同济大学：《普通化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 单质及无机化合物（5.1）金属及其化合物

第五章 单质及无机化合物 第一节:金属及其化合物 本节要点 金属元在周期中的位置和属的分类 ●金属 过渡金属的通性 金属的用途

第五章 单质及无机化合物 本节要点 •金属元素在周期表中的位置和金属的分类 •金属的提炼 • 过渡金属的通性 • 各类金属的用途 第一节：金属及其化合物

金属元素在周期表中的位置和金属的分类 金属 He Li Be BCN Ne Na Mg 黑色金属重金属 低熔金属 SCI K Ca Sc Ti v cr Mn Fel co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo T Ru rh Pd Agl cd in Sn sb Te Xe Cs Ba Hf Ta L w Re Os Ir Pt Au Hg TI Pb Bi At Rn A有金属g 贵金属 Fr Ra Bh Hs Mt 110 112 114 116 118 L block d block Cm Bk Cf Es Fm Md NoLr

一、金属元素在周期表中的位置和金属的分类 轻金属 贵金属 低熔金属 黑色金属 稀有金属 重金属

金属的提炼 1、热还原法——铁、铜、锡、钴等,可用碳、氢气、活泼金 属作还原剂,还原氧化物获得 2、热分解法——钛、锆、铪、钒、铬等金属,都可从它们的 碘化物热分解得到。 、电解——最强的还原手段。铝及活泼金属常用此法

1、热还原法——铁、铜、锡、钴等，可用碳、氢气、活泼金 属作还原剂，还原氧化物获得。 2、热分解法——钛、锆、铪、钒、铬等金属，都可从它们的 碘化物热分解得到。 3、电解——最强的还原手段。铝及活泼金属常用此法。 二、金属的提炼

物理性质和化学性质 它们都有金属光泽,密度小, 硬度小,熔点低,导电、导热性 好的特点 L Na K IRb Be Ba

物理性质和化学性质 它们都有金属光泽，密度小， 硬度小，熔点低，导电、导热性 好的特点. Li Na K Rb Cs Be Mg Ca Sr Ba

三、过渡金属通性 General survey)) d区元素显示出许多区别于主族元素的性质: ●熔、沸点高,硬度、密度大的金属大都集中在这一区 不少元素形成有颜色的化合物 许多元素形成多种氧化态从而导致丰富的氧化还原行为 形成配合物的能力比较强,包括形成经典的维尔纳配合物 和金属有机配合物 ●参与工业催化过程和酶催化过程的能力强 d区元素所有这些特征不同程度上与价层d电子的 存在有关,因历有人将d区元素的化学归结为d电子 的化学

● 熔、沸点高，硬度、密度大的金属大都集中在这一区 ● 不少元素形成有颜色的化合物 ● 许多元素形成多种氧化态从而导致丰富的氧化还原行为 ● 形成配合物的能力比较强，包括形成经典的维尔纳配合物 和金属有机配合物 ● 参与工业催化过程和酶催化过程的能力强 d 区元素显示出许多区别于主族元素的性质： 三、过渡金属 通性 (General survey) d 区元素所有这些特征不同程度上与价层 d 电子的 存在有关，因而有人将 d 区元素的化学归结为 d 电子 的化学

金属单质的物理性质 ●熔点、涕点高 C GaGes Brkr 熔点最高的单质: 钨W)3683±20℃m叫m四 Hg TI Pb Bi 3B4B5B6B7B·8B一1B2B ●硬度大 硬度最大的金属:铬(Cr)摩氏9.0 ●密度大 Ga Ge 密度最大的单质: Ru Rh pd aged 锇(Os)2.48gcm3s Hrl Talk/Telos Ir Cs B 3B 4B 5B 6B 7BG8B IB 2B ●导电性,导热性,延展性好

金属单质的物理性质 ●硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr) 摩氏 9.0 ●导电性，导热性，延展性好 ●熔点、沸点高 熔点最高的单质： 钨(W) 3683±20℃ ●密度大 密度最大的单质： 锇(Os ) 22.48 g·cm-3

