第22章 铜副族和锌副族元素
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第22 章Group IB and IIB Elements铜副族和锌副族元素本章教学内容本章教学内容22.1 铜副族元素22.2 锌副族元素铜副族和锌副族元素22.1 铜副族元素22.1.1 铜副族元素简介22.1.2 铜副族元素的重要化合物22.1.3 铜副族元素的配合物22.1.4 Cu(I) 和Cu(II) 的相互转化22.1.5 IB 族元素与IA 族元素的对比辉铜矿赤铜矿孔雀石辉银矿碲金矿(1)Cu 的提炼•碳还原法;•冰铜熔炼法。
(2)Ag 的提炼一般而言,回收铅、锌、铜等有色金属矿石中的银以浮选法为主。
对于含银的矿,可用NaCN溶液浸取。
(3)Au 的提炼金富集后的精矿可用混汞法、氰化法或硫脲法等方法提取,其中氰化法与提取银类似。
CuCl 2-, CuBr 2-, CuI 2-, Cu(SCN)2-, Cu(CN)2-(1)Cu(I) 的配合物22.1.3 铜、银、金的配合物铜的配合物Cu(I) 的配合物大多为2 配位,如:这些配合物大多数为无色。
这是由于Cu(I) 的价电子构型为d 10,配合物无法由于d-d 跃迁而产生颜色。
浅蓝Cu 2+Cu(OH)2(s) Cu(OH)42-OH -适量OH -过量蓝紫色浅蓝Cu 2+Cu(OH)2SO 4(s) Cu(NH 3)42+NH 3适量过量深蓝色NH 3由此可以看出,要防止Cu(I) 歧化可以采用如下方法:•降低Cu(I) 的浓度,如让它生成难溶盐或稳定的配离子;•加入还原剂,如Cu、SO、I-等。
2溶液与KI 反应,可得到白色CuI沉淀。
如:(1)CuSO42Cu2++ 4I-= 2CuI↓+ I2↑(2)2Cu2++ 4CN-= 2CuCN↓+ (CN)2CuCN + (x-1)CN-= [Cu(CN)]1-x( x = 2~4 )x22.2 锌副族元素22.2.1 锌副族元素简介22.2.2 锌副族元素的化合物22.2.3 Hg(II)和Hg(I)的相互转化22.2.2 锌族元素的重要化合物锌族元素的M2+ 为18 电子型离子,均为无色,其化合物一般也无色。
第22章. 铜副族与锌副族1.完成并配平下列反应方程式。
(1)Cu2O+H2SO4(稀)=CuSO4+Cu+H2O(2)Cu2++2NaOH(浓)+2OH-=Na2[Cu(OH)4](3)2Cu2++4I-=2CuI(s)+I2(4)2Cu+8CN-+2H2O=2Cu(CN)43-+2OH-+H2(5)2Cu2++ 6CN-=2[Cu(CN)2]-+(CN)2(6)CuCl2+2KI(过量) +I2=K2[CuI4] + Cl2(7)2Cu2++4OH-+C6H12O6=Cu2O+2H2O+C6H12O7(8)3CuS+ 8HNO3(浓)=3Cu(NO3)2+2NO+ 3S↓+ 4H2O(9)Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO2+2H2O(10)Zn2++NaOH(浓) +2H2O=Na[Zn(OH)4]+H2↑(11)2Hg2++Sn2++6Cl-=Hg2Cl2+SnCl4(12)4Zn+10HNO3(极稀) =4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O(13)AgBr+2Na2S2O3 =Na3[Ag(S2O3)2]+ NaBr(14)2Ag(NH3)2++CH3CHO+3OH-=2Ag+CH3COO-+4NH3+2H2O(15)Hg2Cl2+2NH3=HgNH2Cl↓+Hg↓+NH4Cl(16)3HgS+ 12HCl(浓)+2HNO3(浓) =3H2[HgCl4]+3S+2NO+4H2O(17)HAuCl4+FeSO4 =HAuCl2+ Fe2(SO4)3(18)4Au+O2+8CN-+2H2O =4[Au(CN)2]-+4OH-2. 解释下列现象,并写出相关的反应方程式.(1)加热CuCl2·H2O得不到CuCl2。
答:因为CuCl2·H2O受热分解时,在失去HCl的同时,生成了碱式盐:CuCl2·H2O=Cu(OH)2·CuCl2·+2HCl+2H2O(2)焊接金属时,常用浓ZnCl2溶液处理金属的表面。
答:FeO+2H[ZnCl2(OH)]=Fe[ZnCl2(OH)]2+H2O(3)有空气存在时,铜能溶于氨水。
