无机化学[第十八章铜副族和锌副族]课程预习
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第十八章铜副族和锌副族总体目标:1.掌握铜副族和锌副族元素单质的性质和用途2.掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物、重要盐类以及配位化合物的生成与性质3.掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ);Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化各节目标:第一节铜副族元素1.掌握铜副族元素单质的性质、用途和提取方法2.掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)化合物的性质以及Cu(Ⅰ)与Cu(Ⅱ)之间的相互转化3.了解Ag(Ⅰ)化合物,主要有氢氧化物、氧化物、卤化物和配位化合物的重要性质4.了解Au(Ⅲ)化合物的性质第二节锌副族元素1.掌握锌副族元素单质的性质和提取方法2.了解锌和镉的氧化物、氢氧化物、硫化物、氯化物的主要性质3.掌握Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)化合物的性质以及Hg(Ⅰ)与Hg(Ⅱ)之间的相互转化习题一、选择题1.下列金属中,最不活泼的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.CuB. AgC. ZnD.Hg2.与银反应能置换出氢气的的稀酸是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. 硫酸B. 盐酸C. 硝酸D.氢碘酸3.为除去铜粉中少量氧化铜,应采取的操作是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A. 浓盐酸洗 B. KCN溶液洗C. 稀硝酸洗D. 稀硫酸洗4.下列化合物,在硝酸和氨水中都能溶解的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. AgClB. Ag2CrO4C.HgCl2D. CuS5.下列化合物中颜色最浅的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A. Ag3PO4 B.CuI C.AuCl D. HgO6.下列化合物中,在氨水、盐酸、氢氧化钠溶液中均不溶解的好是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A. ZnCl2B. CuCl2C. Hg2Cl2D. AgCl7.关于CuCl2性质的叙述,错误的是()(吴成鉴《无机化学学习指导》) A.是离子型化合物 B.是链状结构C. 与HCl反应可生成配合物D. 不论晶体还是水溶液均有颜色8.向CuSO4入氨水的过程中,可能得到()(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. Cu(OH)2.B.Cu2(OH)2SO4C. [Cu(NH3)4]2+D.[Cu(H2O)4]2+9.下列物质不能产生黑色物质的是( ) (吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Cu在干燥的空气中加热至773KB. Ag与含H2S的空气接触C. AgBr见光D. ZnO在H2S气流中加热10.往含有Ag+、Cd2+、Al3+、Hg22+的溶液中滴加稀盐酸能析出沉淀的是()(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Al3+和Cd2+B.Ag+和Hg22+C.Ag+和Cd2+D只有.Ag+11. 能区分Zn2+和Al3+的下列试剂是()(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. NaOHB. HClC. Na2CO3D. NH3.H2O12.AgX的颜色随卤素原子序数的增大而加深,可解释这一现象的理论是()黑龙江A. 杂化轨道B. 分子间作用力.C.溶剂化D. 离子极化13.下列氢氧化物最不稳定的是()(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Cu(OH)2B.Zn(OH)2C.Cd(OH)2D.AgOH14.