元素化學ds區(qū)元素精品名師資料

1、cu、ag、au和zn、hg、cd(一) 銅族元素的單質(zhì)它們的密度大于 5 g cm-3，都屬于重金屬，其中金的密度最大，為 19.3 gcm-3。與 d 區(qū)元素相比，銅族元素單質(zhì)的熔點、沸點相對較低，硬度較小，有極好的延展性和可塑性。銅、銀、金的導(dǎo)熱、導(dǎo)電能力極強，尤以銀為最強，銅是最常用的導(dǎo)體。 銅、銀、金能與許多金屬形成合金，其中銅的合金品種最多。銀表面反射光線能力強，過去用作銀鏡、保溫瓶、太陽能反射鏡。銅族位于周期系的銅族位于周期系的ib族，包括銅（族，包括銅（、銀（）、金三種、銀（）、金三種元素。元素。純銅為，銀為，金為。 銅和銀的用途很廣，除用作錢幣、飾物外，銅大量用來制造電線、電

2、纜，廣泛用于電子工業(yè)和航天工業(yè)及各種化工設(shè)備。銅合金主要用于制造齒輪等機械零件、熱電偶、刀具等。銅還是生命必需的微量元素, 有 “生命元素” 之稱。銀主要用于電鍍、制鏡、感光材料等。 金主要作為黃金儲備、鑄幣、電子工業(yè)及制造首飾。為使金飾品變得堅硬且價格便宜，常把金與適量銀、銅熔煉成合金，其中金的質(zhì)量分數(shù)用 “k”表示，1 k 表示金的質(zhì)量分數(shù)為 4.166%，純金為 24 k 金。 銅、銀、金的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定。在干燥空氣中不易被氧化，有二氧化碳及濕氣存在時，則在表面上生成綠色的堿式碳酸銅：2222232cu + o + h o + co cu (oh) co 金是在高溫下惟一不與氧氣反應(yīng)的

3、金屬，在自然界中僅與碲形成碲化金。銀的活潑性介于銅和金之間。銀在室溫下不與氧氣和水反應(yīng)，即使在高溫下也不與氫氣、氮氣或炭作用，與鹵素反應(yīng)較慢，在室溫下與含有硫化氫的空氣接觸時，表面生成一層黑色的硫化銀：22224ag + 2h s + o 2ag s + 2h o 銅、銀不溶于非氧化性稀酸溶液，但溶于硝酸和熱的濃硫酸溶液中。金不溶于硝酸，但溶于王水中。銀不溶于王水，是由于銀在王水中表面生成 agcl 薄膜而阻止反應(yīng)進行。二、氧化數(shù)二、氧化數(shù)銅、銀、金三個元素，每一個元素都有銅、銀、金三個元素，每一個元素都有+1、+2和和+3三種氧化數(shù)。最常見的氧化數(shù)：銅為三種氧化數(shù)。最常見的氧化數(shù)：銅為+2、

4、銀為、銀為+1、金為金為+3。原因是原因是ib族的族的ns電子和次外層電子和次外層(n-1)d電子能量相電子能量相差不大，在與其他元素化合時，不僅差不大，在與其他元素化合時，不僅ns電子能參加反電子能參加反應(yīng)，應(yīng)，(n-1)d電子也能依反應(yīng)條件的不同，可以部分參電子也能依反應(yīng)條件的不同，可以部分參加反應(yīng)，即表現(xiàn)出不同的氧化態(tài)。如：加反應(yīng)，即表現(xiàn)出不同的氧化態(tài)。如：cu2o、cuo、kcuo2(銅酸鉀銅酸鉀)、agno3、agf2、agiago2等。等。而堿金屬主要氧化態(tài)是而堿金屬主要氧化態(tài)是+1?；瘜W活潑性遠小于堿金屬；從上到下，金屬活化學活潑性遠小于堿金屬；從上到下，金屬活潑性遞減；與堿金屬

