元素化学ds区元素精品名师资料

1、cu、ag、au和zn、hg、cd(一) 铜族元素的单质它们的密度大于 5 g cm-3，都属于重金属，其中金的密度最大，为 19.3 gcm-3。与 d 区元素相比，铜族元素单质的熔点、沸点相对较低，硬度较小，有极好的延展性和可塑性。铜、银、金的导热、导电能力极强，尤以银为最强，铜是最常用的导体。 铜、银、金能与许多金属形成合金，其中铜的合金品种最多。银表面反射光线能力强，过去用作银镜、保温瓶、太阳能反射镜。铜族位于周期系的铜族位于周期系的ib族，包括铜（族，包括铜（、银（）、金三种、银（）、金三种元素。元素。纯铜为，银为，金为。 铜和银的用途很广，除用作钱币、饰物外，铜大量用来制造电线、电

2、缆，广泛用于电子工业和航天工业及各种化工设备。铜合金主要用于制造齿轮等机械零件、热电偶、刀具等。铜还是生命必需的微量元素, 有 “生命元素” 之称。银主要用于电镀、制镜、感光材料等。 金主要作为黄金储备、铸币、电子工业及制造首饰。为使金饰品变得坚硬且价格便宜，常把金与适量银、铜熔炼成合金，其中金的质量分数用 “k”表示，1 k 表示金的质量分数为 4.166%，纯金为 24 k 金。 铜、银、金的化学性质比较稳定。在干燥空气中不易被氧化，有二氧化碳及湿气存在时，则在表面上生成绿色的碱式碳酸铜：2222232cu + o + h o + co cu (oh) co 金是在高温下惟一不与氧气反应的

3、金属，在自然界中仅与碲形成碲化金。银的活泼性介于铜和金之间。银在室温下不与氧气和水反应，即使在高温下也不与氢气、氮气或炭作用，与卤素反应较慢，在室温下与含有硫化氢的空气接触时，表面生成一层黑色的硫化银：22224ag + 2h s + o 2ag s + 2h o 铜、银不溶于非氧化性稀酸溶液，但溶于硝酸和热的浓硫酸溶液中。金不溶于硝酸，但溶于王水中。银不溶于王水，是由于银在王水中表面生成 agcl 薄膜而阻止反应进行。二、氧化数二、氧化数铜、银、金三个元素，每一个元素都有铜、银、金三个元素，每一个元素都有+1、+2和和+3三种氧化数。最常见的氧化数：铜为三种氧化数。最常见的氧化数：铜为+2、

4、银为、银为+1、金为金为+3。原因是原因是ib族的族的ns电子和次外层电子和次外层(n-1)d电子能量相电子能量相差不大，在与其他元素化合时，不仅差不大，在与其他元素化合时，不仅ns电子能参加反电子能参加反应，应，(n-1)d电子也能依反应条件的不同，可以部分参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。如：加反应，即表现出不同的氧化态。如：cu2o、cuo、kcuo2(铜酸钾铜酸钾)、agno3、agf2、agiago2等。等。而碱金属主要氧化态是而碱金属主要氧化态是+1。化学活泼性远小于碱金属；从上到下，金属活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

5、的变化规律相反。泼性递减；与碱金属的变化规律相反。三、标准电极电势三、标准电极电势四、氢氧化物的碱性和稳定性四、氢氧化物的碱性和稳定性 氢氧化物的碱性较弱，且极易脱水形成氧化氢氧化物的碱性较弱，且极易脱水形成氧化物，而碱金属氢氧化物是强碱，对热非常稳定。物，而碱金属氢氧化物是强碱，对热非常稳定。 一、 存在和冶炼 铜族、锌族元素均为亲硫元素，除au外，主要以硫化物存在地壳中。此外，还有碳酸盐、氧化物、氯化物矿等。我国江西有较大的铜矿。金以单质形式存在。它们都可形成许多合金。 二、性质和用途 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

6、盐酸： 2cu+2h2so4+o22cuso4+2h2o 2cu+8hcl（浓）2h3cucl4+h2 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+o22ag2s+2h2o 金则不能。 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+4hno33agno

7、3+no+2h2o au+4hcl+hno3haucl4+no+2h2o 一、铜的化合物 1.氧化物(+1) 铜主要为cu（）、cu（）化合物，cu（）最为稳定。最近还发现cu（0）、cu（）、cu（）不很稳定的化合物。cu（）化合物在生物化学上有重要作用。主要讨论cu（）、cu（）的化合物。 2.氧化态为+2价的化合物 （ 1）氢氧化铜和氧化铜）氢氧化铜和氧化铜 cu2+ cu(oh)2 cu(oh)42- 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显两性，既溶于酸，又溶于过量浓碱生成蓝色cu（oh）42-。 cu（oh）2+2naohna2cu（

