常考过渡金属元素简介总结

常考过渡金属元素简介总结

过渡金属元素在化学学习中占据重要地位，它们的性质多样且复杂，常常成为考试中的重点和难点。本文系统总结了铬、锰、铁、钴、镍和铜等常见过渡金属元素的性质和反应，包括价态变化、氧化还原反应、配位化合物的形成等，对于化学学习者来说是一份宝贵的复习资料。

铬(Cr)

1. 铬比较活泼，铬在冷、浓硝酸中“钝化”。铬能溶于稀盐酸、稀硫酸，开始生成蓝色的Cr2＋溶液，而后被空气氧化成绿色的Cr3＋溶液，Cr3＋比Cr2＋稳定：

• Cr＋2HCl===CrCl2＋H2↑
• 4CrCl2＋4HCl＋O2===4CrCl3＋2H2O

向Cr3＋溶液中逐滴加入2 mol·L－1NaOH，先生成灰绿色沉淀，后沉淀溶解，形成亮绿色溶液：

• Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓
• Cr(OH)3＋OH－===Cr(OH)4－

2. ＋6价铬有CrO42－和Cr2O72－， 在溶液中两者可以相互转化：

• 2CrO42－(黄)＋2H＋⇌Cr2O72－(橙)＋H2O

3. 常利用CrO42－与Ag＋、Pb2＋金属离子反应生成难溶性铬酸盐Ag2CrO4(砖红色)、PbCrO4(黄色)，来进行沉淀滴定。

4. K2Cr2O7具有强氧化性，通常用硫酸酸化，增强氧化性。在冷溶液中，K2Cr2O7可以氧化H2S、H2SO3、HI：

• Cr2O72－＋3H2S＋8H＋===2Cr3＋＋3S↓＋7H2O
• Cr2O72－＋3H2SO3＋2H＋===2Cr3＋＋3SO42－＋4H2O
• Cr2O72－＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O

加热时，K2Cr2O7和浓盐酸反应，产生氯气：

• K2Cr2O7＋14HCl(浓)⇌2KCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2O

在分析化学中，常用K2Cr2O7来测定铁的含量。

锰(Mn)

1. 锰能溶于盐酸或硫酸生成Mn2＋和H2：

• Mn＋2H＋===Mn2＋＋H2↑

2. 在碱性环境中，Mn2＋极易被氧化成Mn4＋的化合物：

• 2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2

3. Mn2＋很稳定。在酸性环境中，只有强氧化剂(NH4)2S2O8、NaBiO3等才可将其氧化成MnO4－：

• 2Mn2＋＋5S2O82－＋8H2O⇌2MnO4－＋10SO42－＋16H＋
• 2Mn2＋＋5BiO3－＋14H＋⇌2MnO4－＋5Bi3＋＋7H2O

4. 在熔融碱中MnO2被空气氧化生成K2MnO4：

• 2MnO2＋O2＋4KOH⇌2K2MnO4(深绿色)＋2H2O

5. 在酸性、中性及弱碱性环境中，K2MnO4发生歧化反应，生成MnO2和MnO4－。

6. 锰酸钾是制备高锰酸钾的中间体：

• 2MnO42－＋2H2O⇌2MnO4－＋2OH－＋H2↑

7. KMnO4是深紫色晶体，是强氧化剂，与还原剂反应所得产物因溶液酸碱性不同而异：

• 酸性：2MnO4－＋5SO32－＋6H＋===2Mn2＋＋5SO42－＋3H2O
• 近中性：2MnO4－＋3SO32－＋H2O===2MnO2↓＋3SO42－＋2OH－
• 碱性：2MnO4－＋SO32－＋2OH－===2MnO42－＋SO42－＋H2O

在酸性溶液中KMnO4氧化性最强。常用硫酸酸化来增强其氧化性，而不能用盐酸。

铁(Fe)、钴(CO)、镍(Ni)

铁、钴、镍是第4周期第一过渡系中的三种元素。它们的性质非常相似，故称铁系元素。

Fe2＋、Fe3＋、Co3＋与常见的配体(如CN－)会形成六配位数的配位离子(如[Fe(CN)6]3－)；而Ni2＋与常见的配体(如NH3)会形成四配位数的配位离子(如[Ni(NH3)4]2＋)。

铁(Fe)

1. 铁主要有＋2、＋3、＋6三种价态。在酸性溶液中，FeO42－是一种很强的氧化剂，一般的氧化剂很难把Fe3＋氧化成FeO42－。但在强碱性介质中，＋3价铁却能被一些氧化剂(如NaClO)氧化成紫红色的高铁酸盐溶液：

• 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO42－＋3Cl－＋5H2O

也可将Fe2O3、KNO3和KOH混合加热共熔，生成紫红色高铁酸钾：

• Fe2O3＋3KNO3＋4KOH⇌2K2FeO4＋3KNO2＋2H2O

2. 将FeO42－溶液进行酸化时，迅速分解成Fe3＋：

• 4FeO42－＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O

3. 铁氰配合物：Fe2＋和Fe3＋都能与CN－形成稳定的铁氰配合物。Fe2＋先与KCN溶液生成Fe(CN)2沉淀，KCN过量则沉淀溶解：

• FeSO4＋2KCN===Fe(CN)2↓＋K2SO4
• Fe(CN)2＋4KCN===K4Fe(CN)6

K4[Fe(CN)6] 与Fe3＋反应生成普鲁士蓝：

• K＋＋Fe3＋＋[Fe(CN)6]4－===KFe[Fe(CN)6]↓

K3Fe(CN)6与Fe2＋反应生成滕氏蓝：

• K＋＋Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓

普鲁士蓝和滕氏蓝属于同一物质。

钴(CO)和镍(Ni)

1. 钴、镍的氧化物和氢氧化物中的价态一般为＋2、＋3，＋3价的化合物具有较强的氧化性：

• 2CO(OH)3＋6HCl===2COCl2＋Cl2↑＋6H2O

2. 钴与氯气反应生成二氯化钴。二氯化钴含结晶水数目不同而呈现不同颜色：

• 蓝色无水二氯化钴在潮湿的空气中会逐渐变成粉红色，这一性质可用在作干燥剂的硅胶中。

铜(Cu)

1. Cu有＋1、＋2价。氧化亚铜是红色，氧化铜是黑色。

2. Cu2＋与常见配位体(NH3、乙二胺等)会形成四配位数的配位离子：[Cu(NH3)4]2＋(深蓝色)、
   

3. 2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2

4. Cu＋CuCl2===2CuCl

5. 碘量法测定Cu2＋：2Cu2＋→2S2O32－→2I－→I2