铜族和锌族元素庞PPT课件

.,1,本章内容,第一节铜族元素第二节锌族元素,.,2,本章要求,.掌握铜、银、锌、汞单质的性质和用途。,.掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物及其重要盐类的性质。,.掌握Cu()、Cu()、Hg()、Hg()之间的相互转化。,.掌握A和B；A和B族元素的性质对比。,.,3,1-1铜族元素的通性,第一节铜族元素,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CuAgAu活泼性递减。金是很惰性的金属。,铜族位于周期系的IB族，包括铜、银、金三种元素。,.,4,一、电子层结构和元素氧化态,铜、银、金三个元素，每一个元素都有+1、+2和+3三种氧化数。最常见的氧化数：铜为+2、银为+1、金为+3。,Cu2O、CuO、KCuO2(铜酸钾)、AgNO3、AgF2、AgIAgO2等。而碱金属主要氧化态是+1。,铜族：(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns1碱金属：(n-1)s2(n-1)p6ns1,.,5,原因是IB族的ns电子和次外层(n-1)d电子能量相差不大，在与其他元素化合时，不仅ns电子能参加反应，(n-1)d电子也能依反应条件的不同，可以部分参加反应，即表现出不同的氧化态。,二、成键特征,可以形成离子键,它们的电离能不是很大，与变形性小电负性大的原子成键时，可以失去电子形成离子键,CuSO4,AgNO3,AgF,.,6,由于18电子结构的离子具有很强的极化力和明显的变形性，所以铜族元素一方面易形成共价化合物，另一方面由于它们离子的d、s、p轨道能量相差不大，能级较低的空轨道较多，所以铜族元素容易形成配合物。,Cu(NH3)42+,Cu2I2AgI,AuCl3,容易形成共价键和配位键,.,7,表20-1铜族元素的基本性质,虽然铜的第二电离势较大，但铜的二价离子水合热的负值更大，因此铜在水溶液中的稳定价态是2,同周期元素比较，铜族元素的原子半径比碱金属原子小得多。,三、基本性质,.,8,化学活泼性远小于碱金属；从上到下，金属活泼性递减；与碱金属的变化规律相反。,四、标准电极电势,.,9,同周期元素核电荷：碱金属铜族,由于上述两种因素,加上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。,五、性质变化特点,.,10,辉铜矿,1-2金属单质,一、存在和冶炼,1.存在,黄铜矿,斑铜矿,赤铜矿,孔雀石,闪银矿,黄金,.,11,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.金属冶炼,.,12,有关的冶炼反应,焙烧：2CuFeS2O2=Cu2S2FeSSO2制冰铜：2FeS3O2=2FeO2SO2FeOSiO2=FeSiO3mCu2SnFeS=Cu2SnFeS（冰铜）制粗铜：2Cu2S3O2=2Cu2O2SO22Cu2OCu2S=6CuSO2,电解精炼阳极（粗铜）：CuCu2+2e阴极（纯铜）：Cu2+2eCu电解反应Cu（粗铜）=Cu（纯铜）,比铜活泼的金属杂质溶解于溶液中,比铜不活泼的金属杂质沉于阳极泥中,.,13,浸取：4Au8NaCN2H2OO24NaAu(CN)24NaOH4Ag8NaCN2H2OO24NaAg(CN)24NaOHAg2S4NaCN2NaAg(CN)2Na2S还原：2NaAu(CN)2Zn2AuNa2Zn(CN)42NaAg(CN)2Zn2AgNa2Zn(CN)4淘金法,银Ag,金Au,湿法冶炼Ag和Au,NaCN溶液浸取,矿物,往浸取液中加放锌粉还原,锌粉,有关反应：,.,14,三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：,二、单质性质和用途,2Cu+8HCl（浓）2H3CuCl4+H2,2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O,.,15,铜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。