5、的變化規(guī)律相反。潑性遞減；與堿金屬的變化規(guī)律相反。三、標準電極電勢三、標準電極電勢四、氫氧化物的堿性和穩(wěn)定性四、氫氧化物的堿性和穩(wěn)定性 氫氧化物的堿性較弱，且極易脫水形成氧化氫氧化物的堿性較弱，且極易脫水形成氧化物，而堿金屬氫氧化物是強堿，對熱非常穩(wěn)定。物，而堿金屬氫氧化物是強堿，對熱非常穩(wěn)定。 一、 存在和冶煉 銅族、鋅族元素均為親硫元素，除au外，主要以硫化物存在地殼中。此外，還有碳酸鹽、氧化物、氯化物礦等。我國江西有較大的銅礦。金以單質(zhì)形式存在。它們都可形成許多合金。 二、性質(zhì)和用途 三種金屬的標準電極電勢都在氫之下，它們不溶于稀鹽酸及稀硫酸中。但當有空氣或配位劑存在時，銅能溶于稀酸和濃

6、鹽酸： 2cu+2h2so4+o22cuso4+2h2o 2cu+8hcl（濃）2h3cucl4+h2 銅在常溫下不與干燥空氣中的氧化合，加熱時能產(chǎn)生黑色的氧化銅。銀、金在加熱時也不與空氣中的氧化合。在潮濕的空氣中放久后銅的表面會慢慢生成一層銅綠 2cu+o2+h2o+co2cu（oh）cu（oh）2cuco3 銀、金則不發(fā)生這個反應(yīng)。銅、銀能和h2s、s反應(yīng)： 4ag+2h2s+o22ag2s+2h2o 金則不能。 銅與銀很容易溶解在硝酸或熱的濃硫酸中，而金只能溶于王水中。這時，硝酸作為氧化劑，鹽酸作為配位劑：cu+2h2so4（濃）cuso4+so2+2h2o 3ag+4hno33agno

7、3+no+2h2o au+4hcl+hno3haucl4+no+2h2o 一、銅的化合物 1.氧化物(+1) 銅主要為cu（）、cu（）化合物，cu（）最為穩(wěn)定。最近還發(fā)現(xiàn)cu（0）、cu（）、cu（）不很穩(wěn)定的化合物。cu（）化合物在生物化學上有重要作用。主要討論cu（）、cu（）的化合物。 2.氧化態(tài)為+2價的化合物 （ 1）氫氧化銅和氧化銅）氫氧化銅和氧化銅 cu2+ cu(oh)2 cu(oh)42- cu2+2oh-cu（oh）2 cu（oh）2顯兩性，既溶于酸，又溶于過量濃堿生成藍色顯兩性，既溶于酸，又溶于過量濃堿生成藍色cu（oh）42-。 cu（oh）2+2naohna2cu（

8、oh）4 由于由于cu（oh）2的酸性較弱及溶度積較?。ǖ乃嵝暂^弱及溶度積較?。╧sp=2.610-19），故需），故需和較濃的強堿溶液反應(yīng)才能溶解。和較濃的強堿溶液反應(yīng)才能溶解。 3.鹵化物 hcl(濃)+cu+cucl2=2cucl2-+2h+生成物用水稀釋則得cucl白色沉淀。2cu2+4i-=2cui+i2除i-,二價銅在有x-及還原劑同時存在時生成cux（2）鹵化銅cucl2的很濃的溶液呈黃綠色、濃溶液呈綠色cucl42-和cu(h2o)42+的混合色、稀溶液呈藍色，無水cucl2呈棕黃色，共價化合物，結(jié)構(gòu)為:cuclclclclcucuclclclclcucu 4.硫酸銅cuso4

9、5h2o膽礬，最重要的二價銅鹽。水解顯微酸性，可與較活潑金屬反應(yīng)、與堿或氨水反應(yīng)，還可作農(nóng)藥。如：波爾多液將cuso45h2o、cao及水按1:1:100配制的乳液。在硫酸銅溶液中加入硫代硫酸鈉共熱生成硫酸亞銅。 5.硝酸銅 硝酸銅水合物有3種類型。 6.配合物 銅離子帶兩個正電荷,因此比亞銅離子更易形成配合物。7.硫化亞銅 硫化亞銅是難溶的黑色物質(zhì).cu2+和和cu+的相互轉(zhuǎn)化的相互轉(zhuǎn)化 當我們考察當我們考察cu（）和）和cu（）大多數(shù)化合物時）大多數(shù)化合物時會發(fā)現(xiàn)：會發(fā)現(xiàn)：cu（）化合物大都是難溶物或配合物。）化合物大都是難溶物或配合物。cu（）的可溶單鹽即）的可溶單鹽即cu+（ag）離子

