第19章d区金属（一） 第四周期d区金属 19.1试以原子结构理论说明： (1)第四周期过波金属元素在性质上的基本共同点 (2)讨论第一过渡系元素的金属性、氧化态、氧化还原稳定性以及酸碱稳定性变化规律： (3)阐述第一过渡系金属水合离子颜色及含氧酸根颜色产生的原因 答：(1)①第四周期过渡金属元素都具有未充满的3d轨道，特征电子构型为n-ld-1ns-2,具 有可变的氧化态。电离能和电负性都比较小，易失去电子呈金属性，故具有较强的还原 ②与同周围主族元素的金属相比，第一过渡系金属原子一般具有较小的原子半径和较大 的密度。 ③由于过渡金属的d电子和s电子均可作为价电子参与金属键的形成，金属键较强，因此 它们有较大的硬度，有较高的熔、沸点。 (2)第一过渡系元素为Sc、Ti、V,Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn 从Sc→Z,金属性：逐渐减弱：最高氧化态：先逐渐升高，到锰为最高，再逐浙降低： 氧化还原性：金属的还原性逐渐减弱，最高氧化态含氧酸（盐）的氧化性逐渐增强：酸碱 稳定性：从钪到锰最高氧化态氧化物及其水合物酸性增强、碱性减弱，同一元素不同氧化 态氧化物及水合物一般是低氧化态的呈碱性，最高氧化态的呈酸性， (3)①油于过波金属离子具有未成对d电子，易吸收可见光而发生d-d跃迁，故过渡系金属 水合离子常具有颜色。 ②第一过渡系金属含氧酸根离子V0,、Cr0,2-、MO,呈现颜色是因为化合物吸收 可见光后电子从一个原子转移到另一个原子而产生了荷移跃迁，即电子从主要是定域在 配体上的轨道跃迁到主要是定域在金属上的轨道(M-L),对于含氧酸根离子则是发生 O,2-M*的荷移跃迁。 19.2SC,03在哪些性质上与A103相似，为什么？ 答：(1)都为碱性氧化物。在Sc、A溶液中加碱得水合氧化物M,O,·nH,OM=Sc、A). (2)其水合氧化物都是两性的，溶于浓碱NaOH得NaM(OH,溶于酸得到M盐，其水 溶液易水解 原因：Sc的电子层结构为ArBd'4s2与第I族A1同属是Sc、Y、La,Ae分族的第一个成员 故相似。 193简述从钛铁矿制备钛白颜料的反应原理，写出反应方程式。试从热力学原理讨论用氯化法 从T0,制金属钛中为什么一定要加碳？ 答：先用磁选法将钛铁矿进行富集得钛精矿，然后用浓HSO,和磨细的矿石反应。（或：工业上 从钛铁矿制钛白粉，大致可分四步：1酸解：2冷却结品：3加热水解：4培烧)。加铁屑，在 低温下结晶出FeSO,·7H,0,过滤后稀释并加热使TiOSO,水解： 1  第 19 章 d 区金属（一） 第四周期 d 区金属 19.1  试以原子结构理论说明： （1）第四周期过渡金属元素在性质上的基本共同点； （2）讨论第一过渡系元素的金属性、氧化态、氧化还原稳定性以及酸碱稳定性变化规律； （3）阐述第一过渡系金属水合离子颜色及含氧酸根颜色产生的原因。 答： （1）①第四周期过渡金属元素都具有未充满的 3d 轨道，特征电子构型为(n­1)d 1～10ns 1～2，具 有可变的氧化态。电离能和电负性都比较小，易失去电子呈金属性，故具有较强的还原 性。 ②与同周围主族元素的金属相比，第一过渡系金属原子一般具有较小的原子半径和较大 的密度。 ③由于过渡金属的 d 电子和 s 电子均可作为价电子参与金属键的形成， 金属键较强， 因此 它们有较大的硬度，有较高的熔、沸点。 （2）第一过渡系元素为 Sc 、Ti 、V 、Cr、Mn  、Fe、Co、Ni、Cu、Zn  从 Sc→Zn，金属性：逐渐减弱；最高氧化态：先逐渐升高，到锰为最高，再逐渐降低； 氧化还原性：金属的还原性逐渐减弱，最高氧化态含氧酸（盐）的氧化性逐渐增强；酸碱 稳定性：从钪到锰最高氧化态氧化物及其水合物酸性增强、碱性减弱，同一元素不同氧化 态氧化物及水合物一般是低氧化态的呈碱性，最高氧化态的呈酸性。 （3）①由于过渡金属离子具有未成对 d 电子，易吸收可见光而发生 d­d 跃迁，故过渡系金属 水合离子常具有颜色。 ②第一过渡系金属含氧酸根离子 VO3－ 、CrO4 2－ 、MnO4－ ，呈现颜色是因为化合物吸收 可见光后电子从一个原子转移到另一个原子而产生了荷移跃迁，即电子从主要是定域在 配体上的轨道跃迁到主要是定域在金属上的轨道（M←L），对于含氧酸根离子则是发生 O2 2－ →Mn+ 的荷移跃迁。 19.2 Sc2O3 在哪些性质上与 Al2O3相似，为什么？ 答：（1）都为碱性氧化物。在 Sc 3+ 、Al3+ 溶液中加碱得水合氧化物 M2O3·nH2O(M=Sc、Al)。 （2）其水合氧化物都是两性的，溶于浓碱 NaOH 得 Na3[M(OH)6]，溶于酸得到 M 3+ 盐，其水 溶液易水解。 原因：Sc 的电子层结构为[Ar]3d 14s2与第Ⅲ族 Al 同属是 Sc、Y、La、Ac 分族的第一个成员， 故相似。 19.3  简述从钛铁矿制备钛白颜料的反应原理，写出反应方程式。试从热力学原理讨论用氯化法 从 TiO2 制金属钛中为什么一定要加碳？ 答：先用磁选法将钛铁矿进行富集得钛精矿，然后用浓 H2SO4 和磨细的矿石反应。（或：工业上 从钛铁矿制钛白粉，大致可分四步：1.酸解；2.冷却结晶；3.加热水解；4.焙烧）。加铁屑，在 低温下结晶出 FeSO4·7H2O，过滤后稀释并加热使 TiOSO4 水解：