第十八章-铜、锌副族.ppt

周期IBIIB四CuZn五AgCd六AuHg 第十八章铜 锌副族 ds区 IB IIB族 本章讲解内容 1铜族元素 2锌族元素 铜族元素虽能形成与碱金属相同的 1氧化态的化合物 但它们却很少相似 碱金属在周期表中是最活泼的金属 尤其是铯 而铜族金属是不活泼的 且由Cu Ag Au活泼性递减 金是很惰性的金属 18 1铜族元素 1 1铜族元素的通性 表18 1铜族元素的基本性质 CuAgAu原子量63 5107 9197 0价电子3d104s14d105s15d106s1主要氧化态 1 2 1 1 3 原子金属半径 pm127 8144 4144 2第一电离势 kJ mol 1 750735895第二电离势 kJ mol 1 197020831987M 水合热 kJ mol 1 582 486 644M2 离子水合热 kJ mol 1 2121 升华热 kJ mol 1 340285385电负性1 91 932 54 铜族元素电势图 0 V 铜族与碱金属元素性质不同的内在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 铜的第二 第三电离势较银低得很多 这是由于铜族元素的 n 1 d轨道刚填满 刚填满的能级还不稳定 与ns轨道能级差小 因此 d电子参与成键 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 1 2金属单质 一 存在和冶炼 自然界主要矿物 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 铜矿 闪银矿 Ag2S 银矿 主要以游态存在 岩脉金矿 冲积金 金Au 1 Cu的冶炼 焙烧 2CuFeS2 O2 Cu2S 2FeS SO2制冰铜 2FeS 3O2 2FeO 2SO2FeO SiO2 FeSiO3mCu2S nFeS Cu2S nFeS 冰铜 制粗铜 2Cu2S 3O2 2Cu2O 2SO22Cu2O Cu2S 6Cu SO2 比铜活泼的金属杂质溶解于溶液中 电解精炼阳极 粗铜 Cu Cu2 2e阴极 纯铜 Cu2 2e Cu电解反应Cu 粗铜 Cu 纯铜 比铜不活泼的金属杂质沉于阳极泥中 铜矿石富集 沸腾炉焙烧 反射炉制冰铜 转炉制粗铜 电解精炼 铜的冶炼 富集用浮选法 923 1073K 1773 1823K 高温吹入空气 2 银 金的存在和冶炼 浸取 4Au 8NaCN 2H2O O2 4Na Au CN 2 4NaOH4Ag 8NaCN 2H2O O2 4Na Ag CN 2 4NaOHAg2S 4NaCN 2Na Ag CN 2 Na2S 还原 2Na Au CN 2 Zn 2Au Na2 Zn CN 4 2Na Ag CN 2 Zn 2Ag Na2 Zn CN 4 二 性质和用途 铜 银 金的色泽十分有特征 铜呈浅粉色 银呈白色 金显黄色 因此借它们称呼颜色 如紫铜色 古铜色 银白色 金黄色等 1 物理性质 溶 沸点较其它过渡金属低导电性 导热性好 且Ag Cu Au 铜 银 金很柔软 有极好的延展性及可塑性 金尤其如此 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20 m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 铜仅次于银 大量的铜应用于电气工业及冶金工业上 在电工器材的制造上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 1 与O2作用 碱式碳酸铜 AuAg不与O2发生反应 当有沉淀剂或配合剂存在时 可反应 2 化学性质 2 2Cu S Cu2S 想想银和金与硫反应的情况 3 与X2作用 常温下反应常温下反应较慢只能在加热条件下进行 4 与酸作用 Cu Ag Au不能置换稀酸中的H 还原性差 生成难溶物或配合物 使单质还原能力增强 Cu Ag Au可溶于氧化性酸 1 4铜族元素的主要化合物 一 铜的化合物 1 氧化数为 1的化合物 Cu2O和CuOH Cu2O是红色固体 不溶于水 