第22章 ds區(qū)金屬教材

第22章ds區(qū)金屬22-1銅族元素

22-1-1銅族元素的通性

22-1-2銅、銀、金單質(zhì)

22-1-3銅族元素的重要化合物

*22-1-4IB族元素和IA族元素性質(zhì)的對(duì)比

22-2鋅族元素22-1-1銅族元素的通性—基本性質(zhì)Cu,Ag,Au：[(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10

ns1

]

與堿金屬：[(n-1)s2(n-1)p6ns1]比較：

Cu族元素電離能高，半徑小，多種價(jià)態(tài)，水溶液中的金屬活潑性，化合物的鍵型，形成配合物的傾向。

水溶液中常見(jiàn)氧化態(tài)：

Cu(+II)，Ag(+I)，Au(+Ⅲ)常見(jiàn)氧化態(tài)為什么不一樣？P69922-1-2銅、銀、金單質(zhì)

一、存在和冶煉*（P700-702）

1存在：

2冶煉：

二、性質(zhì)和用途物理性質(zhì)：P703，表22-3

高熔沸點(diǎn)；低硬度；電、熱的良導(dǎo)體(Ag最好)；延展性很好

?；瘜W(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定，化學(xué)活性Cu→Au降低。2Cu+O2+H2O+CO2＝Cu(OH)2·CuCO3（銅銹）2Cu+4HCl+O2＝2CuCl2+2H2O2Cu+2H2SO4+O2＝2CuSO4+2H2O2Cu+8HCl(濃)=2H3[CuCl4]+H2↑Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+2H2SO4(濃)=CuSO4+SO2+2H2OAg+2HNO3(濃)=AgNO3+NO2+H2O3Ag+4HNO3(稀)＝3AgNO3+NO+2H2O2Ag+2H2SO4(濃)=Ag2SO4+SO2+2H2O4Au+4HCl+HNO3＝HAuCl4+NO+2H2O22-1-3銅族元素的重要化合物一、銅的化合物1、氧化態(tài)為+1的化合物

(3d104s0)①氧化物

CuO

Cu+O2

Cu2O[實(shí)驗(yàn)]CuSO4+NaOH

[Cu(OH)4]2-+醛→Cu2O+酸(檢查糖尿病

)

+H2SO4→Cu2SO4

→Cu+CuSO4

+NH3→Cu(NH3)2+→Cu(NH3)42++HCl(濃)CuCl2-Cu2OO2②鹵化物

CuF

CuCl

CuBr

CuI

紅色，不穩(wěn)(F的c大)白↓，溶解度

(AgX)[實(shí)驗(yàn)]2Cu2++2X-+SO2+2H2O=2CuX↓+4H++SO24-X=Cl，Br2CuCl2+SnCl2=2CuCl↓+SnCl4[實(shí)驗(yàn)]

Cu2++2Cl-+Cu=CuCl↓

CuCl+HCl=H[CuCl2]

2Cu2++4I-=2CuI

↓+I2joCu2+/Cu+=0.152V

joI2/I-=0.53V

Ksp(CuI)=1.27×10-12

joCu2+/CuI=？

0.86VCuI

檢測(cè)Hg：4CuI+Hg=Cu2[HgI4]+2Cu

紅色或棕褐色③硫化亞銅(黑)

Ksp(Cu2S)=2×10-47j(+)<j(-)④配合物

[CuXn](n-1)-

X-=Cl-,Br-,I-[Cu(CN)n](n-1)-

,[Cu(NH3)n]+

配位數(shù)：2，3，4

雜化軌道：

空間構(gòu)型：2、氧化態(tài)為+II的化合物①氧化物和氫氧化物氧化物顯堿性。不溶于水，溶于酸。[實(shí)驗(yàn)]

