銅族和鋅族元素

1、關(guān)于銅族與鋅族元素第一張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2Cu+4HCl+O2 =2Cu+O2+CO2+H2O =Cu(OH)2 CuCO3 (銅器表面泛綠)4Ag+2H2S+O2 =2Ag2S+2H2O (銀器失去光澤)2CuCl2+2H2OAu+4HCl+HNO3 =HAuCl4+NO+2H2O2Cu+8HCl(濃) =2H2CuCl 4 +H27.1.2 銅族金屬單質(zhì)第二張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7.1.3 銅族元素化合物1. 氧化銅和氧化亞銅2Cu2+5OH+C6H12O6 =Cu2O+C6H11O7+3H2O CuO和Cu2O都不溶于水Cu(OH)2 CuO +

2、CO2 + H2O Cu2O 診斷糖尿病第三張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 鹵化銅和鹵化亞銅CuCl2不但溶于水，而且溶于乙醇和丙酮。在很濃的溶液中呈黃綠色，在稀溶液中顯藍(lán)色。CuCl2 2H2O Cu(OH)2 CuCl2+2HCl+2H2O 所以制備無(wú)水CuCl2時(shí)，要在HCl氣流中加熱脫水，無(wú)水CuCl2進(jìn)一步受熱分解為CuCl和Cl2 。第四張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月用還原劑還原鹵化銅可以得到鹵化亞銅：2CuCl2+SnCl2 = 2CuCl+SnCl4 2CuCl2+SO2+2H2O = 2CuCl+H2SO4+2HCl CuCl2+Cu = 2CuCl

3、2Cu2+2I =2CuI + I2 鹵化亞銅都是白色的難溶化物，其溶解度依Cl、Br、I順序減小。鹵化亞銅是共價(jià)化合物第五張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 干燥的CuCl在空氣中比較穩(wěn)定，但濕的CuCl在空氣中易發(fā)生水解和氧化：4CuCl + O2+ 4H2O = 3CuO CuCl2 3H2O + 2HCl 8CuCl + O2 = Cu2O + 4Cu2+ + 8Cl CuCl易溶于鹽酸，由于形成配離子，溶解度隨鹽酸濃度增加而增大。 用水稀釋氧化亞銅的濃鹽酸溶液則又析出CuCl沉淀：CuCl32+ CuCl2 沖稀 濃HCl 2CuCl+ 3Cl 第六張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2

4、022年6月3. 硫酸銅CuSO4俗稱(chēng)膽礬?？捎勉~屑或氧化物溶于硫酸中制得。 CuSO4 5H2O在不同溫度下可逐步失水。375KCuSO4 5H2O CuSO4 3H2O+2H2O CuSO4 3H2O CuSO4 H2O+2H2O 386K531KCuSO4 H2O CuSO4+H2O加熱CuSO4 ，高于600 oC ，分解為CuO、SO2 、SO3和O2 。 無(wú)水硫酸銅為白色粉末，不溶于乙醇和乙醚，吸水性很強(qiáng)，吸水后呈藍(lán)色，利用這一性質(zhì)可檢驗(yàn)乙醇和乙醚等有機(jī)溶劑中的微量水，并可作干燥劑。第七張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4. Cu(I)與Cu(II)的相互轉(zhuǎn)化 銅的常見(jiàn)氧化態(tài)

5、為+1和+2，同一元素不同氧化態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)化。這種轉(zhuǎn)化是有條件的、相對(duì)的，這與它們存在的狀態(tài)、陰離子的特性、反應(yīng)介質(zhì)等有關(guān)。氣態(tài)時(shí)，Cu+(g)比Cu2+(g)穩(wěn)定，由rGm的大小可以看出這種熱力學(xué)的傾向。2Cu+(g) = Cu2+(g) + Cu(s)rGm = 897 kJ mol1第八張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 常溫時(shí)，固態(tài)Cu(I)和Cu(II)的化合物都很穩(wěn)定。CuO2(s) = CuO(s)+Cu(s)rGm = 113.4 kJ mol1 3. 高溫時(shí)，固態(tài)的Cu(II)化合物能分解為Cu(I)化合物，說(shuō)明Cu(I)的化合物比Cu(II)穩(wěn)定。2CuCl2

