_铜族元素

第七节铜族元素和锌族元素．知识梳理1．铜族元素1•1单质的化学性质(1)在空气中：Cu：2Cu+O2+H2O+CO2=Cu(OH)2CuCO3Ag：#H2S空气中久置变黑：Ag+H2S+1/2O2=Ag2s+H2OAu：不与空气作用(2)与酸反应：Cu+4HC1(浓)-H3[CuCl4]+1/2H2TAg+HI-Agl；+1/2H2TAu+4HCl+HNO3=H[AuCl4]+NO T+2H2O1•2铜族元素的重要化合物1．氧化数为+1的化合物(2)硝酸银[Cu(I)无硝酸盐]制备：3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO T+2H2OAg+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2f+H2O遇蛋白质生成黑色蛋白银，对有机组织有破坏作用，使用时勿使皮肤接触，在医药上用作消毒剂和腐蚀剂。

大量AgNO3用于制造照相底片上的卤化银，是重要的化学试剂。

(3)卤化物：①CuX2Cu2++2X-+SO2+2H2O-CuX；+4H++SO42-Cu2++2Cl-+Cu-2CuCl-2H[CuCl2]2Cu2++4I-=2CuI；+I2；CuX主要性质：在潮湿含氧环境下稳定性差：4CuCl+O2+4H2O=3CuOCuCl2^3H2O+2HCl8CuCl+O2=2Cu2O+4Cu2++8Cl-在相应卤化物中形成较稳定的卤配离子：CuX+X-=^CuX2-(无色)有一定氧化性：4CuI+Hg=Cu2[HgI4]+2Cu白暗红此反应用于检验实验室空气中的汞含量。

②AgX性质：见光分解：AgBr-Ag+Br因此AgBr用作感光材料。

(4)硫化物：Cu2S,Ag2S：黑色；难溶于水；溶于热浓硝酸3Cu2s+16HNO3(浓)一6Cu(NO3)2+3s；+4NO f+8H2O3Ag2s+8HNO3(浓)一6Ag(NO3)2+3S；+2NO f+4H2O2．氧化数为+2的化合物(1)氢氧化铜和氧化铜CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2J+Na2SO4Cu(OH)2O①氧化铜热稳定性：在高温时明显分解2CuO1237K>Cu2O+1/2O2加热可被H2、CO、NH3还原3CuO+2NH3=3Cu+3H2O+N2②氢氧化铜(浅蓝色)微显两性(以碱性为主)，可溶于浓强碱：Cu(OH)2+2OH-[Cu(OH)4]2-溶于氨水Cu(OH)2+4NH3^^[Cu(NH3)4](OH)2(2)氯化铜CuCl2无水CuCl2为共价化合物，结构为链状，其中Cu采取dsp2杂化方式。

元素的反应周期表中的催化剂元素元素是构成物质的基本单位，而催化剂元素则是在化学反应中起到促进反应速率的作用。

在元素的反应周期表中，存在着一些具有催化剂性质的元素，它们可以加速化学反应的进行，降低能量激活要求，提高反应的效率。

本文将会介绍一些常见的催化剂元素，并探讨它们在化学反应中的作用机制。

第一组：铂族元素铂族元素包括铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、钌（Ru）、铱（Ir）和锇（Os），它们在化学反应中常被用作催化剂。

铂族元素具有良好的催化活性和稳定性，能够参与氧化还原反应、氢化反应、加氢反应等多种反应。

以铂为例，它常被用作汽车尾气中的催化转化剂，将有害的尾气中的氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳转化为无害的氮、水和二氧化碳。

