第18章铜、锌副族 Chapter 18 Copper and Zinc famil 下页返回退出
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基本肉容和重点要求 ◆IB和ⅡB族元素通性 ◆IB和ⅡB族单质的物理性质和化学性质 ◆IB和ⅡB族元素的重要化合物 本章重点要求掌握ds区元素的通性、化学性质和重要 化合物 上页下页返回退出
上页 下页 退出 基本内容和重点要求 ⅠB和ⅡB族元素通性 ⅠB和ⅡB族单质的物理性质和化学性质 ⅠB和ⅡB族元素的重要化合物 返回 本章重点要求掌握ds区元素的通性、化学性质和重要 化合物
18.1蜩疾元橐 1.1铜族通性 IB族: Cu Ag Au 周期元素价电子结构氧化态 升华热 四 Cu 304s1+1、+2、+3117746340 五Ag 4d105s1|+1、+2、+3134731285 六Au 5d06s1+1、+2、+3134890385 上页下页 退出
上页 下页 退出 18.1 铜族元素 1.1 铜族通性 ⅠB族：Cu Ag Au 周期 元素 价电子结构 氧化态 r I1 升华热 四 Cu 3d 104s 1 +1、+2、+3 117 746 340 五 Ag 4d 105s 1 +1、+2、+3 134 731 285 六 Au 5d 106s 1 +1、+2、+3 134 890 385
18.1蜩疾元橐 铜族与碱金属元素的对比 铜族与碱金属元素性质不同原因在于它们电子构型的不同。铜族元 素次外层比碱金属多10个d电子。由于d电子屏蔽核电荷的作用较小,致使 铜族元素的有效核电荷比相应的碱金属元素增大,核对价电子吸引力增强 第一电离能增大,活泼性比碱金属差。 铜族元素能形成+1、+2、+3三种氧化态这是由于铜族元素的(n-1)d 轨道与ns轨道能级差较小。因此,d电子也能参与成键,能形成大于族数 的+2、+3氧化态化合物。它的多变价体现了过渡元素的特性。 铜族元素化学活性远小于碱金属这是由于标准电极电势比碱金属大 且金属活性从Cu→Ag→Au依次降低(与碱金属相反)。∵z显著η, 起主导作用;r也η,但次要,以致离子势η,∴金属性降低 上页下页 退出
上页 下页 退出 铜族与碱金属元素的对比： ➢ 铜族与碱金属元素性质不同 原因在于它们电子构型的不同。铜族元 素次外层比碱金属多10个d电子。由于d电子屏蔽核电荷的作用较小，致使 铜族元素的有效核电荷比相应的碱金属元素增大，核对价电子吸引力增强， 第一电离能增大，活泼性比碱金属差。 ➢ 铜族元素能形成+1、+2、+3三种氧化态 这是由于铜族元素的(n-1)d 轨道与ns 轨道能级差较小。因此，d电子也能参与成键，能形成大于族数 的+2、+3氧化态化合物。它的多变价体现了过渡元素的特性。 ➢ 铜族元素化学活性远小于碱金属 这是由于标准电极电势比碱金属大。 且金属活性从Cu → Ag →Au 依次降低（与碱金属相反）。∵Z*显著↗， 起主导作用；r也↗，但次要，以致离子势↗， ∴金属性降低 18.1 铜族元素
18.1蜩疾元橐 1.2铜族单质的物理性质和化学性质 1物理性质 色泽:铜银金 紫红色白色黄色 硬度:Cu、Ag、Au很柔软,有极好的延展性及可塑性,Au尤其 如此。1g金可以辗压成只有230个原子厚的约1m2的薄片,拉成直径仅 20μm长达165m的金线 并且它们有优良的导电性和导热性。在所有金属中银的导电性居第 位,铜次之。大量的铜应用于电气及冶金工业,电工器材的制造几乎用 去一半以上的铜。铜易与其它金属形成合金,铜合金,如青铜(80%Cu、 15%Sn、5%Z)质坚硬,易铸;黄铜(60%Cu、40%Zm)广泛用作仪 器零件;白铜(50~70%Cu、18~20%Ni、13~15%Z)用作刀具等。 上页下页 退出
