化工四大化学(专业)铜族元素(课堂讲义)

1、第十四章 过渡元素(二) 第一节 铜族元素 第十四章 过渡元素(二) 14.1.1铜族元素概述 通性 ds 区区 B 族族 CuAgAuUnn 铜铜银银金金 放放 射射 性性 元元 素素 主要主要 矿物矿物 辉铜矿辉铜矿(Cu(Cu2 2S)S) 黄铜矿黄铜矿(CuFeSCuFeS2 2) 赤铜矿赤铜矿(CuCu2 2O O) 孔雀石孔雀石 (CuCu2 2(OH(OH)2 2COCO3 3) ) 蓝铜矿蓝铜矿 (CuCu3 3(OH(OH)2 2(CO(CO3 3)2 闪银矿闪银矿 (Ag2S) 角银矿角银矿 (AgCl) 岩石岩石 ( (岩脉金岩脉金) ) 砂砾砂砾 ( (冲积金冲积金)

2、) ds 区区 B族族 CuAgAu 铜铜银银金金 价层电子构型价层电子构型 3d104s14d105s15d106s1 主要氧化数主要氧化数 +3、+2、+1 +3、+2、+1+3、+2、+1 离子有较强的极化力，变形性大，其化合离子有较强的极化力，变形性大，其化合 物有一定的共价性。物有一定的共价性。 通性 通性 E /VA Cu3+ Cu2+ Cu+ Cu 2.4 0.159 0.52 Cu+ 易发生歧化： 2Cu+ Cu2+ + Cu Ag3+ Ag2+ Ag+ Ag 1.8 1.98 0.7991 发生： Ag2+ + Ag 2Ag+ Au3+ Au+ Au 1.36 1.83 Au

3、+ 易发生歧化： 3Au+ Au3+ + 2Au 单质物理性质 Cu红色红色Ag银白色银白色Au黄色黄色 密度大, 为重金属, 其中金的密度最大。 如黄铜60%Cu、40%Zn 青铜80%Cu、15%Sn、5%Zn 白铜5070%Cu、1315%Ni、 1325%Zn 能与许多金属形成合金。 化学性质化学活泼性差单质 Cu ：干燥空气中稳定，在含有CO2的 潮湿空气中表面生成铜绿 Ag ：室温时不与氧气和水作用，若与 含H2S空气接触，表面蒙上一层Ag2S 2Cu+O2+H2O+CO2 Cu2(OH)2CO3 Cu、Ag ：不溶于非氧化性酸，能与硝 酸、热浓硫酸作用 4Ag + 2H2S +

4、O2 2Ag2S + 2H2O Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO +4H2O Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4+ SO2 + 2H2O 2Ag+ 2H2SO4(浓) Ag2SO4 + SO2 +2H2O Ag + 2HNO3(65%) AgNO3 + NO2 + H2O 化学性质化学活泼性差单质 Cu ：干燥空气中稳定，在含有CO2的 潮湿空气中表面生成铜绿 Ag ：室温时不与氧气和水作用，若与 含H2S空气接触，表面蒙上一层Ag2S Cu、Ag ：不溶于非氧化性酸，能与硝 酸、热浓硫酸作用 Au：溶于

5、王水 Au+HNO3+4HCl HAuCl4+NO +2H2O 14.1.2铜的重要化合物氧化物 Cu2OCuO 颜色颜色暗红色暗红色黑色黑色 溶解性溶解性难溶于水，易溶于酸难溶于水，易溶于酸 热稳定性热稳定性 稳定稳定,1235 熔化也不分解熔化也不分解 高高 加入氨水加入氨水 Cu(NH3)2+(无色无色)微溶微溶 Cu2O+4NH3+H2O 2Cu(NH3)2+2OH- 在空气中被氧化 4Cu(NH3)2+O2+8NH3+2H2O 4Cu(NH3)42+(深蓝 色)+4OH- 氢氧化物 CuOH不稳定，至今尚未制得 (CuOH)2为浅蓝色，难溶于水 1. 受热易脱水 Cu(OH)2 Cu

6、O + H2O 809 0 C 2. 两性：以碱性为主 Cu(OH)2 + 2H+ Cu2+ + H2O (浅兰色) Cu(OH)2 + 2OH- Cu(OH)42-(亮兰色) 3. 溶于氨水 Cu(OH)2+4NH3 Cu(NH3)42+ + 2OH- 2Cu(OH)42-+C6H12O6(葡萄糖) Cu2O +C6H12O7+4OH-+2H2O (葡萄糖酸) 用此反应可检查尿糖 氯化亚铜(CuCl) 盐类 制取: 1. 在热、浓HCl溶液中, 用Cu粉还原CuCl2 Cu2+ + Cu + 4Cl- 2CuCl2- 2. 用水稀释 2CuCl2- 2CuCl (白色) + 2Cl- 总反应

7、：Cu2+ + Cu + 2Cl- 2CuCl CuCl盐酸溶液可用作测定气体中CO含量 CuCl +CO+H2O CuCl(CO)H2O (氯化羰基亚铜) 盐类氯化铜(CuCl2) 无水CuCl2为棕黄色固体, 是共价化合物 易溶于水和有机溶剂(如乙醇、丙酮) CuCl2溶液随c(Cl-)不同而呈不同颜色 CuCl42-+ 4H2O Cu(H2O)42+ + 4Cl- (黄色) (浅蓝色) 硫酸铜(CuSO4) 盐类 无水CuSO4为白色粉末，易溶于水，吸 水性强，吸水后呈蓝色，可检验有机液 体中的微量水分 CuSO45H2O称为胆矾，呈蓝色 Cu2+易水解，水溶液呈酸性 Cu2+ H2O