银、金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+CO2Cu（OH）Cu（OH）2CuCO3,银、金则不发生这个反应。铜、银能和H2S、S反应：,4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O,金则不能。,.,16,铜与银很容易溶解在硝酸或热的浓硫酸中，而金只能溶于王水中。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+HNO3HAuCl4+NO+2H2O,.,17,近日，瑞士一家珠宝公司与MP3厂商合作推出一款全部机身（包括耳机在内）全部由24K黄金包裹的特别版MP3播放器，它由某品牌MP3播放器MP-400改制，在容量上也达到了目前市场上袖珍型闪存MP3的最高容量，1GB。,.,18,1-3主要化合物,一、铜的化合物,1.氧化物,Cu2O氧化亚铜,CuO氧化铜,Cu,在空气中加热,在氧气中燃烧,1273K,高温下稳定性:Cu2OCuO均难溶于水,.,19,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,医生用此法可检验糖尿病,溶液中Cu2O的制备,Cu2+4OH-Cu(OH)42-,.,20,Cu2O是红色固体，不溶于水，溶于稀酸时岐化析出铜单质，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。,4Cu(NH3)2+8NH3H2OO24Cu(NH3)42+蓝色4OH-6H2O,Cu2O性质,Cu2OH2SO4Cu2SO4H2O,Cu2SO4CuSO4Cu,Cu2OH2SO4CuSO4Cu+H2O,Cu2O4NH3H2O=2Cu(NH3)2+无色2OH-3H2O,.,21,醋酸二氨合铜()是可溶性配合物，合成氨工业常用它来吸收对催化剂有毒的CO气体：,2.卤化物,CuClCuBrCuICuF2CuCl2CuBr2颜色白白白白黄氯棕黑溶解性不溶不溶不溶微溶溶溶,.,22,制备,卤化亚铜由+2价铜盐还原制备,Cu2+4I-2CuII2生成的I2可用硫代硫酸钠除去：I22S2O32-2I-S4O62-,2CuCl2SO22H2O2CuClH2SO42HCl,（也存在配位数为2和3的配合物）,.,23,想一想:用此法能否制得碘化铜?为什么?,氧化铜或氢氧化铜与氢卤酸反应可得到卤化铜。,Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O,CuO+2HCl=CuCl2+H2O,解释见P348,.,24,卤化铜的性质,4Cu(NH3)2+8NH3H2OO24Cu(NH3)42+4OH-6H2O,无水盐强热分解为氯化亚铜：,CuCl2NH3H2O=Cu(NH3)2+Cl-2H2O,.,25,在过量Cl-存在下可形成配合离子：Cu(H2O)62+蓝色4Cl-CuCl42-(黄色)6H2O,CuCl2为链状共价物,溶于水、乙醇和丙酮,溶液中结晶出来的氯化铜含有两个结晶水，加热分解成为碱式盐，所以无水物应在氯化氢气流中干燥,.,26,铜与硫加热反应或用硫代硫酸钠还原Cu2+,在Cu2+溶液中通入H2S,Cu2S,CuS,高温,黑色,3.