铂能够吸附氮氧化物和碳氢化合物分子，使其发生反应，并在反应过程中不发生氧化还原。

第二组：镍族元素镍族元素包括镍（Ni）、钯（Pd）、铂（Pt）、钴（Co）、铁（Fe）和钌（Ru）。

这些元素在催化剂中常常起到氢化和脱氢反应的催化作用。

以镍为例，它在加氢反应中有着广泛的应用，能够加速烯烃和脂肪酸的加氢，将其转化为饱和烃。

镍的催化作用是通过吸附氢气和底物分子，使底物分子与氢气发生反应，并在反应后释放出反应产物。

第三组：铜族元素铜族元素包括铜（Cu）、银（Ag）和金（Au），它们在化学反应中常被用作催化剂。

铜族元素具有良好的电子传导性能，在电化学反应中能够提供电子传递的通道。

以铜为例，它在有机合成反应中广泛应用，能够参与氧化和加氢反应，促进有机物的转化。

铜的催化作用是通过吸附底物分子和提供电子，使底物分子与其他反应物或氧气发生反应，并加速反应进程。

第四组：铁族元素铁族元素包括铁（Fe）、钌（Ru）、钴（Co）、铑（Rh）、铑（Ir）和镍（Ni）。

这些元素在化学反应中常被用作氧化还原反应和氢化反应的催化剂。

以铁为例，它在催化剂中有着广泛的应用，能够参与合成氨、甲醇和合成气等反应。

铁的催化作用是通过吸附底物分子并与其他反应物发生反应，转化为反应产物。

第二十二章ds区金属预习提纲第22章ds区金属第一节铜族元素（ds区）I B II B价电子结构(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2第四周期Cu (copper)Zn (zinc)第五周期Ag (silver）Cd (cadmium)第六周期Au (Aurum)Hg (mercur)(n-1)d10ns1。

2.铜族元素在水溶液中的金属活泼性远小于碱金属，而且按铜-银-金的顺序降低。

碱金属是非常活泼的，铜族金属是不活泼的。

值都比氢从电势图可以看出，铜、银、金的的大，所以铜族元素在水溶液中的金属活泼性远小于碱金属，而且金属活泼性按铜、银、金的顺序降低。

这与碱金属从钠到铯金属活泼性增强恰好相反。

问题1：铜族元素的金属活泼性远小于碱金属，而且按铜-银-金的顺序降低原因: 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。

铜族金属是不活泼的，且由Cu→Ag→Au活泼性递减。

热力学角度从固体金属形成一价水合阳离子全部过程的能量变化来解释.该过程的能量包括：升华能是由固体金属升华为气体原子所吸收的能量；电离能是由气态原子电离为气态M+所吸收的能量；水化能是气态M+与水结合成水合离子M+(aq)所释放出的能量。

应用玻恩一哈伯循环计算得到整个过程所需的总能量见表22－2。

从总能量看出，由M(s)→M+(aq)所需总能量按铜、银、金顺序越来越大，即单质形成M+(aq)的活性依次降低，所以铜、银、金的金属性质愈来愈不活泼。

3、铜族元素其价电子构型为(n-1)d10ns1。

铜族元素的氧化态有+I、+II、+III三种。

常见的是：Cu为+II、Ag为+I、Au为+III。

Cu、Ag、Au的氧化态的变化趋势没有规律性问题2：Cu、Ag、Au的氧化态的变化趋势为什么没有规律性？b. 金比铜和银更易实现高氧化态，如：AuF5和AuF74、铜族元素容易形成共价化合物，形成配合物的倾向也很显著。

第18章铜族元素锌族元素18.1 铜族元素18.1.1通性铜族元素：周期表ds区，第IB副族，包括铜(c opper)、银(s ilver)、金(g old)三种元素。

