第22章ds区金属教学要求：1、掌握铜、银、锌、汞单质的性质和用途。2、掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物及其重要盐类的性质。3、掌握Cu（I）、Cu（I）、Hg（I）、Hg（I）之间的相互转化。4、掌握IA和IB：IA和IB族元素的性质对比。本章重点：两族重要单质和化合物的化学性质。本章难点：Cu(l)、Cu(I)；Hg(l)、Hg(U)之间的相互转化22-1铜族元素22-2锌族元素
第22章 ds区金属 教学要求： １、掌握铜、银、锌、汞单质的性质和用途。 ２、掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物及其重要盐 类的性质。 ３、掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间 的相互转化。 ４、掌握ⅠA和ⅠB；ⅡA和ⅡB族元素的性质对比。 22-1 铜族元素 22-2 锌族元素 本 章 重 点 ： 两 族 重 要 单 质 和 化 合 物 的 化 学 性 质 。 本章难点：Cu(I)、Cu(II)；Hg(I)、Hg(II)之间的相互转化
22-1铜族元素1-1、铜族元素的通性铜族元素的价电子层结构为(n-1)d10nsl。最外层只有一个s电子，与碱金属最外层电子结构相同。但铜族元素的次外层有18电子，而碱金属次外层有8个电子。从而造成性质的差异（18电子层的屏蔽效应小有效核电荷大，铜族元素的最外层和次外层的电子能量相差不大）。表现为可变的氧化态铜族元素相应于18、17、16电子层结构(氧化数分别为+1、+2、+3)的金属离子具有强的极化力和变形力。形成的化合物以共价化合物为主。同时铜族离子的d、s、p轨道能级相近，既有能级低的空轨道又有较多的d电子，有利于形成配合物
1-1、铜族元素的通性: 铜族元素的价电子层结构为(n-1)d10ns1 。最外层 只有一个s电子，与碱金属最外层电子结构相同。但 铜族元素的次外层有18电子，而碱金属次外层有8个 电子。从而造成性质的差异 (18电子层的屏蔽效应小， 有效核电荷大，铜族元素的最外层和次外层的电子 能量相差不大）。表现为可变的氧化态。 铜族元素相应于18、17、16电子层结构(氧化数 分别为+1、+2、+3)的金属离子具有强的极化力和变 形力。形成的化合物以共价化合物为主。同时铜族 离子的d、s、p轨道能级相近，既有能级低的空轨道， 又有较多的d电子，有利于形成配合物。 22-1 铜族元素
同周期元素核申荷：碱金属铜族18电子层结构对核的屏蔽效应比8电子结构小得多，使铜族元素的有效核电荷较大，对最外层s电子的吸引力比碱金属强。因此，与同周期的碱金属相比，铜族元素的第一电离势较高；标准电极电势的数值为正值：单质的熔沸点固体密度及硬度等均比碱金属的高，所以铜族元素的金属活泼性远小于碱金属。变化规律是：自上而下活泼性递减。这与主族元素的变化是不同的
同周期元素核电荷：碱金属 铜族 18电子层结构对核的屏蔽效应比8电子结构 小得多，使铜族元素的有效核电荷较大，对最外 层s电子的吸引力比碱金属强。因此，与同周期 的碱金属相比，铜族元素的第一电离势较高；标 准电极电势的数值为正值；单质的熔沸点固体密 度及硬度等均比碱金属的高，所以铜族元素的金 属活泼性远小于碱金属。变化规律是：自上而下 活泼性递减。这与主族元素的变化是不同的
铜族元素的基本性质金性质铜银AgCuAu元素符号4d105sl价电子层构型5d106sl3d104sl常见氧化态+1+1 +2+1+3127.8144.2金属半径/pm144.496M+离子半径/pm126137728985(M3+)M2+离子半径/pm895750735第一电离能/kj.mol-1第二电离能/kj.mol-1197020831987-644-582M+(g)水合热/kj.mol-1-485M2+(g)水合热/kj.mol-1-2121升华热/kj.mol-1340285385电负性1.92.541.93