硫化物,2Cu2+2S2O32-Cu2SS2SO42-4H+,Cu2+H2S=CuS+2H+,.,27,Ksp(Cu2S)=210-47Ksp(CuS)=8.510-45,2CuS10CN-2Cu(CN)43(CN)2S2-,硫化物均不溶于水和稀酸,可溶于硝酸或王水,也溶于氰化物,3CuS8HNO33Cu(NO3)22NO3S4H2O,.,28,4.硫酸铜,CuSO4为蓝色,味苦,俗称蓝矾或苦矾,是重要的试剂和杀菌剂。,铜与浓硫酸反应,氧化铜或氢氧化铜与稀硫酸反应,CuSO4,铜与稀硫酸在充足的氧气中反应,.,29,CuSO45H2O的结构,.,30,CuSO45H2O受热失水分解,.,31,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。,.,32,硫酸铜的用途,工业,农业,电镀、电池、印染、染色木材保存、制颜料等,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,波尔多液配方：CuSO45H2O：CaO：H2O=1：1：100,.,33,.,34,5.铜配合物,一价铜配合物一般是无色的,配位数为2-4,卤素、氨的配合物稳定性较差，但四氰合铜()非常稳定。,Cu(CN)43-,CuCl42-,Cu(H2O)42+,2CuS+10CN-=2Cu(CN)43-+2S2-+(CN)2,Cu(OH)42-,.,35,Cu(NH3)42+,由于Cu2+离子的轨道未占满电子,因而它比Cu+更容易形成配合物,并且呈现较深的颜色。它的配位数为4。,纤维素,纤维素溶液,水或酸,铜氨溶液可溶解纤维素,.,36,6.铜()铜()的相互转化,根据铜的电极电势可知,在溶液中，Cu+总是要发生岐化。因此一价铜化合物只存在于较稳定的配合物中或者是存在于难溶物中。,Cu电极电势0.158V0.522VE(A)Cu2+Cu+Cu0.34V-,.,37,在高温下，由于铜的第一电离势较低，第二电离势很大，所以容易形成一价铜的化合物，如在高温下可发生下列反应：,4CuO2Cu2OO2,2CuCl2=2CuCl+Cl2,2CuBr2=2CuBr+Br2,2CuS=Cu2S+S,.,38,想一想:,CuSO4溶液,过一会后,开始有什么现象?,加入过量NaCN溶液,有什么变化?,加入NaCN溶液,最终产物是什么?,生成棕黄色的Cu(CN)2,最终产物是无色的Na3Cu(CN)4,棕黄色沉淀很快分解为白色CuCN并放出(CN)2气体,.,39,二、银的化合物,1.氧化银,AgNO3,AgOH白,Ag2CO3白,Ag2O暗棕色,NaOH,Na2CO3,-H2O,-CO2,极不稳定,.,40,有关反应：,AgNO3+NaOH=AgOH+NaNO3,2AgOH=Ag2O+H2O,2AgNO3+Na2CO3=Ag2CO3+2NaNO3,Ag2CO3=Ag2O+CO2,.,41,Ag2O的性质,Ag2O极易溶于硝酸或氨水溶液生成硝酸盐或银氨离子。,氧化银不溶于水,呈暗棕色,由于它的生成热很小,很不稳定,容易被还原为金属银,Ag2OCO2AgCO2,Ag2OH2O22AgH2OO2,.,42,2.硝酸银,制备,3Ag4HNO3(稀)3AgNO3NO2H2O或:Ag2HNO3(浓)AgNO3NO2H2O,想一想：为了充分利用硝酸，应当采用浓硝酸还是稀硝酸？,硝酸银是实验室最常用的可溶性银盐,.,43,提纯,AgNO3Cu2(NO3)2,AgNO3CuO,473K,沉淀CuO,滤液AgNO3,溶解过滤,纯AgNO3,重结晶,原理,步骤,.,44,2AgNO3=2Ag+2NO2+O2,硝酸银见光受热会分解，因此必须保存于棕色瓶和避光阴凉处,固体AgNO3或其溶液都是强氧化剂,即使在室温下,许多有机物都能将它还原成黑色银粉。