无机化学下册：第十八章 铜锌副族ppt课件.ppt

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1、第十八章 铜锌副族,无机化学,IB IIB (n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2 29Cu Copper 30Zn Zinc 47Ag Sliver 48Cd Cadmium 79Au Gold 80Hg Mercury,教学要求：,1. 掌握铜、银、锌、汞单质的性质和用途。,2. 掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物，配位化合物及其重要盐类的性质。,3. 掌握Cu()、Cu()、Hg()、Hg()之间的相互转化。,4. 掌握IA和IB；IIA和IIB族元素的性质对比。,第一节 铜族元素第二节 锌族元素,本章讲解内容,一、 铜族元素通性,第一节 铜族元素,1. 存在,2. 通性,同周

2、期元素核电荷：碱金属 铜族,由于上述两种因素, 加上18电子层结构对核的屏蔽效应比8电子结构小得多，使铜族元素的有效核电荷较大，对最外层s电子的吸引力比碱金属强。与同周期的碱金属相比，铜族元素的金属活泼性远小于碱金属。变化规律是：自上而下活泼性递减。这与主族元素的变化是不同的。,由于铜族元素的 s 电子和 d 电子的能量差不大，部分电子可以参与成键，所以铜族元素表现多种氧化数。,3. 单质物理性质,a. 密度大，为重金属，其中金的密度最大；,b. 延展性好(面心立方结构）；,c. 导电性居金属前列，Ag 第一, Cu 第二，Au 第三；,d. 能与许多金属形成合金。,黄铜Cu、Zn 青铜Cu、

3、Sn、Zn 白铜Cu、Ni、Zn,4. 单质化学性质,化学活泼性差,Cu ：干燥空气中稳定，在含有CO2的潮湿空气中表面生成铜绿,Ag ：室温时不与氧气和水作用，与含H2S空气接触，生成Ag2S,2Cu + O2 + H2O + CO2 Cu (OH)2CuCO3,4Ag + 2H2S + O22Ag2S + 2H2O,Au：溶于王水,电解精炼 阳极（粗铜）：CuCu2+2e 阴极（纯铜）：Cu2+2eCu电解反应 Cu（粗铜）=Cu（纯铜）,铜的冶炼,焙烧： 2CuFeS2O2 = Cu2S2FeSSO2制冰铜： 2FeS3O2 = 2FeO2SO2 FeOSiO2 = FeSiO3 mCu

4、2SnFeS = Cu2SFeS （冰铜）制粗铜： 2Cu2S3O2 = 2Cu2O2SO2 2Cu2OCu2S = 6CuSO2,有关冶炼反应,5. 单质冶炼,比铜不活泼的金属杂质沉于阳极泥中,923-1073K,4Au+8NaCN+2H2O+O24NaAu(CN)2+4NaOH4Ag+8NaCN+2H2O+O24NaAg(CN)2+4NaOHAg2S+4NaCN2NaAg(CN)2+Na2S2NaAu(CN)2+Zn2Au+Na2Zn(CN)42NaAg(CN)2+Zn2Ag+Na2Zn(CN)4,银 Ag,金Au,有关反应,高温下稳定性:Cu2O CuO均难溶于水，易溶于酸。,利用此反应

5、可检验糖尿病,I.铜的化合物,1. 氧化物,溶液中Cu2O的制备,二、 主要的化合物,Cu2O是红色固体，不溶于水，溶于稀酸时歧化析出铜单质，溶于氨水生成不稳定的无色配合物，容易氧化为蓝色氨合物，对热稳定。,Cu2OH2SO4 Cu2SO4H2O Cu2SO4 CuSO4Cu,醋酸二氨合铜()是可溶性配合物，合成氨工业常用它来吸收对催化剂有毒的CO气体： 加压降温Cu(NH3)2AcCONH3 Cu(NH3)3AcCO,=,Cu2O + 4NH3H2O 2Cu(NH3)2+ + 2OH- + 3H2O4Cu(NH3)2+ + 8NH3H2O + O2 4Cu(NH3)42+ + 4OH- +

