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铜族与锌族元素

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【冶金精品文档】ds区元素(铜、锌)

【冶金精品文档】ds区元素(铜、锌)
Cu2+ + Cu + 2Cl △ 2CuCl↓
CuCl 的盐酸溶液能吸收 CO，形成氯化羰基 铜(Ⅰ) [CuCl(CO)] ·H2O，此反应在气体中用于测 定混合气体中 CO 的含量。
2. 氯化铜
无水氯化铜为棕黄色晶体，在空气中潮解，它
易溶于水，也易溶于乙醇和丙酮。从溶液中结晶出
的二水合氯化铜为蓝色晶体。
Cu2O 主要用作玻璃、搪瓷工业的红色颜料。 CuOH 极不稳定，至今尚未制得 CuOH。
(二) 盐类
1. 氯化亚铜 氯化亚铜是一种白色晶体，熔点为 430 ℃，
难溶于水，吸湿后变为绿色，溶于氨水。
无机化学 在热的浓盐酸溶液中，用铜粉还原 CuCl2，
生成无色的 [CuCl2]-，用水稀释即可得到难溶于 水的 CuCl 白色沉淀：
[Ag(CN2)-] 作为镀银电解液的主要成分，电镀效 果很好，但因氰化物有剧毒，近年来逐渐被无毒镀银 液所代替。
第二节 锌族元素
一、锌族元素概述 二、锌的重要化合物 三、汞的重要化合物
Cd
一、锌族元素
第 12 族元素包括锌、镉、汞三种元素，通常 称为锌族元素。
(一) 锌族元素的通性
无机化学 锌族元素的价层电子组态为(n-1)d10ns2。锌族
Ag2O + H2O2
2Ag + H2O + O2↑
Ag2O 和 MnO2、Co2O3、CuO 的混合物在室温 下就能将 CO 迅速氧化成 CO2，因此常用于防毒面 具中。
(二) 硝酸银
硝酸银是最重要的可溶性银盐。将银溶于硝酸
溶液中，蒸发、结晶，得到硝酸银晶体。
AgNO3 加热到 713 K 时，按下式分解：
无机化学 成的配位个体的稳定性较差。 Cu2+ 还能与一些有机配体形成稳定的螯合物。

第二十章 铜族和锌族综述

第二十章 铜族和锌族综述

西 昌 学 院
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（2）、硫化物 Cu2S和Ag2S两种黑色化合物溶解度很 小，不溶于水和非氧化性酸。如可溶于氧 化性的硝酸： Cu2S+HNO3===？ Ag2S+HNO3===？ Cu2S可溶于KCN生成[Cu(CN)4]3-
（3）、AgNO3 Cu(I)不形成硝酸盐，AgNO3是一种重 要试剂。
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1、活泼性 IB族的最外层电子的Z*（有效核电荷 Z-）高，故第一电离势比碱金属的高。
由于d电子也包含在金属键中，故它 们的升华热和熔点也比碱金属的高得多。 其较惰性的特点与这些因素有关。结果是 其化合物有较多的共价性和较高的晶格能。
2、氧化数 铜、银、金三个元素，每一个元素都 有+1、+2和+3三种氧化数。最常见的氧化 数：铜为+2、银为+1、金为+3。
（5）、配合物 二价铜离子有较强的配合性。 [Cu(H2O)4]2+、[Cu(NH3)4]2+等，但实际上它们的 应该是[Cu(H2O)6]2+、[Cu(NH3)4(H2O)2]2+离子，原因 是因它们的结构是一种特殊的变形八面体结构。
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二价铜离子与CN-形成配合物时比较特殊： 2Cu2++4CN-===(CN)2↑+2CuCN↓(白色) 继续加入CN-则有： CuCN+3CN-===[Cu(CN)4]3用此方法可分离Cu2+和Cd2+离子，也说明Cu2+与 CN-不能共存。另外Cu2+还能形成螯合物。
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3、标准电极电势 Zn2++2e-==Zn =-0.786V Cd2++2e-==Cd =-0.4026V Hg22++2e-==2Hg =0.7986V 2Hg2++2e-==2Hg22+ =0.905V Ca2++2e-==Ca =-2.76V 化学活泼性远于碱土金属； 从上到下，金属活泼性递减；与碱土 金属的变化规律相反。 4、氢氧化物的碱性和稳定性 IIB族氢氧化物属弱碱，且易脱水形成 氧化物。 Be(OH)2和Zn(OH)2为两性氢氧化物。