如AgNO3遇到蛋白质即生成黑色蛋白银,所以皮肤或布与它接触都会变黑。EA0（Ag+/Ag）=0.779V,.,45,10%的硝酸银溶液尖医药上作消毒剂。大量的硝酸银用于制造照相底片上的卤化银。,非常重要的化学试剂,AgNO3,.,46,3.卤化银,Ag2O+2HF=2AgF+H2O,制备,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。,.,47,感光潜影,定影,显影,卤化银的感光性,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,.,48,显影剂是一种还原剂，如对苯二酚，反应如下：,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，以保证影片清晰，反应如下：,AgBr2S2O32-Ag(S2O3)23-Br-,.,49,4.银的配合物,Ag(CN)2-,Ag(NH3)2+,Ag(S2S3)23-,AgCl2-,4.5105,1.7107,1.61013,1.01021,银氨溶液用于进行银镜反应,2Ag(NH3)2+RCHO+2OH-=RCOONH4+2Ag+3NH3+H2O,Ag(S2S3)23-用于做定影液,Ag(CN)2-用于湿法提银和电镀。,K稳:,.,50,5.银的常见难溶盐,Ag2S(黑色)Ksp1.610-49Ag2CrO4(红色)Ksp910-12AgI(黄色)Ksp1.510-16Ag2SO4（白色）Ksp1.610-5,大部分的银盐都是难溶盐，Ag2S最难溶,利用难溶盐的颜色可以进行各种阴离子的鉴定,分析上用铬酸盐作为硝酸银滴定氯离子的终点指示剂,.,51,第二节锌族元素,2-1锌族元素的通性,一、基本性质,它们的离子水合热特别大，所以+2氧化数是本族元素特征氧化数,.,52,本族元素比铜族元素活泼，自上而下活泼性递减。,.,53,二、成键特征,M2+,锌族离子,1、18电子构型极化作用强，易形成共价键。,(n-1)d10,2、容易进行SP3杂化，形成四面体构型配合物。,3、除Hg可以形成+1氧化数外，Zn和Cd只有+2氧化数，Hg的+1价态化合物实际上是以-Hg-Hg-双聚离子存在。,4、18电子构型的离子或配合物一般是无色的。,.,54,2-2金属单质,一、存在和冶炼,.主要矿物,闪锌矿ZnS,菱锌矿ZnCO3,晨砂HgS,镉矿常与锌矿共存,闪锌矿,菱锌矿,辰砂,.,55,矿物富集,精矿焙烧,热还原,粗锌,精馏提纯,火法炼锌,2ZnS+3O2=2ZnO+SO22CO2=2COZnOCO=ZnCO2,.冶炼,有关反应：,.,56,HgSO2=HgSO2HgS+4CaO=4Hg+3CaS+CaSO4,晨砂与空气或氧化钙共热可得到金属汞,用蒸馏的方法可使汞分离出来。,.,57,二、性质和用途,、物理性质,表：锌、镉、汞的物理性质,它们的熔沸点低，汞是所有金属中熔点最低的金属，本族元素密度以汞的最大。,.,58,汞Hg,汞蒸气有毒！使用要注意防止其掉落在地板上,汞要在水底下保存。,.,59,黄铜Cu-Zn,容易形成合金,汞齐Hg-M,不仅锌族元素之间容易形成合金，它们还容易与其他金属形成合金。但铁族金属不形成汞齐，可用铁制容器盛水银。,“齐”是我国古代对合金的称呼,.,60,Zn、Cd是电镀的原料锌大量用于制造黄铜、白铁皮等合金。锌用于制造干电池。汞用于制造温度计、压力计、太阳灯等锌是人体不可缺少的微量元素。锌也是植物生长的微量元素。,用途,.,61,.化学性质,1.