《铜锌副族教学》PPT课件.ppt

2019/1/31,1,第十八章 铜、锌副族,18-1 铜族元素 一、通性 二、单质的物理性质和化学性质 三、铜族元素的存在和冶炼 四、铜族元素的重要化合物,2019/1/31,2,一、通性,2019/1/31,3,问题： 1.活泼性BA 2.B元素有多种氧化态 3.B的0 ；A的0 4.形成共价化合物的倾向 5.形成配合物的倾向,2019/1/31,4,二、单质的物理和化学性质,物理性质： 特征颜色 Cu(紫红)，Ag(银白)，Au(金黄) 熔、沸点较其它过渡金属低，比A金属高 导电性、导热性好，且AgCuAu 延展性好 易形成合金 黄铜(Cu-Zn),2019/1/31,5,化学性质 与O2作用,碱式碳酸铜,Au、Ag不与O2发生反应 当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应。,2019/1/31,6,所以不可用铜器盛氨水,Cu(NH3)4 2+,Ag 对S、H2S非常敏感；,银器年久变黑,O2,2019/1/31,7,2.与酸的反应 均不置换非氧化性稀酸（HCI、H2SO4）中的H+ ;生成难溶物或配合物，使单质还原能力增强。,2019/1/31,8,Cu、Ag、Au可溶氧化性酸,三者对强碱稳定,2019/1/31,9,三、铜族元素的存在与冶炼,1.存在 黄铜矿（CuFeS2)； 胆矾(CuSO45H2O)； 赤铜矿(Cu2O)； 孔雀石Cu2(OH)2CO3； 辉银矿(Ag2S); 碲金矿(AuTe2),2.火法炼铜,2019/1/31,10, 2CuFeS2+O2=Cu2S+2Fe2S（焙砂）+SO2 mCu2S+nFe2S=冰铜 FeO+SiO2=FeSiO3(渣浮上） 2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2,问题：电解铜时,为何Ni、Fe、Zn、Ag、Au、Pt等不在纯铜板上沉积？,2019/1/31,11,3.Ag的冶炼 Ag以游离态或硫化物矿形式存在于自然界，但常与Pb、Zn、Cu等硫化物共生。 4Ag+8NaCN+2H2O+O2=4NaAg(CN)2+4NaOH Ag2S+4NaCN=2NaAg(CN)2+Na2S 2NaAg(CN)2+Zn=Na2Zn(CN)4+2Ag,4.Au的冶炼 4Au+8NaCN+2H2O+O2=4NaAu(CN)2+4NaOH 2NaAu(CN)2+Zn=Na2Zn(CN)4+2Au,2019/1/31,12,四、铜族元素的重要化合物,2019/1/31,13,1.氧化物和氢氧化物,Ag2O：微溶于水，碱性，共价化合物，对热不稳定，易溶于HNO3、氨水。 Ag2O+2HNO32AgNO3+H2O (HCI,H2SO4?) Ag2O+4NH3+H2O2Ag(NH3)2+2OH- 2Ag2O4Ag+O2,2019/1/31,14,Cu2O:暗红（黄），难溶于水的弱碱性共价化合物，能溶于稀酸、氨水，热稳定性高。 Cu2O+2HCI（稀） 2CuCI（白）+H2O Cu2O+4HCI（浓）2HCuCI2+H2O Cu2O+H2SO4（Cu2SO4）CuSO4+Cu+H2O Cu2O+4NH3+H2O2Cu（NH3)2+2OH- （无色，不稳定） 4Cu（NH3)2+O2+8NH3+2H2O=4Cu(NH3)42+4OH- （深兰色）,2019/1/31,15,CuO:难溶于水的碱性氧化物，易溶于酸，有氧化性，加热易被H2、C、CO、NH3等还原。,2019/1/31,16,Cu（OH）2：浅兰絮状沉淀，两性偏碱，能溶于酸，氨水，浓强碱。 