第19章铜、锌副族元素
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第19章铜副族和锌副族PPT课件
深蓝色的[Cu NH3 4]2＋：
（）
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（ ） 4 [Cu NH3 2]＋ + O2 + 8 NH3 + 2 H2O —— 4 [Cu NH3 4]2＋ + 4 OH－ （） 利用这个性质可除去气体中的痕量 O2。
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在合成氨工业中常用醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收能使催化剂中毒 的 CO 气体：
2Cu ＋ 8 CN－ ＋ 2H2O ——
（ ） 2Cu
CN
3－ 4
＋
2OH－
＋
H2↑
Cu 与配位能力较弱的配体作用时，要在 氧气存在下方能进行：
2 Cu ＋ 8 NH3＋O2 ＋2 H2O —— 2 [Cu NH3 4]2＋ ＋ 4 OH－
（）
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Ag，Au 也可以在有氧气存在下，与强 配体作用：
NH4+
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（ ） Cu OH 2 略显两性，既可溶于酸，也可溶于过量的浓碱溶液中：
（ ） Cu OH 2 ＋ H2SO4 —— CuSO4 ＋ 2 H2O （ ） Cu OH 2 ＋ 2 NaOH —— Na2[Cu OH 4]
（）
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）
—— Cu2O ↓+ CH2OH CHOH 4COOH + 2 H2O + （4 OH－ ）
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Cu2＋和酒石酸根 C4H4O62－ 的配位化合 物，其溶液呈深蓝色，有机化学中称为斐林 （Fehling）溶液。
斐林溶液可用来鉴定醛基，其现象是生 成红色的 Cu2O 沉淀。
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（）
Cu2S + 4 CN － —— 2 [Cu CN 2]－ + S2－
（）
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（ ） 4 [Cu NH3 2]＋ + O2 + 8 NH3 + 2 H2O —— 4 [Cu NH3 4]2＋ + 4 OH－ （） 利用这个性质可除去气体中的痕量 O2。
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在合成氨工业中常用醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收能使催化剂中毒 的 CO 气体：
2Cu ＋ 8 CN－ ＋ 2H2O ——
（ ） 2Cu
CN
3－ 4
＋
2OH－
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H2↑
Cu 与配位能力较弱的配体作用时，要在 氧气存在下方能进行：
2 Cu ＋ 8 NH3＋O2 ＋2 H2O —— 2 [Cu NH3 4]2＋ ＋ 4 OH－
（）
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Ag，Au 也可以在有氧气存在下，与强 配体作用：
NH4+
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（ ） Cu OH 2 略显两性，既可溶于酸，也可溶于过量的浓碱溶液中：
（ ） Cu OH 2 ＋ H2SO4 —— CuSO4 ＋ 2 H2O （ ） Cu OH 2 ＋ 2 NaOH —— Na2[Cu OH 4]
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）
—— Cu2O ↓+ CH2OH CHOH 4COOH + 2 H2O + （4 OH－ ）
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Cu2＋和酒石酸根 C4H4O62－ 的配位化合 物，其溶液呈深蓝色，有机化学中称为斐林 （Fehling）溶液。