铜族元素的基本性质 性 质 铜 银 金 元 素 符 号 价电子层构型 常见氧化态 金属半径/pm M+离子半径/pm M2+离子半径/pm 第一电离能/kj.mol-1 第二电离能/kj.mol-1 M+(g)水合热/kj.mol-1 M2+(g)水合热/kj.mol-1 升华热/kj.mol-1 电负性 Cu Ag Au 3d104s1 4d105s1 5d106s1 +1 +2 +1 +1 +3 127.8 96 72 750 1970 -582 340 1.9 144.4 126 89 735 2083 -485 - 285 1.93 144.2 137 85(M3+) 895 1987 -644 - 385 2.54 -2121
12铜、银、金的单质一、存在和冶炼铜、银、金在自然界主要矿物铜矿：硫化物矿：辉铜矿（Cu,S)，黄铜矿（CuFeS,)，斑铜矿(Cu,FeS)氧化物矿：赤铜矿（Cu,O)，孔雀石（CuCO·Cu(OH)）银矿：闪银矿(Ag2S)金Au：主要以游态存在，岩脉金矿，冲积金
一、存在和冶炼 铜、银、金在自然界主要矿物 铜 矿： 硫化物矿：辉铜矿(Cu2S), 黄铜矿(CuFeS2), 斑铜矿 (Cu2FeS4) 氧化物矿：赤铜矿(Cu2O), 孔雀石(CuCO3·Cu(OH)2)。 银 矿：闪银矿(Ag2S) 金Au：主要以游态存在，岩脉金矿，冲积金 1—2 铜、银、金的单质
二、性质与用途1、物理性质铜族元素的物理特性是：密度大，熔、沸点高具有优良的导热性、导电性和很好的延展性。银的导电性在所有的金属中居第一位，其次是铜。三种金属都有很好的延展性，特别是金，1克金能拉成3--4公里长的细丝，可压成0.0001mm的金箔。铜、银、金的物理性质银金性质铜密度/g.cm-38.9610.5018.8856.959导电性(Hg=1)39.657.2导热性(Hg=1)51.339.2硬度2.5~32.5~42.5~3熔点/K1356.41234.91337.4沸点/K284024853353
1、物理性质 铜族元素的物理特性是：密度大，熔、沸点高， 具有优良的导热性、导电性和很好的延展性。 银的导电性在所有的金属中居第一位，其次是铜。 三种金属都有很好的延展性，特别是金，1克金能 拉成3-4公里长的细丝，可压成0.0001mm的金箔。 二、性质与用途 性 质 铜 银 金 密度/g.cm-3 导电性(Hg=1) 导热性(Hg=1) 硬 度 熔点/K 沸点/K 8.96 56.9 51.3 2.5~3 1356.4 2840 10.50 59 57.2 2.5~4 1234.9 2485 18.88 39.6 39.2 2.5~3 1337.4 3353 铜、银、金的物理性质
2、化学性质：铜、银、金的化学活泼性远比碱金属差且随Cu、Ag、Au的顺序递减，这可从下面的事实体现出来：A、与氧的反应:铜在高温下被氧化，银、金则不易氧化。2Cu +02 = 2Cu0 (1273K)两个反应用来除去氮气中的微量氧铜在潮湿空气中其表面会慢慢生成铜锈2Cu+O2+H,O+CO2 = Cu2(OH)2CO,空气中含有HS也会使铜、银的表面失去光泽。4Ag +0,+2H,S = 2Ag,S+2H,0
铜、银、金的化学活泼性远比碱金属差， 且随Cu、Ag、Au的顺序递减，这可从下 面的事实体现出来： A、与氧的反应： 铜在高温下被氧化，银、金则不易氧化。 2Cu +O2 = 2CuO (1273K) 两个反应用来除去氮气中的微量氧 铜在潮湿空气中其表面会慢慢生成铜锈。 2Cu+O2+H2O+CO2 = Cu2(OH)2CO3 空气中含有H2S也会使铜、银的表面失去光 泽。 4Ag +O2+2H2S = 2Ag2S+2H2O 2、化学性质：
B、与卤素的反应;铜在常温下可与卤素反应，银反应缓慢，金在加热下才可与干燥的卤素反应C、与硫反应:铜和银在加热下能与硫化合，而金则不能直接与硫化合。2Cu + S = Cu,S2Ag + S = Ag2SD、与酸反应:铜、银、金不能置换稀酸中的氢，但铜能在加热下置换浓盐酸中的氢。2Cu +8HCI(浓) = 2H2[CuCl4] + H,有空气存在下,铜可溶于稀盐酸、稀硫酸：2Cu+ O,+4HCl = 2CuCl,+2H,0