Cu(OH)2=CuO+H2O Cu(OH)2+2H+=Cu2+2H2O Cu(OH)2+2NaOH(浓）=Na2Cu(OH)4,葡萄糖,Cu2O（砖红）,Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH- CuSO4+4NH3=Cu2(OH)2SO4Cu(NH3)4SO4,检验糖尿病：红色有病，蓝色没病,2019/1/31,17,2.盐类, CuX （CuF） CuCI CuBr CuI 颜色 红 白 白 白 水溶性 难 难 难 难,制法：,* CuCI2+Cu+2HCI=2HCuCI2,H2O,CuCI白,2019/1/31,18,CuCI2+SO32-CuCI+SO42- * CuSO4+4KI2CuI+I2+2K2SO4 I2+2Na2S2O3Na2S4O6+2NaI CuCI的氨溶液或盐酸溶液能吸收CO，形成配合物Cu(CO)CIH2O-测气体混合物中CO含量。 CuCI：难溶于H2SO4，稀HNO3，但能溶于氨水、浓盐酸及碱金属氯化物的浓溶液形成Cu(NH3)2+,CuCI2-(CuCI32-,CuCI43-),2019/1/31,19,(2)AgX,2019/1/31,20,(3)AgNO3 无色晶体，易溶于水，见光受热易分解。储存？ 中强氧化剂（=0.7999V） 皮肤+AgNO3黑色蛋白银,(4)Ag2SO4 白色晶体，微溶于水，易溶于NH3Ag(NH3)2+,2019/1/31,21,(5)CuCI2 棕黄色固体，共价物，易溶于水及一些有机溶剂。,极浓液 浓溶液 稀溶液 CuCI42- CuCI42-与Cu(H2O)42+ Cu(H2O)42+ 黄绿色 绿色 兰色,2019/1/31,22,(6)CuSO4 无水CuSO4是白色粉末，吸水性强，吸水后显兰色。难溶乙醇、乙醚。可用来检验和除去乙醇、乙醚等有机溶剂中的微量水分。 波尔多液：CuSO45H2O:CaO:H2O=1:1:100 主要组分Cu2(OH)2SO4,农业、果园杀菌剂。 (7)硫化物 2CuS+10NaCN=2Na3Cu(CN)4+2Na2S+(CN)2,2019/1/31,23,3.配合物 银的配合物 （sp杂化） K稳：AgCI2-Ag(NH3)2+Ag(S2O3)23-Ag(CN)2-,RCHO,Ag镜,2Ag(NH3)2+HCHO+2OH-=2Ag+HCOONH4+3NH3+H2O,2019/1/31,24,2019/1/31,25,2Ag+(过量)+S2O32- =Ag2S2O3(白) Ag2S2O3+H2O=Ag2S (黑)+H2SO4 Ag+2S2O32- (过量) =Ag(S2O3)23-,2019/1/31,26, Cu()的配合物(多为2配位） CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-,大,CuCI+HCI（浓）HCuCI2 CuS+CN- Cu(CN)43-+(CN)2 CuCI(Cu2O)+NH3 Cu(NH3)2+ Cu(NH3)42+,K稳,2019/1/31,27, Cu()的配合物(多为4配位）,RCHO,Cu2O,2019/1/31,28,Cu(H2O)4SO4H2O,2019/1/31,29,Cu(II)与Cu(I)的转化 (1) 水溶液中：稳定性 Cu(I)Cu(II),(右)(左)，Cu+易歧化，不稳定 2Cu+ = Cu2+Cu K=1.0106 Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O,2019/1/31,30,有配合剂、沉淀剂、还原剂存在时Cu(I)稳定性提高 Cu2O+2HCI2CuCI+H2O Cu2+I- CuI+I2 CuCI2+Cu2CuCI Cu2+CN- CuCN(白)Cu(CN)X3-X(X=24),2019/1/31,31,(3) 高温，固态时：稳定性 Cu(I)Cu(II),1800,2019/1/31,32,5.Au的化合物,3Au+=Au3+2Au