10、，極不穩(wěn)定，然而）離子，極不穩(wěn)定，然而cu（）與）與cu（）不同。許多）不同。許多cu（）鹽都是可溶）鹽都是可溶的，能以的，能以cu2+（aq）離子存在。）離子存在。 為什么為什么cu（）不能以）不能以cu+（aq）離子存在呢？）離子存在呢？ 這是因為這是因為cu（）在水溶液中不穩(wěn)定，發(fā)生歧化反）在水溶液中不穩(wěn)定，發(fā)生歧化反 應(yīng)應(yīng).存在下列平衡：存在下列平衡： 2cu+（aq） cu（s）+cu2+（aq）（）（1） cu（）和）和cu（）相對穩(wěn)定性由電勢圖）相對穩(wěn)定性由電勢圖 。 鋅族元素概述鋅族元素概述鋅族元素的通性鋅族元素的通性 （1） 鋅族位于周期系的鋅族位于周期系的iib族，包括鋅、

11、鎘、汞三族，包括鋅、鎘、汞三種元素。種元素。 （2）iib族的價電子結(jié)構(gòu)為族的價電子結(jié)構(gòu)為(n-1)d10ns2。最外層電子。最外層電子數(shù)雖然與數(shù)雖然與iia族相同但性質(zhì)上卻沒有多少共同之處。族相同但性質(zhì)上卻沒有多少共同之處。鋅族元素概述鋅族元素概述 （3）iib族的次外層為族的次外層為18電子構(gòu)型，電子構(gòu)型，z*（有效核（有效核電荷）高，故第一電離勢比堿土金屬的高、半電荷）高，故第一電離勢比堿土金屬的高、半徑小。徑小。鋅族元素的重要化合物鋅族元素的重要化合物 1、氫氧化物和氧化物、氫氧化物和氧化物 zn（oh）2是兩性化合物，因而可溶于過量的強堿中形成是兩性化合物，因而可溶于過量的強堿中形成

12、 羥基鋅酸羥基鋅酸鹽鹽zn（oh）42- zn（oh）22oh-zn（oh）42- 與與zn（oh）2不同，不同，cd（oh）2的酸性特別弱，不易溶于強堿中（只緩慢的酸性特別弱，不易溶于強堿中（只緩慢溶于熱、濃的強堿中）。溶于熱、濃的強堿中）。hg（oh）2極不穩(wěn)定，當汞鹽與堿反應(yīng)，析出的極不穩(wěn)定，當汞鹽與堿反應(yīng)，析出的不是不是hg（oh）2，而是黃色的，而是黃色的hgo。 因因hg（oh）2立即分解立即分解 hg2+2oh-hgo+h2o ag2o顯弱堿性，不溶于堿。顯弱堿性，不溶于堿。zn（oh）2和和cd（oh）2比比hg（oh）2穩(wěn)定，只在加熱時脫去水，變?yōu)榉€(wěn)定，只在加熱時脫去水，變?yōu)?/p>

13、zno、cdo。2、 硫化物硫化物 zn、cd、hg的硫化物顏色由的硫化物顏色由zn至至hg依次加深（白依次加深（白色、黃色、黑色），它們的溶解度依次降低。根據(jù)它們色、黃色、黑色），它們的溶解度依次降低。根據(jù)它們?nèi)芏确e的差別，控制溶液的溶度積的差別，控制溶液的ph值，可將值，可將zn、cd分離。分離。 hgs是溶解度最小的金屬硫化物，只能溶于王水是溶解度最小的金屬硫化物，只能溶于王水 3hgs12hcl2hno3 3h2hgcl4+3s+2no+4h2o 還可溶于濃還可溶于濃na2s溶液中，生成二硫合汞酸鈉：溶液中，生成二硫合汞酸鈉： hgs+na2s（濃溶液）（濃溶液）na2hgs2 3、鹵

14、化物、鹵化物 汞的鹵化物除氟化物外均為共價型，汞的鹵化物除氟化物外均為共價型，hgcl2為典型的共價分子。在為典型的共價分子。在hgcl2水溶液中幾水溶液中幾乎乎99為為hgcl2分子，其解離常數(shù)很?。悍肿?，其解離常數(shù)很?。?hgcl2 hgcl+cl- k1=3.210-7 hgcl+ hg2+cl- k2=1.8107 這是因為這是因為hg2+的有效核電荷較的有效核電荷較zn2+、cd2+高，離子極化力強，使鍵型發(fā)生變化，高，離子極化力強，使鍵型發(fā)生變化，zncl2、cdcl2為離子鍵，為離子鍵，hgcl2為共價鍵。為共價鍵。 4、配合物、配合物 在鋅族元素中，在鋅族元素中，m2+離子都能