◆颜色的互补 青蓝 黄—白光—蓝 橙 紫 ◆无机化合物生色机理d-d跃迁 CatNO))2 Co(NO,)a Zn(NC3)3

无机化合物生色机理—d-d跃迁  颜色的互补 青 红 黄 橙 绿 紫 青蓝 白光 蓝

◆多种氧化态 同周期元素族氧化态稳定性变化趋势 3B 4B 5B 6B 7B 8B 1B 2B +8 +6 stsI 0 scTⅤ Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

同周期元素族氧化态稳定性变化趋势 多种氧化态

过渡金属与工业催化 某些重要的无机和金属有机工业过程中的d区金属催化剂 工业过程 被催化的反应 催化剂 多相催化 生产硫酸 2SO2+O2= 2SO3 V2O5 合成氨 N2+3H2=2NH3 Fe2o 制造硝酸 4NH3+502=4NO+6H2O PtRh(90:10)合金或 PtRrhPd(90:5:5合金 氯碱工业 2NaCl+2H2O=Ch2+2NaOH+H2RuO2阳极(电解) 合成气制汽油 CO+H2烷烃混合物 Fe催化剂 均相催化 氳甲酰化生产正构醛RCH=CH2+CO+H2= RCH,CH1 CHO CO(+1)或Rh(+1)羰基化 合物 乙烯氧化制乙醛 H,C=CH2+(1/2)O2=CH3CHO Pd(+2)和Cu(+2) 甲醇羰基化制乙酸CH3OH+CO= CHaCOOH IRhl(Co) 合成气制乙酐 CO+H2乙酐 IRhl(Co)l

过渡金属与工业催化 某些重要的无机和金属有机工业过程中的 d 区金属催化剂 多相催化 生产硫酸 合成氨 制造硝酸 氯碱工业 合成气制汽油 均相催化 氢甲酰化生产正构醛 乙烯氧化制乙醛 甲醇羰基化制乙酸 合成气制乙酐 2SO2 + O2 = 2SO3 N2 + 3H2 = 2NH3 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 2NaCl + 2H2O = Cl2 + 2NaOH + H2 CO + H2 烷烃混合物 RCH=CH2 + CO + H2 = RCH2CH2CHO H2C=CH2 + (1/2)O2 = CH3CHO CH3OH + CO = CH3COOH CO + H2 乙酐 V2O5 Fe3O4 PtRh(90:10)合金或 PtRhPd(90:5:5)合金 RuO2阳极(电解) Fe催化剂 Co(+1)或Rh(+1)羰基化 合物 Pd(+2)和Cu(+2) [RhI2 (CO)2 ] - [RhI2 (CO)2 ] - 工业过程 被催化的反应 催化剂

四、各类的用途 碱金属和碱土金属(s区金属):是化学活泼性最大的金属,是极 好的还原剂、脱卤剂。钠汞齐、金属镁在有机合成中有着重要的用途。 有些金属,如铯,经过照射后会产生电流,即能产生光电效应。因而 铯、钾、铷常被用作光电材料,制成的光电管在科学技术上有重要的 应用。 s区金属及铝属于轻金属:是制造轻质合金的重要原料。铍、镁、 铝适于制造轻质合金,其余金属单质都比较软而且太活泼。镁合金、 铝合金和铍合金密度小而强度大,是重要的轻型结构材料,广泛应用 于宇宙飞船、航空、汽车、机械工业方面。 3.碱金属及P区金属单质:大多数熔点低,是制造低熔合金的重要原 料,通常用于制造低熔合金的主要为锡、铅、铋等。其中铋是许多重 要的低熔合金的主要成分

四、各类的用途 1．碱金属和碱土金属（s区金属）: 是化学活泼性最大的金属，是极 好的还原剂、脱卤剂。钠汞齐、金属镁在有机合成中有着重要的用途。 有些金属，如铯，经过照射后会产生电流，即能产生光电效应。因而 铯、钾、铷常被用作光电材料, 制成的光电管在科学技术上有重要的 应用。 2．S区金属及铝属于轻金属：是制造轻质合金的重要原料。铍、镁、 铝适于制造轻质合金，其余金属单质都比较软而且太活泼。镁合金、 铝合金和铍合金密度小而强度大，是重要的轻型结构材料，广泛应用 于宇宙飞船、航空、汽车、机械工业方面。 3．碱金属及P区金属单质：大多数熔点低，是制造低熔合金的重要原 料，通常用于制造低熔合金的主要为锡、铅、铋等。其中铋是许多重 要的低熔合金的主要成分