元素化學(xué)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(diǎn)、沸點(diǎn)相對(duì)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(qiáng)，尤以銀為最強(qiáng)，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(qiáng)，過(guò)去用作銀鏡、保溫瓶、太陽(yáng)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(qián)幣、飾物外，銅大量用來(lái)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(jī)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(chǔ)備、鑄幣、電子工業(yè)及制造首飾。為使金飾品變得堅(jiān)硬且價(jià)格便宜，常把金與適量銀、銅熔煉成合金，其中金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)用 “k”表示，1 k 表示金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4.166%，純金為 24 k 金。 銅、銀、金的化學(xué)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(shí)，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?dú)饣蛱孔饔?，與鹵素反應(yīng)較慢，在室溫下與含有硫化氫的空氣接觸時(shí)，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(jìn)行。二、氧化數(shù)二、氧化數(shù)銅、銀、金三個(gè)元素，每一個(gè)元素都有銅、銀、金三個(gè)元素，每一個(gè)元素都有+1、+2和和+3三種氧化數(shù)。最常見(jiàn)的氧化數(shù)：銅為三種氧化數(shù)。最常見(jiàn)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(shí)，不僅差不大，在與其他元素化合時(shí)，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。化學(xué)活潑性遠(yuǎn)小于堿金屬；從上到下，金屬活化學(xué)活潑性遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)三、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)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(qiáng)堿，對(duì)熱非常穩(wěn)定。物，而堿金屬氫氧化物是強(qiáng)堿，對(duì)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(guó)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(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)都在氫之下，它們不溶于稀鹽酸及稀硫酸中。但當(dāng)有空氣或配位劑存在時(shí)，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(shí)能產(chǎn)生黑色的氧化銅。銀、金在加熱時(shí)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(huì)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(gè)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(shí)，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(xué)上有重要作用。主要討論cu（）、cu（）的化合物。 2.氧化態(tài)為+2價(jià)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(guò)量濃堿生成藍(lán)色顯兩性，既溶于酸，又溶于過(guò)量濃堿生成藍(lán)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^弱及溶度積較小（ksp=2.610-19），故需），故需和較濃的強(qiáng)堿溶液反應(yīng)才能溶解。和較濃的強(qiáng)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(jià)銅在有x-及還原劑同時(shí)存在時(shí)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(lán)色，無(wú)水cucl2呈棕黃色，共價(jià)化合物，結(jié)構(gòu)為:cuclclclclcucuclclclclcucu 4.硫酸銅cuso4

9、5h2o膽礬，最重要的二價(jià)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(lèi)型。 6.配合物 銅離子帶兩個(gè)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(dāng)我們考察當(dāng)我們考察cu（）和）和cu（）大多數(shù)化合物時(shí)）大多數(shù)化合物時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)：會(huì)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?yàn)檫@是因?yàn)閏u（）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(duì)穩(wěn)定性由電勢(shì)圖）相對(duì)穩(wěn)定性由電勢(shì)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(jià)電子結(jié)構(gòu)為族的價(jià)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(méi)有多少共同之處。族相同但性質(zhì)上卻沒(méi)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(shì)比堿土金屬的高、半電荷）高，故第一電離勢(shì)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(guò)量的強(qiáng)堿中形成是兩性化合物，因而可溶于過(guò)量的強(qiáng)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(qiáng)堿中（只緩慢的酸性特別弱，不易溶于強(qiáng)堿中（只緩慢溶于熱、濃的強(qiáng)堿中）。溶于熱、濃的強(qiáng)堿中）。hg（oh）2極不穩(wěn)定，當(dāng)汞鹽與堿反應(yīng)，析出的極不穩(wěn)定，當(dāng)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(shí)脫去水，變?yōu)榉€(wěn)定，只在加熱時(shí)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(jià)型，汞的鹵化物除氟化物外均為共價(jià)型，hgcl2為典型的共價(jià)分子。在為典型的共價(jià)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?yàn)檫@是因?yàn)閔g2+的有效核電荷較的有效核電荷較zn2+、cd2+高，離子極化力強(qiáng)，使鍵型發(fā)生變化，高，離子極化力強(qiáng)，使鍵型發(fā)生變化，zncl2、cdcl2為離子鍵，為離子鍵，hgcl2為共價(jià)鍵。為共價(jià)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(qiáng)，它能與許多配體形成穩(wěn)定的配合物位能力最強(qiáng)，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(qiáng)，極易與大的可極化的配體形成穩(wěn)定的的極化力強(qiáng)，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(dāng)，但卻是人體必不可少的微量元素之一。它當(dāng)，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(rèn)知、調(diào)節(jié)人體生命活動(dòng)等參與人體的免疫、認(rèn)知、調(diào)節(jié)人體生命活動(dòng)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(xué)）二、鎘和汞的毒性（自學(xué)） 三、含鎘、汞廢水的處理（自學(xué)）三、含鎘、汞廢水的處理（自學(xué)）鋅族元素與堿土金屬的對(duì)比鋅族元素與堿土金屬的對(duì)比 1.溶點(diǎn)、沸點(diǎn)：溶點(diǎn)、沸點(diǎn)： 鋅族金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比堿土金屬低，鋅族金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)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(xué)活潑性：化學(xué)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(jià)化合物和配合物的傾向都比堿鋅族元素形成共價(jià)化合物和配合物的傾向都比堿土金屬要強(qiáng)的多。土金屬要強(qiáng)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(qiáng)，而金屬活潑性卻是減弱到下，氫氧化物的堿性增強(qiáng)，而