24铁系元素习题Word文档格式.docx
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+2+3+
（4）MnO4+5Fe+8H二Mn+5Fe+4H2O
（5）K++Fe3++[Fe（CN）e]4-=KFe[Fe（CN）e]J（普鲁士蓝）
24-3解释下列问题
（1）钻（川）盐不稳定而其配离子稳定，钻（U）盐则相反;
⑵当12不能氧化Fe2+,但在KCN存在下，b能氧化F0
（3）蓝色的变色硅胶放在空气中逐渐变成粉红色。
（4）Fe与CI2可以得到FeCb,而Fe与HCI作用只得到FeCb；
⑸Co和Ni的相对原子质量与原子序数的顺序为何相反?
（6）CoCl2与NaOH作用所得到沉淀久置后再加浓HCI有氯气产生?
（7）试从生成焙、电极电势、电离能的数据，讨论铁（川）不如镭（H）稳定的原因；
（8）向[Co（NHs）e]SO4溶液中滴加浓盐酸，溶液由棕黄转为粉红色，并进一步变为蓝色。
（9）向少量FeCb溶液中加入（NH4）2C2O4溶液后，滴加少量KSCN溶液并不出现红色，但再滴加盐酸则溶液立即变红。
（10）通常Fe*的配合物总不如Co%的配合物稳定。
⑴〔•讥Co3+/Co2+）=1.84V,Co3+是强氧化剂，不稳定,在酸性溶液中易被还原为Co2+,因此Co3+不稳定，Co?
+稳定。
（d电子成单电子数减少）但它们形成配合物后，电极电势发生很大变化：
如：
[Co（NHs）e]3++e[Co（NHs）e]2+°
=0.1V
电极电势降低，所以Co（川）变得很稳定，以至空气中的氧就能把[CO（NH3）6]2+
3+
氧化成[CO（NH3）6]。
（2）软（I2/「）v软（Fe3+/Fe2+）,仁不能氧化Fe巴在KCN存在时，FG+生成T[Fe（CN）6]。
配离子,而护（[Fe（CN）6]37[Fe（CN）6]4）v护（hT）,所以，此时12能将[Fe（CN）6产氧化为[Fe（CN）6]3o
（3）变色硅胶中含有吸湿指示剂（C0CI2）,随所含结晶水的数目不同，颜色不同。
COCI26H2OCOCI22H2O二CoCbHzOAACOCI2
蓝粉红色紫红色紫色蓝色
°
（4）Fe与CI2反应，氧化剂：
CI2：
（Cl2/CI）=1.36V
n3+
还原剂：
Fe（Fe/Fe）=・0.037V
化性的溶液中置换出氢气。
（5）Co元素的天然同位素，相对原子质量为58.9;
而Ni元素有五种天然同
位素，且较轻的一种丰度较大，因此计算出的相对原子质量为58.7
（6）2NaOH+COCI2二Co（OH）2j（粉红）+2NaCI
4Co（OH）2+O2+2H2O=4Co（OH）3（棕褐色）Co（OH）a是强氧化剂:
2Co（OH）3+6HCI=2C0CI2+CkT+6H2O
⑺Mn（ii）与Fe（川）比较如下：
Mn（I）
Fe（m）
IV|n+的厶fH°
（kJmol-1）
-220.7
・485
-1
I（kJmol）
1=717.4
11=759.
12=1508.6
12=1561
13=2957
被氧化：
e（v）
A:
1.51
2.2
被氧化e（V）
B:
-0.05
0.72
被还原e（V）
-1.18
0.77
被还原。
（⑷
-0.78
从以上数据知：
Fe原子失去3个电子形成卩63+所需的电离能与MM+相比相差较大,形成水合离子放出能量则相对较多，总能量Fe3+要大得多，故Fe（m）无论在酸性介质还是碱性介质中，其氧化能力都比Mn（I）要强，因此Mn（I）要比Fe（川）稳定。
2+2+-L
（8）[Co（NH3）6]+6H++6H2O=[Co（H2O）e]+6NH4
[Co（H2O）6戶+4CI-=CoCI£
+6H2O
24・4举出鉴别Fe?
+、Mn2\Co?
+和2?