价电子构型为(n-1)d10ns1，最外电子层只有一个s电子，次外层为18个电子。

铜族元素与碱金属元素的性质差异主要体现在以下三点：●铜族元素的最外层电子受到的有效核电荷较大，使铜族元素的电离能高，原子半径小，密度大，化学活性差。

●铜族元素有多种氧化态，主要有+Ⅰ、+Ⅱ、+Ⅲ三种，而碱金属的氧化态只有+Ⅰ。

●碱金属从Na到Cs，金属活泼性增高；铜族元素恰恰相反，从铜到金化学活性逐渐降低。

从Cu到Au，原子半径增加不大，而核电荷却有明显增加，次外层18电子的屏蔽效应又小，使核对电子的吸引力增大，因而金属活泼性依次减弱。

铜族元素通性及变化规律：●从Cu到Au形成一价水合离子的活性越来越弱，金属的活泼性减弱。

●Cu+在高温和固态时很稳定--- ①d10全充满的稳定构型电子；②铜的第二电离能比第一过渡系任何元素都大的缘故。

但在溶液中Cu+不稳定，易歧化成Cu2+和Cu----Cu2+的水和热很大。

●一价离子具有18电子构型，有很强的极化能力和明显的变形性，本族元素易形成共价化合物；●原子中(n-1)d、n s、n p轨道的能量相差不大，有能级较低的空轨道，所以有很强的形成配合物的倾向。

18.1.2单质的物理性质和化学性质1．物理性质铜族元素单质的密度较大，熔沸点较高，但硬度较小。

它们都有很好的延展性，特别是金，1克金能抽成长达3 km的金丝或压成厚约0.0001mm的金箔，500 张的总厚度比头发丝的直径还薄些。

铜族元素都有良好的导电性和导热性。

银的导电性在金属中位居首位，铜列次席。

铜族金属之间以及和其它金属之间，都很容易形成合金，其中铜合金种类很多，历史也最久远，如青铜（80%Cu,15%Sn, 5%Zn）质地坚韧、易铸；黄铜（60%Cu、40%Zn）广泛用于制作仪器零件；白铜（50～70%Cu,18～20%Ni,13～15%Zn）主要用作刀具等。

第二十二章ds 区元素本章要求：1,掌握铜族和锌族元素单质的性质及用途。

2,掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物、重要盐类以及配合物的生成与性质。

3,掌握Cu(I)、Cu(II)、Hg(I)、Hg(II)之间的相互转化。

4，掌握IA和IB；IIA和IIB族元素的性质对比。

22-1 铜族元素22-1-1 铜族元素的通性：周期系第一副族元素(也称为铜族元素)包括铜、银、金三个元素, 它们的价电子层结构为(n-1)d10ns1。

从最外电子层来看它们和碱金属一样,都只有一个s 电子。

但是次外层的电子数不相同，铜族元亲次外层为18个电子，碱金属次外层为8个电子(锂只有2个电子)。

由于18电子层结构对核的屏蔽效应比8电子结构小得多，即铜族元素助原子的有效核电荷较多，所以本族金属原子最外层的一个s 电子受核心荷的吸引比碱金属要强得多，因而相应的电离能高得多，原子半径小得多，密度大得多等等。

表22-1 汇列了铜族元素的基本性质：从表中可以看出铜族元素的氧化数有+1、+2 、+3 三种，而碱金属的氧化数只有+1 一种，这是由于铜族元素最外层的ns电子和次外层的(n-1)d电子的能量相差不大的缘故，如铜的第一电离能为750kJ/mol，第二电离能为1970kJ/mol，它与其它元素反应时，不仅s电子能参加反应，n-1)d电子在一定条件下还可以失去一个到二个，所以呈现变价。

碱金属如钠的第一电商能为499kJ/mol，第二电离能为4591kJ/mol，ns与次外层(n-1)d能量差很大，在一般条件下很难失去第二个电子，氧化数只能为+1。

铜族元素的第一电离势比碱金属高得多，铜族元素的标准电极电势比碱金属的数值大。

由电极电势图可见，铜、银、金的电极电势比氢大，所以铜族元素的金属活泼性远小于碱金属。

本族元素性质变化的规律和所有副族元素一样，从上到下即按Cu、Ag、Au 的顺序金属活泼性递减，与碱金属从Na 到Cs 的顺序恰好相反。

铜族元素1铜族元素简介周期系第ⅠB元素，包括铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)3种元素，通常称为铜族元素。