6、6H2O,+H2O,Cu (OH)2为浅蓝色，难溶于水,a. 受热易脱水,b. 两性：以碱性为主,Cu(OH)2 + 2H+ Cu2+ + H2O (浅蓝色),Cu(OH)2+ 2OH- Cu(OH)42- (蓝紫色),c. 溶于氨水,Cu(OH)2+4NH3 Cu(NH3)42+ (深蓝色) + 2OH-,Cu(OH)2 CuO + H2O,8090,CuCl CuBr CuI CuF2 CuCl2 CuBr2 颜色： 白 白 白 白 黄绿 棕黑溶解性： 不溶 不溶 不溶 微溶 溶 溶,制 备,Cu2+4I-2CuII2I22S2O32-2I-S4O62-,2CuX2SO22H2O2CuXH

7、2SO42HX CuCuCl22HCl(浓)2H CuCl2 CuCl HCl2CuCl2SnCl22CuCl SnCl4,Cu(OH)2+2HClCuCl2+2H2OCuO+2HClCuCl2+H2O,2. 卤化物,CuCl盐酸溶液可用作测定气体中CO含量,CuCl +CO+H2OCuCl(CO)H2O,(氯化羰基亚铜),与Cu2O类似, 卤化亚铜溶于氨水而容易被空气氧化,Cu(H2O)42+ (蓝色) 4Cl-CuCl42-(黄色)6H2O,773K2CuCl22H2O=Cu(OH)2CuCl22HCl,773K2CuCl2=2CuClCl2,2CuSCu2S2Cu2+2S2O32- +2

8、H2OCu2S+S2SO42-+4H+Cu2+H2S CuS+2H+,高温,Ksp(Cu2S) = 210-47Ksp(CuS) = 8.510-45,硫化物均不溶于水和稀酸，可溶于硝酸或王水，也溶于氰化物,3CuS+8HNO33Cu(NO3)2+2NO+3S+4H2OCu2S+4CN-2Cu(CN)2-+S2-,3. 硫化物,有关化学反应,CuSO4 为蓝色, 俗称蓝(胆)矾，是重要的试剂和杀菌剂。,4. 硫酸铜,SO42易带阴离子结晶水，以氢键结合,2H2O,2H2O,H2O,CuSO4,无水硫酸铜是白色粉末，不溶于乙醇和乙醚，具有很强的吸水性，吸水后显特征的蓝色，可利用这一性质检验乙醚、

9、乙醇等有机溶剂中的微量水分，也可用作干燥剂。,硫酸铜的用途,波尔多液配方：CuSO45H2O：CaO：H2O=1：1：100,一价铜配合物一般是无色的，配位数为2-4，四氰合铜()非常稳定。,2CuS+10CN- =2Cu(CN)43- +2S2- + (CN)2,由于Cu2+离子的轨道未占满电子，因而它比Cu+更容易形成配合物，并且呈现较深的颜色。它的配位数为4，6 。,5. 铜配合物,根据铜的电极电势可知, 在溶液中，Cu+总是要发生歧化。因此一价铜化合物只存在于较稳定的配合物中或者是存在于难溶物中。,在高温下，由于铜的第一电离势较低，第二电离势很大，所以容易形成一价铜的化合物，如在高温下

10、可发生下列反应,4CuO 2Cu2OO22CuCl22CuCl+Cl22CuBr2 2CuBr+Br22CuSCu2S +S,6. 铜()铜()的相互转化,？反应Cu2+4I-2CuII2 可以进行的原因。,生成棕黄色的Cu(CN)2,无色的Na3Cu(CN)4,棕黄色沉淀很快分解为白色CuCN并放出(CN)2气体,AgNO3 + NaOH =AgOH +NaNO3 2AgOH =Ag2O + H2O,573K 2Ag2O=4AgO2Ag2OCO2AgCO2Ag2OH2O22AgH2OO2,Ag2O极易溶于硝酸或氨水溶液生成硝酸盐或银氨离子。,II. 银的化合物,1. 氧化银,3Ag4HNO3

11、(稀)3AgNO3NO2H2OAg2HNO3(浓)AgNO3NO2H2O,硝酸银是实验室最常用的可溶性银盐,713K2AgNO3=2Ag2NO2O2 473K2Cu(NO3)2=2CuO4NO2O2,硝酸银见光受热会分解，因此必须保存于棕色瓶和避光阴凉处,2. 硝酸银,提纯,制备,固体AgNO3或其溶液都是强氧化剂，即使在室温下，许多有机物都能将它还原成黑色银粉。如AgNO3遇到蛋白质即生成黑色蛋白银，所以皮肤或布与它接触都会变黑。,10%的硝酸银溶液医药上作消毒剂和腐蚀剂。大量的硝酸银用于制造照相底片上的卤化银。,非常重要的化学试剂,Ag2O + 2HF =2AgF + H2O,AgF是离子