知识总结——铜族元素和锌族元素

知识总结——铜族元素和锌族元素

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。

[理学]铜族元素和锌族元素by啥子一家

[理学]铜族元素和锌族元素by啥子一家

硫酸铜
CuSO4·5H2O—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CuSO4·5H2O、CaO 及水按1:1:100配制的乳 液。
③ Cu2+ 和Cu+的互相转化：
疑问????
从离子电子构型看：Cu+ ：3d10，Cu2+ ：3d9 等价轨道达到全充满要比没有充满稳定，应该 Cu+比Cu2+稳定；但是为什么在水溶液中Cu2+ 比Cu+ 稳定？
② Cu(Ⅱ)的化合物： 特点：
Cu(Ⅱ)为ｄ9构型，有一个成单电子， 顺磁性，它的化合物或配合物因 Cu2+可发生ｄ－ｄ跃迁而呈现颜色。 Cu(Ⅱ)的化合物在固态或水溶液中 都稳定，且易溶于水。
氧化铜：
• 性质：碱性氧化物、具有一定的氧化性（能被还 原）、热稳定性高（1273K以上分解成Cu2O）。
（一）、存在和冶炼 （1）存在
铜主要银以金属、硫化物、砷化物、氯化物和
碳酸盐的形式广泛分金布铲，银最锅常见的矿物有黄铜矿 (CuFeS2)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]和碱式砷酸 铜铝（Ceruleite）Cu2Al7(AsO4)4(OH)13.12H2O等。
银主要以金属、硫化物、砷化物、氯化物的
Cu2＋＋I-＝CuI↓＋I2
Cu2+ 0.153V Cu+ 0.52V Cu
I2 0.535V I-
假设溶液中[Cu2+]和[I-]浓度为1mol/L，则溶液中[Cu+]为：
[Cu ]
K sp [I]

1.27 1012 1

1.27 1012 mol

第二十章铜族和锌族元素ds区

第二十章铜族和锌族元素ds区

第19章 铜族和锌族元素§19-1铜族元素19-1-1铜族元素的通性铜族元素即ⅠB 的Cu 、Ag 、Au 三个元素。

1.价电子层结构(n-1)d 10s 1 最外层均只有1个s 电子，次外层18e 。

2.氧化数铜族元素具有+Ⅰ、+Ⅱ、+Ⅲ三种氧化态，而碱金属则只有+Ⅰ一种，这是因为铜族元素的ns 电子和(n-1)d 电子的能量相关不太大，在反应时容易补偿再被夺去1－2个电子的能量，例如我们比较同属四周期的Cu 和K ，Cu 的I 1=750KJ·mol -1，I 2=1970KJ·mol -1，而K 的I 1=421KJ·mol -1，I 2=3088KJ·mol -1，可见Cu 第二个电子的电离能较K 小得多。

铜族元素的I 1与I 2相相差约为1100－1400KJ·mol -1，而碱金属元素则相差2100KJ·mol -1 —6700KJ·mol -1。

3.金属活泼性同族从上到下按Cu 、Ag 、Au 的顺序金属活泼性减弱，这与所有副族元素一致，而与ⅠA 族等主族元素的金属性递变规律恰好相反。

其原因是因同副族元素从上到下原子半径增加不大，而新增加的次外层(对Au 还包括倒数第三层的f 电子)d 电子的屏蔽作用较小，因而有效核电荷从上到下增大的影响超过原子半径增大的影响所致。

从φ0值可以说明这一顺序：φ0Cu+/Cu =0.522V,φ0Ag+/Ag =0.796V ,φ0Au+/Au =1.68V与同周期碱金属元素相比，铜族元素由于次外层18e 结构， 核电荷又较同周期碱金属元素增加了10个单位，因此Z *增加明显，于是表现出x,I 均较大， 而原子半径和M +离子半径均较小，金属性较弱。