溶于稀酸时歧化析出铜单质 溶于氨水生成不稳定的无色配合物 容易氧化为蓝色氨合物 对热稳定 Cu2O H2SO4 Cu2SO4 H2OCu2SO4 CuSO4 Cu Cu2O 4NH3 H2O 2 Cu NH3 2 2OH 3H2O4 Cu NH3 2 8NH3 H2O O2 4 Cu NH3 4 2 4OH 6H2O Cu2O的制备方法较多 在0 1MCuSO4中加入6MNaOH 至生成沉淀刚好溶解完 然后加入乙醛溶液1mL 加热 现象 溶液生成红色沉淀 Cu2 4OH Cu OH 4 2 2 Cu OH 4 2 CH2OH CHOH 4CHO Cu2O 4OH 2H2O CH2OH CHOH 4COOH 思考 如何检测醛基 医学上用于检测糖尿病的方法是什么 2 卤化物 CuClCuBrCuI颜色白白白溶解性不溶不溶不溶 制备 Cu2 4I 2CuI I2生成的I2可用硫代硫酸钠除去 I2 2S2O32 2I S4O62 2CuCl2 SO2 2H2O 2CuCl H2SO4 2HCl或 Cu CuCl2 6HCl 浓 2H3 CuCl4 2H3 CuCl4 CuCl 3HCl 稀释 3 硫化物 2Cu S Cu2S 2Cu2 2S2O32 Cu2S S 2SO42 4H 1 氧化数为 2的化合物 CuO和Cu OH 2 Cu2 2OH Cu OH 2 Cu OH 2显两性 既溶于酸 又溶于过量浓碱生成蓝色Cu OH 4 2 Cu OH 2 2NaOH Na2 Cu OH 4 Cu OH 2 2HCl CuCl2 2H2O 2 卤化物 Cu OH 2 2HCl CuCl2 2H2OCuO 2HCl CuCl2 H2O 想一想 用此法能否制得碘化铜 为什么 2CuCl2 2H2O Cu OH 2CuCl2 2HCl 773K 2CuCl2 2H2O CuCl2 2H2O 在通有HCl气体 a CuCl2的晶体结构 b 链的结构 c Cu在CuCl2中的环境无水CuCl2的结构 3 硫酸铜 CuSO4 5H2O的结构 随着不同的温度 CuSO4 5H2O可逐步脱水 CuSO4 5H2O的颜色是蓝色的 俗称蓝矾 胆矾 工业 电镀 电池 印染 染色木材保存 制颜料等 农业 制 波尔多 溶液 用于杀虫灭菌 加入贮水池中可防止藻类生长 无水硫酸铜是白色粉末 不溶于乙醇和乙醚 具有很强的吸水性 吸水后显特征的蓝色 可利用这一性质检验乙醚 乙醇等有机溶剂中的微量水分 也可用作干燥剂 用途 4 硝酸铜 思考 硝酸铜的盐为何含有水 制备无水的硝酸铜的条件是什么 5 硫化物 硫化物均不溶于水和稀酸 可溶于热的稀酸 硝酸或王水 也溶于氰化物 3CuS 8HNO3 3Cu NO3 2 2NO 3S 4H2O2CuS 10CN 2 Cu CN 4 3 CN 2 S2 想一想 10CN 在这里所起的作用是什么 6 配合物 Cu2 易与含有孤对电子的阴离子形成配合物 常见的配位数是4和6 想一想 配位数为4的和配位数为6的各是什么构型 2Cu2 10CN 2 Cu CN 4 3 CN 2 试分析该反应的过程是怎样的 三 铜 与铜 的相互转化 1 在气态或高温下 铜 铜 从离子的电子构型来看Cu 比Cu2 稳定这可以从电离势来解释的 2 在溶液中 根据铜的电极电势可知 Cu 总是要发生歧化 Cu电极电势0 152V0 521VE A Cu2 Cu Cu 0 337V 3 由于Cu2 的极化能力比Cu 强 在高温下Cu2 的化合物变得不稳定 受热变成Cu 的化合物 另外 从热力学观点考虑 即升温有利于向熵增大的方向进行 二 银的化合物 1 1价银的盐一般都不溶于水 但易于形成配合物 而溶于水 2 硝酸银 3Ag 4HNO3 稀 3AgNO3 NO 2H2OAg 2HNO3 浓 AgNO3 NO2 H2O 2AgNO3 2Ag 2NO2 O2 见光分解 4 银镜反应 2Ag NH3 2 RCHO 2OH RCOONH4 2Ag 3NH3 H2O 3 卤化银 制备 Ag2O 2HF 2AgF H2O Ag X AgCl AgBr AgI 白 浅黄 黄 AgF是离子晶体 易溶于水 其它卤化物均不溶于水 随卤离子的半径增大溶解度变小 