斐林溶液可用来鉴定醛基，其现象是生 成红色的 Cu2O 沉淀。
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Cu2S + 4 CN － —— 2 [Cu CN 2]－ + S2－
高中化学竞赛课件_无机化学全套_第19章_铜、锌副族111
③ Cu、Ag、Au可溶于氧化性酸
Cu + 4HNO3 (浓) Cu(NO 3 ) 2 + 2NO2 +2H 2O 3Cu + 8HNO3 (稀) 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2O
Ag + 2HNO 3 (浓) AgNO 3 + NO2 + H 2 O Cu + 2H 2SO 4 (浓) CuSO 4 + SO 2 +2H 2 O 2Ag + 2H 2SO 4 (浓) Ag 2SO 4 (s) + SO 2 +2H 2 O Au + 4HCl( 浓) + HNO 3 (浓) H[AuCl 4 ] + NO + H 2 O
Cu(I) 有还原性，在空气中CuCl可被氧化 4CuCl + O2 + 4H2O = 3CuO· CuCl2· 3 H2O + 2HCl Cu(I) 也有氧化性 2CuI(白) + 2Hg = Hg2I2 ( 黄 ) + 2Cu 将涂有白色 CuI 的纸条挂在室内，若常温下3小 时白色不变， 表明空气中汞的含量不超标。 (2) Ag(I) 的氧化还原性 Ag2+ 1.980 Ag+
(2) Cu(II)的氧化－还原性
0.521 2+ 0.152 + + 0.153V 0.52V Cu Cu Cu 2+ Cu Cu Cu 0.337
I2 0.535V I
-
从以上数据上看 Cu2+不能氧化I-，实际反应是： 2Cu2+ + 4I2CuI + I2 生成CuI，[Cu+] 降低，电位升高，将 I- 氧化成 I2 。产 物是 Cu(I) 的难溶盐或稳定配离子时， Cu(II)有较好 的氧化性。又如: 2Cu2++4CN2CuCN + (CN)2 CN-既是还原剂，又是沉淀剂；若CN- 过量，则变为:
Cu + 4HNO3 (浓) Cu(NO 3 ) 2 + 2NO2 +2H 2O 3Cu + 8HNO3 (稀) 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2O
Ag + 2HNO 3 (浓) AgNO 3 + NO2 + H 2 O Cu + 2H 2SO 4 (浓) CuSO 4 + SO 2 +2H 2 O 2Ag + 2H 2SO 4 (浓) Ag 2SO 4 (s) + SO 2 +2H 2 O Au + 4HCl( 浓) + HNO 3 (浓) H[AuCl 4 ] + NO + H 2 O
Cu(I) 有还原性，在空气中CuCl可被氧化 4CuCl + O2 + 4H2O = 3CuO· CuCl2· 3 H2O + 2HCl Cu(I) 也有氧化性 2CuI(白) + 2Hg = Hg2I2 ( 黄 ) + 2Cu 将涂有白色 CuI 的纸条挂在室内，若常温下3小 时白色不变， 表明空气中汞的含量不超标。 (2) Ag(I) 的氧化还原性 Ag2+ 1.980 Ag+
(2) Cu(II)的氧化－还原性
0.521 2+ 0.152 + + 0.153V 0.52V Cu Cu Cu 2+ Cu Cu Cu 0.337
I2 0.535V I
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从以上数据上看 Cu2+不能氧化I-，实际反应是： 2Cu2+ + 4I2CuI + I2 生成CuI，[Cu+] 降低，电位升高，将 I- 氧化成 I2 。产 物是 Cu(I) 的难溶盐或稳定配离子时， Cu(II)有较好 的氧化性。又如: 2Cu2++4CN2CuCN + (CN)2 CN-既是还原剂，又是沉淀剂；若CN- 过量，则变为:
铜-锌副族
1 铜族元素
硫化铜 CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4 CuS，黑色，不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热稀硝酸，也溶于 ，黑色，不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热稀硝酸， KCN溶液： 溶液： 溶液 3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 3S↓ + 4H2O 2CuS + 10CN = 2[Cu(CN)4]3 + (CN)2↑ + 2S2 配合物 Cu2+为d9型，可形成配位数 、4、6的络离子 可形成配位数2、 、 的络离子 Cu(Ⅱ)络离子有变形八面体或平面正方形，变形八面体有时也用平 Ⅱ 络离子有变形八面体或平面正方形， 络离子有变形八面体或平面正方形 面正方形描述。 面正方形描述。如 [Cu(H2O)4]2+ , [Cu(NH3)4]2+ , [CuCl4]2