4.由于化合物共价性较明显，18e 结构离子有很强的极化力和变形性， 因此形成化合物时共价性较明显(如AgI )。

这可从它们的电负性值看出，按Pauling 提出的键的离子性百分数计算式键的离子性%=()1001241⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡---B A X X e当x A -x B >1.7键才属离子键。

铜族元素和锌族元素

铜族元素和锌族元素

Cu2O 不溶于水，对热稳定，在潮湿空气中缓慢被氧化成 CuO。它具 有半导体性质，曾用作整流器的材料。 Cu2O 的制备有干法和湿法： Cu2O 的干法制备在密闭容器中煅烧铜粉和 CuO 的混合物，即 得暗红色的 Cu2O： Cu+CuO→Cu2O Cu2O 的湿法制备在水溶液中，以硫酸铜为原料，亚硫酸钠为还 原剂，陆续加入适量氢氧化钠，反应过程中溶液维持微酸性 （pH=5） ，Cu2O 即按以下反应析出： 2CuSO4+3Na2SO3→Cu2O↓+3Na2SO4+2SO2↑ Cu2O 溶于稀硫酸，之后立即歧化： Cu2O+H2SO4→CuSO4+Cu+H2O Cu2O 溶于氨水和氢卤酸时，仍保持+的氧化值，分别形成稳定 的无色配合物，例如[Cu(NH3)2]+、[CuX2]-、[CuX3]2-等。 Cu2O+4NH3·H2O→2[Cu(NH3)2]OH+3H2O 可见 Cu+在水溶液中不稳定会发生岐化反应，而 Cu(I)在固相或 配位状态下可以稳定存在。 （2）氯化亚铜（CuCl） CuCl 为白色固体物质，属于共价化合物，其熔体导电性差。通 过测定其蒸气的相对分子质量，证实它的分子式应该是 Cu2Cl2，通 常将其化学式写为 CuCl。CuCl 是重要的亚铜盐，在有机合成中用 作催化剂和还原剂，在石油工业中作为脱硫剂和脱色剂，肥皂、脂
13.1.1 过渡元素的电子构型
过渡元素的原子结构特点是它们的原子最外层大多有 2 个 s 电 子(少数只有 1 个 s 电子，Pd 无 5s 电子)，次外层分别有 l～10 个 d 电子，其价层电子构型为(n-1)d1-10ns1-2,其中ⅠB 和ⅡB 族为(n－ 1)d10ns1-2。由于过渡元素原子最外层只有 1～2 个电子，较易失 去，故过渡元素都是金属元素。

铜族和锌族

铜族和锌族

铜族元素与碱金属元素的比较
1、与同周期的IA相比，铜族元素的原子半径较小，
第一电离能较大，最外层的电子难失去，故活泼性
不如IA； 2、铜族元素有＋1、＋2、＋3三种氧化态，而碱金属 元素则只有＋1氧化态； 3、IB的标准电极电势比IA的要大，故IB在水溶液中
的化学活泼性远小于IA的。
一、
1、
铜族元素
b、 卤化物 CuCl 、CuBr和CuI都是难溶化合物，且溶解度依次 减小。
均为白色。
都可以通过二价铜离子在相应的卤离子存在的条件 下被还原得到，如: Cu2＋ ＋ Cu ＋ 4 Cl － 2 Cu2＋ ＋ 4 I－ 2 [CuCl2]－ (土黄色) 2 CuI ↓ ＋ I2
CuCl不溶于硫酸、稀硝酸，但可溶于氨水、浓盐酸
一些黄金矿山多是先用汞齐法，再用氰化法，两种方
法联合使用。 金的精制是通过电解 AuCl3 的盐酸溶液完成的，纯度 可达 99.95% － 99.98%。
2、
铜的化合物
铜的常见氧化数为 ＋1、＋2，本节重点介绍常见的
Cu(I)、Cu(II)化合物，以及两种价态之间的转换。
（1） 氧化数为 ＋1 的化合物 a、 氧化物和氢氧化物 Cu2O由于晶粒大小不同呈现出 不同的颜色，如黄、桔黄、鲜红或
但是，由于 ds 区元素原子的次外层有18 个电子， 而 IA与IIA元素原子次外层有8个电子，因此，无论是 单质还是化合物都表现出显著的差异。
如氯化钠易溶，而氯化银难溶；氧化镁和氧化锌
都难溶，但氧化镁呈碱性，而氧化锌呈两性。
希望通过学习，相互比较，加深理解。
铜族和锌族的元素电势图 EA
Ө /V
硫化物矿：辉铜矿Cu2S、黄铜矿CuFeS2 等；