12、晶体，易溶于水，其它卤化物均不溶于水，随卤离子的半径增大溶解度变小, 颜色加深。（电荷迁移跃迁）,3. 卤化银,制备,卤化银的感光性（显影和定影）,Ag(CN)2-,Ag(NH3)2+,Ag(S2O3)23-,AgCl2-,K稳4.5105,K稳1.7107,K稳1.61013,K稳1.01021,Ag+ ： 容易形成配合物，配合物一般是无色的,2Ag(NH3)2+RCHO+2OH-RCOONH4+2Ag+3NH3+H2O,Ag(S2O3)23-用于做定影液，Ag(CN)2-用于湿法提银和电镀。,4. 银的配合物,Ag2S(黑色)Ag2CrO4(砖红色) AgI(黄色)Ag2SO4（白色）,大

13、部分的银盐都是难溶盐，Ag2S最难溶,5. 银的常见难溶盐,AgCl用氨水溶解,AgBr用Na2S2O3溶解,AgI用NaCN来溶解,AgX沉淀的溶解问题：,铜族元素与碱金属的对比 P840,第二节 锌族元素,一、 锌族元素通性,在自然界主要以氧化物、硫化物存在重要的矿石有：闪锌矿(ZnS)、菱锌矿(ZnCO3)、CdS、朱砂(HgS),1. 通性,由于18电子层结构对原子核的屏蔽效应比8电子结构小得多，因此锌族元素的有效核电荷较大，对外层s电子的吸引力比碱土金属强。与同周期的碱土金属比较，原子和离子半径都较小，电负性和电离势较大，因而活泼性较低。,a. 18电子构型极化作用强，易形成共价键。

14、,b. 容易进行sp3杂化，形成四面体构型配合物。,c. 除Hg可以形成+1氧化数外，Zn和Cd只有+2氧化数，Hg的+1价态化合物实际上是以-Hg-Hg-双聚离子存在。,d. 18电子构型的离子或配合物一般是无色的。,成键特征,均为银白色金属，锌略带蓝白色。,熔、沸点较低，并按Zn-Cd-Hg顺序降低，常温下Hg 为液态。,Hg能溶解许多金属形成合金，即汞齐。,2. 单质物理性质,空气中含微量Hg蒸气，对人体健康不利，撒落在地上的Hg可撒上硫粉形成无毒HgS。储存Hg时上面加水封，防Hg蒸发。,汞 Hg,汞是所有金属中熔点最低的金属，本族元素密度以汞的最大。,黄铜Cu-Zn,汞齐Hg-M,不

15、仅锌族元素之间容易形成合金，它们还容易与其他金属形成合金。但铁族金属不形成汞齐，可用铁制容器盛水银。,Zn、Cd是电镀的原料 锌大量用于制造黄铜、白铁皮等合金。 锌用于制造干电池。 汞用于制造温度计、压力计、太阳灯等 锌是人体不可缺少的微量元素。 锌也是植物生长的微量元素。,“齐”是我国古代对合金的称呼,容易形成合金,用途,3. 单质化学性质,本族中，化学活泼性最强的是锌，最不活泼的是汞，镉的化学性质类似于锌，主要反应表现为：,在加热的条件下，锌族元素可与O2、S、X2等非金属反应,I. 与非金属的反应,常温下，镉和汞不与空气反应，锌的表面可形成保护层,4Zn+2O2+3H2O+CO2 ZnC

16、O3 3Zn(OH)2,II. 与酸碱反应,Cd + 2HCl(浓) =CdCl2 + H2 ,想一想:锌和铝都是两性金属, 都具有银白色, 如何用化学方法区别它们?,Cd和Hg都不溶于碱,锌和铝都是两性的一个区别是锌可溶于氨水，铝则不溶,4. 单质的制备,冶炼,2ZnS+3O22ZnO+SO22CO22COZnOCOZnCO2,HgSO2HgSO2HgS+4CaO4Hg+3CaS+CaSO4,Zn2+2OH-Zn(OH)2(白)Cd2+2OH-Cd(OH)2(白)Hg2+2OH-HgO(黄)H2O,ZnO白色,CdO棕灰色,HgO红色或黄色,二、 锌族元素的主要化合物,1. 氧化物和氢氧化物