答:2Cu+8NH3+O2+2H2O=2[Cu(NH3)4]2++4OH-(4)从废的定影液中回收银常用Na2S作沉淀剂,为什么不用NaCl作沉淀剂。
答:因为Kθsp(Ag2S)< Kθsp(AgCl)。
(5)HgCl2溶液中逐滴加入KI溶液。
答:在HgCl2溶液中,逐滴加入KI溶液,先生成鲜红色沉淀,随着KI溶液的不断加入,鲜红色沉淀消失变为无色溶液。
因为开始时生成HgI2鲜红色沉淀,后来KI过量又生成[HgI4]2-无色的配离子.(6)硫酸亚铜与水的作用。
答:Cu2SO4 =CuSO4+Cu(7)CuCl2加水稀释。
解(1)在CuCl2浓溶液中,有黄棕色[CuCl4]2-存在,当加水稀释时,[CuCl4]2-容易离解为[Cu(H2O)4]2+和Cl-,溶液的颜色由黄棕色变绿(是[CuCl4]2-和[Cu(H2O)4]2+的混合色),最后变为蓝色的[Cu(H2O)4]2+。
CuCl42-+4H2O=[Cu(H2O)4]2++4Cl-(8) 往硝酸银溶液中滴加氰化钾时,首先形成白色沉淀,而后溶解,再加入NaCl 时,无沉淀形成,但加入少许的Na 2S 时,析出黑色沉淀。
答:Ksp(Ag2S)=6.3×10-36,很小,微量的Ag +与S 2-结合就会生成Ag 2S 的黑色沉淀,有关反应如下:Ag ++CN-=AgCN↓ AgCN+CN -=[Ag(CN)2]-2[Ag(CN)2]-+S 2-= Ag 2S↓+4CN - 析 Cu 2+与Cl -,NH 3一般形成配位数为4的正方形配合物。
这些配合物稳定性较差,当用大量水稀释时,配合物离解。
(1),(2)都是这种情况。
在溶液中Cu 2+ 比Cu +稳定,但固态时Cu (1)的化合物又比Cu (Ⅱ)稳定,当Cu2+和还原剂SO 2反应时,Cu 2+还原为Cu +,Cu +与Cl-迅速结合生成白色的CuCl 沉淀。
在AgNO3溶液中,滴加过量的KCN,会生成[Ag(CN)2]-,在[Ag(CN)2]-中加入NaCl,若有AgCl 沉淀生成,则有以下反应发生:[Ag(CN)2]- +Cl-=AgCl↓+2CN -()()()()()()()2221.11012spC A g CC N KC A gC A g C NC C l110 1.810 4.410K K A g C l -+-+--=⋅⎡⎤⋅⎣⎦==⨯⨯=⨯⋅稳θθ平衡常数如此之小,说明反应根本就不能发生,即加入NaCl 时,[Ag(CN)2]-不能转换成AgCl 沉淀,在2[Ag(CN)2]-+S 2-= Ag 2S↓+4CN -中,()()()()()()()()242222sp 2221.1507C A g CC N KCA g CA g C N C S 1K K A g S 1106.3101.010-+-+--=⋅⎡⎤⋅⎣⎦=⋅=⨯⨯=⨯稳θθ平衡常数如此之大,说明[Ag(CN)2]-转换成 Ag 2S 是非常完全的,加入少许的Na 2S 就可以析出Ag 2S 。
(9)HgS 不溶于盐酸,硝酸和(NH 4)2S 中,而能溶于王水或Na 2S 中。
答:3HgS+12HCl(浓)+2HNO 3(浓)=3H 2[HgCl 4]+3S(s)+2NO(g)+4H 2O HgS+Na 2S=Na 2[HgS 2](10) Hg 2C 2O 4难溶于水,却可以溶于含有Cl -的溶液中。
答:Hg 2C 2O 4+4NaCl=Na 2[HgCl 4]+2Na 2C 2O 4 铜器在潮湿的空气中表面慢慢地生成一层铜绿。
答:2Cu+O 2+H 2O+CO 2=Cu(OH)2·CuCO 3(11)银器在含有H 2S 的空气中表面会慢慢变黑。
银单质在常温下银在空气中是稳定的,在有氧存在下表面生成黑色Ag2S:4Ag+2H 2S+O 2=2Ag 2S+2H 2O3. CuCl 、AgCl 、Hg 2Cl 2均为难溶于水的白色粉末,试用最简便的方法区别之。
解:首先分别加入NH3•H2O不能溶解的为CuCl和AgCl;反应且变灰黑色沉淀的是Hg2Cl2,再在余下的两种溶液中通入空气变蓝的则原物质是CuCl另一种无变化的为AgCl.4. 在一混合溶液中,含有Ag+、Cu2+、Zn2+、Hg2+、Hg22+、Mg2+、Cd2+,如何将它们分离并加以鉴定。
