铜锌副族学习.pptx

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1、本本章章讲讲解解内内容容1铜族元素2锌族元素第1页/共40页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。18-1 18-1 铜族元素1-1 1-1 1-1 1-1 铜族元素的通性铜族元素的通性第2页/共40页表表18-118-1铜族元素的基本性质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(kJmol-

2、1)750735895第二电离势(kJmol-1)197020831987M+水合热(kJmol-1)-582-486-644M2+离子水合热(kJmol-1)-2121升华热(kJmol-1)340285385电负性1.91.932.54第3页/共40页铜族元素电势图 0/V第4页/共40页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（n1）d轨道刚填满，

3、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。第5页/共40页1-2 1-2 金属单质金属单质一、存在和冶炼一、存在和冶炼自自然然界界主主要要矿矿物物 硫化物矿：辉铜矿(CuCu2 2S S),),黄铜矿 (CuFeSCuFeS2 2)，斑铜矿(CuCu2 2FeSFeS4 4)氧化物矿：赤铜矿(CuCu2 2O O),),孔雀石 (CuCOCuCO3 3Cu(OH)Cu(OH)2 2)。铜矿 闪银矿(AgAg2 2S S)银银 矿矿 主要以游态存在，岩脉金矿，冲积金 金Au第6页/共40页1 1 1 1

4、、CuCuCuCu的冶炼的冶炼的冶炼的冶炼焙烧：2CuFeS2CuFeS2 2O O2 2=Cu=Cu2 2S S2FeS2FeSSOSO2 2制冰铜：2FeS2FeS3O3O2 2=2FeO=2FeO2SO2SO2 2 FeOFeOSiOSiO2 2=FeSiO=FeSiO3 3 mCumCu2 2S SnFeS=CunFeS=Cu2 2S SnFeS nFeS（冰铜）制粗铜：2Cu2Cu2 2S S3O3O2 2=2Cu=2Cu2 2O O2SO2SO2 2 2Cu 2Cu2 2O OCuCu2 2S=6CuS=6CuSOSO2 2比铜活泼的金属杂质溶解于溶液中电解精炼 阳极（粗铜）：Cu

5、CuCuCu2+2+2e2e 阴极（纯铜）：CuCu2+2+2e2eCuCu电解反应 CuCu（粗铜）=CuCu（纯铜）比铜不活泼的金属杂质沉于阳极泥中第7页/共40页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923-1073K1773-1823K高温吹入空气第8页/共40页2、银、金的存在和冶炼浸取：4Au+8NaCN+2H4Au+8NaCN+2H2 2O+OO+O2 2 4NaAu(CN)4NaAu(CN)2 2+4NaOH+4NaOH 4Ag+8NaCN+2H 4Ag+8NaCN+2H2 2O+OO+O2 2 4NaAg(CN)4NaAg(CN)2 2+4Na

6、OH+4NaOH Ag Ag2 2S+4NaCN S+4NaCN 2NaAg(CN)2NaAg(CN)2 2+Na+Na2 2S S还原：2NaAu(CN)2NaAu(CN)2 2+Zn +Zn 2Au+Na2Au+Na2 2Zn(CN)Zn(CN)4 4 2NaAg(CN)2NaAg(CN)2 2+Zn +Zn 2Ag+Na2Ag+Na2 2Zn(CN)Zn(CN)4 4 第9页/共40页二、性质和用途二、性质和用途二、性质和用途二、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

7、低导电性、导热性好，且AgCuAu第10页/共40页 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20m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（80Cu、15Sn、5Zn）质坚硬，易铸。黄铜（60Cu、40Zn）广泛用作仪器零件。白铜（5070Cu、1820Ni、1315Zn）用作刀具等。第11页/共40页(1)与O2作用碱式碳酸铜AuAg不与O2发生反