1 铜族元素
2 化学性质
电势表中，三种金属的标准电极电势都在氢之下， 电势表中，三种金属的标准电极电势都在氢之下，它们不溶于稀盐酸 及稀硫酸中。但当有空气或配位剂存在时，铜能溶于稀酸和浓盐酸： 及稀硫酸中。但当有空气或配位剂存在时，铜能溶于稀酸和浓盐酸： 2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 8HCl（浓）= 2H3[CuCl4] + H2↑ （ Cu在常温下不与干燥空气中的氧化合，加热时能产生黑色的氧化铜。 在常温下不与干燥空气中的氧化合，加热时能产生黑色的氧化铜。 在常温下不与干燥空气中的氧化合 Ag、Au在加热时也不与空气中的氧化合。在潮湿的空气中放久后铜 、 在加热时也不与空气中的氧化合 在加热时也不与空气中的氧化合。 的表面会慢慢生成一层铜绿 的表面会慢慢生成一层铜绿 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu(OH)2·CuCO3 Ag、Au则不发生这个反应。 、 则不发生这个反应 则不发生这个反应。 Cu、Ag能和 2S、S反应： 、 能和H 、 反应： 能和 反应 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O Au则不能 则不能
19-2锌副族元素
配位化合物 Hg(Ⅱ)为18电子层结构，极化能力强，变形 性大，形成配合物的倾向大。 向Hg2+中滴加KI溶液，产生沉淀： Hg2++2I-＝HgI2碱性氧化物，而ZnO属两性氧化 物。ZnO在工业上主要用作橡胶及油漆颜料 的原料，在有机合成中作催化剂，在医药上 制造药膏。 锌盐和镉盐溶液中加入适量强碱，得到相 应的氢氧化物： ZnCl2+2NaOH=Zn(OH)2↓+2NaCl CdCl2+2NaOH=Cd(OH)2↓+2NaCl Zn(OH)2为两性物质，与强酸作用生成锌 盐，与强碱作用得到锌酸盐： + Zn(OH)2+2H =Zn2++2H2O Zn(OH)2+2OH =[Zn(OH)4]2-
湿法冶金：
• 将焙烧所得的氧化锌及少量硫化物 （焙砂）用稀硫酸浸取，使ZnO转化 为ZnSO4,再调节PH,使Fe，As,Sb等 杂质沉淀。加入锌粉置换Cd,Cu等进 入残渣。 最后以ZnSO4作电解液，Al为阴极，Pb 为阳极进行电解，可得到纯度为99. 99%的锌。 2ZnS+2H2SO4+O2=2ZnSO4+2H2O+2S
1.氧化物和氢氧化物
•
• • • •
锌和镉分别在氧气中燃烧得到相应的氧化物。 CdO,ZnO也可由相应的碳酸盐、硝酸盐热分解而 得到： ∆ ZnCO3=ZnO+CO2↑ ∆ CdCO3=CdO+CO2↑ ZnO俗名锌白，纯ZnO为白色，加热则变为 黄色，ZnO的结构属硫化锌型。 CdO由于制备方法的不同而显不同颜色，如 镉在空气中加热生成褐色CdO，250℃氢氧化镉 分解则得到绿色CdO。CdO具有NaCl型晶体结构。 氧化物的热稳定性依ZnO,CdO,HgO次序递减， ZnO,CdO较稳定，受热升华但不分解。
第十九章 铜锌副族综述
第十九章铜锌副族本章摘要1.铜副族单质M ( I ) 化合物M ( II) 化合物M ( III) 化合物2.锌副族单质M(II)化合物M(I)化合物存在铜Cu 单质铜，黄铜矿CuFeS2，辉铜矿Cu2S 0.007 % 第26 位银Ag 单质银，闪银矿Ag2S ，角银矿AgCl金Au 单质金，以分散形式分布于岩石中。
锌Zn 闪锌矿ZnS 0.008 % 第25 位镉Cd 极少单独存在，以CdS 形式存在于闪锌矿中。
汞Hg 辰砂HgS ( 又名朱砂)§1.铜副族一.单质1.物理性质人们曾获得的天然金银铜块最大的分别重：金112 公斤（黄色），银13.5 吨（白色），铜42 吨（红色）密度较大；熔点沸点较高；硬度较小；导电性好；延展性好；金易生成合金。
2. 化学性质化学活性明显不如IA族元素1°在空气中的稳定性Cu 在常温下不与干燥的空气中的O2反应，加热时生成CuO2Cu + O2 (空气) === 2CuO(黑)Cu 在常温下与潮湿的空气反应2Cu + O2 + H2O + CO2 ==== Cu(OH)2·CuCO3 ( 铜绿)Au、Ag 加热时也不与空气中的O2反应。
