第12章ds區(qū)元素過(guò)渡二

Cd12-2鋅族元素第12章ds區(qū)元素-過(guò)渡元素（二）鋅族元素包括鋅、鎘、汞，是周期系IIB族元素。12-2-1鋅族元素概述一、鋅族元素的通性鋅鎘汞元素符號(hào)ZnCdHg價(jià)電子層組態(tài)3d104s24d105s25d106s2r(M)/pm133.2148.9160r(M2+)/pm7497160Ei,1/(kJ·mol-1)9158731013Ei,2/(kJ·mol-1)174316411820Ei,3/(kJ·mol-1)383736163299-2054-1816-18331311126211510059電負(fù)性1.61.71.91.鋅族元素的特征氧化態(tài)都是+Ⅱ(n-1)d軌道全充滿，未參與成鍵，ns電子與(n-1)d電子電離能之差比ⅠB族大，通常只失去s電子。2.鋅族元素金屬不如堿土金屬活潑核對(duì)外層電子吸引較大，造成原子半徑和Ⅱ價(jià)離子半徑比同周期堿土金屬小，且第一、第二電離能之和及電負(fù)性比堿土金屬大。3.同周期ⅡB族金屬比ⅠB族金屬活潑

Cu→Cu2+(aq)總熱效應(yīng)(921.6kJ/mol)比Zn→Zn2+(aq)(735kJ/mol)大得多。4.同族元素(從Zn到Hg)金屬活潑性逐漸降低二、存在與冶煉鋅、鎘、汞都是親硫元素，主要以硫化物存在。如閃鋅礦ZnS，辰砂HgS，鎘主要是鋅礦提鋅后的副產(chǎn)品。

閃鋅礦辰砂火法煉鋅2ZnS+3O2＝2ZnO+2SO2↑2C+O2＝2COZnO+CO＝Zn(g)+CO2↑閃鋅礦精鋅礦浮選焙燒氧化鋅加焦炭加熱蒸餾鋅制取純汞HgS+O2＝Hg+SO2↑4HgS+4CaO＝4Hg+3CaS+CaSO4辰砂粉碎富集焙燒石灰共熱蒸餾粗汞熱的液態(tài)粗汞空氣濾去浮渣減壓蒸餾純汞三、單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途：2.鋅族元素的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)低，可能是最外層s電子成對(duì)后的穩(wěn)定性的造成的，并依Zn-Cd-Hg順序下降，汞在室溫下仍為液體。3.鋅族元素ns軌道已填滿，能脫離的自由電子數(shù)量不多，因此它們導(dǎo)電性較差。物理性質(zhì)1.游離狀態(tài)的鋅、鎘、汞都是銀白色金屬，其中鋅略帶藍(lán)色。鋅主要用于防腐鍍層，制造干電池，汞則廣泛用于溫度計(jì)、氣壓計(jì)和壓強(qiáng)計(jì)中，也可用做太陽(yáng)燈，電離和電子工業(yè)方面。用途四、單質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)性和反應(yīng)趨勢(shì)2.加熱條件下，鋅可與絕大多數(shù)非金屬反應(yīng)，但H2、N2、C除外。3.鋅可與非氧化性酸反應(yīng)放氫氣，與氧化性酸反應(yīng)較復(fù)雜。1.鋅在含CO2

的潮濕空氣中生成一層堿式碳酸鋅：4Zn+2O2+3H2O+CO2＝ZnCO3?3Zn(OH)2鋅單質(zhì)4.鋅是兩性金屬。(1)與鋁相似，均可溶于強(qiáng)堿：Zn+2NaOH+2H2O＝Na2[Zn(OH)4]+H2↑(2)與鋁不同，鋅能溶于氨水形成配離子：Zn+4NH3+2H2O＝[Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH-1.汞與硫磺研磨形成硫化汞。由于汞是液體，反應(yīng)接觸面增大，反應(yīng)易進(jìn)行。2.汞只能在熱的濃硫酸或硝酸中溶解：Hg+2H2SO4(濃)＝HgSO4+SO2↑+2H2O3Hg+8HNO3＝3Hg(NO3)2+2NO↑+4H2O用過(guò)量的汞與冷的稀硝酸反應(yīng)，得到的是硝酸亞汞：6Hg+8HNO3＝3Hg2(NO3)2+2NO↑+4H2O汞單質(zhì)12-2-2鋅族元素的重要化合物一、氧化物和氫氧化物顏色：ZnO(白色)CdO(灰棕色)HgO(紅色或黃色)應(yīng)用：ZnO俗名鋅白，用作白色顏料ZnOCdOHgOZnO和CdO的生成熱較大，較穩(wěn)定加熱升華而不分解。