6、(s)773K4CuO(s)1273K2CuS(s)728K2CuCl(s) + Cl22CuO(s) + O2Cu2S(s) + S4. 在水溶液中，簡(jiǎn)單的Cu+離子不穩(wěn)定，易發(fā)生歧化反應(yīng)，產(chǎn)生Cu2+和Cu，因?yàn)镃u2+ 的水合熱比Cu+ 的要大得多。第九張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Cu+0.153Cu2+0.521Cu2Cu+ = Cu + Cu2+K=Cu2+Cu+2=1.701061(0.5210.153)0.0592= 6.23lgK=n(E+E)0.0592=將CuCl2溶液、濃鹽酸和銅屑共煮（反歧化） Cu2+Cu+2Cl CuCl2CuCl2CuCl+ClCuSO

7、4溶液與KI溶液作用可生成CuI沉淀 2Cu2+4I =2CuI+I2第十張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月水溶液中Cu()的歧化是有條件的相對(duì)的：Cu+較大時(shí)，平衡向生成Cu2+方向移動(dòng)，發(fā)生歧化； Cu+降低到非常低時(shí)，(如生成難溶鹽，穩(wěn)定的配離子等)，反應(yīng)將發(fā)生倒轉(zhuǎn)(用反歧化表示)。2Cu+ Cu2+Cu歧化反歧化 在水溶液中，要使Cu(I)的歧化朝相反方向進(jìn)行，必須具備兩個(gè)條件:有還原劑存在(如Cu、SO2、I等)。有能降低Cu+的沉淀劑或配合劑(如Cl、I、CN等)。第十一張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5. 氧化銀和氫氧化銀 在溫度低于45oC ，用堿金屬氫氧化物和硝

8、酸銀的90%酒精溶液作用，則可能得到白色的AgOH沉淀。 Ag2O是構(gòu)成銀鋅蓄電池的重要材料,充放電反應(yīng)為： 2Ag+2OH Ag2O+H2O Ag+O2 放電充電AgO+Zn+H2O Ag+Zn(OH)2 Ag2O和MnO2、Cr2O3 、CuO等的混合物能在室溫下將CO迅速氧化成CO2，因此可用于防毒面具中。第十二張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6. 鹵化銀Ag+X = AgX （X=Cl、Br、I）Ag2O+2HF = 2AgF +H2O（蒸發(fā)，可制得AgF）顏色溶度積鍵型晶格類(lèi)型AgF白離子NaClAgCl白1.81010過(guò)渡NaClAgBr黃5.0 1013過(guò)渡NaClAgI

9、黃8.91017共價(jià)ZnSAgX的某些性質(zhì)第十三張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月AgCl、AgBr、AgI都有感光分解的性質(zhì)，可作感光材料。2AgX 2Ag+X2 hAgX銀核AgXh對(duì)苯二酚AgAgXNa2S2O3 定影Ag 米吐?tīng)栵@影 Ag+ + X = AgXAg+ + 2X = AgX-2AgX+ X = AgX2-2注意鹵離子用量第十四張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7. 硝酸銀 AgNO3見(jiàn)光分解 ，痕量有機(jī)物促進(jìn)其分解，因此把AgNO3保存在棕色瓶中。 AgNO3和某些試劑反應(yīng)，得到難溶的化合物，如：白色Ag2CO3、黃色Ag3PO4、淺黃色Ag4Fe(CN)6、