2 °与非氧化性酸的反应Cu、Ag、Au不与H2O和稀盐酸反应，但有氧时，Cu、Ag可缓慢溶于稀盐酸。
2 Cu + 4HCl + O2 === 2 CuCl2 + 2H2O4 Ag + 4HCl + O2 === 4 AgCl(沉淀) + 2H2O2 Cu + 2H2SO4( 稀) + O2 === 2 CuSO4 + 2H2OCu 可与溶解于热浓盐酸和浓KCN 溶液中2 Cu + 8HCl ( 浓) === 2H3[CuCl4] + H2(气体)3°和氧化性酸反应Cu和Ag可与氧化性酸如HNO3、H2SO4（浓）反应，但Ag难些。
Au 只能溶于王水中:4 °Cu、Ag、Au 在碱中稳定3 金的冶炼：一般用氰化法用稀NaCN 溶液处理粉碎的金矿石，金溶入水相(此法称为堆浸法) :用Zn 还原[Au(CN)2]ˉ得Au最后电解精炼，得较纯的金。
第19章 铜副族和锌副族
金属酶和辅酶的重要元素及作为许多生物酶的激 活剂，在机体生长发育、生物矿化、细胞功能调 节、物质输送、信息传递、免疫应答、生物催化、 能量转换及各种生理生化反应中起着重要的作用。 随着现代医学和生命科学在分子、亚分子水平上 研究生命的过程，探索机体生老病死与生物分子 间的有机联系，体内微量元素的生物功能就越来 越受到科学家们的重视，并已成为当今世界科学 界瞩目的崭新的领域。
143 720.3
+2,+3,+4,+5
137 739.3
+2,+3,+4,+5,+6
137 754.7
+2,+3,+4,+5,+6,+7
134 804.9 +2,+3,+4,+5,+6,+7,+8
136 874.7
+2,+3,+4,+5,+6
136 836.8
+2,+4
144 896.3 160 1013.8
第二过渡系元素的一般性质
价层电 子组态 熔点/℃ 沸点/℃
4d1s2
1552
3345
r(M) pm
181
Ei,1 kJ mol1
606.4
4d25s2 1852
3577
160
642.6
4d45s1 2468
4860
143
4d55s1 2622
4825
136
642.3 691.2
4d55s2 2157
d 区元素和 ds 区元素位于元素周期表中部，左邻 s 区元素而右邻 p 区元素。可以把 d 区和 ds 区看成 是 s 区和 p 区间的桥梁和过渡，因此把 d 区元素和 ds 区元素称为过渡元素。
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第二过渡系元素的一般性质
价层电 子组态 熔点/℃ 沸点/℃
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d 区元素和 ds 区元素位于元素周期表中部，左邻 s 区元素而右邻 p 区元素。可以把 d 区和 ds 区看成 是 s 区和 p 区间的桥梁和过渡，因此把 d 区元素和 ds 区元素称为过渡元素。
《无机化学》课件——第19章 铜副族元素和锌副族元素
4 Ag + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Ag（CN）2 ]－ + 4 OH－
2 [ Ag（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Ag
闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 的处 理就有所不同，生成 [ Ag（CN）2 ]－ 的 反应如下：
Ag2S + 4 NaCN —— 2 Na [ Ag（CN）2 ] + Na2S
固态 CuCl2 具有链状结构。
每个 Cu 处于 4 个 Cl 形成的 平面正方形的中心:
在浓溶液中 CuCl2 是黄色 的，这是由于生成 [ CuCl4 ]2－ 配位单元的缘故。
稀溶液中水分子多， CuCl2 变为 [ Cu（H2O）4 ] Cl2，由于水合 显蓝色。
目前这种方法已经被严令禁 止使用。
另一种方法是氰化法提金，用 NaCN 溶液浸取矿粉，将金溶出：
4 Au + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
用 Zn 还原 [ Au（CN）2 ]－ 得 Au
2 [ Au（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Au
4 Cu2＋＋ 8 OH－ ＋ N2H4 —— 2 Cu2O ＋ N2 ＋ 6 H2O
Cu2O 呈弱碱性，溶于稀酸，并 立即歧化为 Cu 和 Cu2＋：
Cu2O + 2H＋ —— Cu ＋ + Cu2＋ + H2O
Cu2O 十分稳定，在 1235 ℃ 熔化但不分解。