17、,制备,化学性质,Zn(OH)2 +2H+ =Zn2+ + 2H2OZnO+ 2OH-+H2O = Zn(OH)42-,CdO + 2H+ =Cd2+ + H2OCd(OH)2 + 2H+ =Cd2+ +2H2O,ZnO和Zn(OH)2两性,Cd(OH)2和CdO弱碱性,HgO弱碱性,HgO + HNO3 =Hg(NO3)2 + H2O,它们都可溶于有关配合剂溶液中。如氢氧化锌和氢氧化镉可溶解于氨水溶液中。,M(OH)24NH3M(NH3)42+2OH- (MZn, Cd),制干电池,防腐剂,焊药水,有机反应催化剂,2. 氯化物,氯化汞HgCl2,白色针状晶体微溶于水有剧毒,共价分子：Cl-H

18、g-Cl熔点低（549K）、易升华，故俗名“升汞”,与氨水反应生成白色氯化氨基汞沉淀：HgCl22NH3Hg(NH2)ClNH4ClHgCl22H2OHg(OH)ClHCl,此反应可用于二价汞盐的鉴别,与SnCl2反应：HgCl2+SnCl2+2HClHg2Cl2(白)+H2SnCl6Hg2Cl2+SnCl2+2HCl2Hg(黑)+H2SnCl6,这是又一种检验汞盐的方法,主要化学性质,氯化亚汞Hg2Cl2,是一种不溶于水的白色粉末,无毒, 味略甜,俗称“甘汞”,甘汞医药上用作轻泻剂, 化学上常用作甘汞电极,+Hg:Hg+,无色或白色，多数微溶于水，和Hg2+离子不同, 亚汞离子一般不形成配合

19、物,与氨水反应,Hg2Cl2+2NH3=Hg(NH2)Cl+Hg+NH4Cl氯化亚汞在氨水中立刻歧化为白色的氨基氯化汞和黑色的汞，此反应可用于区分Hg2+和Hg22+,亚汞盐的性质,电极电势图： 0.920V 0.797VHg2+Hg22+Hg,加入Hg2+沉淀剂或配位剂, 平衡向左进行,Hg22+2OH-HgHgOH2OHg22+H2SHgSHg2H+Hg2Cl22NH3HgNH2ClHgNH4ClHg2I2+ 2KI =K2HgI4+ Hg,所以, 有Hg存在时, 溶液中以亚汞盐形式出现,Hg22+与Hg2+的相互转化,HgCl2+ 2Cl- = HgCl42-,3. 硫化物,Ksp 1.

20、210-23 3.6 10-29 3.5 10-52,溶于稀酸 溶于浓酸,不溶于浓酸和硝酸, 但溶于王水和Na2S,ZnS白,CdS黄,HgS黑,HgS+Na2S =Na2HgS23HgS+12HCl+2HNO3=3H2HgCl4+3S+2NO+4H2OHgS+2H+4I-= HgI42-+H2S,利用硫化物的溶解差别可进行离子的分离和鉴定,优良颜料，经久不变色,ZnS晶体是制作荧光粉的主要原料,锌钡白颜料ZnSBaSO4,镉黄颜料CdS,用途,氨配合物,Zn2+4NH3Zn(NH3)42+ K稳5.0108Cd2+4NH3Cd(NH3)42+ K稳1.4106,氰配合物,Zn2+4CN-Zn

21、(CN)42- K稳1.01016Cd2+4CN-Cd(CN)42- K稳1.31018Hg2+4CN-Hg(CN)42- K稳3.31041,其它配合物,Hg2+4Cl-HgCl42- K稳1.61015Hg2+4I-HgI42- K稳7.21029Hg2+4SCN-Hg(SCN)42- K稳7.71021,4. 配合物,由于这些离子都是d10构型，所以所有这些配合物都是无色的,所有这些配合物的配位数都是4，以氰配合物最稳定。,锌族元素配合物以汞的最多，在汞的卤配合物中，以碘配合物最稳定。,重要试剂,奈斯勒试剂K2HgI4KOH的混合液称奈斯勒试剂，常用于检验NH4+离子的存在NH4Cl+2K2HgI4+4KOHHg2O(NH2)I+KCl7KI+3H2O,CuCl、AgCl、Hg2Cl2都是难溶于水的白色粉末，如何区别这三种物质？,想一想？,A：Ca、Sr、Ba,B：Zn、Cd、Hg,锌族元素与碱土金属的对比 P854,