10、桔黃色Ag3Fe(CN)6、磚紅色Ag2CrO4。 AgNO3是一種氧化劑，即使室溫下，許多有機(jī)物都能將它還原成黑色的銀粉。第十五張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8. 金的化合物Au（）是金的常見(jiàn)的氧化態(tài)，如： AuCl3無(wú)論在氣態(tài)或固態(tài)，它都是以二聚體Au2Cl6的形式存在，基本上是平面正方形結(jié)構(gòu)。AuF3，AuCl3，AuCl4，AuBr3，Au2O3 H2O等AuCl3AuCl+Cl2第十六張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7.1.4 銅族元素的配合物 銅族元素的離子具有18e結(jié)構(gòu)，既呈較大的極化力，又有明顯的變形性，因而化學(xué)鍵帶有部分共價(jià)性。 可以形成多種配離子，大多數(shù)陽(yáng)

11、離子以sp、sp2、sp3、dsp2等雜化軌道和配體成鍵。易和H2O、NH3、X（包括擬鹵離子）等形成配合物。1. 銅()配合物 Cu+為d10電子構(gòu)型，具有空的外層sp軌道，它能以sp、sp2或sp3等雜化軌道和X（除F外）、NH3、S2O32、CN等易變形的配體形成配合物，如CuCl32、Cu(NH3)24+、Cu(CN)43等，大多數(shù)Cu(I)配合物是無(wú)色的。 Cu+的鹵配合物的穩(wěn)定性順序?yàn)镮BrCl第十七張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Cu(NH3)2Ac用于合成氨工業(yè)中的銅洗工序:Cu(NH3)2Ac + CO + NH3加壓降溫減壓加熱 若向Cu2+溶液中加入CN，則溶液的

12、藍(lán)色消失Cu2+ + 5CN = Cu(CN)43 + 1/2(CN)2Cu2O + 4NH3 H2O = 2Cu(NH3)2+ + 2OH + 3H2O2Cu(NH3) 2+ + 4NH3 H2O + 1/2O2 = 2Cu(NH3)42+ 2OH + 3H2OCu(NH3)2Ac CO第十八張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2 . 銅（）配合物 Cu2+的配位數(shù)有2，4，6等，常見(jiàn)配位數(shù)為4。 Cu(II)八面體配合物中，如Cu(H2O)62+、 CuF64、Cu(NH3)4(H2O)22+等，大多為四短兩長(zhǎng)鍵的拉長(zhǎng)八面體，只有少數(shù)為壓扁的八面體，這是由于姜泰勒效應(yīng)引起的。Cu(H2

13、O)62+ ， Cu(NH3)42+等則為平面正方形。 CuX42（X=Cl ，Br ）為壓扁的四面體。第十九張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3. 銀的配合物 Ag+通常以sp雜化軌道與配體如Cl、NH3、CN 、S2O32等形成穩(wěn)定性不同的配離子。AgCl Ksp 1.81010Ag(NH3)2+ K穩(wěn) 1.1107NH3 H2OAgBr Ksp 5.01013Br S2O32Ag(S2O2)23 K穩(wěn)4.01013IAgI Ksp 8.91017CNAg(CN)2 K穩(wěn) 1.31021S2Ag2S Ksp 21049第二十張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2Ag(NH3)2+

14、 + HCHO + 2OH = 2Ag+ HCOO + NH4+ + 3NH3 + H2O4Ag + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4NaAg(CN)2 + 4NaOH2Ag(CN)2 + Zn = Ag + Zn(CN)42 HAuCl4 H2O(或NaAuCl4 2H2O)和KAu(CN)2是金的典型配合物。4. 金的配合物 2Au + 4CN + 1/2O2+ H2O = 2Au(CN)2 + 2OH 2Au(CN)2 + Zn = 2Au + Zn(CN)42銀鏡反應(yīng)，鑒定醛基第二十一張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7.4.6 B族元素性質(zhì)與A族元素性質(zhì)的對(duì)比B族元素

15、與A族元素的對(duì)比物理化學(xué)性質(zhì)AB電子構(gòu)型ns1(n-1)d10ns1密度、熔、沸點(diǎn)及金屬鍵較低，金屬鍵較弱較高，金屬鍵較強(qiáng)導(dǎo)電導(dǎo)熱及延展性不如B很好第一電離能、升華熱水和能較低較高第二、三電離能較高較低第二十二張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7.2 鋅族元素 7.2.1 鋅族元素通性 鋅族元素包括鋅、鎘、汞三個(gè)元素，它們價(jià)電子構(gòu)型為(n-1)d10ns2，鋅族元素基本性質(zhì)如下： 熔點(diǎn)/K 沸點(diǎn)/K 第一電離勢(shì)/(kJ/mol) 第二電離勢(shì)/(kJ/mol) 第三電離勢(shì)/(kJ/mol) M2+(g)水合熱/(kJ/mol) 氧化態(tài)Zn 6931182915174338372054+2C