第13章过渡元素(一) 铜族和锌族元素

第13章过渡元素(一) 铜族和锌族元素

第13章过渡元素（一）铜族和锌族元素第十三章过渡元素（一）铜族和锌族【内容】13.1 过渡元素的通性 13.2 铜族元素 13.3 锌族元素13.4 应用微量元素与人体健康（选学内容）【要求】1．掌握铜、银、锌、汞单质、氧化物、氢氧化物、重要盐类及配合物的生成、性质和用途。

2．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)；Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化。

3．了解ⅠA和ⅠB；ⅡA和ⅡB族元素的性质对比。

周期表中ⅠB ? ⅧB族，即ds区和d区元素称为过渡元素，(见表13��1)。

它们位于周期表中部，处在s区和p区之间，故而得名，它们都是金属，也称过渡金属。

表13-1 过渡元素ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅧB ⅠB ⅡB Sc Y La Ac Ti Zr Hf Rf V Nb Ta Db Cr Mo W Sg Mn Tc Re Bh Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt Hs Mt Cu Ag Au Zn Cd Hg 通常按周期将过渡元素分成三个过渡系列：位于第4周期的Sc ? Zn称第一过渡系元素；第5周期的Y ? Cd为第二过渡系元素；第6周期的La ? Hg为第三过渡系元素。

过渡元素有许多共同性质，本章先讨论它们的通性，然后介绍ⅠB及ⅡB族元素。

13.1过渡元素的通性1.价层电子构型过渡元素原子的最后一个电子排布在次外层的d轨道(ⅡB除外)中，最外层有1?2个s (Pd除外)电子，它们的价层电子构型为(n-1)d1~10ns1~2。

2. 原子半径过渡元素原子半径（如图13-1所示）一般比同周期主族元素的小，同周期1元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族前后又稍增大。

同族元素从上往下原子半径增大，但第二、第三过渡系(除ⅢB外)由于镧系收缩使同族元素原子半径十分接近，导致元素性质相似。

原子半径/pm250过渡元素的原子半径第一过渡系第二过渡系200第三过渡系150100ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅧⅧⅠBⅡB图13-1过渡元素原子半径3. 氧化态过渡元素有多种氧化态，因其最外层s电子和次外层部分或全部d电子都可作为价电子参与成键，一般可由+2依次增加到与族数相同的氧化态(Ⅷ族除Ru、Os外，其它元素尚无Ⅷ氧化态)，这种氧化态的显著特征以第一过渡系最为典型。

铜和锌

铜和锌

铜族与碱金属元素的对比
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。
与主族元素相反
§1 铜族元素
Cu 价电子层结构 主要氧化数 ψθ（M+/M） r(M)/pm 升华热 电负性 金属活性 3d104s1 +1,+2 0.521 127.8 340 1.90 Ag 4d105s1 +1,(+2) 0.799 144.4 285 1.93 逐渐降低 Au 5d106s1 +1,+3 1.68 144.2 385 2.54 0.98～0.97 逐渐增强 IA ns1 +1 -2.7～-2.9
I2+2Na2S2O3→Na2S4O6+2NaI
CuCl的氨溶液或盐酸溶液能吸收CO，形成配合物 [Cu(CO)Cl]H2O-测气体混合物中CO含量。 CuCl：难溶于H2SO4，稀HNO3，但能溶于氨水、浓盐 酸及碱金属氯化物的浓溶液形成Cu(NH3)2+,CuCl2(CuCl32-,CuCl43-)
铜族元素的(n-1)d 轨道与ns 轨道能级差较小
一、铜族元素的单质
物理性质：
⑴ 特征颜色 Cu(紫红)，Ag(银白)，Au(金黄)
⑵ 熔、沸点较其它过渡金属低，比IA金属高
⑶ 导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au
⑷ 延展性好 ⑸ 易形成合金 黄铜(Cu-Zn)
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。
?
比碱土金属单质低，也比铜族元素 单质低，由于锌族元素原子的最外 层 s 电子成对后稳定性增大的缘故。