上页 下页 退出 1.2 铜族单质的物理性质和化学性质 1 物理性质 色泽： 铜 银 金 紫红色 白色 黄色 硬度： Cu、Ag、Au很柔软，有极好的延展性及可塑性，Au尤其 如此。1g金可以辗压成只有230个原子厚的约1m2的薄片，拉成直径仅 20μm长达165m的金线 并且它们有优良的导电性和导热性。在所有金属中银的导电性居第一 位，铜次之。大量的铜应用于电气及冶金工业，电工器材的制造几乎用 去一半以上的铜。铜易与其它金属形成合金，铜合金，如青铜（80％Cu、 15％Sn、5％Zn）质坚硬，易铸；黄铜（60％Cu、40％Zn）广泛用作仪 器零件；白铜（50～70％Cu、18～20％Ni、13～15％Zn）用作刀具等。 18.1 铜族元素
18.1蜩疾元橐 2化学性质 电势表中,三种金属的标准电极电势都在氢之下,它们不溶于稀盐酸 及稀硫酸中。但当有空气或配位剂存在时,铜能溶于稀酸和浓盐酸: 2 Cu+2HSO, +O,=2CuSO,+2H,O 2Cu+8HC1(浓)=2H3CuC山+H2↑ Cu在常温下不与干燥空气中的氧化合,加热时能产生黑色的氧化铜。 Ag、Au在加热时也不与空气中的氧化合。在潮湿的空气中放久后铜 的表面会慢慢生成一层铜绿 2Cu+02+H20+CO2=Cu(O)2 CuCO Ag、Au则不发生这个反应。 >Cu、A能和H2S、S反应 4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H20OAu则不能 上页下页 退出
上页 下页 退出 18.1 铜族元素 2 化学性质 ➢ 电势表中，三种金属的标准电极电势都在氢之下，它们不溶于稀盐酸 及稀硫酸中。但当有空气或配位剂存在时，铜能溶于稀酸和浓盐酸： 2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 8HCl（浓）= 2H3 [CuCl4 ] + H2 ↑ ➢ Cu在常温下不与干燥空气中的氧化合，加热时能产生黑色的氧化铜。 Ag、Au在加热时也不与空气中的氧化合。在潮湿的空气中放久后铜 的表面会慢慢生成一层铜绿 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu(OH)2·CuCO3 Ag、Au则不发生这个反应。 ➢ Cu、Ag能和H2S、S反应： 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O Au则不能
18.1蜩疾元橐 Cu与Ag很容易溶解在硝酸或热的浓硫酸中,而Au只能溶于王水中。 这时,硝酸作为氧化剂,盐酸作为配位剂: Cu+2H,SO, (X)=CuSO, +S0,+2H,O 3Ag+4HNO,=3AgNO,+NO+2HO Au+ 4HCI+ HNO3-HAuCI+NO+ 2H20 1.3蜩族元橐的存在和冾炼 1铜的存在和冶炼 铜主要以游离单质或硫化物存在地壳中。此外,还有碳酸盐、氧化 物、氯化物矿等。我国江西有较大的铜矿 如辉铜矿(Cu2S),黄铜矿( CaFes2) 赤铜矿(Cu2O),黑铜矿(CuO,孔雀石(Cu(OH2CuCO3) 银主要以游离态或硫化物存在;金主要以游离态存在 上页下页 退出
上页 下页 退出 18.1 铜族元素 ➢ Cu与Ag很容易溶解在硝酸或热的浓硫酸中，而Au只能溶于王水中。 这时，硝酸作为氧化剂，盐酸作为配位剂： Cu + 2H2SO4（浓）= CuSO4 + SO2 + 2H2O 3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O Au + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO + 2H2O 1.3 铜族元素的存在和冶炼 1 铜的存在和冶炼 铜主要以游离单质或硫化物存在地壳中。此外，还有碳酸盐、氧化 物、氯化物矿等。我国江西有较大的铜矿。 如 辉铜矿（Cu2S)， 黄铜矿（CuFeS2 ) 赤铜矿（Cu2O) ，黑铜矿（CuO)，孔雀石（Cu(OH)2 ·CuCO3 ) 银主要以游离态或硫化物存在；金主要以游离态存在
