北師大無機(jī)化學(xué)四版習(xí)題答案20章d區(qū)金屬二

1、 第20章d區(qū)金屬(二)第五、六周期d區(qū)金屬20.1簡述第五、第六周期d區(qū)金屬與第四周期d區(qū)金屬的主要差別。答：由于(nl)d和ns能級(jí)交錯(cuò)的情況更多一些，所以第二、三過渡元素中就出現(xiàn)了多個(gè)具有特殊電子構(gòu)型的元素。第三電離能或更高級(jí)的電離能與第一電離能或第二電離能之差，則是第一過渡系元素遠(yuǎn)比第二、三過渡元素的大。第五、六周期d區(qū)金屬元素為d區(qū)重過渡元素，第四周期d區(qū)金屬中Sc、Ti屬輕金屬。第二、三過渡系列元素的高氧化態(tài)穩(wěn)定，低氧化態(tài)化合物不常見，而第一過渡系元素的低氧化態(tài)穩(wěn)定。第二、三過渡元素配合物的配位數(shù)較高，形成金屬一金屬鍵的元素較多。第一過渡系元素既可形成高自旋，也可形成低自旋八面體配

2、合物，而第二、三過渡系金屬離子一般只形成低自旋化合物。第二、三過渡系元素磁性要考慮自旋一軌道耦合作用，化合物的磁矩只能按u=AS(S1)L(L1)，而第一過渡系元素化合物的磁矩基本符合自旋關(guān)系式efffn(n2)。為什么鋯、鉿及其化合物的物理、化學(xué)性質(zhì)非常相似，如何分離鋯和鉿？答：因?yàn)殇?、鉿的外層電子構(gòu)型相同(n-1)d2ns2,原子半徑相等，所以鋯、鉿及其化合物的物理、化學(xué)性質(zhì)非常相似。分離鋯、鉿主要采取離子交換或溶劑萃取法。離子交換法是利用強(qiáng)堿型酚醛樹脂R-N(CH3)3+C1_陰離子交換劑，使Zr和Hf形成的ZrF62_、HfF62-離子與陰離子樹脂進(jìn)行吸附交換，由于鋯、鉿配離子與陰離子

3、樹脂結(jié)合能力66不同，所以可以用HF和HC1混合液為淋洗劑，使這兩種陰離子先后被淋洗下來。Zr-Hf的溶劑萃取法就是利用Zr、Hf的硝酸溶液與有機(jī)相磷酸三丁酯(TBP)或三鋅胺(TDA)的甲基異丁基酮溶液混合振蕩萃取的過程，由于鋯的配位能力比鉿強(qiáng)，比較容易進(jìn)入有機(jī)溶劑相中，因而達(dá)到分離效果。舉出鈮、鉭化合物性質(zhì)的主要差別以及分離鈮和鉭的方法？解：鈮、鉭化合物性質(zhì)的主要差別：Nb2O5和Ta2O5與過量的堿金屬氫氧化物或碳酸鹽共熔，然后溶于水時(shí)，生成同多酸根陰離子的溶液，當(dāng)pHV7時(shí)，Nb產(chǎn)生水合氧化物沉淀，當(dāng)pHV10時(shí)，Ta產(chǎn)生水合氧化物沉淀。Nb2O5和Ta2O5溶于HF和KF的溶液中，生

4、成的TaF?是難溶的，而K2NbOF5電0是可溶的。NbF5在弱酸溶液中的水解產(chǎn)物依賴于HF的量和濃度，可生成M2NbF7或M2NbOF5；而TaF5的水解產(chǎn)物是M2TaF7o分離鈮和鉭，目前常用溶劑萃取法：例如：鉭的化合物可被甲基異丁酮從稀的HF溶液中萃取出來，增加水溶液相的酸度，可使鈮的化合物被萃取到新的一批有機(jī)物相中去，以此達(dá)到分離目的。20.4鋅汞齊能將釩酸鹽中的釩(V)還原至釩(II),將鈮酸鹽的鈮(V)還原至鈮(IV),但不能使鉭酸鹽還原，此實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了什么規(guī)律性？答：此實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明過渡元素同一族從上到下特征氧化態(tài)升高，高價(jià)態(tài)趨于穩(wěn)定20.5試以鉬和鎢為例說明什么叫同多酸？何謂雜