+、Cu2+、Zn2+、Hg2+、Hg2+、Mg2+、Cd2+2+、Zn2+、Hg2+、Mg2+、Cd2+OH-Ag(NH3)(HgNH2Cl+Hg)↓[Cu(OH)4]2-,[Zn(OH)4]2-2,Cd(OH)2NH3AgCl(↓)白色CuS↓ (黑) 2+,[Cd(NH)3]2+Mg(OH)2↓NH3.H2O (白)[Cu(NH3)4]2+K4[Fe(CN)6] Cd2+Cu2[Fe(CN)6]↓王水(红棕) [HgCl4]2-SnCl2Hg(黑)5. 化合物A是一种黑色固体,不溶于水、稀HAc及稀NaOH溶液中,而易溶于热HCl溶液中,生成一种绿色的溶液B;如果溶液B与铜丝一起煮沸,即逐渐生成土黄色溶液C;若用较大量水稀释溶液C,生成白色沉淀D。
D可溶于氨水中生成无色溶液E;无色溶液E在空气中迅速变成蓝色溶液F;往F中加入KCN时,生成无色溶液G;往G中加入锌粉则生成红色沉淀H;H不溶于稀酸或稀碱中,但可溶于热HNO3中生成蓝色溶液I;往I中慢慢加入NaOH溶液则生成沉淀J;将J过滤、取出后,强热又得到原化合物A。
写出A~J的化学式。
解:A:CuO; B: CuCl2; C: H[CuCl2]; D: CuCl; E: [Cu(NH3)2]+; F: [Cu(NH3)4]2+; G: [Cu(CN)4]2-; H: Cu;I : Cu(NO3)2; J: Cu(OH)2.有关反应式:CuO+2HCl=CuCl2+H2OCuCl2+Cu+2HCl=2H[CuCl2]2H[CuCl2]=2CuCl+2HClCuCl+2NH3= [Cu(NH3)2]++Cl-4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3+2H2O=4[Cu(NH3)4]2++4OH-[Cu(NH3)4]2++4CN-=[Cu(CN)4]2-+4NH3[Cu(CN)4]2-+Zn=[Zn(CN)4]2-+Cu3Cu+HNO3=3 Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2+2NaOHCu(OH)2=CuO+H2O分析:在上述实验中,如果溶液B与铜丝一起煮沸,即逐渐生成土黄色溶液C;若用较大量水稀释溶液C,生成白色沉淀D。
据此,可以判断D可能是CuCl。
这是关键点。
如果D是CuCl 成立,其下的实验现象皆可以得到合理的解释,因此,D为CuCl 成立。
解答此类问题,要求对各种离子的颜色,物质的稳定性,沉淀的相互转换等性质十分熟悉。
这样才能在错综复杂的变化中作出正确的判断。
6. 黑色化合物A不溶于水,但可溶于盐酸。
稀释其盐酸溶液时,有白色沉淀B析出,酸化时,沉淀溶解。
在溶液中通H2S时,生成一种褐黑色沉淀C,该沉淀可溶于NaCN溶液生成化合物D。
写出A~D的化学式。
答:A:CuO B: CuCl C: CuS D: Cu[(CN)4]2-7. 在硝酸铜固体中混有少量的硝酸银,用两种方法来除去硝酸银杂质。
答:1.HCl+AgNO3= HNO3+AgCl2.AgNO3+Cu= Cu (NO3)2+Ag8. 某一化合物A溶于水得一浅蓝色溶液。
在A溶液中加入NaOH溶液可得浅蓝色沉淀B,B 能溶于HCl溶液,也能溶于氨水。
A溶液中通入H2S,有黑色沉淀C生成。
C难溶于HCl溶液而易溶于热浓HNO3中;在A溶液中加入Ba(NO3)2溶液,无沉淀产生,而加入AgNO3溶液时,有白色沉淀D生成,D溶于氨水。
试写出A~D的名称,以及各步骤的有关反应式。
答:A: CuCl2B: Cu(OH)2 C: CuS D: AgClCuCl2溶于水后水合铜离子,呈浅蓝色;在氯化铜溶液中加入NaOH溶液可得浅蓝色Cu(OH)2沉淀,Cu(OH)2能溶于盐酸,也能溶于氨水生成铜氨配离子。
CuCl2溶液中通入H2S,有黑色CuS 沉淀生成,CuS难溶于盐酸而溶于热浓HNO3中。
CuCl2溶液中加入Ba(NO)3溶液,无沉淀生成,加入AgNO溶液时有白色AgCl沉淀生成,AgCl也溶于氨水生成银氨离子。
有关反应:Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓Cu(OH)2+2H+→ Cu2++2 H2OCu2++H2S → CuS↓+2H+3CuS+8HNO3→ 3Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2OAg++Cl-→ AgCl↓9. 化合物A是一白色固体,可溶于水,A的溶液可起下列反应:(1)加碱于A的水溶液中产生黄色沉淀B,B不溶于碱,可溶于酸。