锌比铜化学活泼性强,从能量变化角度分析是因为()(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. 锌的电离势比铜的电离势小B.锌的升华热比铜的升华热较小C. 锌的升华热比铜的升华热大D. 锌的水合热比铜的水合热大15.下列分子中,具有顺磁性的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. CuClB. CuCl2C. Hg2Cl2D. HgCl216.除去ZnSO4溶液中所含的少量CuSO4,最好选用下列试剂中的()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.NH3.H2OB.NaOHC.ZnD.H2S17.下列离子与过量的KI溶液反应只得到澄清的无色溶液的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+B.Ag+C.Hg2+D.Hg22+18.下列离子在水溶液中最不稳定的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+B.Cu+C.Hg2+D.Hg22+19.下列电对的标准电极电势最大的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+/Cu+B.Cu+/CuC.CuCl2/CuD.CuI/Cu20.下列金属与相应的盐可以发生反应的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Fe与Fe3+B.Cu与Cu2+C.Hg与Hg2+D.Zn与Zn2+21.下列配离子空间构型为正四面体的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Zn(NH3)42+B.Cu(NH3)42+C.Ni(CN)42-D.Hg(NH3)42+22.下列配合物属于反磁性的有()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Mn(CN)64-B.Cd(NH3)42+C.Fe(CN)63-D.Co(CN)63-二、填空题1.铜副族和锌副族金属中,密度最小的是,密度最大的是. (吉林大学《无机化学例题与习题》)2.给出组成合金的金属:黄铜,青铜,康铜,(吉林大学《无机化学例题与习题》)3.向CuSO4溶液中加入适量氨水,生成的沉淀组成为,沉淀的颜色是,Hg2Cl2分子构型为,中心原子采取的杂化类型为,用氨水处理Hg2Cl2得到的沉淀是.4. 欲将Ag+从Pb2+,Sn2+,Al3+,Hg2+混合溶液中分离出来,可加入的试剂为,(吉林大学《无机化学例题与习题》)5. Hg2Cl2是利尿剂。
第十八章铜副族和锌副族一、铜族元素1.通性ⅠB族的价电子结构为(n-1)d10ns1,ⅠB族的最外层电子的Z+高,故第一电离能比碱金属的高。
铜族元素的性质可归纳为以下几点:(1)与同周期碱金属相比,铜族元素的原子半径较小,第一电离能较大。
(2)铀族元素有+1,+2,+3等三种氧化态,而碱金属只有+1价一种。
由于铜族元素的ns电子和次外层的(n-1)d电子能量相关不大,与其他元素化合时,不仅ns电子能参加成键,(n-1)d电子也依反应条件的不同,可以部分参加成键;2.单质的物理、化学性质铜族元素的密度、熔点、沸点、硬度均比相应的碱金属高,且导电性和传热性在所用金属里面是最好的。
由于铜族金属均是四心立方晶体,有较多的滑移面,因而有很好的延展性。
铜族元素不_仅彼此间容易生成合金,和其他元素也能形成合金。
其中铜合金种类很多。
铜和锡易溶于硝酸或热的浓硫酸中,有氧时Cu能溶于氨水(生成[Cu(NH3)4]2+)中,Cu能直接溶于KCN溶液(生成[Cu(CN)4]3-)。
铜和银在加热时能与硫化合为Cu2S及Ag2S3而金不能直接生成硫化物。
3.铜族元素的重要化合物铜族元素的特征氧化物为+2,银为+1,金为+3。
(1)铜(Ⅰ)和银(Ⅰ)的化学性质+1氧化态是本族元素的共同特征,但由酸性溶液中的电势图可知,只有银离子能稳定存在。
a.氧化物和氢氧化物Cu+和Ag+都能生成M2O型的氢化物和MOH型的不稳定的氢氧化物。
在-45℃以下AgOH白色物质稳定存在,高于此温度分解为Ag2O,而CuOH为黄色,仅在pH=3左右能暂存,通常得到的是Cu2O红色物质。
