【竞赛要求】
钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。过渡元素氧化态。氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。水溶液中的常见离子的颜、化学性质、定性检出（不使用特殊试剂）和分离。制备单质的一般方法。 【知识梳理】
一、通论
d区元素是指IIIB~VIII族元素，ds区元素是指IB、IIB族元素。绗缝被d区元素的外围电子构型是（n—１）d１~１0ns１~２（Pd例外），ds区元素的外围电子构型是（n—１）d１0ns１~２。它们分布在第４、５、6周期之中，而我们主要讨论第４周期的d区和ds区元素。
第４周期d区、ds区元素某些性质
| Sc ３d１４s２ | Ti ３d２４s２ | V ３d３４s２ | Cr ３d５４s１ | Mn ３d５４s２ | Fe ３d6４s２ | Co ３d7４s２ | Ni ３d8４s２ | Cu ３d１0４s１ | Zn ３d１0４s２ |
熔点/℃ | １9５３ | １67５ | １890 | １890 | １２0４ | １５３５ | １４9５ | １４５３ | １08３ | ４１9 |
沸点/℃ | ２7２7 | ３２60 | ３３80 | ２４8２ | ２077 | ３000 | ２900 | ２7３２ | ２５9５ | 907 |
原子半径/Pm | １6４ | １４7 | １３５ | １２9 | １２7 | １２6 | １２５ | １２５ | １２8 | １３7 |
M２+半径/Pm | — | 90 | 88 | 8４ | 80 | 76 | 7４ | 67 | 7２ | 7４ |
I１kJ·mol—１ | 6３１ | 6５8 | 6５0 | 6５２．8 | 7１7．４ | 7５9．４ | 7５8 | 7３6．7 | 7４５．５ | 906．４ |
室温密度/gcm—３ | ２．99 | ４．５ | ５．96 | 7．２0 | 7．２0 | 7．86 | 8．9 | 8．90 | 8．9２ | 7．１４ |
氧化态 | ３ | –１,0,２ ３,４ | –１,0,２ ３,４,５ | –２,–１,0 ２,３,４ ５,6 | –１,0,１ ２,３,４ ５,6,7 | 0,２,３ ４,５,6 视频聚合 | 0,２ ３,４ | 0,２ ３,（４）* | １,２， ３ | （１）， ２ |
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*（ ）内为不稳定氧化态。
同一周期的d区或ds区元素有许多相似性，如金属性递变不明显、原子半径、电离势等随原子序数增加虽有变化，但不显著，都反映出d区或ds区元素从左至右的水平相似性。
d区或玉米面条加工机械ds区元素有许多共同的性质：
（１）它们都是金属，因为它们最外层都只有１~２个电子。它们的硬度大，熔、沸点较高。第４周期d区元素都是比较活泼的金属，题目能置换酸中的氢；而第５、6周期的d区元素较不活泼，它们很难和酸作用。
（２）除少数例外，它们都存在多种氧化态，且相邻两个氧化态的差值为１或２，如Mn，它有–１，0，１，２，３，４，５，6，7；而p区元素相邻两氧化态间的差值常是２，如Cl，它有–１，0，１，３，５，7等氧化态。最高氧化态和族号相等，但VIII族除外。第４周期d区元素最高氧化态的化合物一般不稳定；而第５、6周期d区元素最高氧化态的化合物则比较稳定，且最高氧化态化合物主要以氧化物、含氧酸或氟化物的形式存在，如WO３、WF6、MnO、FeO、CrO等，最低氧化态的化合物主要以配合物形式存在，如[Cr（CO）５]２– （３）它们的水合离子和酸根离子常呈现一定的颜。这些离子的颜同它们的离子存在未成对的d电子发生跃迁有关。
某些d去元素水合离子的颜
电子构型 | 未成对电子数 | 阳离子 | 水合离子颜 |
３d0 | 0 0 | Sc３+ Ti４+ 交通管理信息系统 | 无 无 |
３d１ | １ １ | Ti３+ V４+ | 紫 蓝 |
３d２ | ２ | V３+ | 绿 |
３d３ | ３ ３ | V２+ Cr３+ | 紫 紫 |
３d４ | ４ ４ | Mn３+ Cr２+ | 紫 蓝 |
３d５ | ５ ５ | Mn２+ Fe３+ | 肉 浅紫 |
３d6 | ４ | Fe２+ | 绿 |
３d7 | ３ | Co２+ | 粉红 |
３d8 | ２ | Ni２+ | 绿 |
３d9 | １ | Cu２+ | 蓝 |
３d１0 | 0 | Zn２+ | 无 |
| | | |
常见酸根离子的颜有：CrO（黄）、Cr２O（橙）、MnO（绿）、MnO（紫红）。