16、d 5941038873164136161316+2Hg 2346481013182032991833+1, +2第二十三張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 與其他的d區(qū)元素不同，本族中Zn和Cd很相似而同Hg有很大差別： 鋅族元素的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)圖 E0A Zn2+ Zn 0.7628 Cd2+ Cd22+ Cd 0.6 0.2+0.851HgCl2 Hg2Cl2 Hg +0.63+0.26 E0B ZnO22- Zn1.216 Cd(OH)2 Cd 0.809 HgO Hg +0.0984第二十四張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4Zn2O23H2OCO2 = ZnCO33Zn(OH

17、)2Zn2NaOH2H2O =Na2Zn(OH)4H2Zn4NH32H2O =Zn(NH3)42+H22OH Hg只能溶于氧化性酸，汞與氧化合較慢，而與硫、鹵素則很容易反應(yīng)：3Hg8HNO3 =3Hg(NO3)22NO4H2O 6Hg(過(guò))8HNO3(冷、稀) =3Hg2(NO3)22NO4H2O 7.2.2 單質(zhì) 第二十五張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 銀鋅電池以Ag2O2為正極，Zn為負(fù)極，用KOH做電解質(zhì)，電極反應(yīng)為：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn2e2OH = Zn(OH)2Ag2O24e2H2O = 2Ag+4OH2ZnAg2O22H2O = 2Ag2Zn(OH)2 銀鋅電池的蓄

18、電量是1.57Aminkg1 ，比鉛蓄電池（蓄電量為0.29Aminkg1）高的多，所以銀鋅電池常被稱(chēng)為高能電池。第二十六張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 氧化物與氫氧化物 ZnCO3 = ZnOCO2 568K CdCO3 = CdOCO2 600K ZnO受熱時(shí)是黃色的，但冷時(shí)是白色的。ZnO俗名鋅白，常用作白色顏料 。 氧化鎘在室溫下是黃色的，加熱最終為黑色，冷卻后復(fù)原。這是因?yàn)榫w缺陷（金屬過(guò)量缺陷）造成的。鋅和鎘在常見(jiàn)的化合物中氧化數(shù)為2 。汞有1和2兩種氧化數(shù)。多數(shù)鹽類(lèi)含有結(jié)晶水，形成配合物傾向也大。7.2.3 鋅族元素的主要化合物： 第二十七張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于

19、2022年6月Zn2+(Cd2+)+OH = Zn(OH)2 ( Cd(OH)2 )Hg2+2OH = HgO+H2OZn(OH)2 Cd(OH)2 HgO堿性增強(qiáng)Zn(OH)24NH3 = Zn(NH3)42+2OH Cd(OH)24NH3 = Cd(NH3)42+2OH 黃色HgO在低于573K加熱時(shí)可轉(zhuǎn)變成紅色HgO 。兩者晶體結(jié)構(gòu)相同，顏色不同僅是晶粒大小不同所致。黃色晶粒較細(xì)小，紅色晶粒粗大。2HgO = 2HgO2 573K 第二十八張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 硫化物 Ksp 顏 色 溶解情況HgS3.51053黑溶于王水與Na2SCdS 3.61029 黃 溶于