Cu2O 溶于氨水，生成无色的 络离子：
2. 铜副族元素的提取
2 [ Ag（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Ag
闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 的处 理就有所不同，生成 [ Ag（CN）2 ]－ 的 反应如下：
Ag2S + 4 NaCN —— 2 Na [ Ag（CN）2 ] + Na2S
固态 CuCl2 具有链状结构。
每个 Cu 处于 4 个 Cl 形成的 平面正方形的中心:
在浓溶液中 CuCl2 是黄色 的，这是由于生成 [ CuCl4 ]2－ 配位单元的缘故。
稀溶液中水分子多， CuCl2 变为 [ Cu（H2O）4 ] Cl2，由于水合 显蓝色。
目前这种方法已经被严令禁 止使用。
另一种方法是氰化法提金，用 NaCN 溶液浸取矿粉，将金溶出：
4 Au + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
用 Zn 还原 [ Au（CN）2 ]－ 得 Au
2 [ Au（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Au
4 Cu2＋＋ 8 OH－ ＋ N2H4 —— 2 Cu2O ＋ N2 ＋ 6 H2O
Cu2O 呈弱碱性，溶于稀酸，并 立即歧化为 Cu 和 Cu2＋：
Cu2O + 2H＋ —— Cu ＋ + Cu2＋ + H2O
Cu2O 十分稳定，在 1235 ℃ 熔化但不分解。
Cu2O 溶于氨水，生成无色的 络离子：
2. 铜副族元素的提取
铜副族和锌副族优秀课件
铜副族和锌副族优秀课件
前言
铜副族(I B): 原子核外价层电子的构型 ：(n－1)d10ns1 常见氧化态:
铜 (＋1，＋2 ) 银 (＋1) 金 (＋1，＋3)
铜、银、金被称为“货币金属”。 在自然界中，铜、银、金可以以单质状态、也可以以化 合态存在。
铜储量居世界第三位。以三种形式于自然界：
Cu(OH)2 －0.08 CuO2 －0.360 Cu
Ag2O3 0.739 AgO 0.607 Ag2O 0.342 Ag Au(OH)3 1.45 Au
Zn2＋ －0.7618 Zn
Cd2＋ >－0.6 Cd22＋ <－0.2 Cd
－0.4030
Hg2＋ 0.92
Hg22＋ 0.789 Hg
自然铜：又称游离铜，很少；
硫化物矿：辉铜矿Cu2S、黄铜矿CuFeS2 等； 含氧矿物：赤铜矿Cu2O、黑铜矿CuO、
孔雀石CuCO3·Cu(OH)2、 胆矾CuSO4·5H2O等。
银主要是以硫化物形式存在的，除了较少的闪银矿Ag2S 外，硫化银常与方铅矿共存。
金矿主要是以自然金形式存在，包括散布在岩石中的岩 脉金和存在于沙砾中的冲积金两大类。
而Cu与配位能力较弱的配体作用时，要在氧气存在 下方能进行：
2 Cu ＋ 8 NH3＋O2 ＋2 H2O 2 [Cu(NH3)4]2＋ ＋ 4 OH－
铜在生命系统中起着重要作用，人体有30多种含 有铜的蛋白质和酶。血浆中的铜几乎全部结合在 铜蓝蛋白中，铜蓝蛋白具有亚铁氧化酶的功能， 成CuO。在高温下 CuO又分解为Cu2O。
银和金没有铜活泼，高温下在空气中也是稳定的。 与卤素作用，与硫作用，都反映出铜、银、金的活泼 性是逐渐减弱的。 铜与一些强配体作用放出H2，如CN－
前言
铜副族(I B): 原子核外价层电子的构型 ：(n－1)d10ns1 常见氧化态:
铜 (＋1，＋2 ) 银 (＋1) 金 (＋1，＋3)
铜、银、金被称为“货币金属”。 在自然界中，铜、银、金可以以单质状态、也可以以化 合态存在。
铜储量居世界第三位。以三种形式于自然界：
Cu(OH)2 －0.08 CuO2 －0.360 Cu
Ag2O3 0.739 AgO 0.607 Ag2O 0.342 Ag Au(OH)3 1.45 Au
Zn2＋ －0.7618 Zn
Cd2＋ >－0.6 Cd22＋ <－0.2 Cd
－0.4030
Hg2＋ 0.92
Hg22＋ 0.789 Hg
自然铜：又称游离铜，很少；
硫化物矿：辉铜矿Cu2S、黄铜矿CuFeS2 等； 含氧矿物：赤铜矿Cu2O、黑铜矿CuO、
孔雀石CuCO3·Cu(OH)2、 胆矾CuSO4·5H2O等。
银主要是以硫化物形式存在的，除了较少的闪银矿Ag2S 外，硫化银常与方铅矿共存。
金矿主要是以自然金形式存在，包括散布在岩石中的岩 脉金和存在于沙砾中的冲积金两大类。
而Cu与配位能力较弱的配体作用时，要在氧气存在 下方能进行：
2 Cu ＋ 8 NH3＋O2 ＋2 H2O 2 [Cu(NH3)4]2＋ ＋ 4 OH－