Cu2O红色物质,Ag2O暗棕色物质,都为共价型、难溶于水的化合物;Cu2O 很稳定,具有半导体的性质,而Ag2O加热则分解;Cu2O能溶于氨水、HX形成[Cu(NH3)2]+(不稳定)、[CuCl2]-无色配合物。
b.硝酸根Cu+不能生成硝酸盐,但稳定和易溶于水的无色晶体AgNO3却是一种重要的试剂。
大学无机化学第十八章试题及答案备课讲稿大学无机化学第十八章试题及答案第十八章铜副族和锌副族总体目标:1.掌握铜副族和锌副族元素单质的性质和用途2.掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物、重要盐类以及配位化合物的生成与性质3.掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ);Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化各节目标:第一节铜副族元素1.掌握铜副族元素单质的性质、用途和提取方法2.掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)化合物的性质以及Cu(Ⅰ)与Cu (Ⅱ)之间的相互转化3.了解Ag(Ⅰ)化合物,主要有氢氧化物、氧化物、卤化物和配位化合物的重要性质4.了解Au(Ⅲ)化合物的性质第二节锌副族元素1.掌握锌副族元素单质的性质和提取方法2.了解锌和镉的氧化物、氢氧化物、硫化物、氯化物的主要性质3.掌握Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)化合物的性质以及Hg(Ⅰ)与Hg(Ⅱ)之间的相互转化习题一、选择题1.下列金属中,最不活泼的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.CuB. AgC. ZnD.Hg2.与银反应能置换出氢气的的稀酸是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. 硫酸B. 盐酸C. 硝酸D.氢碘酸3.为除去铜粉中少量氧化铜,应采取的操作是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. 浓盐酸洗B. KCN溶液洗C. 稀硝酸洗D. 稀硫酸洗4.下列化合物,在硝酸和氨水中都能溶解的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. AgClB. Ag2CrO4C.HgCl2D. CuS5.下列化合物中颜色最浅的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. Ag3PO4B.CuIC.AuClD. HgO6.下列化合物中,在氨水、盐酸、氢氧化钠溶液中均不溶解的好是 ( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A. ZnCl2B. CuCl2C. Hg2Cl2D. AgCl7.关于CuCl2性质的叙述,错误的是()(吴成鉴《无机化学学习指导》) A.是离子型化合物 B.是链状结构C. 与HCl反应可生成配合物D. 不论晶体还是水溶液均有颜色8.向CuSO4入氨水的过程中,可能得到()(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. Cu(OH)2.B.Cu2(OH)2SO4C. [Cu(NH3)4]2+D.[Cu(H2O)4]2+9.下列物质不能产生黑色物质的是( ) (吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Cu在干燥的空气中加热至773KB. Ag与含H2S的空气接触C. AgBr见光D. ZnO在H2S气流中加热10.往含有Ag+、 Cd2+、 Al3+、 Hg22+的溶液中滴加稀盐酸能析出沉淀的是()(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Al3+和Cd2+B.Ag+和 Hg22+C.Ag+和 Cd2+ D只有.Ag+11. 能区分Zn2+和Al3+的下列试剂是() (吴成鉴《无机化学学习指导》)A. NaOHB. HClC. Na2CO3D. NH3.H2O12.AgX的颜色随卤素原子序数的增大而加深,可解释这一现象的理论是()黑A. 