8、应，当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应。2 2、化学性质（2 2）2Cu+S=Cu2Cu+S=Cu2 2S S想想银和金与硫反应的情况？第12页/共40页(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第13页/共40页Cu，Ag，Au可溶于氧化性酸第14页/共40页1-4 1-4 1-4 1-4 铜族元素的主要化合物铜族元素的主要化合物铜族元素的主要化合物铜族元素的主要化合物一、铜的化合物一、铜的化合物1、氧化数为+1的化合物Cu2O和CuOH Cu Cu2 2O O是红色固体，不溶

9、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。CuCu2 2O+HO+H2 2SOSO4 4 CuCu2 2SOSO4 4+H+H2 2O OCuCu2 2SOSO4 4 CuSOCuSO4 4+Cu+Cu第15页/共40页CuCu2 2O+4NHO+4NH3 3H H2 2O=2Cu(NHO=2Cu(NH3 3)2 2+2OH+2OH-+3H+3H2 2O O4Cu(NH4Cu(NH3 3)2 2+8NH+8NH3 3H H2 2O+OO+O2 24Cu(NH4Cu(NH3 3)4 4 2+2+4OH+4OH-+6H+6H2 2O OCu2O

10、的制备方法较多 在0.1 M CuSO0.1 M CuSO4 4中加入6M NaOH6M NaOH 至生成沉淀刚好溶解完，然后加入乙醛溶液1mL1mL，加热。现象：溶液生成红色沉淀Cu2+4OH-Cu(OH)42-2Cu(OH)42-+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？第16页/共40页2 2、卤化物 CuClCuBrCuI颜色白白白溶解性不溶不溶不溶制备CuCu2+2+4I+4I-2CuI+I2CuI+I2 2生成的I2可用硫代硫酸钠除去：I I2 2+2S+2S2 2O O

11、3 32-2-2I2I-+S+S4 4O O6 62-2-2CuCl 2CuCl2 2+SO+SO2 2+2H+2H2 2O O 2CuCl+H2CuCl+H2 2SOSO4 4+2HCl +2HCl 或：Cu+CuClCu+CuCl2 2+6HCl(+6HCl(浓)=2H)=2H3 3CuClCuCl4 4 （）2H2H3 3CuClCuCl4 4=CuCl+3HCl(=CuCl+3HCl(稀释)3 3、硫化物2Cu+S=Cu2Cu+S=Cu2 2S S （）2Cu2Cu2+2+2S+2S2 2O O3 32-2-CuCu2 2S+S+2SOS+S+2SO4 42-2-+4H+4H+第17页

12、/共40页1、氧化数为+2的化合物CuO和Cu(OH)2Cu2+2OH-Cu(OH)2Cu(OH)2显两性，既溶于酸，又溶于过量浓碱生成蓝色Cu(OH)42-。Cu(OH)2+2NaOH=Na2Cu(OH)4Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O2 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？2CuCl2CuCl2 22H2H2 2O=Cu(OH)O=Cu(OH)2 2CuClCuCl2 2+2HCl+2HCl(773K)(773K)2CuCl2CuCl2 22H2H2 2O=CuClO=CuCl

13、2 2+2H+2H2 2O O(在通有HClHCl气体）第18页/共40页(a)CuCl2的晶体结构(b)链的结构(c)Cu在CuCl2中的环境无水CuCl2的结构第19页/共40页3 3、硫酸铜CuSO45H2O的结构随着不同的温度，CuSO45H2O可逐步脱水：CuSO45H2O的颜色是蓝色的，俗称蓝矾&胆矾。第20页/共40页第21页/共40页工业: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

14、干燥剂。用用途途第22页/共40页4 4、硝酸铜、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 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+8HNO3CuS+8HNO3 33Cu(NO3Cu(NO3 3)2 2+2NO+3S+4H+2NO+3S+4H2 2O O2CuS+10CN2CuS+10CN-2Cu(CN)2Cu(CN)4 4 3 3 +(CN)+(CN)2 2+S+S2-2-想一想想一想10CN10CN-在这里所起的作用是什么？第23页/共40页6 6、配合物、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