铜在生命系统中起着重要作用，人体有30多种含 有铜的蛋白质和酶。血浆中的铜几乎全部结合在 铜蓝蛋白中，铜蓝蛋白具有亚铁氧化酶的功能， 成CuO。在高温下 CuO又分解为Cu2O。
银和金没有铜活泼，高温下在空气中也是稳定的。 与卤素作用，与硫作用，都反映出铜、银、金的活泼 性是逐渐减弱的。 铜与一些强配体作用放出H2，如CN－
16 铜副族和锌副族
汞与浓硝酸反应生成硝酸汞： Hg ＋ 4 HNO3 → Hg(NO3)2 ＋ 2 NO2 ↑ ＋ 2 H2O 但过量的汞与冷的稀硝酸反应得到的是硝酸亚汞： 6 Hg ＋ 8 HNO3 → 3 Hg2(NO3)2 ＋ 2 NO ↑ ＋ 4 H2O 与镉、汞不同，锌是两性金属，能溶于强碱溶液: Zn ＋ 2 NaOH ＋ 2 H2O →Na2[Zn(OH)4] ＋ H2 ↑
在有H＋或NH4＋存在时，氢氧化铜可溶于氨水形成铜氨配离 子， Cu(OH)2＋2NH3· 2O＋2NH4＋—— H [Cu(NH3)4]2＋ ＋ 4 H2O
卤化铜的颜色随着阴离子的不同而变化
CuF2 白色、 CuCl2 黄褐色 和CuBr2 黑色 ， 带有结晶水的CuF2· 2O蓝色和CuCl2· 2O蓝绿色 。 2H 2H CuCl2易溶于水，在很浓的CuCl2水溶液中，可形成黄色 的[CuCl4]2－: Cu2＋ ＋ 4 Cl－ —— [CuCl4]2 －
Au
Cl
Cl
二
锌副族元素
1 单质
锌副族元素的一个重要特点是熔、沸点较低。 由于汞原子 6s 轨道上的两个电子非常稳定，因此它的金 属键更弱，其熔点是所有金属中最低的。 锌副族的常见氧化态为＋2。 化学活泼性随着原子序数的增大而递减，与碱土金属恰 好相反，但比铜族强。 Zn ＞ Cd ＞ H ＞ Cu ＞ Hg ＞ Ag ＞ Au
第 19 章 铜副族和锌副族
IB
(n-1)d10 ns1 +1，+2 +1 +3
IIB
(n-1)d10 ns2 +2
Cu Ag
Zn Cd
+1，+2
+1，+2
Au
宋天佑版无机化学 第19章 铜锌副族PPT课件
2020/11/27 8
三、铜的重要化合物
一、一价化合物-氧化物和氢氧化物
Cu2O:暗红（黄），弱碱性共价化合物，溶于稀酸、氨水，热稳 定性高。CuO分解得到。 Cu2O+2HCl（稀）→ 2CuCl↓（白）+H2O Cu2O+4HCl（浓）→2H[CuCl2]+H2O Cu2O+H2SO4→（Cu2SO4）→CuSO4+Cu+H2O Cu2O+4NH3+H2O→2[Cu（NH3)2]++2OH- （无色，不稳定） 4[Cu（NH3)2]++O2+8NH3+2H2O=4[Cu(NH3)4]2++4OH（深兰色）
2020/11/27 6
⑴ 2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS（焙砂） +SO2↑ ⑵ mCu2S+nFe2S=冰铜
FeO+SiO2=FeSiO3(渣浮上） ⑶ 2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2 32.ACgu的2O冶+பைடு நூலகம்炼u2S=6Cu+SO2
问题：电解铜时, 为何Ni、Fe、 Zn、Ag、Au、 Pt等不在纯铜板 上沉积？
Cu4HN3(O 浓) Cu(N3)O 2 2NO 2 2H2O Ag2HN3(O 浓) AgN3O NO 2 H2O Cu2H2SO4(浓) CuS4O SO2 2H2O 2Ag2H2SO4(浓) Ag2SO4 SO2 2H2O Au4HC浓 l)(HN3O (浓) H[Au4]CN l O2H2O
Eθ（M+/M） 0.521 0.799 1.68 -2.7～-2.9
电负性
第19章 铜副族和锌副族
氧化亚铜Cu2O可以通过在碱性介质中还原Cu(II) 化合 物得到。用葡萄糖作还原剂时，反应如下
2 [Cu(OH)4]2－ ＋ CH2OH(CHOH)4CHO 4 OH－ ＋ CH2OH(CHOH)4COOH ＋ 2 H2O ＋ Cu2O ↓ 桔黄、鲜红或深棕色
这个反应来检测尿样中的糖份，以帮助诊断糖尿病。
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铜储量居世界第三位。以三种形式于自然界： 自然铜：又称游离铜，很少； 硫化物矿：辉铜矿Cu2S、黄铜矿CuFeS2 等； 含氧矿物：赤铜矿Cu2O、黑铜矿CuO、 孔雀石CuCO3·Cu(OH)2、 胆矾CuSO4·5H2O等。
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如联氨：
4 Cu2＋＋ 8 OH－ ＋ N2H4