第18章-铜族元素 锌族元素

第18章-铜族元素 锌族元素

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。

无机化学 第17章铜族和锌族元素

无机化学 第17章铜族和锌族元素

O2
2
不可用铜器盛氨水

7
[Cu(NH3 ) 4 ] (蓝)
4Au O2 8CN 2H 2 O 4[Au(CN)2 ] 4OH

17.3
铜族元素的主要化合物
1 . 氧化物及氢氧化物
加热Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、Cu(NO3)2都可 以得到CuO：
Cu(OH)2 CuCO3 2CuO H2O CO2 Cu(OH)2 CuO H2O
H 2SO 4 Ag 2S(s, 黑)
21
Ag+的鉴定：
HCl AgCl Ag

NH 3
Ag(NH )

3 2
Br AgBr(s)
S2 O 3 3
-
HNO 3
Ag 2S(s) S Ag(CN)
2-
2
CN AgI(s) I Ag(S O ) 3 2 3 2 I AgI（趋势较小） 2
导热率(Hg=1)
51.3
57.2
39.2
3
熔沸点较低（相对于其他过渡金属）： ①原子半径较大、结构不够紧密 ②次外层充满，电子不参与成键，价电 子较少 良好导电导热性和良好的延展性 1gAu可拉3.4km金丝，金也可被压成 0.0001mm厚的金箔 Cu、Ag、Au和许多金属形成合金 Cu-Zn 黄铜 Cu-Sn-Zn 青铜 60-40 80 -15 -5 Cu —— Ni —— Zn 白铜 50~70 - 13~15 - 13~25 4
Au 4HCl(浓) HNO3 (浓) H[AuCl4 ] NO(g) 2H 2 O
6
与沉淀剂、配合剂的作用
4Ag 2H2S O2 2Ag2S 2H2O

铜族元素和锌族元素

铜族元素和锌族元素
第十八章 铜锌副族 Chapter 18 The Copper Subgroup
and Zinc Subgroup (2010级使用) 2011.4
寄
语
• 祝各位同学： • 在大学第一年即将结束的时间里目标明，学业成! • 愉快而充实的度过人生中最美好的大学时光！ • 在专业学习上，会学、乐学加真学！ • 在竞争与挑战面前冲向同仁们前面！ • 珍惜这段最重要的经历，确立更高的人生奋斗 • 目标，不断的努力，不断的进取， 为人生的辉 • 煌积淀坚实的力量！
例如，NaCl和AgCl，前者易溶而后者难溶。同样，锌族元素与
碱土金属元素既有相似之处，也有明显的差异。例如MgO和 ZnO都难溶于水，但前者显碱性而后者显两性。
IB
II B
d 区元素的电子分别填充在 3d 亚层、4d 亚层和 5d 亚层
上 . 1996年2月德国科学家宣布发现112号元素， 使第四过渡 系的空格终于被填满.
二、铜族元素
铜（copper, cuprum） 银（silver, argentum） 金（gold, aurum） 位于长周期表中IB族，通常称为铜族元素， 又称货币金属。
（一）通性
已知铜族元素价电子构型为(n-1)d10ns1，铜族元素原子不仅 可以失去ns电子，也可进一步失去部分d电子。因此铜族元素 都有+1、+2、+3三种氧化态。但由于其稳定性不同，铜常见的 氧化态为+2，银为+1，金为+3。
Cu2S 颜色 Ksp 25 ℃ 稳定性 黑
CuS 黑
Ag2S 黑
ZnS 白
CdS 黄
HgS 黑
2.010-47
8.510-45
6.310-50