5、多酸？舉例說明。答：同多酸：兩個(gè)或兩個(gè)以上相同的酸酐和若干水分子組成的酸。雜多酸：不同的酸酐和若干水分子組成的酸。例：雜多酸H4BW12O40H4AsMo12O40同多酸H2Mo3O10H6W6O2123106621H4SiMo12O40H3PMo12O40H10W12O41 # #20.6選擇最合適的方法實(shí)現(xiàn)下列反應(yīng)：（1）溶解金屬鉭；（2）制備氯化錸；（3）溶解WO3。答：（1）溶解金屬鉭：將金屬鉭加入硝酸和氫氟酸的混合液中。（2）制備氯化錸：錸與氯氣直接加熱2Re+5Cl22ReCl5（3）溶解WO3:將WO3加入堿的水溶液中WO+2NaOHNaWO+HO24220.7選擇最合適的制備路

6、線和實(shí)驗(yàn)條件制備下列物質(zhì)1）以鋯礦石為原料制備金屬鋯；2）以鈮鐵礦為原料制備金屬鈮；3）以輝鉬礦為原料制備金屬鉬；（4）以黑鎢礦為原料制備金屬鎢。解:(1)ZrO2+C+Cl21173KZrCl4十幌、Zr(斜皓石)1150K；Ar+1加473KZrl,73KZr2)銀鐵礦石+堿蘭邑十多銀酸鹽-Nb2O5Na或CNb還原 # 3)820-920K也氐比0A+H2MoSa4-02Mo03*(NH4)2Mo04Mo03Mo4）以黑鎢礦為原料制備金屬鎢。（FnMu網(wǎng)陛盞自卜還許（溶液）燼了訐6-盤噸亠-12,W20.8依據(jù)鉑的化學(xué)性質(zhì)指出鉑制器皿中是否能進(jìn)行有下述各試劑參與的化學(xué)反應(yīng):(1)HF(2

7、)王水(3)HCl+HO22(4)NaOH+NaO22(5)NaCO23(6)NaHSO4(7)NaCO+S23(8)SiO2解:(1)HF(V)(2)王水(X)(3)HCl+HO22(X)(4)NaOH+NaO22(X)(5)NaCO23(V)(6)NaHSO(4(V)(7)NaCO+S23(X)(8)SiO2(X)鈀、鉑在有氧化劑存在時(shí)與堿一起熔融，都會(huì)變成可溶性化合物。 #22 20.9完成有關(guān)鉑系金屬分離圖中各步反應(yīng)方程式。Pt:3Pt+4HNO+18HC13HPtCl+4NOt+8HO3262Au+4HCl+HNO3HAuCl4+NOt+2H2OPd+4HCl+2HNO3HAuCl+

8、3FeCl42HPdCl+2NOt+2HO4223FeCl+Au；+HCl3HPtCl+2NHCl(NHJJPtCl；+2HCl64426(NH)PtCl灼燒2Clt+2NHt+2HClt+Pt26233Pt+4HNO+12HCl+6NaCl3NaPtCl+4NOt+8HO262Na2PtCl6+2NH4C1(NIPtCl/+2NaCl(NH4)2PtCl6灼燒2Cl2t+2NH3t+2HCl+PtPd：H2PdCl4+2NH302Pd(NH3)2Cl2+2HCl+2H2OPd(NH3)2Cl2灼燒Pd+2NH3t+2Cl2tIr:IrO2+4HCl+2NH4Cl(NH4)2IrCl6+2H2

9、O(NH4)2IrCl6+2H2Ru:Ru+3Na2O2熔融RuO42+Cl2Ir+2NHCl+4HCl4NaRuO+2NaO42RuO+2Cl4 22 #2RuO4+22HCl2HRuCl+5Clt+8HO622H3RuCl6+3NH4Cl2(NH4)3RuCl6+3H2(NH4)3RuCl6+3HCl點(diǎn)燃2Ru+6NH4Cl+6HClO：sTOC o 1-5 h zO+8NaO+8HONaOO(OH)+14NaOH+2Ots2222s422OO+4NaOHNaOO(OH)+NaOs42s2422OO(OH)2+4NHClOO(NH)Cl+4HO+2Cls244s23422OO(NH)Cl+