K=1013 2Au+3CI2=2AuCI3 (褐红色晶体),二聚，共价.,2019/1/31,33,18-2 锌族元素,一、通性 二、单质的物理性质和化学性质 三、锌、汞的存在和冶炼 四、锌族元素的重要化合物,2019/1/31,34,一、通性,Zn Cd Hg 价电子层结构：3d104s2 4d105s2 5d106s2 主要氧化态： +2 +2 +1,+2 电负性： 1.65 1.69 2.00,2019/1/31,35,二、单质的物理、化学性质,物理性质：低熔、沸点 Zn Cd Hg 熔点 693K 594K 234K 汞的特性 金属中熔点最低，唯一的液态金属； 有滚动性，273-573K间，膨胀系数均匀， 不润湿玻璃，做温度计； 蒸气压低，做气压计； 有毒，洒落后用S粉收集；,2019/1/31,36, 溶解金属（Na、K、Ag、Au、Zn、Cd、Sn、Pb、TI）形成汞齐,铁族金属不形成汞齐，可用铁制容器盛水银。 化学性质： 与O2反应 （干燥空气中稳定）,潮湿,保护膜，常温不与水作用,2019/1/31,37,与S作用,M+SMS,ZnS(白) CdS(黄) HgS(红，朱砂) (黑，辰砂),2019/1/31,38,与酸作用,与碱作用,2019/1/31,39,三、锌、汞的存在和冶炼,2019/1/31,40,四、锌族元素的重要化合物,特征：18电子构型，离子均无色 Zn2+Cd2+Hg2+ 极化力，变形性均增大，与易变形的S2-、I-形成化合物。呈很深的颜色和较低的溶解度。,2019/1/31,41,1.氧化物和氢氧化物,氧化物,ZnO：白，难溶于水，两性，高温升华不分解。 CdO：棕，难溶于水，弱碱性，高温升华不分解。 HgO：红或黄，极难溶于水，碱性，受热易分解。,碱 热 性 稳 增 定 强 性 减 弱,均共价化合物，溶于酸,2019/1/31,42,氢氧化物,Zn2+ Cd2+ Hg2+,OH-,Zn(OH)2,白,两性,溶酸、碱、氨水。 Cd(OH)2,白,两性偏碱,溶酸、浓强碱、氨水。 HgO，碱性，溶酸。,B、B所有氢氧化物均易脱水为氧化物，Ag、Au、Hg的氧化物受热易分解为单质。,2019/1/31,43,2.盐类 卤化物 ZnCI2:白色易潮解固体，溶解度是固体盐中最大的，吸水性强，有机合成中做脱水剂。 ZnCI2浓溶液（熟镪水），强配位酸，能溶解许多金属氧化物。 ZnCI2+H2O=HZnCI2(OH) FeO+2HZnCI2(OH)=FeZnCI2(OH)2+H2O 焊药，清除金属表面上的氧化物，而不损害金属表面，水分蒸发后，熔化物覆盖在金属表面，使之不再氧化。,2019/1/31,44,HgCI2（升汞） CI-Hg-CI 直线型共价分子,易升华,微溶于水,水中主以分子形式存在，剧毒。 * HgCI2+2NH3=Hg(NH2)CI（白）+NH4CI 2HgCI2+SnCI2+2HCI=Hg2CI2+H2SnCI6 Hg2CI2+SnCI2+2HCI=2Hg+H2SnCI6 2HgCI2+SO2+2H2O=Hg2CI2+H2SO4+2HCI HgCI2+2CI-=HgCI42- HgCI2的稀溶液有杀菌作用，在外科上做消毒剂,2019/1/31,45,Hg2Cl2（甘汞): CI-Hg-Hg-CI 直线型共价分子,有甜味,难溶于水,无毒。在医药上用做泻剂和利尿剂。 Hg2CI2+2NH3=Hg(NH2)CI(白)+Hg+NH4CI Hg2CI2+SnCI2+2HCI=2Hg+H2SnCI6,制备,2019/1/31,46,硝酸盐 Hg(NO3)2,Hg 2(NO3)2是离子型化合物,易溶于水。