CuO+4HCl(濃)=CuCl42-+2H++H2O

棕色氫氧化物兩性偏堿。

Ksp=2.2×10-20[實(shí)驗(yàn)]Cu2++2OH-=Cu(OH)2Cu(OH)2+2NaOH=Na[Cu(OH)4]②鹵化物

CuF2，CuCl2，CuBr2，CuI2

固態(tài)：CuCl2CuCl2

?H2O

溶液：[Cu(H2O)6]2+（稀），

CuCl42-（濃），

藍(lán)色黃綠色

CuCl2能溶于水，乙醇和丙酮。加熱(773K)分解：

2CuCl2=2CuCl+Cl2↑

同加熱(>1273K)2CuO=Cu2O+O2↑CuCl

2

?2H2O藍(lán)色晶體。加熱分解：

2[CuCl2?2H2O]=Cu(OH)2?CuCl2+2HCl↑+2H2O

同MgCl2?6H2O,ZnCl2?H2O?③硫酸銅

CuSO4

?5H2O膽礬，藍(lán)礬（P708圖22-2）

H2OOH2HOOCuOSH2OOH2HOO

375K386KCuSO4?5H2O→CuSO4?3H2O→

藍(lán)色

531K923KCuSO4?H2O→CuSO4→CuO+SO3↑

白色[實(shí)驗(yàn)][實(shí)驗(yàn)]2CuSO4+2NH3?H2O=(NH4)2SO4+Cu2(OH)2SO4↓Cu2(OH)2SO4+8NH3

=2Cu(NH3)42++SO42-+2OH-

[實(shí)驗(yàn)]CuSO4+2NaOH

=Na2SO4+Cu(OH)2↓CuSO4+4NaOH

=Na2[Cu(OH)4]+Na2SO4

波爾多液（農(nóng)藥，殺蟲(chóng)劑）：

CuSO4?5H2O：CaO：H2O=1：1：100④硝酸銅

Cu(NO3)2

?nH2On=9,6,3⑤配合物

n=2,3,4,5,6n=4雜化方式：dsp2例：

[Cu(H2O)4]2+[Cu(NH3)4]2+3、Cu(I)和Cu(II)的互相轉(zhuǎn)化：

①

Cu(I)→Cu(II)

（i）酸性溶液中，Cu+歧化：jAoCu2+

0.158Cu+

0.522

Cu2Cu+=Cu2++Cu(s)K=?Cu++Cu+=Cu2++Cu(s)n=1

K=1.4×106

P7112Cu+=Cu2++Cu(s)?Gq=-34.48kJ?mol-1K=[Cu2+]/[Cu+]2Kq

=?

?Gq=-RT

ln

Kq-34.48×103=-8.314×298ln

Kq

K=1.1×106（ii）Cu(I)被適當(dāng)?shù)难趸瘎┭趸豪?

Cu2O+4NH3+H2O=2[Cu(NH3)2]++2OH-

紅色無(wú)色4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3+2H2O=4[Cu(NH3)4]2++2OH-

藍(lán)

可用[Cu(NH3)2]+(aq)除去混合氣體中的O2例2CuCl+O2+4H2O=3CuO?CuCl2?

3H2O+2HCl②

Cu(II)→Cu(I)（i）Cu(II)+還原劑

Cu(I)

或/和沉淀劑Cu(I)

難溶化合物或/和絡(luò)合劑Cu(I)

穩(wěn)定配合物例：

2Cu2++5I-=2CuI

+I2jAoCu2+

0.158Cu+

0.522

Cu

Ksp

(CuI)=1.27×10-12

jAoCu2+

？

CuI

？

Cu

P705，P712

（ii）固態(tài)高溫Cu(II)→Cu(I)

>1000℃2CuO(s)=Cu2O(s)+?O2(g)△rG

298=+108kJ·mol-1>0

p

,298K,非自發(fā)；改變T,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行？

△rH

298=+143.7kJ·mol-1>0

△rS

298=0.119kJ·mol-1·K-1>0“熵驅(qū)動(dòng)”的反應(yīng)

T>△rH

298/△rS

298

二、銀的化合物

1氧化銀

2硝酸銀

3鹵化銀

4配合物銀的化合物的特點(diǎn)：難溶的多：易溶：AgNO3,AgF,AgClO4

難溶：AgCl,AgBr,AgI,AgCN,AgSCN,

白淺黃黃白白

Ag2O,Ag2S,Ag2CO3,Ag2CrO4。

褐黑白磚紅

熱穩(wěn)定性差：(見(jiàn)光、受熱易分解)

形成配合物的能力強(qiáng)：[Ag(NH3)2]+

、[Ag(S2O3)2]3-

Ag(I)的氧化性：Ag+e-=Ag+

jo=0.799V

2[Ag(NH3)2]++HCHO+OH-

=HCOONH4+2Ag+3NH3+H2O

銀鏡*22-1-4IB族元素和IA族元素性質(zhì)的對(duì)比

P7171、物理性質(zhì)：2、化學(xué)活潑性、規(guī)律：3、氧化態(tài)：4、化合物的鍵型、離子氧化性：5、離子形成配合物的能力：6、氫氧化物的堿性、穩(wěn)定性：22-2鋅族元素（ⅡB族）