（４）它们的原子或离子形成配合物的倾向都较大。因为它们的电子构型具有接受配体孤电子对的条件。
以上这些性质都和它们的电子层结构有关。
二、d区元素
（一）钛副族
１、钛副族元素的基本性质
钛副族元素原子的价电子层结构为（n—１）d２ns２，所以钛、锆和铪的最稳定氧化态是+４，其次是+３，+２氧化态则比较少见。在个别配位化合物中，钛还可以呈低氧化态0和 – l。锆、铪生成低氧化态的趋势比钛小。它们的M（Ⅳ）化合物主要以共价键结合。在水溶液中主要以MO２+形式存在，并且容易水解。由于镧系收缩，铪的离子半径与锆接近，
因此它们的化学性质极相似，造成锆和铪分离上的困难。
２、钛及其化合物
（１）钛
钛是活泼的金属，在高温下能直接与绝大多数非金属元素反应。在室温下，钛不与无机酸反应，但能溶于浓、热的盐酸和硫酸中：
２Ti + 6HCl（浓） ２TiCl３ + ３H２↑ ２Ti + ３H２SO４（浓） ２Ti２（SO４）３ + ３H２↑
钛易溶于或含有氟离子的酸中： Ti + 6HF TiF+ ２H+ + ２H２↑
（２）二氧化钛
二氧化钛在自然界以金红石为最重要，不溶于水，也不溶于稀酸，但能溶于和热的浓硫酸中：
TiO２ + 6HF = H２[TiF6]+ ２H２O TiO２ + ２H２SO４ = ２Ti （SO４）２ + ２H２O TiO２ + H２SO４ = ２Ti OSO４ + H２O
（３）四氯化钛
四氯化钛是钛的一种重要卤化物，以它为原料，可以制备一系列钛化合物和金属钛。它在水中或潮湿空气中都极易水解将它暴露在空气中会发烟：TiCl４ + ２H２O = TiO２ + ４HCl
（４）钛（Ⅳ）的配位化合物
钛（Ⅳ）能够与许多配合剂形成配合物，如[TiF6]２—、[TiCl6]２—、[TiO（H２O２）]２+ 等，其中与H２O２的配合物较重要。利用这个反应可进行钛的比分析，加入氨水则生成黄的过氧钛酸H４TiO6沉淀，这是定性检出钛的灵敏方法。
（二）钒副族
１、钒副族元素基本性质
钒副族包括钒、铌、钽三个元素，它们的价电子层结构为（n—１）d３ns２，５个价电子都可以参加成键，因此最高氧化态为 +５，相当于d0的结构，为钒族元素最稳定的一种氧化态。按V、Nb、Ta顺序稳定性依次增强，而低氧化态的稳定性依次减弱。铌钽由于半径相近，性质非常相似。
２、钒及其化合物
（１）钒
金属钒容易呈钝态，因此在常温下活泼性较低。块状钒在常温下不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用，但溶于，也溶于强氧化性的酸（如硝酸和王水）中。在高温下，钒与大多数非金属元素反应，并可与熔融苛性碱发生反应。
（２）五氧化二钒
V２O５可通过加热分解偏钒酸铵或三氯氧化钒的水解而制得：
２NH４VO３ V２O５ + ２NH３ + H２O ２VOCl３ + ３H２O = V２O５ + 6HCl
在工业上用氯化焙烧法处理钒铅矿，提取五氧化二钒。
V２O５比TiO２具有较强的酸性和较强的氧化性，它主要显酸性，易溶于碱：
V２O５ + 6NaOH = ２Na３VO４ + ３H２O
也能溶解在强酸中（pH＜１）生成VO２+ 离子。V２O５是较强的氧化剂：V２O５ + 6HCl = ２VOCl２ + Cl２ + ３H２O
（３）钒酸盐和多钒酸盐
钒酸盐有偏钒酸盐MVO３、正钒酸盐M３VO４和多钒酸盐（M４V２O7、M３V３O9）等。只有当溶液中钒的总浓度非常稀（低于１0—４ mol·L—１）且溶液呈强碱性（pH＞１３）时，单体的钒酸根才能在溶液中稳定存在；当pH下降，溶液中钒的总浓度小于１0—４ mol·L—１时，溶液中以酸式钒酸根离子形式存在，如HVO、H２VO；当溶液中钒的总浓度大于１0—４ mol·L—１时，溶液中存在一系列聚合物种（多钒酸盐）如V２O、V３O、V４O、V１0O等。
（三）铬副族
１、铬副族的基本性质
周期系第VIB族包括铬、钼、钨三个元素。铬和钼的价电子层结构为（n—１）d５ns１，钨为（n—１）d４ns２。它们的最高氧化态为 +6，都具有d区元素多种氧化态的特征。它们的最高氧化态按Cr、Mo、W的顺序稳定性增强，而低氧化态的稳定性则相反。
２、铬及其化合物
（１）铬
铬比较活泼，能溶于稀HCl、H２SO４，起初生成蓝Cr２+ 溶液，而后为空气所氧化成绿的Cr３+ 溶液：Cr + ２HCl = CrCl２ + H２oel↑ ４CrCl２ + ４HCl + O２ = ４CrCl３ + ２H２O
铬在冷、浓HNO３中钝化。
（２）铬（III）的化合物
向Cr３+ 溶液中逐滴加入２ mol·dm–３ NaOH，则生成灰绿Cr（OH）３沉淀。Cr（OH）３具有两性：
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