+离子的常用方法。
24・5试设计一最佳方案,分离Fe3\Al叭C&
和Ni?
•离子?
24-6Ag\Cu2\Mn2\Fe2\Fe叭Co2\N®
中哪些离子能在水溶液中氨合?
Ag+、Cu2\Co2+、Ni2+在水溶液中会氨合为Ag（NHa）:
Cu（NHa）2\Co（NHa）:
+
3+2+
O2Co（NH3）3,,Ni（NH3）6o
24-7Fe与过量稀HN03作用得到什么产物？
试从电极电势的大小说明之。
查有关电极电势如下：
n3+2+n2+n
（Fe/Fe）=0.77V,「（Fe/Fe）=-0.44V,（NOs/NO）=0.96VFe与稀
：
o=-O.44V
=0.77V
=0.96V
HNO3作用得到Fe3+、NO、H2O
因为Fe?
++2e_―Fe
Fe3++首-Fe2+
・+
NOa4-4H+3e—NO+2H2O
3+所以稀HNO3能把Fe氧化到Fe。
24-8已知：
「12/N=O.54V-Fe3+/Fe2+）=0.77V
K稳（[Fe（CN）6]3）=1.01042K稳（[Fe（CN）e]4）=1.01035
通过计算解释为什么4不能氧化F0却能氧化[Fe（CN）d匕并计算出反应的平衡常数。
由于形成配合物，而配合物稳定常数相差很大，而使Fe3+/F*+电对的电极电
势改变：
[Fe（CN）护一
[Fe3][CNT6
在[CN]=[Fe（CN）3]=1.0mol•dm3时，[Fe3+]=
:
（Fe（CN）3■/Fe（CN）D=:
（Fe3+/Fe2+）+0.0592Ig
[Fe]
=0.77+0.0592Ig'
輙传
心（[Fe（CN）e]）
1.01035
=0.77+0.0592|g〔0i°
42
=0.77・0.41=0.36（V）
（k/门>
r（Fe（CN）67Fe（CN）6）
所以山不氧化Fe2+,却能氧化Fe（CN）：
E°
=0.18V
1
Fe（CN）4-+Ah=Fe（CN）3■+I-
0.0590.059
=1.808V
件
■=1.229V
24-9已知Co3++e——Co2+
+
02+4H+4e—2H2O
Co（NH3）2的K稳=1.41035,
Co（NH3）6+的K稳=1.3105,NHa的K;
=1.8105
（1）试确定Co3+在水溶液中能否稳定存在？
⑵当体系中加入氨水后，试确定Co（NHs）6•配离子在1.0moldm3氨水中
能否稳定存在（设各物质浓度均为1・0mol•dm'
3）o
⑴不能。
因为
；
e（CO3+/CO2+）>
0（O2/H2O）
2+1+
所以
2CO3+H2O=2CO+O2+2H
K稳（Co（NHs）2）
K稳（CO（NH3）6）
1.3
105
=1.808+0.0591lgM/
1.4
1035
=0.033（V）
NH3+H2O
NH4+OH—
⑵c（Co（NH3）67Co（NHs）2）=°
（Co3+/Co2+）+0.0591lg[OH]=1.810*1.0=4.2103（moldm3）
[H]=（11014）/（4.2103）=2.41012（moldm）
e（O2/H2O）=1.229+00591lg（2.41012）4=0.542（V）
4
03+2+0
因为.（Co（NH3）6/Co（NH3）6）<
:
e（O2/H2O）
所以Co（NHs）:
*配离子在1.0moldm?