杂化轨道B. 分子间作用力.C.溶剂化D. 离子极化13.下列氢氧化物最不稳定的是()(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.Cu(OH)2B.Zn(OH)2C.Cd(OH)2D.AgOH14.锌比铜化学活泼性强,从能量变化角度分析是因为()(吴成鉴《无机化学学习指导》)A. 锌的电离势比铜的电离势小B.锌的升华热比铜的升华热较小C. 锌的升华热比铜的升华热大D. 锌的水合热比铜的水合热大15.下列分子中,具有顺磁性的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. CuClB. CuCl2C. Hg2Cl2D. HgCl216.除去ZnSO4溶液中所含的少量CuSO4,最好选用下列试剂中的()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.NH3.H2OB.NaOHC.Zn17.下列离子与过量的KI溶液反应只得到澄清的无色溶液的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+B.Ag+C.Hg2+D.Hg22+18.下列离子在水溶液中最不稳定的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+B.Cu+C.Hg2+D.Hg22+19.下列电对的标准电极电势最大的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Cu2+/Cu+B.Cu+/CuC.CuCl2/CuD.CuI/Cu20.下列金属与相应的盐可以发生反应的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Fe与Fe3+B.Cu与Cu2+C.Hg与Hg2+D.Zn与Zn2+21.下列配离子空间构型为正四面体的是()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Zn(NH3)42+B.Cu(NH3)42+C.Ni(CN)42-D.Hg(NH3)42+22.下列配合物属于反磁性的有()(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.Mn(CN)64-B.Cd(NH3)42+C.Fe(CN)63-D.Co(CN)63-二、填空题1.铜副族和锌副族金属中,密度最小的是,密度最大的是 .(吉林大学《无机化学例题与习题》)2.给出组成合金的金属:黄铜,青铜,康铜, (吉林大学《无机化学例题与习题》)3.向CuSO4溶液中加入适量氨水,生成的沉淀组成为,沉淀的颜色是,Hg2Cl2分子构型为,中心原子采取的杂化类型为,用氨水处理Hg2Cl2得到的沉淀是 .4. 欲将Ag+从Pb2+,Sn2+,Al3+,Hg2+混合溶液中分离出来,可加入的试剂为, (吉林大学《无机化学例题与习题》)5. Hg2Cl2是利尿剂。
第十八章铜副族和锌副族
一、铜族元素
1.通性
ⅠB族的价电子结构为(n-1)d10ns1,ⅠB族的最外层电子的Z+高,故第一电离能比碱金属的高。
铜族元素的性质可归纳为以下几点:
(1)与同周期碱金属相比,铜族元素的原子半径较小,第一电离能较大。
(2)铀族元素有+1,+2,+3等三种氧化态,而碱金属只有+1价一种。
由于铜族元素的ns电子和次外层的(n-1)d电子能量相关不大,与其他元素化合时,不仅ns电子能参加成键,(n-1)d电子也依反应条件的不同,可以部分参加成键;
2.单质的物理、化学性质
铜族元素的密度、熔点、沸点、硬度均比相应的碱金属高,且导电性和传热性在所用金属里面是最好的。
由于铜族金属均是四心立方晶体,有较多的滑移面,因而有很好的延展性。
铜族元素不_仅彼此间容易生成合金,和其他元素也能形成合金。
其中铜合金种类很多。
铜和锡易溶于硝酸或热的浓硫酸中,有氧时Cu能溶于氨水(生成[Cu(NH3)4]2+)中,Cu能直接溶于KCN溶液(生成[Cu(CN)4]3-)。
铜和银在加热时能与硫化合为Cu2S及Ag2S3而金不能直接生成硫化物。
3.铜族元素的重要化合物
铜族元素的特征氧化物为+2,银为+1,金为+3。
(1)铜(Ⅰ)和银(Ⅰ)的化学性质
+1氧化态是本族元素的共同特征,但由酸性溶液中的电势图可知,只有银离子能稳定存在。
a.氧化物和氢氧化物