颜色加深 这是由于阴阳离子的相互极化作用引起的 卤化银的感光性 AgBr Ag Br 光 卤化银大量用于制感光材料 从胶片到相片的过程可表示如下图所示 感光潜影 定影 显影 显影剂是一种还原剂 如对苯二酚 反应如下 HO OH 2AgBr 2Ag O O 2HBr 经过显影后 随着银的生成 逐渐显出影像 经过显影后 随着银的生成 逐渐显出影像 定影剂的主要成分是硫代硫酸钠 多余的卤化银在定影剂中被溶解掉 以保证影片清昕 反应如下 AgBr 2S2O32 Ag S2O3 2 3 Br 三 金的化合物 AuCl3较稳定的金的化合物 AuCl3具有较强的氧化性 能被强还原剂还原AuCl3 2Zn 2Au 3ZnCl2 想一想 AuCl3是什么构型 Au3 为何比Au 稳定 在气态或固态时AuCl3是以双聚分子存在 第二节锌族元素 2 1通性 本族元素比铜族元素活泼 自上而下活泼性递减 ZnCdHg原子量65 39112 41200 59价电子3d104s24d105s25d106s2主要氧化态 2 2 1 2 原子共价半径 pm125148149第一电离势 kJ mol 1 9158731013第二电离势 kJ mol 1 174316411820M2 水合热 kJ mol 1 2054 1816 1833升华热 kJ mol 1 10111262电负性1 651 692 00 2 2Zn的基本反应与其重要的化合物 一 单质 1 存在和冶炼 闪锌矿 ZnS 菱锌矿 ZnCO3 红锌矿 ZnO 焙烧 2ZnS 3O2 2ZnO SO2 热还原 2C O2 2COZnO CO Zn CO2 火法炼锌 湿法炼锌 2ZnS 3O2 2ZnO SO2 ZnO H2SO4 ZnSO4 H2O 电解 Zn2 H2O Zn O2 2H 2 性质 Zn 2H Zn2 H2 Zn 2OH 2H2O Zn OH 4 2 H2 Zn 4NH3 2H2O Zn NH3 4 2 2OH H2 Zn S ZnS4Zn 2O2 3H2O CO2 ZnCO3 3Zn OH 2 二 Zn重要的化合物及反应 1 沉淀反应 Zn2 2OH Zn OH 2 白 Zn OH 2 2H Zn2 2H2OZn OH 2 2OH Zn OH 4 2 思考 Zn2 与Cd2 Zn2 与Al3 怎样区别 利用什么样的性质 2 配位反应 可与有孤对电子的阴离子形成配合物 3 水解反应 ZnCl2 H2O H ZnCl2 OH 它能溶解金属氧化物 FeO 2H ZnCl2 OH Fe ZnCl2 OH 2 H2O 2 3Hg的基本反应与其重要的化合物 一 单质Hg 1 存在和冶炼 HgS O2 Hg SO2 HgS Fe Hg FeS HgS 4CaO 4Hg 3CaS CaSO4 2 性质 汞Hg 汞是特殊的金属 常温下呈液态 有流动性 在273 573K之间 体积膨胀系数均匀 又不湿润玻璃 可用来做温度计 汞蒸气有毒性 Hg S HgS O2 Hg能溶解一些金属 生成汞齐 想一想 生成汞齐的条件 Hg化学性质不太活泼 3Hg 8HNO3 3Hg NO3 2 2NO 4H2O若汞过量 则生成亚硝酸汞 Hg NO3 2 Hg Hg2 NO3 2 二 Hg的重要化合物 1 沉淀反应 Hg2 2OH HgO 黄 H2O Hg22 2OH Hg HgO H2O Hg2Cl2 2NH3 HgNH2Cl Hg NH4Cl HgCl2 2NH3 Hg NH2 Cl NH4Cl 与碱反应 同弱酸及盐的反应 HgS Na2S 浓溶液 Na2 HgS2 3HgS 12HCl 2HNO3 3H2 HgCl4 3S 2NO 4H2O Hg22 H2S HgS Hg 2H Hg NO3 2 Na2CO3 HgO CO2 2NaNO3 与卤化物的反应 Hg22 2X Hg2X2 Hg2 S2 HgS 黑 Hg2 NO3 2 Na2CO3 HgO Hg CO2 2NaNO3 2 配位反应 Hg2 4CN Hg CN 4 2 Hg2 4CN HgCN4 2 Hg2 2I HgI2 红 HgI2 KI K2 HgI4 NH4Cl 2K2 HgI4 4KOH Hg2O NH2 I 红棕色 KCl