18.1蜩疾元橐 1.4铜族元素的重要化合物 1铜的化合物 (1)Cu(I)的化合物 氧化物 2Cu(oH)4+CH2OH(CHOH)4CHO= Cu20+40H+ CH2OH(CHOH)4COOH+ 2H20 Cu2O对热稳定,溶于稀硫酸,并立即歧化 Cu2O+ hSO4 =Cu, SO4+ H2O Cu,SO,= CuSO,+ Cu Cu2O溶于氨水或氢卤酸,分别形成络合物 Cu2O+2NH3=(Cu(NH3)2]+无色 [Cu(NH3)21++4NH3 H,0+1/202=2(Cu(NH3)412++20H+H,O (应用于除去气体中的氧) 上页下页 退出
上页 下页 退出 18.1 铜族元素 1.4 铜族元素的重要化合物 1 铜的化合物 （1） Cu(Ⅰ) 的化合物 ➢ 氧化物 2Cu(OH)4 2 ‾ +CH2OH(CHOH)4CHO = Cu2O + 4OH‾ + CH2OH(CHOH)4COOH + 2H2O Cu2O对热稳定，溶于稀硫酸，并立即歧化 Cu2O + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O Cu2SO4 = CuSO4 + Cu Cu2O溶于氨水或氢卤酸，分别形成络合物 Cu2O + 2NH3 = [Cu(NH3 )2 ] + 无色 [Cu(NH3 )2 ] + + 4NH3 ·H2O + 1/2O2 =2[Cu(NH3 )4 ] 2+ + 2OH‾ + H2O （应用于除去气体中的氧）
18.1蜩疾元橐 [Cu(NH3)2JAc+CO+ NH3=Cu(NH3)3Ac CO 醋酸二氨合铜(Ⅰ) 减压,加热 [Cu(NH3)2Ac+Co+ 卤化亚铜(CuX或Cu2X2NH3 硫酸铜溶液中加入KI溶液→CuI 2Cu++41= 2Cull +I2 白色 通入SO2可使L2褪色 h+so,+2H0=h,so,+ 2HII CuCl2和CuBr2与还原剂如SO2、SnCl2等作用→CuCl和CuBr 2 Cucl+so,+2H,o= 2 cucl+ hso,+ 2HCl 或Cu+CuCl2=2CuCl 上页下页 退出
上页 下页 退出 18.1 铜族元素 [Cu(NH3 )2 ]Ac+ CO + NH3 = [Cu(NH3 )3 ]Ac·CO 醋酸二氨合铜 (Ⅰ) [Cu(NH3 )2 ]Ac+ CO + NH3 减压，加热 ➢ 卤化亚铜（CuX或Cu2X2） 硫酸铜溶液中加入KI溶液→CuI 2Cu2+ + 4I ‾ = 2CuI↓ + I2 白色 通入SO2可使I2褪色 I2 + SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI CuCl2和CuBr2与还原剂如SO2、SnCl2等作用→ CuCl和CuBr 2CuCl2 + SO2 + 2H2O = 2CuCl + H2SO4 + 2HCl 或 Cu +CuCl2 = 2CuCl
18.1蜩疾元橐 硫化亚铜 2Cu+S=Cu2S(黑色) 2Cu2++2S2O32+2H2O=Cu2S+S!+2SO42+4H (2)Cu(Ⅱ)的化合物 >氧化铜和氢氧化铜 CusO4+ 2NaoH=Cu(OH)2l+ Na2SO4 △ Cu(OH)2三CuO+H2O CuO是碱性氧化物,易被还原 3CuO+ 2NH3=3Cu+3H,0+ N2 Cu(OH)2微显两性 Cu(on2+ h2so4=Cuso4+ 2H20 Cu(oH)2+ 2NaoH= Na2 Cu(oH)4I 四羟基铜酸钠,蓝色 上页下页 退出
上页 下页 退出 18.1 铜族元素 ➢ 硫化亚铜 2Cu + S =Cu2S （黑色） 2Cu2+ + 2S2O3 2 ‾+ 2H2O = Cu2S↓ + S↓ + 2SO4 2 ‾ + 4H+ （2） Cu(Ⅱ) 的化合物 ➢ 氧化铜和氢氧化铜 CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 Cu(OH)2 == CuO + H2O CuO是碱性氧化物，易被还原 3CuO + 2NH3 = 3Cu + 3H2O + N2 Cu(OH)2微显两性 Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2 [Cu(OH)4 ] 四羟基铜酸钠，蓝色