铜、锌

铜、锌

II B
Zn Cd Hg
§ 18-1 铜族元素
1-1 通性
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Cu→Ag→Au活泼性递减。金是很惰性的金属。
铜族元素电势图
/V
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（n— 1）d轨道刚填满，刚填满的■能级还不稳定，与ns轨道能极差小。 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。
（2）氧化数为+2的化合物
（a）氢氧化铜和氧化铜
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[Cu（OH）4]2-。 Cu（OH）2+2NaOH—→Na2[Cu（OH）4] 由于Cu（OH）2的酸性较弱及溶度积较小（Ksp=2.6×10-19），故需和较浓的 强碱溶液反应才能溶解。 Cu(OH)42- + C6H12O6 = CuOH + H2O + C6H12O7 ↓
（1）氧化数为+1的化合物
（a）氧化物和氢氧化物
Cu和Ag都能生成M2O型的氧化物和MOH型的不稳定 的氢氧化物
（b）硝酸银
AgNO3是可溶的银盐，也是制备其它Ag（Ⅰ）盐的原料。 工业上是将Ag和HNO3作用制得 Ag+2HNO3（浓）—→AgNO3＋NO2＋H2O 3Ag＋4HNO3（稀）—→3AgNO3＋NO＋2H2O
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铜族与锌族元素铜分族1.在Ag+溶液中，先加入少量的Cr2O72－，再加入适量的Cl－，最后加入足够量的S2O32－，估计每一步会有什么现象出现，写出有关的离子反应方程式。

2.具有平面正方形结构的Cu2+配合物[CuCl]22－(黄色)、[Cu(NH3)4] 2+(蓝色)、[Cu(en)2]2＋(蓝紫色)的颜色变化是什么原因引起的？3.利用金属的电极电位，说明铜、银、金在碱性氰化物水溶液中被溶解的原因，空气中的氧对溶解过程有何影响？CN－离子在溶液中的作用是什么？4.将黑色CuO粉末加热到一定温度后，就转变为红色Cu2O。

加热到更高温度时，Cu2O又转变为金属铜，试用热力学观点解释这种实验现象。

并估计这些变化发生时的温度。

5.完成并配平下列反应式：（1）Cu2O＋HCl →（2）Cu2O＋H2SO4（稀）→（3）CuSO4＋NaI →（4）Ag＋HI →（5）Ag＋＋CN－→（6）Ag＋O2＋H2S →（7）Cu＋＋CN－→（8）Cu2＋＋CN－→（9）HAuCl4＋FeSO4→△（10）AuCl →（11）Ag3AsO4＋Zn＋H2SO4→（12）[Ag(S2O3)2]3－＋H2S＋H＋→（13）Au＋王水→6.为什么在高温、干态Cu＋化合物更为稳定？而在水溶液中Cu2＋化合物更为稳定。

倘若在水溶液中形成难溶物或配离子时是Cu(Ⅰ)化合物还是Cu(Ⅱ)化合物稳定？在什么情况下可使Cu2＋转化为Cu＋？试举例说明，并解释之。

7.判断下列各字母所代表的物质：化合物A是一种黑色固体，它不溶于水、稀醋酸和氢氧化钠，而易溶于热盐酸中，生成一种绿色溶液B，如溶液B与铜丝一起煮沸，逐渐变棕黑（溶液C），溶液C若用大量水稀释，生成白色沉淀D，D可溶于氨溶液中，生成无色溶液E，E若暴露于空气中，则迅速变蓝（溶液F），往溶液F中加入KCN时，蓝色消失，生成溶液G，往溶液G中加入锌粉，则生成红棕色沉淀H，H不溶于稀的酸和碱，可溶于热硝酸，生成蓝色溶液I，往溶液I慢慢加入NaOH溶液，生成蓝色胶冻沉淀J，将J 过滤，取出，然后加热，又生成原来化合物A。