20、6mol/L HClZnS1.21023白溶于2mol/L HCl3HgS8H+2NO312Cl = 3HgCl423S2NO4H2O HgSNa2S = Na2HgS2（ 二硫合汞酸鈉） 黑色的HgS加熱到659K轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^穩(wěn)定的紅色變體。 第二十九張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 ZnS可用作白色顏料，它同BaSO4共沉淀所形成的混合晶體ZnSBaSO4叫做鋅鋇白或立德粉，是一種優(yōu)良的白色顏料。ZnSO4(aq)BaS(aq) = ZnSBaSO4 在晶體ZnS中加入微量的金屬作活化劑， 經(jīng)光照后能發(fā)出不同顏色的熒光 ，這種材料叫熒光粉，可制作熒光屏、夜光表等，如：加銀為藍(lán)色 加銅

21、為黃綠色 加錳為橙色 CdS用做黃色顏料，稱(chēng)為鎘黃。純的鎘黃可以是CdS，也可以是 CdSZnS的共熔體。 第三十張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3. 鹵化物 (1) ZnCl2 氯化鋅溶液蒸干 ：ZnCl2H2O Zn(OH)ClHCl 氯化鋅的濃溶液形成如下的配合酸： ZnCl2H2O = HZnCl2(OH)這個(gè)配合物具有顯著的酸性，能溶解金屬氧化物，俗稱(chēng)熟鏹水。 FeO2HZnCl2(OH) = FeZnCl2(OH)2H2O 第三十一張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）Hg2Cl2Hg2Cl2味甜，通常稱(chēng)為甘汞，無(wú)毒 不溶于水的白色固體 Hg Hg成鍵無(wú)單電子，因此

22、Hg2Cl2有抗磁性。 對(duì)光不穩(wěn)定 Hg2Cl2常用來(lái)制做甘汞電極，電極反應(yīng)為： Hg2Cl2 + 2e = 2Hg(l) + 2Cl 第三十二張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（3）HgCl2 HgCl2俗稱(chēng)升汞。極毒，內(nèi)服0.20.4g可致死，微溶于水，在水中很少電離，主要以HgCl2分子形式存在 。 HgCl2NH3Hg(NH2)Cl H2OHg(OH)Cl + HClSnCl2Hg2Cl2 + SnCl4SnCl2Hg+ SnCl4 用于鑒定Hg2，Sn2第三十三張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7.2.4 Hg(I)與Hg(II)相互轉(zhuǎn)化 Hg22+在水溶液中可以穩(wěn)定存在

23、，歧化趨勢(shì)很小，因此，常利用Hg2+與Hg反應(yīng)制備亞汞鹽，如：Hg(NO3)2Hg 振蕩 Hg2(NO3)2 HgCl2Hg 研磨 Hg2Cl2 Hg22+ = Hg + Hg2+K0歧1.14102第三十四張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)改變條件，使Hg2+生成沉淀或配合物大大降低Hg2+濃度，歧化反應(yīng)便可以發(fā)生，如：Hg22+S2 =HgS(黑)Hg Hg22+4CN =Hg(CN)42 HgHg22+4I =HgHgI42 Hg22+2OH =Hg HgO H2O 用氨水與Hg2Cl2反應(yīng)，由于Hg2+同NH3生成了比Hg2Cl2溶解度更小的氨基化合物HgNH2Cl，使Hg2

24、Cl2發(fā)生歧化反應(yīng)：Hg2Cl22NH3 =HgNH2Cl2(白)Hg(黑)NH4Cl 用來(lái)分離Hg22+和Ag+第三十五張，PPT共四十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7.2.5 配合物 由于鋅族的離子為18電子層結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的極化力與明顯的變形性，因此比相應(yīng)主族元素有較強(qiáng)的形成配合物的傾向。在配合物中，常見(jiàn)的配位數(shù)為4，Zn2+的配位數(shù)為或6。1. 氨配合物 Zn2+、Cd2+離子與氨水反應(yīng)，生成穩(wěn)定的氨配合物： Zn2+4NH3 = Zn(NH3 )42K穩(wěn)2.88109Cd2+4NH3 =Cd(NH3 )42K穩(wěn)1.321072. 氰配合物 Zn2+、Cd2+、Hg2+離子與氰化鉀均能生成很穩(wěn)定的氰配合物： Zn2+4CN =Zn(CN)42K穩(wěn)5.01016Cd2+4C