15、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-=2Cu(CN)43-+(CN)2试分析该反应的过程是怎样的？第24页/共40页三、三、铜铜()()()()与与铜铜()()()()的相互转化的相互转化1 1、在气态或高温下，铜()()铜()()从离子的电子构 型来看CuCu+比CuCu2+2+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，CuCu+总是要发 生歧化。CuCu电极电势 0.152V 0.521V0.152V 0.521VE(A)E(A)Cu Cu2+2+Cu Cu+Cu Cu 0.337V 0.337V 3、由于Cu2+的极化能力比C

16、u+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。第25页/共40页二、银的化合物二、银的化合物1 1、+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 2、硝酸银3Ag+4HNO3(稀)3AgNO3+NO+2H2OAg+2HNO3(浓)AgNO3+NO2+H2O2AgNO3=2Ag+2NO2+O2见光分解4、银镜反应：2Ag(NH3)2+RCHO+2OH-=RCOONH4+2Ag+3NH3+H2O第26页/共40页3、卤化银制 备Ag2O+2HF=2AgF+H2OAg+X-AgClAgBrAgI+白浅黄

17、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=AgAgBr=AgBrBr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：HOOH+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：AgBr2S2O32-Ag(S2O3)23-Br-第27页/共40页三、金的化合物三、金的化

18、合物AuClAuCl3较稳定的金的化合物。较稳定的金的化合物。AuClAuCl3 3具有较强的氧化性，能被强还原剂还原具有较强的氧化性，能被强还原剂还原 AuClAuCl3+2Zn=2Au+3ZnCl+2Zn=2Au+3ZnCl2 2 想一想:AuClAuCl3是什么构型？AuAu3+3+为何比AuAu+稳定？在气态或固态时AuCl3是以双聚分子存在第28页/共40页2-1 2-1 2-1 2-1 通性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/pm

19、125148149第一电离势(kJmol-1)9158731013第二电离势(kJmol-1)174316411820M2+水合热(kJmol-1)-2054-1816-1833升华热(kJmol-1)10111262电负性1.651.692.00第29页/共40页2-2 Zn2-2 Zn2-2 Zn2-2 Zn的基本反应与其重要的化合物的基本反应与其重要的化合物一、单质1 1、存在和冶炼闪锌矿（ZnSZnS）、菱锌矿（ZnCOZnCO3 3）、红锌矿（ZnOZnO）焙 烧：2ZnS+3O2ZnS+3O2 2=2ZnO+SO=2ZnO+SO2 2 热还原：2C+O2C+O2 2=2CO2CO

20、ZnO+CO=Zn+CO ZnO+CO=Zn+CO2 2火法炼锌湿法炼锌：2ZnS+3O2ZnS+3O2 2=2ZnO+SO=2ZnO+SO2 2ZnO+HZnO+H2 2SOSO4 4=ZnSOZnSO4 4+H+H2 2O O电解：ZnZn2+2+H+H2 2O=Zn+OO=Zn+O2 2+2H+2H+第30页/共40页2 2 2 2、性质、性质、性质、性质Zn+2HZn+2H+=Zn=Zn2+2+H+H2 2Zn+2OHZn+2OH-+2H+2H2 2O=Zn(OH)O=Zn(OH)4 4 2-2-+H+H2 2Zn+4NH3+2H2O=Zn(NH3)42+2OH-+H2Zn+S=ZnS

21、4Zn+2O2+3H2O+CO2=ZnCO33Zn(OH)2第31页/共40页二、Zn重要的化合物及反应1、沉淀反应ZnZn2+2+2OH+2OH-Zn(OH)Zn(OH)2 2(白)Zn(OH)Zn(OH)2 2+2H+2H+=Zn=Zn2+2+2H+2H2 2O OZn(OH)Zn(OH)2 2+2OH+2OH-=Zn(OH)=Zn(OH)442-2-思考：ZnZn2+2+与CdCd2+2+、ZnZn2+2+与AlAl3+3+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ZnClZnCl2 2+H+H2 2O O HZnClHZnCl2 2(OH)(