Cu+和Ag+都能生成M2O型的氢化物和MOH型的不稳定的氢氧化物。
在-45℃以下AgOH白色物质稳定存在,高于此温度分解为Ag2O,而CuOH
为黄色,仅在pH=3左右能暂存,通常得到的是Cu2O红色物质。
Cu2O红色物质,Ag2O暗棕色物质,都为共价型、难溶于水的化合物;Cu2O 很稳定,具有半导体的性质,而Ag2O加热则分解;Cu2O能溶于氨水、HX形成[Cu(NH3)2]+(不稳定)、[CuCl2]-无色配合物。
b.硝酸根
Cu+不能生成硝酸盐,但稳定和易溶于水的无色晶体AgNO3却是一种重要的试剂。
AgNO3的制法是将溶于硝酸,蒸发并结晶而得,因原料中含有杂质铜,因而产品中将含有硝酸铜,一般的是提纯方法是将产品加热到473-673K,此时硝酸铀分解为黑色不溶于水的CuO;另一种方法是向含Cu2+的AgNO3溶液中加入新沉淀出来的AgO。
除I-,二价铜在有X-及还原剂同时存在时生成CuX。
CuCl的盐酸能吸收CO,形成氯化羰基铜(Ⅰ)Cu(CO)Cl·H2O。
若有过量CuCl 存在,该溶液对CO的吸收几乎是定量的,所以这个反应可用以测定气体混合物中CO的含量。
卤化银中只有AgF易溶于水,在湿空气中潮解,其余均微溶于水,而且依AgCl,AgBr,AgI的顺序而降低。
它们的颜色也依此顺序加深。
这些性质也反映了AgF到AgI键型的变化,即从主要为离子型化合物递变到主要为共价型化合物。
从Ag—X的键长来看,AgF的实验值与离子半径之和接近,而AgI则与共价半径之和接近,这是卤素离子X-的变形性从F-到I-依次增大的缘故。
(2)氧化数为+2的化合物
①Cu(OH)2和CuO
CuSO4·5H2O——胆矾,最重要的二价铜盐,可用热浓H2SO4溶解铜,也可在空气充足的情况下用热的稀硫酸溶解铜制得。
无水CuSO4为白色粉末,不溶于乙醇和乙醚,但吸水性强,吸水后即显蓝色,因而可用于检验乙醇、乙醚等有机溶剂中的微量水。
④配合物
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+还能形成整合物。
⑤Cu2+的氧化性和Cu2+和Cu+的互相转化
Cu2+是弱氧化剂,只能形成难溶的亚铜化合物或亚铜的配合物时候才能被还原。
从结构上看Cu+为3d10应该比Cu2+的3d9稳定,并且铜的第二电离能(1990kJ /mol)较高,但特殊的是Cu2+的水合能(2125kJ/mol)却很大,因此在干态的Cu(Ⅰ)的化合物是稳定的,而在有水存在下Cu(Ⅱ)化合物是稳定的。
如果要使Cu2+转化为Cu+,一方面要有还原剂存在,另一方面要使Cu+形成难溶化合物,才有利上列平衡向左移动。
(3)氧化物为+3的化合物金在化合物中表现为+3和+1两种氧化态,但以+3氧化态为最稳定。
二、锌副族元素
1.锌副族元素的单质
(1)锌族元素由于次外层有18个电子,对原子核的屏蔽较小,有效核电荷较大,对外层8电子的引力较大,其原子半径、M2+离子的半径都比同周期的碱土金属为小,而第一、第二电离能之和以及电负性都比碱土金属为大;
(3)单质的活泼性锌大于铜,镉大于银,汞大于金。
2.单质的物理和化学性质
本族为低熔点金属,其熔点、沸点不仅低于碱土金属,而且还低于铜族。
Hg是唯一的液体金属,有流动性。
汞蒸气有毒,吸入人体会产生慢性中毒。
使用时要注意,撒落到地面上应尽量收集,再用S粉处理使汞变为硫化汞。
汞的另一特性是能形成汞齐。
它与合金相似,但当汞的比例不同时可呈液态或糊状。
锌在加热时能与绝大多数非金属化合,汞只能与少数非金属化合:
3.锌副族元素的提取
(1)锌的冶炼闪锌矿经浮选得到含ZnS 40%~60%的精矿,加以焙烧使它转化为氧化锌:
4.锌和镉的化合物
ⅡB族的离子都是无色的,所以它们化合物一般都是无色的,但因为它们的极化作用变形性较大,当与易变形的阴离子结合时往往有较深的颜色。
(1)氧化数为+2的化合物
a.氧化物和氢氧化物
在它们的可溶性盐的溶液中加碱,可以得到锌和镉的白色氢氧化物和黄色氧
化汞:
HgCl2熔点低,加热能升华,这样可以很好地把HgCl2分离开。
HgCl2白色针状晶体,微溶于水,剧毒,HgCI2稀溶液可用于消毒、农药、中药。
Hg2+遇过量氨水而生成HgNH2沉淀,Cd2+氨水生成4或6配位的配合物,Zn2+生成4配位配合物。
HgS不溶于HNO3可溶于王水,也可溶于浓的硫化钠生成[HgS2]2-。
(2)氧化数为+1的化合价本族元素有+1氧化态化合物,只有亚汞离子在水溶液中能稳定存在,存在下列平衡:。