HgO加熱到573K時(shí)分解為汞與氧，所以辰砂HgS在空氣中焙燒時(shí)，可以不經(jīng)過(guò)HgO而直接得到汞和二氧化硫。ZnO為兩性化合物，溶于酸形成鋅(II)鹽，溶于堿形成鋅酸鹽如Zn(OH)42-

：ZnO+2H+＝Zn2++H2OZnO+2OH-+H2O＝[Zn(OH)4]2-鋅鹽和鎘鹽中加強(qiáng)堿可得其氫氧化物。Zn(OH)2為兩性。Zn(OH)2和Cd(OH)2均可溶于氨水：Zn(OH)2+4NH3＝[Zn(NH3)4]2++2OH-Cd(OH)2+4NH3＝[Cd(NH3)4]2++2OH-汞鹽與堿生成的Hg(OH)2不穩(wěn)定，分解成黃色的HgO：Hg2++2OH-

＝HgO↓+H2O黃色HgO在低于570K加熱時(shí)，可轉(zhuǎn)變成紅色HgO。紅色HgO也可通過(guò)以下反應(yīng)制得：Hg(NO3)2＝HgO+2NO2↑+1/2O2↑Na2CO3+Hg(NO3)2＝HgO+CO2↑+2NaNO3二、硫化物在Zn2+Cd2+Hg2+溶液中分別通入H2S，生成：白色ZnS，黃色CdS，黑色HgS溶解度：ZnS>CdS>HgS硫化鋅硫化鎘ZnS能溶于稀鹽酸；CdS不溶于稀酸，可溶于濃酸。HgS只溶于以下三種溶液：(1)王水3HgS+12HCl+2HNO3＝3H2[HgCl4]+3S↓+2NO↑+4H2O(2)HCl和KI的混合物HgS+2H++4I-＝HgI42-+H2S(3)過(guò)量濃Na2S溶液：HgS+Na2S(濃)＝Na2[HgS2]ZnS可用作白色顏料，它同硫酸鋇共沉淀所形成的混合晶休ZnS?BaSO4

叫做鋅鋇白(立德粉)，是一種優(yōu)良的白色顏料。反應(yīng)如下：ZnSO4(aq)+BaS(aq)＝ZnS?BaSO4↓ZnS在H2S氣氛中灼燒，轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。若在晶體ZnS中加入微量的Cu、Mn、Ag作激活劑，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、發(fā)光油漆等。

硫化鎘叫鎘黃，用做黃色顏料。三、鹵化物氯化鋅無(wú)水氯化鋅是白色固體，易溶于酒精、丙酮等有機(jī)溶劑。極易溶于水，是固體鹽中溶解度最大的：ZnCl2+H2O＝H[ZnCl2(OH)]一羥基二氯合鋅(Ⅱ)酸具顯著的酸性，能溶解金屬氧化物如FeO：FeO+2H[ZnCl2(OH)]＝Fe[ZnCl2(OH)]2+H2O無(wú)水ZnCl2不能用濕法制得：1.濃縮、結(jié)晶得到的是水合物如ZnCl2?H2O。2.蒸干得到的是堿式氯化鋅，因?yàn)榘l(fā)生水解：

ZnCl2+H2O＝Zn(OH)Cl+HCl↑因此，制備無(wú)水ZnCl2最好在干燥的HCl氣氛中加熱脫水或熱處理金屬鋅。氯化汞(HgCl2):又稱(chēng)升汞，白色(略帶灰色)針狀結(jié)晶或顆粒粉末。熔點(diǎn)低(280℃)，易氣化。有毒。HgCl2為共價(jià)型化合物，氯原子和汞原子以共價(jià)鍵結(jié)合成直線型分子Cl—Hg－Cl。它稍溶于水，但在水中的離解度很小。

與氨水作用，產(chǎn)生氨基氯化汞白色沉淀：HgCl2＋2NH3→Hg(NH2)Cl↓＋NH4+

在含有過(guò)量NH4C1的氨水中，HgCl2也可與NH3形成配合物：

HgCl2＋2NH3→[Hg(NH3)2Cl2][Hg(NH3)2Cl2]＋2NH3→[Hg(NH3)4]Cl2

HgCl2在酸性溶液中是較強(qiáng)的氧化劑。當(dāng)與適量SnCl2作用時(shí)，生成白色絲狀的Hg2Cl2，SnCl2過(guò)量時(shí)，Hg2Cl2會(huì)進(jìn)一步被還原為金屬汞，沉淀變黑：