价电子构型为(n-1)d10n s1。

电负性分别为：1.9，1.93，2.54。

在自然界中，铜族元素除了以矿物形式存在外，还以单质（Au、Ag）形式存在。

常见的矿物有辉铜矿(Cu2S)、铜蓝（CuS）、黄铜矿（CuFeS2）、赤铜矿（Cu2O）、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、辉银矿(Ag2S)、碲金矿(AuTe2)等。

2铜族元素的单质在冰铜（Cu2S·FeS）转化为粗铜的过程中，有如下反应：2Cu2S+3O2==2Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S==6Cu+SO2。

则其中的氧化剂为：Cu2S、O2 ；若反应中，Cu2S为6mol，O27.5mol，则Cu的产率为50% 。

2.1物理性质★铜、银、金都有特征颜色（金属中少见）：Cu(紫红)、Ag(白)、Au(黄)。

★铜、银、金的熔沸点不太高。

★它们的导电性、导热性、延展性特别突出。

它们的导电性顺序为：Ag＞Cu＞Au。

由于铜的价格较低，所以，铜在电器工业上得到了广泛的应用。

2.2化学性质铜、银、金的化学活泼性较差(货币金属)，在室温下看不出它们与氧或水作用。

在含有CO2的潮湿空气中，铜的表面会逐渐蒙上绿色的铜锈(铜绿—碳酸羟铜Cu2(OH)2CO3)。

2Cu + O2 + H2O + CO2→ Cu2(OH)2CO3在加热条件下，铜与氧化合成CuO,而银、金不发生变化。

此所谓“真金不怕火炼”！注意：当沉淀剂或配合剂存在时，铜、银、金也可与氧发生作用：铜和银不与非氧化性酸反应，都可溶于硝酸和热的浓硫酸中。

金只溶于王水。

Au+4HCl+HNO3==HAuCl4+NO↑+2H2O3铜族元素的化合物3.1铜的化合物铜的常见化合物的氧化值为+1和+2。

Cu(Ⅰ)为d10构型，没有d—d跃迁，Cu(Ⅰ)的化合物一般是白色或无色的。

Cu(Ⅱ)为d9构型，它们的化合物中常因Cu2+发生d—d跃迁而呈现颜色。

元素周期表族的划分
元素周期表族的划分是根据元素的化学性质和电子结构进行的。

目前元素周期表主要分为8个族，分别是碱金属族、碱土金属族、过渡金属族、稀土族、铜族、银族、铂族和卤族。

碱金属族元素具有较小的电负性和相对较大的原子半径，易失去外层电子形成+1价阳离子，具有良好的还原性和活泼性。

其中最具代表性的元素是钾、钠和锂。

碱土金属族元素具有较小的电负性和相对较大的离子半径，易失去2个外层电子形成+2价阳离子，具有较强的还原性和活泼性。

其中最具代表性的元素是钙、镁和锶。

过渡金属族元素具有较高的电子亲和能力和较小的离子半径，能够形成多种价态离子，具有良好的催化性和稳定性。

其中最具代表性的元素是铁、铜和铬。

稀土族元素具有较大的原子半径和较高的电子亲和能力，能够形成多种价态离子，具有较强的磁性和发光性。

其中最具代表性的元素是钕、镝和铕。

铜族元素具有较小的原子半径和较高的电子亲和能力，易失去2个外层电子形成+2价阳离子，具有良好的导电性和热传导性。

其中最具代表性的元素是铜、银和金。

银族元素具有较小的原子半径和较高的电子亲和能力，易失去1个外层电子形成+1价阳离子，具有良好的催化性和稳定性。

其中最具代表性的元素是银、铑和铂。

铂族元素具有较小的原子半径和较高的电子亲和能力，能够形成多种价态离子，具有良好的催化性和稳定性。

其中最具代表性的元素是铂、钯和铱。

卤族元素具有较大的电子亲和能力和较小的离子半径，易得到1个外层电子形成-1价阴离子，具有良好的氧化性和还原性。

其中最具代表性的元素是氯、溴和碘。