8、Cu(OH)+ + H+ 配合物 Cu(I)Cu(II) 常见配位数常见配位数24 主要配合物主要配合物CuCl2- - Cu(SCN)2- - Cu(NH3)2+ + Cu(S2O3)23- 3- Cu(CN)2- - Cu(H2O)42+ 2+ CuCl42-2- Cu(NH3)42+ 2+ Cu()与Cu()的相互转化 Cu() Cu() 价层电子构型 3d10 3d9 固态稳定性 电荷 +1 72 离子 Cu+ Cu2+ 水合焓/(kJmol-1) -593 -2100 溶液中稳定性 由于Cu()固态稳定 所以存在有CuCl、Cu2S、Cu2O 等化合 物 Cu()与Cu()的稳定性比

9、较 Cu()与Cu()的相互转化 2Cu+ Cu2+ + Cu K =1.2106 在酸性溶液中，Cu+易发生歧化 使Cu() Cu() 1. 有还原剂存在 2. 生成Cu()的难溶物或配离子 2Cu2+ + 4I- 2CuI (白色) + I2 2Cu2+4CN- 2CuCN (白色) + (CN)2 2Cu2+SO2+2Cl-+2H2O 2CuCl +SO4 +4H+ KCN过量 CuCN+(x-1)CN-Cu(CN)x1-X (x=24) 2 Cu2+的鉴定 在酸性或中性溶液中， 用K4Fe(CN)6试剂 2Cu2+ +Fe(CN)64- Cu2Fe(CN)6 红褐色 动画演示 14.1

10、.3银的重要化合物 氧化物和氢氧化物 OH)O(s,Ag2OH2Ag 22 - 褐 4223 2NHO(s)AgOH2NH2Ag - 2323 2 Ag O4NHH O2Ag(NH ) 2OH AgOH只有用强碱与可溶性银盐的90% 酒精溶液，在低于零下45时才能制得。 AgOH为白色固体，极不稳定，形成后 立即脱水变为暗棕色。 14.1.3银的重要化合物 卤化银 AgXAgFAgClAgBrAgI 颜色颜色白白浅黄浅黄黄黄 溶解性溶解性 溶于水溶于水难溶于水难溶于水 键型键型离子离子 共价共价 r(X-)增大,变形性增大,共价性增强,溶 解度减小 卤化银具有感光性，可作感光物质 2AgX 2

11、Ag + X2 日光 卤化银 敷有AgBr 照相底片 (亮)感光多 (暗)感光少 曝光 发生反应：AgBr Ag(银核) + Br 亮，感光多，产生Ag 核多 暗，感光少，产生Ag 核少 光子 曝 光 卤化银 敷有AgBr 照相底片 (亮)感光多 (暗)感光少 曝光 Ag多 AgBr多 显影 用显影剂(有机还原剂)处理 AgBr + e- Ag + Br- 亮, Ag 核多, 反应生成Ag多, 残余AgBr少 暗, Ag 核少, 反应生成Ag少, 残余AgBr多 显 影 卤化银 敷有AgBr 照相底片 (亮)感光多 (暗)感光少 曝光 Ag多 AgBr多 显影 黑 亮 定影 用定影剂(主要Na

12、2S2O3)处理 AgBr + 2S2O3 Ag(S2O3)23- + Br- 亮，Ag 多，底片黑 暗，Ag 少，底片亮 定 影 2- 卤化银 敷有AgBr 照相底片 (亮)感光多 (暗)感光少 曝光 Ag多 AgBr多 显影 黑 亮 定影 说 明 以上得到的是“底片” 洗相时，将“底片”放在照相纸上 再进行曝光、显影、定影，即得照片。 硝酸银 Ag+2HNO3(65%) AgNO3+NO2 +H2O1. 制取： 2. 性质： 为易溶于水的无色菱形片状晶体 不稳定，受热或见光易分解 2AgNO3 2Ag + 2NO2 + O2 AgNO3 应保存在棕色瓶中 具有氧化性，遇微量有机物被还原为A

13、g 3. 用途：主要用于照相制造溴化银乳剂、 分析试剂 配合物 过量过量NH3过量过量Na2S2O3过量过量KCN AgCl溶溶溶溶溶溶 AgBr微溶微溶溶溶溶溶 AgI不溶不溶微溶微溶溶溶 溶解溶解 产物产物 Ag(NH3)2+Ag(S2O3)23-Ag(CN)2- Kf1.121072.8810131.261021 配离子稳定性增大 具有弱氧化性 2Ag(NH3)2+RCHO+3OH- 2Ag +RCOO-+4NH3 +2H2O 用于在玻璃、暖水瓶胆上的镀银 配合物 过量过量NH3过量过量Na2S2O3过量过量KCN AgCl溶溶溶溶溶溶 AgBr微溶微溶溶溶溶溶 AgI不溶不溶微溶微溶溶溶 溶解溶解 产物产物 Ag(NH3)2+Ag(S2O3)23-Ag(CN)2- Kf1.121072.8810131.261021 配离子稳定性增大 为