10、3H燃燒O+2NHCl+2NH+2HOs23422s4323共熔Rh:2Rh+3NaHSO,+ORh(SO)+3NaOH422243Rh2(SO4)3+6NaOH2Rh(OH)3；+3Na2SO4Rh(OH)3+6HClH3RhCl6+3H2OH3RhCl6+6NaNO2+3NH4Cl(NH4)3Rh(NO2)6+6NaCl+3HCl(NH4)3Rh(NO2)6+6HCl(NH4)3RhCl6+6HNO22(NH4)3RhCl6+3H2點(diǎn)燃2Rh+6NH4Cl+6HCl20.10完成并配平下列反應(yīng)：ZrCl+9HO人ZrOCl8HO+2HClTOC o 1-5 h z222(NH)ZrFZrF

11、+2NHt+2HF2643NbO+2NaOH共溶2NaNbO+HO532MoO+2NHHO(NH)MoO+HO324242(NH)MoO+3HS+2HC1MoS；+2NHCl+4HO2423422RuO+16HCl2RuCl+8HO+5Clt43223Pt+4HNO+18HCl3HPtCl+4NOt+8HO3262(NH)PtClPt+2Clt+2NHCl42624KPtCl+KCOKPtCl+2KCl+2CO6224242PdCl+2KOHPdOHO+2KCl20.11比較鉑系元素與鐵系元素的異同？答：同：熔點(diǎn)都比較高；氧化態(tài)變化相似，和副族一樣，不再呈現(xiàn)與族數(shù)相對(duì)應(yīng)的最高氧化態(tài)；能形成各種

12、類型配合物。異：鐵系元素豐度大而鉑系元素為稀有元素；鉑系氣態(tài)原子電子構(gòu)型特例多，而鐵系則不是；鉑系金屬吸收氣體的能力大；鉑系金屬的化學(xué)穩(wěn)定性很高，鐵系是中等活潑金屬；鐵系元素常用來制造金屬材料，鉑系金屬主要用作催化劑。20.12完成下列變化，寫出反應(yīng)方程式：NbONbClNbOClNaNbOCl；255325Nb2O5+5CCl4270，C隔絕空氣2NbCl5+5COCl22NbCl+O2NbOCl+2ClTOC o 1-5 h z232NbOCl+2NaCl濃HClNaNbOCl25MoOMoO2MoCl343MoO+2NHHQ(NH)MoO+HO33242422MoO2+3Zn+16H+6

13、Cl2MoCl+3Zn2+8HO32PtPtFXePtF66一定溫度Pt+3FPtF26PtF+XeXePtF66RhRhClRhI332Rh+3Cl2RhCl23RhCl+3KIRhI；+3KCl33PtHPtCl(NHPtClPtTOC o 1-5 h z264263Pt+4HNO+18HCl3HPtCl+4NOt+8HO3262HPtCl+2NHCl(NH)PtCl+2HCl264426(NH4)2PtCl6Pt+2Cl2t+2NH4Cl20.13指出下列化合物的結(jié)構(gòu)：(1)Nb6O198(2)ZrO2(3)Mo7O246答：(1)Nb6O198-由6個(gè)NbO6八面體聚集起來的八面體結(jié)構(gòu)

14、，中心的氧原子為全體6個(gè)八面體共用，在每個(gè)NbO6八面體的6個(gè)氧原子中，有4個(gè)氧原子分別與4個(gè)NbO6共頂點(diǎn)，第66五個(gè)氧原子與5個(gè)NbO6共用一個(gè)頂點(diǎn)，第六個(gè)氧原子本身屬于這個(gè)NbO6八面體，所以66Nb6O198-中M與O的組成為：TOC o 1-5 h z191131Nb：O=1:1+(1X)+(4X)=1X3：=6：9 HYPERLINK l bookmark285+126在ZrO2中，Zr的配位數(shù)為7，Zr位于立方體的中心，有4個(gè)氧位于立方體的底面的4個(gè)頂點(diǎn)，另3個(gè)氧位于頂面的1個(gè)頂點(diǎn)和另2個(gè)棱中。Mo7O246-是由7個(gè)MoO6八面體(Mo位于八面體中心)通過共用棱邊構(gòu)成的。20.14純的鉑化合物，經(jīng)測定相對(duì)分子質(zhì)量為301,化合物中含Pt64.8%,Cl23.6%,NH35.6%,HO6.0%：2（1）指出此化合物的分子式；2）畫出可能的結(jié)構(gòu)式；3）討論各種結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性。解：“鞏：n