与非金属的反应,在加热的条件下，锌族元素可与O2、S、X2等非金属反应,本族元素中，化学活泼性最强的是锌，最不活泼的是汞，镉的化学性质类似于锌，主要反应表现为：,.,62,4Zn+2O2+3H2O+CO2=ZnCO33Zn(OH)2,汞与硫在常温下就能发生反应，这是由于它们的接触面大，另外就是汞与硫的亲和力强。,常温下，镉和汞不与空气反应，锌的表面可形成保护层：,.,63,2.与酸碱反应,Zn+2H+=Zn2+H2Zn+2OH-+2H2O=Zn(OH)2-+H2,锌为两性金属，在稀酸或稀碱中反应生成氢气：,Cd与浓酸反应放出氢气：,Cd+2HCl(浓)=CdCl2+H2,Hg不与浓酸反应，但与硝酸反应,.,64,3Hg8HNO3=3Hg(NO3)22NO4H2O,想一想:锌和铝都是两性金属,都具有银白色,如何用化学方法区别它们?,锌和铝都是两性的一个区别是锌可溶于氨水，铝则不溶,Hg(NO3)2HgHg2(NO3)2,若汞过量，则生成硝酸亚汞：,Cd和Hg都不溶于碱,Zn4NH32H2O=Zn(NH3)42+2OH-H2,.,65,2-3锌族元素的主要化合物,一、氧化物和氢氧化物,制备,Zn2+2OH-Zn(OH)2(白)Cd2+2OH-Cd(OH)2(白)Hg2+2OH-HgO(黄)H2O,氢氧化汞极不稳定，常温下立即分解为氧化物。,.,66,ZnO白色,CdO棕灰色,HgO红色或黄色,锌和镉的氧化物可由碳酸盐热分解得到，也可由氢氧化物热分解得到：,.,67,化学性质,ZnO+2OH-+H2O=Zn(OH)42-,ZnO和Zn(OH)2两性,Zn(OH)2+2H+=Zn2+2H2O,Cd(OH)2+2H+=Cd2+2H2O,Cd(OH)2和CdO弱碱性,CdO+2H+=Cd2+H2O,.,68,HgO+HNO3=Hg(NO3)2+H2O,M(OH)24NH3M(NH3)42+2OH-(MZn,Cd),HgO弱碱性,它们都可溶于有关配合剂溶液中。如氢氧化锌和氢氧化镉可溶解于氨水溶液中：,.,69,二、硫化物,利用硫化物的溶解差别可进行离子的分离和鉴定,.,70,3HgS12HCl2HNO33H2HgCl43S2NO4H2O,锌钡白颜料ZnSBaSO4,镉黄颜料CdS,优良颜料，经久不变色,ZnS晶体是制作荧光粉的主要原料,HgS+Na2S=Na2HgS2,.,71,三、氯化物,锌氧化锌碳酸锌,氯化锌ZnCl2,+盐酸,制干电池,防腐剂,焊药水,有机反应催化剂,氯化汞HgCl2,氯化亚汞Hg2Cl2,.,72,氯化锌溶于水，乙醇，乙醚。由氧化锌或碳酸锌溶于盐酸中得到。它在水溶液中水解呈酸性：,无水氯化锌是溶解度最大的固体盐（333克/100克水，283K）由于它吸水性很强，又可用于作去水剂。,FeO+2HZnCl2(OH)=FeZnCl2(OH)2+H2O,ZnCl2H2OHZnCl2(OH),它能溶解金属氧化物：,.,73,氯化汞HgCl2,白色针状晶体微溶于水有剧毒,共价分子：Cl-Hg-Cl熔点低、易升华，故俗名“升汞”,主要化学性质,在溶液中发生微弱电离：,.,74,HgCl22NH3Hg(NH2)ClNH4Cl,此反应可用于二价汞盐的鉴别,Hg2Cl2+SnCl2=2Hg(黑)+SnCl4,这是又一种检验汞盐的方法,与氨水反应生成白色氯化氨基汞沉淀：,与SnCl2反应：,HgCl2+SnCl2=Hg2Cl2(白)+SnCl4,.,75,氯化亚汞Hg2Cl2,是一种不溶于水的白色粉末,无毒,味略甜,俗称“甘汞”,甘汞医药上用作轻泻剂,化学上常用作甘汞电极,在亚汞化合物中，汞是以双聚体Hg22+的形式出现，氧化数为+1,+Hg:Hg+,两个Hg+以共价键结合,所以汞的共价数是2,.,76,无色或白色,多数微溶于水,和Hg2+离子不同,亚汞离子一般不形成配合物,Hg2Cl2+2NH3=Hg(NH2)Cl+Hg+NH4Cl,亚汞盐的性质,与氨水反应,氯化亚汞在氨水中立刻歧化为白色的氨基氯化汞和黑