15、形成配合物，而離子都能形成配合物，而hg（）的配）的配位能力最強，它能與許多配體形成穩(wěn)定的配合物位能力最強，它能與許多配體形成穩(wěn)定的配合物 zn2+4cn-zn（cn）42- k穩(wěn)穩(wěn)=1.01016 cd2+4cn-cd（cn）42- k穩(wěn)穩(wěn)=1.31018 hg2+4cn-hg（cn）42- k穩(wěn)穩(wěn)=3.31041 由于由于hg2+的極化力強，極易與大的可極化的配體形成穩(wěn)定的的極化力強，極易與大的可極化的配體形成穩(wěn)定的配合物。例如，與氮配體能形成較穩(wěn)定配合物，與硫配體形成配配合物。例如，與氮配體能形成較穩(wěn)定配合物，與硫配體形成配合物的穩(wěn)定性大于氧配體，而鹵配合物的穩(wěn)定性：合物的穩(wěn)定性大于氧配

16、體，而鹵配合物的穩(wěn)定性：cl-br-i-。 hg2+4cl-hgcl42- k穩(wěn)穩(wěn)1.61015 hg2+4i-hgi42- k穩(wěn)穩(wěn)=7.21021 三、鋅的生物作用和含鎘、汞廢水處理三、鋅的生物作用和含鎘、汞廢水處理 1、鋅的生物作用、鋅的生物作用 鋅在人體內(nèi)的含量為鋅在人體內(nèi)的含量為1.5-2.5克，與鐵相克，與鐵相當，但卻是人體必不可少的微量元素之一。它當，但卻是人體必不可少的微量元素之一。它參與人體的免疫、認知、調(diào)節(jié)人體生命活動等參與人體的免疫、認知、調(diào)節(jié)人體生命活動等多種功能。多種功能。 缺鋅癥以慢性的、非炎性皮炎為特征，缺鋅癥以慢性的、非炎性皮炎為特征，該病以皮膚增厚。皮屑增多、掉

17、毛、搔癢為特該病以皮膚增厚。皮屑增多、掉毛、搔癢為特征。胎兒的發(fā)育早期缺鋅可引起致畸性。兒童征。胎兒的發(fā)育早期缺鋅可引起致畸性。兒童急性缺鋅可引發(fā)癲癇病。急性缺鋅可引發(fā)癲癇病。 二、鎘和汞的毒性（自學）二、鎘和汞的毒性（自學） 三、含鎘、汞廢水的處理（自學）三、含鎘、汞廢水的處理（自學）鋅族元素與堿土金屬的對比鋅族元素與堿土金屬的對比 1.溶點、沸點：溶點、沸點： 鋅族金屬的熔點、沸點比堿土金屬低，鋅族金屬的熔點、沸點比堿土金屬低，汞在常溫下是液體。汞在常溫下是液體。 2.化學活潑性：化學活潑性： 鋅族元素較堿土金屬差。表現(xiàn)在常溫下和鋅族元素較堿土金屬差。表現(xiàn)在常溫下和在干燥空氣中鋅族元素不發(fā)

18、生變化；它們都不在干燥空氣中鋅族元素不發(fā)生變化；它們都不能從水中置換出氫氣；在稀鹽酸中，鋅易溶解，能從水中置換出氫氣；在稀鹽酸中，鋅易溶解，鎘溶解較慢，汞完全不溶。同族元素金屬活潑鎘溶解較慢，汞完全不溶。同族元素金屬活潑性恰好與性恰好與iib族相反。族相反。 3.鍵型和配位能力：鍵型和配位能力： 鋅族元素形成共價化合物和配合物的傾向都比堿鋅族元素形成共價化合物和配合物的傾向都比堿土金屬要強的多。土金屬要強的多。 4.氫氧化物的酸堿性及其變化規(guī)律：氫氧化物的酸堿性及其變化規(guī)律： 鋅族元素的氫氧化物是弱堿性，易脫水分解，氫鋅族元素的氫氧化物是弱堿性，易脫水分解，氫氧化鋅和氫氧化鋇都是兩性氫氧化物。鋅族元素從上氧化鋅和氫氧化鋇都是兩性氫氧化物。鋅族元素從上到下，氫氧化物的堿性增強，而金屬活潑性卻是減弱到下，氫氧化物的堿性增強，而