8.用反应方程式说明下列现象：（1）铜器在潮湿空气中慢慢生成了一层铜绿；（2）金溶于王水；（3）热分解CuCl 2·2H 2O 得不到无水CuCl 2。

9.解释下列现象：（1）CuCl 2浓溶液逐渐加水稀释时，溶液颜色由黄棕色经绿色而变成蓝色。

（2）当SO 2通入CuSO 4与NaCl 的浓溶液中析出白色沉淀。

（3）往AgNO 3溶液中滴加KCN 溶液时，先生成白色沉淀而后溶解，再加入NaCl 溶液时并无沉淀生成，但加入少许Na 2S 溶液时，就析出黑色沉淀。

10.如何用最简便的方法分离Cu(NO 3)2和AgNO 3的混合物。

11.计算下列元素电势图中的E ø值。

(已知E øCu 2＋/Cu ＋＝0.15V,E øCu ＋/Cu ＝0.52V, K SP.CuS ＝7.94×10－36,KSP.Cu 2S ＝1.0×10－48) 12.已知下列反应Cu(OH)2（s ）＋2OH － ===== Cu(OH)42－的平衡常数K ＝10－3，在1升NaOH 溶液中，若欲使0.01摩尔Cu(OH)2溶解，问NaOH 的浓度至少应为多少？13.计算400毫升0.50 mol·L －1 Na 2S 2O 3溶液，可溶解多少克固体的AgBr ？ 14.铁置换铜这一经典反应具有节能、无污染等优点，但通常只用于铜的回收，不用作铁件镀铜，因得到的镀层疏松、不牢固。

能否把铁置换铜的反应开发成镀铜工艺呢？下面就这一问题进行讨论，找出解决的途径。

（1）先不考虑溶液的pH 值范围，若向CuSO 4溶液中投入表面光滑的纯铁件后，可能发生的所有反应。

（2）实验证实造成镀层疏松的原因之一是夹杂固体杂质（CuOH 或Cu 2O ）。

试通过电化学计算证实这一点。

（设镀槽的pH=4，CuSO 4的浓度为0.040mol·L －1）。

（3）通过计算说明在所指实验条件下，是否发生水解、放氢等反应。

（4）为了实现化学镀铜工业化，提出三种以上抑制副反应提高镀层质量的措施，不必考虑实施细节，说明理由。

（5）请提出铁置换铜反应的可能机理？（6）混在铜镀层中的Cu 2O 与Cu 颜色相近，如何鉴别？实验条件及有关数据列后：a. 实验条件：镀槽的pH=4，CuSO 4溶液的浓度为0.040mol·L －1，温度298K 。

b. 有关数据：E øFe 2+/Fe ＝－0.440V ；E øFe 3+/Fe 2＋＝0.770V ；E øCu 2+/Cu ＝0.342V ； E øCu 2+/Cu ＋＝0.160V ； 平衡常数：K øw ＝1.0×10－14；K øsp (CuOH)＝1.0×10－14； K øsp (Cu(OH)2)＝1.0×10－20；K øsp (Fe(OH)2)＝1.0×10－14； K øsp(Fe(OH)3)＝1.0×10－36 15.合成CuCl 通常采用SO 2还原CuSO 4的方法，其工艺流程如下： CuS —— Cu 2S —— Cu E 2 ø E 3 ø E 1ø 合成 还原 冲稀 洗涤 干燥——————→ ————→ ————→ ————→ ————→成品 CuSO 4＋NaCl 通入SO 2 大量水已知： （1）通过计算说明，为什么合成反应中一定要加入NaCl ？（2）为了加快氯化亚铜的合成速度，温度宜高一点好（70～80℃），还是低一点好（30～40℃）？请提出你的观点，并加以分析。

（3）写出合成中的总反应（离子方程式），如何判断反应已经完全？（4）合成反应结束后，为什么要迅速洗涤和干燥？16.工业上以废铜为原料经氯化生产氯化亚铜，其反应如下：a. Cu ＋Cl 2 ——→ Cu 2＋＋2Cl －b. Cu 2＋＋Cu ＋2Na ＋2Cl －——→ 2Na[CuCl 2] c. Na[CuCl 2] ——→ CuCl ↓＋NaCl在操作中为了保证质量，必须按一定规范程序进行操作。

请回答下列问题：(1) 制备中当氯化完成后须经中间步骤（即生成配合物Na[CuCl 2]），为什么不用一步法制得CuCl ？（Cu 2＋＋Cu ＋＋2Cl －—→ 2CuCl ↓） （2）为什么必须外加NaCl 且控制接近饱和？（3）为什么要在反应体系中加入少量盐酸，它起何作用？（4）合成结束后为什么先用稀盐酸洗涤？再用酒精洗？为什么必须在真空密闭条件下进行抽滤操作？17.次磷酸H 3PO 2中加入CuSO 4水溶液，加热到40~50℃，析出一种红棕色的难溶物A 。