2HgCl2＋Sn2+＋4Cl-→Hg2Cl2↓（白）＋[SnCl6]2

-Hg2Cl2＋Sn2+＋4Cl-→2Hg↓（黑）＋[SnCl6]2

–

分析化學(xué)常用上述反應(yīng)鑒定Hg2+或Sn2+。氯化亞汞，味略甜，俗稱(chēng)甘汞，是白色粉末，微溶于水。光照下易分解：Hg2Cl2＝HgCl2+Hg所以，Hg2Cl2應(yīng)貯存在棕色瓶中。亞汞鹽多數(shù)無(wú)色，微溶，少數(shù)易溶易水解：Hg2(NO3)2+H2O＝Hg2(OH)NO3↓+HNO3再加鹽酸可得Hg2Cl2：Hg2(NO3)2+2HCl＝Hg2Cl2↓+2HNO3hv氯化亞汞（Hg2Cl2）Hg22+與Hg2+的相互轉(zhuǎn)化：Hg(NO3)2+Hg＝Hg2(NO3)2Hg22++2OH-＝Hg2(OH)2＝Hg↓+HgO↓+H2OHg22++H2S＝Hg2S+2H+HgS+Hg↓Hg2(NO3)2+2HCl＝Hg2Cl2↓+2HNO3Hg2Cl2+2HCl(濃)＝H2[HgCl4]+HgHg2Cl2鑒定：Hg2Cl2+2NH3＝Hg(NH2)Cl↓(白)+Hg↓(黑)+NH4Cl配合物Zn2+、Cd2+、Hg2+可與CN-、SCN-、CNS-、Cl-、Br-、I-離子生成配離子。Zn2++4NH3＝[Zn(NH3)4]2+K穩(wěn)=2.9×109Zn2++4CN-＝[Zn(CN)4]2-K穩(wěn)=5.0×1016Hg2++4SCN-＝[Hg(SCN)4]2-K穩(wěn)=1.7×1021Hg2++4Cl-＝[HgCl4]2-K穩(wěn)=1.2×1015鋅族元素形成的配合物：1.能與NH3、SCN-、CN-、X-(除F-外的鹵素離子)等形成四配位體的四面體形配合物。CN-的配合物最穩(wěn)定。2.配體一定時(shí)，Hg2+比Zn2+和Cd2+配合物穩(wěn)定性大得多。3.Hg2+與含C、N、P、S配位原子的配體形成配合物一般較穩(wěn)定。4.鋅和鎘的鹵素配合物不很穩(wěn)定，汞的鹵素配合物穩(wěn)定性按Cl-<Br-<I-增加。5.配離子的組成與配體濃度密切相關(guān)。Hg2+與KI的反應(yīng)：Hg2++2I-＝HgI2↓(紅色)HgI2+2I-＝[HgI4]2-(無(wú)色)奈斯勒試劑(K2[HgI4]和KOH的混合液)鑒定NH4+：NH4Cl+2K2[HgI4]+4KOH＝Hg2NI·H2O(紅棕色沉淀)+KCl+7KI+3H2O12-2-3鋅的生物作用和含鎘、汞廢水的處理一、鋅的生物作用

鋅是重要的生命必需的痕量金屬元素之一。鋅它在成年人體內(nèi)的含量約為2克，它參與人體的免疫、認(rèn)知、調(diào)節(jié)人體生命活動(dòng)、參與遺傳、影響生長(zhǎng)發(fā)育。缺鋅會(huì)出現(xiàn)皮膚受損，傷口不易愈合；骨骼變異，患侏儒癥；視網(wǎng)膜脫落，雙目失明。二、鎘和汞的毒性

鎘主要積累在腎臟及肝臟內(nèi)，導(dǎo)致腎功能不良。同時(shí)能破壞人體內(nèi)的鈣，使人患一種無(wú)法忍受的骨痛癥。還會(huì)破壞鋅酶的作用，引起高血壓、心血管等疾病。汞急性中毒會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重口腔嚴(yán)、嘔吐、腹瀉、尿閉，很快死亡。慢性中毒表現(xiàn)為口腔粘膜潰爛、頭痛、記憶減退、語(yǔ)言失常，嚴(yán)重時(shí)有精神障礙。有機(jī)汞化合物中毒更加危險(xiǎn)。日本“水俁災(zāi)難”就是甲基汞離子HgMe+中毒。三、含鎘、汞廢水的處理含鎘廢水的處理1.中和沉淀法(適于冶煉和電鍍含鎘廢水)

投入