22-2-1鋅族元素概述

22-2-2鋅族元素的重要化合物

22-2-3鋅的生物作用和含鎘、汞廢水的處理

22-2-4鋅族元素和堿土金屬的對(duì)比

22-2-1鋅族元素概述

ZnCdHg(n-1)d10ns2

一、鋅族元素的通性

1、特征氧化態(tài):+Ⅱ

2、金屬活潑性:

①比堿土金屬（ⅡA族）差

②比IB族金屬活潑

③

Zn、Cd

、Hg金屬活潑性降低鋅族元素的通性

*二、存在和冶煉（P719）

親硫元素。三、單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途（P720）

Zn、Cd

、Hg

金屬熔沸點(diǎn)低；汞金屬的特殊性：室溫下液態(tài)，汞的蒸氣幾乎全部為單原子。四、單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（P721）1、鋅：

4Zn+2O2+3H2O+CO2==ZnCO3·3Zn(OH)2Zn+2HCl==ZnCl2+H2Zn+2NaOH+2H2O==Na2[Zn(OH)4]+H22、汞：

Hg+2H2SO4(濃)==HgSO4+SO2+2H2O3Hg+8HNO3==3Hg(NO3)2+2NO

+4H2O6Hg+8HNO3==3Hg2(NO3)2+2NO

+4H2O?22-2-2鋅族元素的重要化合物

ZnCdHg常見(jiàn)氧化態(tài)：+2，+2+2，+1Hg22+：+

Hg:Hg

+一、氧化物和氫氧化物

ZnO

CdO

HgO

白(兩性)棕灰紅/黃

Zn(OH)2Cd(OH)2

白(兩性)黃

OH-H+

Zn(OH)4

2-

ZnOZn2+OH-

?

Zn(OH)2

NH3

Zn(NH3)42+

OH-H+NH3CO2二、硫化物

ZnS

CdS

HgS

白黃黑水中溶解度小

Ksp(HgS)=6.44×10-53

ZnS

CdS

HgS溶于：

稀HCl

濃HCl

王水,Na2S(濃),KI+H+

MS+H+=M2++S2-(M2+=Zn2+,Cd2+)3HgS

+12HCl+2HNO3=3H2[HgCl4]+3S↓+2NO↑+4H2O

HgS

+2H++4I-=HgI42-+H2S

HgS

+Na2S(濃)=Na2[HgS2]*鋅鋇白(立德粉)ZnS?BaSO4*鎘黃

CdS三、鹵化物

ZnF2

ZnCl2

ZnBr2ZnI2CdF2CdCl2CdBr2CdI2HgF2

HgCl2

HgBr2HgI2Hg2F2

Hg2Cl2

Hg2Br2Hg2I2

離子性

+

Hg:Hg

+氯化鋅：ZnCl2

溶于水，顯酸性。

ZnCl2+H2O=H[ZnCl2(OH)]

焊藥：FeO+2H[ZnCl2(OH)]=Fe[ZnCl2(OH)]+H2O

蒸發(fā)鹽溶液：

ZnCl2?

H2O=Zn(OH)Cl+HCl↑氯化汞：HgCl2

劇毒，低熔點(diǎn)，易升華，“升汞”，共價(jià)性。水解：HgCl2+H2O=Hg(OH)Cl

↓+HCl氨解：HgCl2+2NH3=Hg(NH2)Cl↓+NH2Cl氧化性：

2HgCl2+SnCl2+2HCl=Hg2Cl2↓+H2SnCl6HgCl2+SnCl2（過(guò)量）+2HCl=Hg↓+H2SnCl6

檢驗(yàn)Hg2+和Sn2+亞汞化合物：Hg(I)5d106s1反磁性？

Hg22++Hg:Hg+

多數(shù)白色或無(wú)色，微溶。

Hg2(NO3)2

易溶于水。

Hg2(NO3)2+HCl=Hg2Cl2↓+2HNO3

Hg2Cl2（甘汞）：無(wú)毒，微溶。

Ksp(Hg2Cl2)=1.45×10-18Hg(I)與Hg(II)的相互轉(zhuǎn)化，鑒別

Hg2+

0.920

Hg22+

0.797

Hg

Hg(II)Hg(I)

Hg2++Hg=Hg22+K(逆歧化)=?

K(逆歧化)=119.6Hg(NO3)2+Hg=Hg2(NO3)2HgCl2+Hg=Hg2Cl2Hg(I)Hg(II)Hg22+=Hg2++Hg