氨水中能稳定存在。
24・10请将下列物质，根据是顺、反磁性进行分类。
5.Ni（CO）4
2.K4[Fe（CN）e]3H2O
4.[Co（NH）3]6Cl3
反磁性：
2;
4;
5
（1）若中心原子（离子）的
d轨道上的电子数为奇数个，那么不管配体是强场
还是弱场，中心原子是采取内轨型还是外轨型杂化，其轨道上至少有一个成单电子。
（2）若中心原子的d轨道上有偶数个电子，则此进要看配体是强场还是弱场，Fe^S
d轨道有6个电子，若其配体为强场，FG+就采取内轨道型杂化二逆
磁性。
若配体为弱场，F尹采取外轨型二•顺磁性。
11
U1
••
n
■
内轨型外轨型
24・11金属1\/1溶于稀140生成1\/102其磁矩为5.0BM。
在无氧条件下，MCI2与NaOH作用产生白色淀淀A,A接触空气逐渐变成红色沉淀B,灼烧时，B变成红棕色粉末CoC经不完全还原，生成黑色的磁性物质DoB溶于稀盐酸生成溶液EoE能使KI溶液氧化出12,若在加入KI前先加入NaF则不会析出12,若向B浓NaOH悬溶液中通入氯气，可得紫红色溶液F,加入BaCb时就析出红棕色固体G,G是一种很强的氧化剂，试确认M及由A到G所代表化合物，写出反应方程式，画出各物质之间的转化关系图。
M:
FeA:
Fe（OH）2B:
Fe（OH）3C:
FezOsD:
FesO4
E:
FeCbF:
Na2FeO4G:
BaFeC4
1.Fe+HCI（稀）=FeCl2+H2
2.FeCl2+2NaOH=Fe（OH）2>
-4-2NaCI
3.4Fe（OH）2+O2+2H2O=Fe（OH）3••红棕色
燃烧
4.2Fe（OH）3Fe2O3+H2O
5.6Fe2Q31673K,.：
4FesQ4O2
6.Fe（OH）a+3HCI=FeCh+H2O
3+-2+
7.2Fe+2I=2Fe+12
-2-
8.2Fe（OH）s+10OH+3CI2=2FeQ+6CI+8H2O
9.Fe&
+Ba2+=BaFed红棕色
24-12-种不锈钢是Ni、Cr、Mn、Fe的合金，试设计一种简单的定性分析方法。
24-13根据钳的化学性质，指出在钳制容器中，能否进行下述各试剂参与的化学反应。
（1）HF；
（2）王水;
⑶H2O2+HCI:
（4）Na
24-14回答下列问题：
（1）什么叫鋼系元素？
鋼系元素？
内过滤元素？
（2）什么叫鋼系收缩？
钢系收缩？
（3）鋼系元素和鋼系元素在价电子层结构上有什么相似之处？
在氧化态上有何差异？
原因何在？
答：
（1）周期表中第57号元素鋼到71号元素镭共15种元素统称为鋼系元素（用Ln表示）周期表中第89号元素钢到103号元素镑共15种元素统称为鋼系元素（用An表示），澜系元素和鋼系元素统称内过渡系元素。
（2）锄系元素的原子半径和离子半径随着原子序数的增加而逐渐减少的现象称为翎系收缩。
鋼系元素的原子半径和离子半径随有效核电荷增加而减少的现象称为钢系收缩。
24-15解释下列问题：
（1）为什么錮系元素的常见氧化态是+川？
（2）牡、镁、铀为什么出现多种氧化态？
（3）牡、镁、铀的主要氧化态为+IV、+V、+VI,为什么不把它们分别
归入第四、五、六副族中？
（1）由于纟阑系金属在气态时，失去2个S电子和1个d电子或2个S电子和
1个f电子所需的电离能比较低，所以一般能形成稳定的+III氧化态。
（2）在钢系元素中，社、镁、铀，5f,6d能量接近，有利于f电子从5f向6d轨道跃进，5f电子易参加成键，从而呈现高氧化态。
24-16写出由独居石制备社和从沥青铀矿制备铀的主要反应方程式。
24-17举例说明钢表元素与辆系元以及d过渡元素的相似之处？
（1）鯛系元素价电子层结构有两种4fn6s2和4仟15小6（,钢系元素价电子构型也有两种5fn7s2和5fn-16d17s2o
（2）氧化态方面：
澜系元素的正常氧化态是+3,鋼系元素（Th-Am）存在多种氧化态，但Am以后的元素在水溶液中共同的氧化态是+3od过渡元素存在可变的氧化态。
（3）离子颜色：
水溶液中，大多数Ln3+呈现一定的颜色，离子的显色是由于
f・f跃迁而引起的，与d过渡水合离子显色d・d跃迁相似。
（4）都是金属，最外层电子及ns1_2o
25-18哪些钢系元素是自然界中存在的？
哪些是人工合成的?
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