B、与卤素的反应： 铜在常温下可与卤素反应，银反应缓慢，金在加 热下才可与干燥的卤素反应。 C、与硫反应： 铜和银在加热下能与硫化合，而金则不能直接 与硫化合。 2Cu + S = Cu2S 2Ag + S = Ag2S D、与酸反应： 铜、银、金不能置换稀酸中的氢，但铜能在加热 下置换浓盐酸中的氢。 2Cu +8HCl(浓) = 2H2[CuCl4] + H2 有空气存在下,铜可溶于稀盐酸、稀硫酸： 2Cu+ O2+4HCl = 2CuCl2+2H2O
铜和银易溶解于硝酸和热的浓硫酸中，而金只能溶于王水3Cu +8HNO(稀) = 3Cu(NO,)2 +2NO +4H,OCu +4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 +2NO2 +2H,O3Ag +4HNO3(稀) = 3AgNO,+ NO +2H,O2Ag + 2H2SO4 (浓) = Ag2SO4 + SO2 +2H,OAu +4HCl + HNO3 = HAuCl4+ NO +2H,OE、与氨水反应铜在空气存在下能溶于氨水，而银、金不溶于氨水。2Cu + O2 +8NH, +2H,O = 2[Cu(NH3)4](OH)
铜和银易溶解于硝酸和热的浓硫酸中，而金只能溶 于王水 3Cu +8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 +2NO +4H2O Cu +4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 +2NO2 +2H2O 3Ag +4HNO3(稀) = 3AgNO3+ NO +2H2O 2Ag + 2H2SO4 (浓) = Ag2SO4 + SO2 +2H2O Au +4HCl + HNO3 = HAuCl4+ NO +2H2O E、与氨水反应 铜在空气存在下能溶于氨水，而银、金不溶于氨 水。 2Cu + O2 +8NH3 +2H2O = 2[Cu(NH3)4](OH)2
1-3、铜族元素的主要化合物几种常见的铜的化合物+2+2+2+2+1氧化态化合物氧化铜氯化铜硫酸铜硝酸铜氯化亚铜CuoCuClCusO4 :5H,OCuCl, : 2H,0Cu(NO,)2 :3H,0蓝色晶体颜色和状态棕黑色粉末蓝色晶体绿色晶体白色四面体晶体2.292.052.506.32~6.433.53~3.68密度(g/cm2)熔点/℃1148260℃以上变114. 5℃熔在140~150425℃熔化约10001000℃时分为无水白色化，强热时℃时在干燥℃沸腾受热时的情解为，加热况CusO, 粉分解为碱式的 HCI 气流时能被H2、末，653℃以盐。后变为。中加热可得CO 还原为无水上分解为用和乙醇溶Cu,O 或 Cu液浸湿的CuCI2，呈黄CuO和SO3纸，干后可褐色，比重自燃为3.05溶解度几乎不溶于20.7，无水137.8(0℃)在77.0，能溶1.5 (25℃),难水(2.3 × 10-3(g/100gH,0)CuSO4易吸湿空气中易于乙醚和丙溶于水。在空气(无水盐)水%)，易溶于中吸湿后变绿，潮解，能溶醇中，易溶氨水于乙醇于甲醇和乙溶于氨水醇中
1-3、铜族元素的主要化合物 几种常见的铜的化合物 氧化态 +2 +2 +2 +2 +1 化合物 氧化铜 CuO 硫酸铜 CuSO4·5H2O 硝酸铜 Cu(NO3)2· 3H2O 氯化铜 CuCl2·2H2O 氯化亚铜 CuCl 颜色和状态 棕黑色粉末 蓝色晶体 蓝色晶体 绿色晶体 白色四面体晶体 密度(g/cm-2) 6.32~6.43 2.29 2.05 2.50 3.53~3.68 熔点/℃ 受热时的情 况 1148 1000℃时分 解为，加热 时能被H2、 CO 还原为 Cu2O 或Cu 260℃以上变 为无水白色 CuSO4粉 末，653℃以 上分解为 CuO 和SO3 114．5℃熔 化，强热时 分解为碱式 盐。后变为。 用和乙醇溶 液浸湿的 纸，干后可 自燃 在140~150 ℃时在干燥 的HCl 气流 中加热可得 无水 CuCl2，呈黄 褐色，比重 为3.05 425℃熔化约1000 ℃沸腾 溶解度 (g/100gH2O) (无水盐) 几乎不溶于 水(2.3×10- 3%)，易溶于 氨水 20.7，无水 CuSO4易吸 水 137.8(0℃)在 湿空气中易 潮解，能溶 于乙醇 77.0，能溶 于乙醚和丙 醇中，易溶 于甲醇和乙 醇中 1.5（25℃），难 溶于水。在空气 中吸湿后变绿， 溶于氨水 -3