,制 备,2019/1/31,47,* Hg(NO3)2 水解：Hg(NO3)2+H2O=Hg(OH)NO3+HNO3 稳定性:2Hg(NO3)2=2HgO+4NO2+O2 与NH3反应:2Hg(NO3)2+4NH3+H2O= HgOHg(NH2)NO3 (白色)+3NH4NO3 与OH-反应:Hg2+2OH-=HgO(黄色)+H2O 与KI反应: Hg2+2I-=HgI2 (橘红） HgI2+2KI=K2HgI4(无色） K2HgI4+KOH奈氏试剂(检验NH4+离子),2019/1/31,48,Hg2(NO3)2 制备:Hg(NO3)2+Hg=Hg2(NO3)2 氧化:2Hg2(NO3)2+O2+4HNO3=4Hg(NO3)2+2H2O 水解：Hg2(NO3)2+H2O=Hg2(OH)NO3+HNO3 与NH3反应:Hg2(NO3)2+2NH3= Hg+Hg(NH2)NO3 +NH4NO3 与OH-反应:Hg22+2OH-=HgO+ Hg+ H2O 与KI反应: Hg22+2I-=Hg2I2 (黄绿色） Hg2I2+2KI=K2HgI4+Hg,2019/1/31,49,硫化物,锌钡白(立德粉),ZnO:锌白,2019/1/31,50,三、配合物 Zn2+、Cd2+、Hg2+能与X-(F除外)、NH3、CN-、SCN-等形成四配位的配离子, Hg22+形成配合物的倾向较小。,Hg2+S2-HgS（黑） Hg22+S2-HgS（黑）+Hg,2019/1/31,51,四、Hg2+与Hg22+的相互转化,Hg2+ 0.92V Hg22+ 0.789V Hg Hg22+不歧化,2019/1/31,52,当Hg2+生成难溶物或稳定配合物，Hg22+Hg2+ Hg22+4I-=HgI42-+Hg Hg22+2OH-=HgO+Hg+H2O Hg22+S2-=HgS+Hg Hg2CI2+2NH3=Hg(NH2)CI+Hg+NH4CI,2019/1/31,53,习题解答：1. (1)2Cu+H2O+CO2+O2=Cu2(OH)2CO3 (2)Au+HNO3+4HCI=HAuCI4+NO+2H2O (3)CuCI42-+4H2O=Cu(H2O)42+4CI- (黄棕) (蓝色） (4)2Cu2+2CI-+SO2+2H2O=2CuCI+4H+SO42- (5)Ag+CN-=AgCN；AgCN+CN-=Ag(CN)2- 2Ag(CN)2-+S2-=Ag2S+4CN-,2019/1/31,54,4.(1)Hg22+2OH-=HgO+Hg+H2O (2)Zn2+4OH-=Zn(OH)42- (3)Hg2+2OH-=HgO+H2O (4)Cu2+4OH-=Cu(OH)42- (5)2Cu+2OH-=Cu2O+H2O (6)2Ag+2OH-=Ag2O+H2O (7)3HgS+2AI+8OH-=3Hg+3S2-+2AI(OH)4- (8)2Cu2O+8NH3+8NH4+O2=4Cu(NH3)42+4H2O,2019/1/31,55,7.解 设：合金中含铜x克，有关反应如下 2Cu2Cu2+ 2Cu2+4I-=2CuI+I2 I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6 相当量关系式 2Cu 2Cu2+ I2 2Na2S2O3 2 2 X/63.55 0.105229.8410-3 X=0.199（克） Cu质量分数=19.8%,2019/1/31,56,8.(1),2019/1/31,57,二、1.,Cu2+ Zn2+ Hg2+ Fe3+ Co2+,蓝色 无色 白 红棕 土黄浅棕,Cu2+ Zn2+ Hg2+ Fe3+ Co2+,浅蓝 白 黄 红棕 浅粉,2019/1/31,58,2.,CuCI AgCI Hg2CI2,NH3(过量),Cu(NH3)2+Cu(NH3)42+ Ag(NH3)2+ HgNH2CI+Hg,3.,2019/1/31,59,4.,7. A：HgCI2 B:HgO C:HgS D:Na2HgS2 E:Ag