著名的性质是其溶液与 反应生成特征橘黄色的 。
- 常温下 为无色液体,极易水解。
2. 钒副族元素
- 纯钒呈银白色,有金属光泽。常温下活性较低,室温下不与空气、水、碱反应;除 外,不与非氧化性酸反应,能溶于 、浓 和王水。
- 铌具有良好的耐腐蚀性、冷加工性和较强热传导性。铌和钽极不活泼,除 外不与其它酸作用。
- 高温下钒副族元素单质能同许多非金属反应,并可与熔融苛性碱发生作用。
- 两性偏酸,易溶于 ,也溶于浓度较大的 中,氧化性较强;与浓盐酸反应生成氯气。 和 两性偏碱,活性较差,不溶于除 以外的酸,能同熔融状态下的 作用。
- 可被 、 等还原为 ;草酸能将 还原为 ;有些强还原剂还能将 还原为 。
- 钒的五卤化物只有 ,铌和钽的五卤化物 均可由金属与卤素单质直接化合制得。此外,钒副族元素一般都能形成四卤化物、三卤化物和二卤化物。
第20章思维导图
graph LR
C20["第20章 钛钒副族"] --> T1["钛副族"]
C20 --> V1["钒副族"]
T1 --> T11["Ti: 低密度 高强度 耐腐蚀"]
T1 --> T12["TiO2 两性氧化物"]
T1 --> T13["Ti(IV)+H2O2 生成橘黄色络合物"]
T1 --> T14["TiCl4 易水解"]
V1 --> V11["V Nb Ta 活性与耐蚀性差异"]
V1 --> V12["V2O5 两性偏酸 氧化性强"]
V1 --> V13["Nb2O5 Ta2O5 两性偏碱"]
V1 --> V14["VO2^+ 到 VO^2+ 再到 V3+ V2+ 的逐级还原"]
V1 --> V15["卤化物: VF5 与 MX5"]
21-7 本章小结
铬副族是周期表中第 VIB 族元素,包括铬 、钼 、钨 ) 三种元素。铬和钼基态原子的价电子层结构均为 ,而钨是 ,其 电子和 电子都参与成键,最高氧化态都是 。铬常见氧化态为 和 ,钼和钨常见氧化态是 。
锰副族是周期表中第 VIIB 族元素,包括锰 、锝 、铼 ) 三种元素。锰副族元素的价电子结构是 ,最高氧化态是 。在本族中锰表现的氧化态范围最宽,可形成 、、、、 价化合物。
1. 铬副族元素
- 铬是硬度最大的金属之一,熔、沸点高,稳定性和抗腐蚀性好;钨是熔点最高的金属。
- 铬和铝的三价化合物有许多相似性, 和 具有两性,盐易水解。三价铬在碱性条件下还原能力强,酸性条件下还原能力弱。
- 六价铬在酸性条件下氧化能力较强。 和 受热易分解;常见盐有 和 。
- 钼和钨都是高熔点金属,溶于硝酸和氢氟酸。钼和钨氧化态为 的化合物最为稳定,均易形成多酸。
2. 锰副族元素
- 单质锰活泼,溶于非氧化性稀酸和热水放出氢气。
- 的强酸盐易溶于水,弱酸盐、氢氧化物和氧化物多不溶于水。
- 为中强氧化剂,与浓盐酸反应常用于制备氯气;碱性条件下熔融氧化可生成 的盐。 在弱碱、中性及酸中均歧化,在较浓强碱中稳定。
- 氧化性强, 不稳定易爆炸。 是最重要和最常用的氧化剂之一,其还原产物与介质酸碱性有关。
- 铼的密度高、熔沸点高,化学性质很稳定。 中存在 四重键。
第21章思维导图
graph LR
C21["第21章 铬副族与锰副族"] --> C211["铬副族 Cr Mo W"]
C21 --> C212["锰副族 Mn Tc Re"]
C211 --> C2111["常见氧化态: Cr(+3,+6) Mo/W(+6)"]
C211 --> C2112["Cr2O3 Cr(OH)3 两性"]
C211 --> C2113["Cr(VI)酸性条件氧化性强"]
C211 --> C2114["K2Cr2O7 K2CrO4"]
C211 --> C2115["Mo W易形成多酸"]