2 Cu2O↓ ＋ N2↑＋ 6 H2O
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Cu2O基本属于共价化合物，不溶于水。
Cu2O呈弱碱性，溶于稀酸，并立即歧化为Cu和 Cu2 ＋，反应如下：
Cu2O ＋ 2H＋
Cu ＋ ＋ Cu2＋ ＋ H2O
Cu2O十分稳定，在 1235 ℃ 熔化但不分解。
结论：
Cu2O碱性、共价型化合物。Cu＋在溶液中不稳定， 当生成配离子和难溶化合物时稳定性增强。
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(2) 卤化物
CuCl 、CuBr和CuI都是难溶化合物，且溶解度依次减
小。
均为白色。
都可以通过二价铜离子在相应的卤离子存在的条件下
被还原得到，如:
Cu2＋ ＋ Cu ＋ 4 Cl －
第19章 铜副族和锌副族
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前言
《化学》铜锌副族
FeO + SiO2 = FeSiO3(渣) mCu2S + nFeS = 冰铜
D、 顶吹还原 把冰铜放入转炉，鼓风熔炼： 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + SO2↑ 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2↑
此粗铜又称泡铜。
E、 精炼
阳极反应：Cu(粗)- 2e- = Cu2+ 阴极反应：Cu2+ + 2e- = Cu (精铜，99.95%)
铜副族元素的金属性远比碱金属的弱，且铜副族元素的金属 性随着原子序数的增加而减弱，而碱金属恰恰相反。
从Cu 到 Au，原子半径虽增加但并不明显，而核电荷对最外层 电子的吸引力增大了许多，故金属活泼性依次减弱。
铜 第一电离能/(kJ·mol－1) 745.5
银 731.0
金 890.1
银应比铜稍活泼。实际上如果在水溶液中反应，涉及的能量 还有：离子的水合热、金属的升华热。若考虑整个过程的能 量，从Cu 到 Au越来越大。
孔雀石
辉铜矿
铜、银、金均有以单质状态存在的矿物。金以单质形 式散存于岩石(岩脉金)或砂砾(冲积金)中。世界上南非金 矿资源最丰富，其次是前苏联和美国，它们共占世界总储 量的76.3%。我国黄金矿藏遍布26省、自治区，主要分布 在山东、河南、甘肃、黑龙江和新疆等地。
二、铜族元素的通性
1、与同周期的碱金属相比，活泼性较小。Cu和Au离子容 易歧化而不够稳定。 2、铜族元素价层电子构型为(n-1)d10ns1，氧化数有+1、+2、 +3，而碱金属只有+1。铜、银、金最常见的氧化数分别为 +2、+1、+3 。
由价电子构型可见，IA、IIA和IB、IIB在失去最外层 s 电子后 分别都呈现＋1和＋2价氧化态，所以IB与IA有相似之处。
D、 顶吹还原 把冰铜放入转炉，鼓风熔炼： 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + SO2↑ 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2↑
此粗铜又称泡铜。
E、 精炼
阳极反应：Cu(粗)- 2e- = Cu2+ 阴极反应：Cu2+ + 2e- = Cu (精铜，99.95%)
铜副族元素的金属性远比碱金属的弱，且铜副族元素的金属 性随着原子序数的增加而减弱，而碱金属恰恰相反。
从Cu 到 Au，原子半径虽增加但并不明显，而核电荷对最外层 电子的吸引力增大了许多，故金属活泼性依次减弱。
铜 第一电离能/(kJ·mol－1) 745.5
银 731.0
金 890.1
银应比铜稍活泼。实际上如果在水溶液中反应，涉及的能量 还有：离子的水合热、金属的升华热。若考虑整个过程的能 量，从Cu 到 Au越来越大。
孔雀石
辉铜矿
铜、银、金均有以单质状态存在的矿物。金以单质形 式散存于岩石(岩脉金)或砂砾(冲积金)中。世界上南非金 矿资源最丰富，其次是前苏联和美国，它们共占世界总储 量的76.3%。我国黄金矿藏遍布26省、自治区，主要分布 在山东、河南、甘肃、黑龙江和新疆等地。
二、铜族元素的通性
1、与同周期的碱金属相比，活泼性较小。Cu和Au离子容 易歧化而不够稳定。 2、铜族元素价层电子构型为(n-1)d10ns1，氧化数有+1、+2、 +3，而碱金属只有+1。铜、银、金最常见的氧化数分别为 +2、+1、+3 。
由价电子构型可见，IA、IIA和IB、IIB在失去最外层 s 电子后 分别都呈现＋1和＋2价氧化态，所以IB与IA有相似之处。
19.铜锌副族