22、OH)它能溶解金属氧化物：FeO+2HZnClFeO+2HZnCl2 2(OH)=FeZnCl(OH)=FeZnCl2 2(OH)(OH)2 2+H+H2 2O O第32页/共40页2-32-3HgHg的基本反应与其重要的化合物的基本反应与其重要的化合物一、单质Hg1 1、存在和冶炼、存在和冶炼HgS+OHgS+O2 2=Hg+SO=Hg+SO2 2HgS+Fe=Hg+FeSHgS+Fe=Hg+FeSHgS+4CaO=4Hg+3CaS+CaSOHgS+4CaO=4Hg+3CaS+CaSO4 42 2 2 2、性质、性质、性质、性质汞汞 HgHg、汞是特殊的金属，常温下呈液态，有流动性，在273

23、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。第33页/共40页HgHgS=HgSS=HgSO O2 2 HgHg能溶解一些金属，生成汞齐。想一想：生成汞齐的条件？HgHg化学性质不太活泼3Hg3Hg8HNO8HNO3 3=3Hg(NO=3Hg(NO3 3)2 22NO2NO4H4H2 2O O若汞过量，则生成亚硝酸汞：Hg(NOHg(NO3 3)2 2HgHgHgHg2 2(NO(NO3 3)2 2第34页/共40页二、Hg的重要化合物1、沉淀反应HgHg2+2+2OH2OH-HgO(HgO(黄)H H2 2O OHg22+2OH-HgHgOH2OHg2Cl2

24、2NH3HgNH2ClHgNH4ClHgClHgCl2 22NH2NH3 3Hg(NHHg(NH2 2)Cl)ClNHNH4 4ClCl与碱反应第35页/共40页同弱酸及盐的反应HgS+Na2S（浓溶液）=Na2HgS23HgS+12HCl+2HNO3HgS+12HCl+2HNO3 33H3H2 2HgClHgCl4 4+3S+2NO+4H+3S+2NO+4H2 2O OHg22+H2SHgS+Hg+2H+Hg(NOHg(NO3 3)2+Na+Na2 2COCO3 3 HgO+COHgO+CO2 2+2NaNO+2NaNO3 3与卤化物的反应：Hg22+2X-=Hg2X2Hg2+S2-HgS（

25、黑）HgHg2 2(NO(NO3 3)2+Na+Na2 2COCO3 3 HgO+Hg+COHgO+Hg+CO2 2+2NaNO+2NaNO3 3第36页/共40页2、配位反应：HgHg2+2+4CN+4CN-Hg(CN)Hg(CN)4 4 2-2-HgHg2+2+4CN+4CN-HgCNHgCN4 4 2-2-HgHg2+2+2I+2I-HgIHgI2 2（红）HgIHgI2 2+KI=K+KI=K2 2HgIHgI4 4 NH4Cl+2K2HgI4+4KOHHg2O(NH2)I(红棕色)+KCl+7KI+3H2O3、氧化还原反应：HgCl2+SnCl2=Hg2Cl2(白)+SnCl4Hg2

26、Cl2+SnCl2=2Hg(黑)+SnCl4第37页/共40页4、HgHg2 22+2+与HgHg2+2+的相互转化电极电势图E(A)E(A)：0.920V 0.789V0.920V 0.789VHgHg2+2+HgHg2 22+2+HgHg根据电极电势可知，Hg()Hg()与Hg()Hg()的相互转化：HgHgHgHg2+2+HgHg2 22+2+Hg22+2OH-HgHgOH2OHg22+H2SHgSHg2H+Hg2Cl22NH3HgNH2ClHgNH4Cl第38页/共40页相关的锌镉汞对生物体的作用，同学们自己去了解和阅读。作业：作业：P P855-857855-85722、4 4、5 5、9 9、1010第39页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页