C212 --> C2121["Mn氧化态范围宽 +2到+7"]
C212 --> C2122["MnO2 制氯气"]
C212 --> C2123["MnO4^2- 易歧化"]
C212 --> C2124["MnO4- 强氧化剂"]
C212 --> C2125["[Re2Cl8]^2- 存在四重键"]
22-7 本章小结
元素周期表第 VIII 族元素包括铁 、钴 、镍 、钌 、铑 、钯 、锇 、铱 、铂 ,共九种元素。通常将前三种称为铁系元素,后六种称为铂系元素。铁系元素单质均为活泼金属,而铂系元素单质均为不活泼金属。
1. 铁系元素
- 铁系元素单质都是银白色有光泽的金属,都有强磁性;许多铁、钴、镍合金是良好磁性材料。铁系金属都能与强碱反应,其中镍对碱稳定性最高,可用于制坩埚熔融强碱。金属镍、钯、铂都有吸收氢气的能力,其中铂吸氢能力最强。
- 铁系元素的强酸盐多易溶于水,弱酸盐、氢氧化物和氧化物等不溶于水。铁系金属的简单化合物主要有氧化物、氢氧化物、卤化物、硫酸盐、硝酸盐等。二价铁有较强还原性,三价钴和镍在酸性介质中氧化性较强。
- 铁系元素均能与 形成稳定配合物; 与 、,、、 与 都可形成配位化合物; 和 与 能形成配合物; 生成稳定二茂铁。重要配位化合物有 、、、、 等。
2. 铂系元素
- 除钌为蓝灰色外,其余铂系金属均为银白色。钌和铱硬度大而脆,其余四种铂系金属都有延展性。铂系元素单质均为惰性、高熔点金属。
- 铂系金属的简单化合物主要有氧化物和卤化物。
- 铂系金属配合物主要是氯和氨配体的配位化合物,如 、、、、。
第22章思维导图
graph LR
C22["第22章 铁系与铂系"] --> F1["铁系元素"]
C22 --> P1["铂系元素"]
F1 --> F11["Fe Co Ni: 活泼金属 强磁性"]
F1 --> F12["简单化合物: 氧化物 氢氧化物 卤化物等"]
F1 --> F13["Fe2+ 还原性较强"]
F1 --> F14["配合物: 氰配合物 氨配合物 SCN配合物"]
P1 --> P11["Ru Rh Pd Os Ir Pt"]
P1 --> P12["惰性 高熔点"]
P1 --> P13["主要为氧化物和卤化物"]
P1 --> P14["典型配合物: Pt氯配合物与氨配合物"]
23-4 本章小结
1. 镧系元素
元素周期表从 57 号到 71 号共 15 种元素称为镧系元素,包括镧 、铈 、镨 、钕 、钷 、钐 、铕 、钆 、铽 、镝 、钬 、铒 、铥 、镱 、镥 。其中钪、钇、镧合称稀土元素(常用 表示);加上钪、钇(共 17 种)常称稀土元素(常用 表示)。
- 镧系收缩使镧系后元素与同族上一周期元素性质相似,也使镧系元素性质彼此相似。
- 镧系元素金属为银白色,质地较软,有延展性,但抗拉强度低。镧系金属多数较活泼,并具有较强顺磁性。
- 镧系元素最常见氧化态为 ,离子多数带颜色。稀土化合物多数有优异发光性能,可用于发光材料。
- 难溶于水或碱,溶于强酸。 半径大,生成配合物能力弱,配位数高。
- 稀土元素常用分离方法有:化学分离法、萃取分离法、离子交换分离法。
2. 锕系元素
元素周期表从 89 号到 103 号共 15 种元素称为锕系元素,包括锕 、钍 、镤 、铀 、镎 、钚 、镅 、锔 、锫 、锎 、锿 、镄 、钔 、锘 、铹 。
- 锕系元素全部是放射性元素,铀以后的 11 种金属都是由人工核反应合成的人造元素,又称超铀元素。
- 从 到 最稳定氧化态有规律变化,分别为 、、、、、、;从 到 最稳定氧化态均为 。
- 锕系元素的水合离子多数带颜色。
副族元素小结(第19-23章)
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