8、oh）4 由于由于cu（oh）2的酸性较弱及溶度积较小（的酸性较弱及溶度积较小（ksp=2.610-19），故需），故需和较浓的强碱溶液反应才能溶解。和较浓的强碱溶液反应才能溶解。 3.卤化物 hcl(浓)+cu+cucl2=2cucl2-+2h+生成物用水稀释则得cucl白色沉淀。2cu2+4i-=2cui+i2除i-,二价铜在有x-及还原剂同时存在时生成cux（2）卤化铜cucl2的很浓的溶液呈黄绿色、浓溶液呈绿色cucl42-和cu(h2o)42+的混合色、稀溶液呈蓝色，无水cucl2呈棕黄色，共价化合物，结构为:cuclclclclcucuclclclclcucu 4.硫酸铜cuso4

9、5h2o胆矾，最重要的二价铜盐。水解显微酸性，可与较活泼金属反应、与碱或氨水反应，还可作农药。如：波尔多液将cuso45h2o、cao及水按1:1:100配制的乳液。在硫酸铜溶液中加入硫代硫酸钠共热生成硫酸亚铜。 5.硝酸铜 硝酸铜水合物有3种类型。 6.配合物 铜离子带两个正电荷,因此比亚铜离子更易形成配合物。7.硫化亚铜 硫化亚铜是难溶的黑色物质.cu2+和和cu+的相互转化的相互转化 当我们考察当我们考察cu（）和）和cu（）大多数化合物时）大多数化合物时会发现：会发现：cu（）化合物大都是难溶物或配合物。）化合物大都是难溶物或配合物。cu（）的可溶单盐即）的可溶单盐即cu+（ag）离子

10、，极不稳定，然而）离子，极不稳定，然而cu（）与）与cu（）不同。许多）不同。许多cu（）盐都是可溶）盐都是可溶的，能以的，能以cu2+（aq）离子存在。）离子存在。 为什么为什么cu（）不能以）不能以cu+（aq）离子存在呢？）离子存在呢？ 这是因为这是因为cu（）在水溶液中不稳定，发生歧化反）在水溶液中不稳定，发生歧化反 应应.存在下列平衡：存在下列平衡： 2cu+（aq） cu（s）+cu2+（aq）（）（1） cu（）和）和cu（）相对稳定性由电势图）相对稳定性由电势图 。 锌族元素概述锌族元素概述锌族元素的通性锌族元素的通性 （1） 锌族位于周期系的锌族位于周期系的iib族，包括锌、

11、镉、汞三族，包括锌、镉、汞三种元素。种元素。 （2）iib族的价电子结构为族的价电子结构为(n-1)d10ns2。最外层电子。最外层电子数虽然与数虽然与iia族相同但性质上却没有多少共同之处。族相同但性质上却没有多少共同之处。锌族元素概述锌族元素概述 （3）iib族的次外层为族的次外层为18电子构型，电子构型，z*（有效核（有效核电荷）高，故第一电离势比碱土金属的高、半电荷）高，故第一电离势比碱土金属的高、半径小。径小。锌族元素的重要化合物锌族元素的重要化合物 1、氢氧化物和氧化物、氢氧化物和氧化物 zn（oh）2是两性化合物，因而可溶于过量的强碱中形成是两性化合物，因而可溶于过量的强碱中形成

12、 羟基锌酸羟基锌酸盐盐zn（oh）42- zn（oh）22oh-zn（oh）42- 与与zn（oh）2不同，不同，cd（oh）2的酸性特别弱，不易溶于强碱中（只缓慢的酸性特别弱，不易溶于强碱中（只缓慢溶于热、浓的强碱中）。溶于热、浓的强碱中）。hg（oh）2极不稳定，当汞盐与碱反应，析出的极不稳定，当汞盐与碱反应，析出的不是不是hg（oh）2，而是黄色的，而是黄色的hgo。 因因hg（oh）2立即分解立即分解 hg2+2oh-hgo+h2o ag2o显弱碱性，不溶于碱。显弱碱性，不溶于碱。zn（oh）2和和cd（oh）2比比hg（oh）2稳定，只在加热时脱去水，变为稳定，只在加热时脱去水，变为

13、zno、cdo。2、 硫化物硫化物 zn、cd、hg的硫化物颜色由的硫化物颜色由zn至至hg依次加深（白依次加深（白色、黄色、黑色），它们的溶解度依次降低。根据它们色、黄色、黑色），它们的溶解度依次降低。根据它们溶度积的差别，控制溶液的溶度积的差别，控制溶液的ph值，可将值，可将zn、cd分离。分离。 hgs是溶解度最小的金属硫化物，只能溶于王水是溶解度最小的金属硫化物，只能溶于王水 3hgs12hcl2hno3 3h2hgcl4+3s+2no+4h2o 还可溶于浓还可溶于浓na2s溶液中，生成二硫合汞酸钠：溶液中，生成二硫合汞酸钠： hgs+na2s（浓溶液）（浓溶液）na2hgs2 3、卤