经鉴定：反应后的溶液是硫酸和磷酸的混合物；X 射线衍射证实A 是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿(ZnS)，组成稳定；A 的主要化学性质如下：（1）温度超过60℃，分解成金属铜和一种气体；（2）在氯气中着火；（3）与盐酸反应放出气体。

根据以上信息： a. 写出A 的化学式和分解反应的方程式b. 写出A 的生成反应方程式c. 分别写出A 与氯气和A 与盐酸反应的化学方程式。

18.化合物A 是白色固体，不溶于水，加热时剧烈分解，产生一固体B 和气体C 。

固体B 不溶于水或盐酸，但溶于热的稀硝酸，得一溶液D 及气体E 。

E 无色，但在空气中变红。

溶液D 以盐酸处理时，得一白色沉淀F 。

气体C 与普通试剂不起反应，但与热的金属镁作用生成白色固体G 。

G 与水作用得另一种白色固体H 及一气体J 。

气体J 使湿润的红色石蕊试纸变蓝，固体H 可溶于稀硫酸得溶液I 。

化合物A 以硫化氢处理时得黑色沉淀K 、无色溶液L 和气体C ，过滤后，固体K 溶于浓硝酸得气体E 、黄色固体M 和溶液D 。

D 以盐酸处理得沉淀F 。

滤液L 以氢氧化钠溶液处理又得气体J 。

请指出A~M 所表示的物质名称，并用化学反应式表示各过程。

19.判断下列各字母所代表的物质：化合物A 是一种黑色固体，它不溶于水、稀醋酸和氢氧化钠，而易溶于热盐酸中，生成一种绿色溶液B ，如溶液B 与铜丝一起煮沸，逐渐变棕黑（溶液C ），溶液C 若用大量水稀释，生成白色沉淀D ，D 可溶于氨溶液中，生成无色Cu 2＋ —— Cu ＋ ——— Cu 0.5210.337 0.17 0.45 0.14SO 42－ ——— H 2SO 3 ——— S ——— H 2S K øsp ＝1.2×10－6 H 2OH 2O溶液E，E若暴露于空气中，则迅速变蓝（溶液F），往溶液F中加入KCN时，蓝色消失，生成溶液G，往溶液G中加入锌粉，则生成红棕色沉淀H，H不溶于稀的酸和碱，可溶于热硝酸，生成蓝色溶液I，往溶液I慢慢加入NaOH溶液，生成蓝色胶冻沉淀J，将J 过滤，取出，然后加热，又生成原来化合物A。

20.比较下列配合物稳定性，并加以说明。

（1）为什么[Cu(en)3]2＋与[Cu(H2O)4(en)]2＋和[Cu(H2O)2(en)2]2＋相比特别不稳定？（2）[Cu(H2O)2(en)2]2＋的两个几何异构体中，哪个是主要存在形式？（3）[Ag(en)]＋不如[Ag(NH3)2]＋稳定（4）[Cu(en)2]2＋比[Cu(NH3)4]2＋稳定21.通过计算说明金属银在通空气时可溶于氰化钾溶液中。

已知：EøAg＋／Ag＝0.80伏；[Ag(CN)2]－的Kø稳＝1.0×1021；H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）的△rGmø＝－237.kJ·mol－1。

22.将CuSO4·5H2O加热时逐渐失水：102℃113℃258℃CuSO4·5H2O ——→CuSO4·3H2O ——→CuSO4·1H2O ——→CuSO4由失水温度上的差异推测各水分子所处的环境与结合力的关系，并画出其结构图。

锌分族1.解释下列实验事实（1）焊接铁皮时，常先用浓ZnCl2溶液处理铁皮表面；（2）HgS不溶于HCl，HNO3和(NH4)2S中而能溶于王水或Na2S中；（3）HgC2O4难溶于水，但可溶于含有Cl－的溶液中。

2.试选用合适的配合剂分别将下列各种沉淀物溶解，并写出反应方程式：Hg2C2O4HgS Zn(OH)2HgI23.（1）用一种方区别锌盐和铝盐。

（2）用两种方法区别锌盐和镉盐。

（3）用三种不同的方法区别镁盐和锌盐。