14、化物、卤化物 汞的卤化物除氟化物外均为共价型，汞的卤化物除氟化物外均为共价型，hgcl2为典型的共价分子。在为典型的共价分子。在hgcl2水溶液中几水溶液中几乎乎99为为hgcl2分子，其解离常数很小：分子，其解离常数很小： hgcl2 hgcl+cl- k1=3.210-7 hgcl+ hg2+cl- k2=1.8107 这是因为这是因为hg2+的有效核电荷较的有效核电荷较zn2+、cd2+高，离子极化力强，使键型发生变化，高，离子极化力强，使键型发生变化，zncl2、cdcl2为离子键，为离子键，hgcl2为共价键。为共价键。 4、配合物、配合物 在锌族元素中，在锌族元素中，m2+离子都能

15、形成配合物，而离子都能形成配合物，而hg（）的配）的配位能力最强，它能与许多配体形成稳定的配合物位能力最强，它能与许多配体形成稳定的配合物 zn2+4cn-zn（cn）42- k稳稳=1.01016 cd2+4cn-cd（cn）42- k稳稳=1.31018 hg2+4cn-hg（cn）42- k稳稳=3.31041 由于由于hg2+的极化力强，极易与大的可极化的配体形成稳定的的极化力强，极易与大的可极化的配体形成稳定的配合物。例如，与氮配体能形成较稳定配合物，与硫配体形成配配合物。例如，与氮配体能形成较稳定配合物，与硫配体形成配合物的稳定性大于氧配体，而卤配合物的稳定性：合物的稳定性大于氧配

16、体，而卤配合物的稳定性：cl-br-i-。 hg2+4cl-hgcl42- k稳稳1.61015 hg2+4i-hgi42- k稳稳=7.21021 三、锌的生物作用和含镉、汞废水处理三、锌的生物作用和含镉、汞废水处理 1、锌的生物作用、锌的生物作用 锌在人体内的含量为锌在人体内的含量为1.5-2.5克，与铁相克，与铁相当，但却是人体必不可少的微量元素之一。它当，但却是人体必不可少的微量元素之一。它参与人体的免疫、认知、调节人体生命活动等参与人体的免疫、认知、调节人体生命活动等多种功能。多种功能。 缺锌症以慢性的、非炎性皮炎为特征，缺锌症以慢性的、非炎性皮炎为特征，该病以皮肤增厚。皮屑增多、掉

17、毛、搔痒为特该病以皮肤增厚。皮屑增多、掉毛、搔痒为特征。胎儿的发育早期缺锌可引起致畸性。儿童征。胎儿的发育早期缺锌可引起致畸性。儿童急性缺锌可引发癫痫病。急性缺锌可引发癫痫病。 二、镉和汞的毒性（自学）二、镉和汞的毒性（自学） 三、含镉、汞废水的处理（自学）三、含镉、汞废水的处理（自学）锌族元素与碱土金属的对比锌族元素与碱土金属的对比 1.溶点、沸点：溶点、沸点： 锌族金属的熔点、沸点比碱土金属低，锌族金属的熔点、沸点比碱土金属低，汞在常温下是液体。汞在常温下是液体。 2.化学活泼性：化学活泼性： 锌族元素较碱土金属差。表现在常温下和锌族元素较碱土金属差。表现在常温下和在干燥空气中锌族元素不发

18、生变化；它们都不在干燥空气中锌族元素不发生变化；它们都不能从水中置换出氢气；在稀盐酸中，锌易溶解，能从水中置换出氢气；在稀盐酸中，锌易溶解，镉溶解较慢，汞完全不溶。同族元素金属活泼镉溶解较慢，汞完全不溶。同族元素金属活泼性恰好与性恰好与iib族相反。族相反。 3.键型和配位能力：键型和配位能力： 锌族元素形成共价化合物和配合物的倾向都比碱锌族元素形成共价化合物和配合物的倾向都比碱土金属要强的多。土金属要强的多。 4.氢氧化物的酸碱性及其变化规律：氢氧化物的酸碱性及其变化规律： 锌族元素的氢氧化物是弱碱性，易脱水分解，氢锌族元素的氢氧化物是弱碱性，易脱水分解，氢氧化锌和氢氧化钡都是两性氢氧化物。锌族元素从上氧化锌和氢氧化钡都是两性氢氧化物。锌族元素从上到下，氢氧化物的碱性增强，而金属活泼性却是减弱到下，氢氧化物的碱性增强，而