cadmium Hg
mercury, hydrargyrum
货币金属
铜、锌分族通性
同周期，IB ~ IA，IIB ~ IIA的比较：
性质 价电子构型 次外层电子构型
Z* 原子半径r
有效离子势*
金属活泼性 化合物键型 形成配合物倾向
IB、IIB
(n-1)d10ns1~2
18e
(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10
铜族元素-铜
硫酸铜 CuSO4·5H2O 胆矾或蓝矾，蓝色斜方晶体。制法： Cu + 2H2SO4（浓）== CuSO4 + SO2↑+ 2H2O 2Cu + 2H2SO4(稀) + O2 == 2CuSO4 + 2H2O
375K
CuSO4·5H2O
CuSO4·3H2O 386K
CuSO4·H2O531K
CuS，黑色，不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热稀硝 酸，也溶于KCN溶液：
3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 3S↓ + 4H2O 2CuS + 10CN‾ = 2[Cu(CN)4]3‾ + (CN)2↑ + 2S2‾ ➢ 配合物 Cu2+为d9型，可形成配位数2、4、6的络离子 Cu(Ⅱ)络离子有变形八面体或平面正方形，变形八面体 有时也用平面正方形描述。如
铜族元素-铜
1 铜的化合物 （1） Cu(Ⅰ) 的化合物
➢ 氧化物 ----Cu2O(黄色, 红色, 深棕色), 不溶于水, 有毒 2Cu(OH)42‾ +CH2OH(CHOH)4CHO = Cu2O(红色) + 4OH‾ + CH2OH(CHOH)4COOH + 2H2O --------糖尿病的辅助诊断方法 Cu2O对热稳定，溶于稀硫酸，并立即歧化 Cu2O + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O Cu2SO4 = CuSO4 + Cu Cu2O溶于氨水和氢卤酸，生成[Cu(NH3)2]+和[CuCl3]2Cu2O + 4NH3H2O == [Cu(NH3)2]++OH- + 3H2O
mercury, hydrargyrum
货币金属
铜、锌分族通性
同周期，IB ~ IA，IIB ~ IIA的比较：
性质 价电子构型 次外层电子构型
Z* 原子半径r
有效离子势*
金属活泼性 化合物键型 形成配合物倾向
IB、IIB
(n-1)d10ns1~2
18e
(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10
铜族元素-铜
硫酸铜 CuSO4·5H2O 胆矾或蓝矾，蓝色斜方晶体。制法： Cu + 2H2SO4（浓）== CuSO4 + SO2↑+ 2H2O 2Cu + 2H2SO4(稀) + O2 == 2CuSO4 + 2H2O
375K
CuSO4·5H2O
CuSO4·3H2O 386K
CuSO4·H2O531K
CuS，黑色，不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热稀硝 酸，也溶于KCN溶液：
3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 3S↓ + 4H2O 2CuS + 10CN‾ = 2[Cu(CN)4]3‾ + (CN)2↑ + 2S2‾ ➢ 配合物 Cu2+为d9型，可形成配位数2、4、6的络离子 Cu(Ⅱ)络离子有变形八面体或平面正方形，变形八面体 有时也用平面正方形描述。如
铜族元素-铜
1 铜的化合物 （1） Cu(Ⅰ) 的化合物
➢ 氧化物 ----Cu2O(黄色, 红色, 深棕色), 不溶于水, 有毒 2Cu(OH)42‾ +CH2OH(CHOH)4CHO = Cu2O(红色) + 4OH‾ + CH2OH(CHOH)4COOH + 2H2O --------糖尿病的辅助诊断方法 Cu2O对热稳定，溶于稀硫酸，并立即歧化 Cu2O + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O Cu2SO4 = CuSO4 + Cu Cu2O溶于氨水和氢卤酸，生成[Cu(NH3)2]+和[CuCl3]2Cu2O + 4NH3H2O == [Cu(NH3)2]++OH- + 3H2O
无机化学 第19章铜副族和锌副族
三. IB元素的阳离子多为 18e- 或 (9~17)e- 电子
构型, 具有较强的极化能力和变形性, 阳离子易水
解、 离子水化能较大、易形成共价化合物. 四. IB元素阳离子的(n-1)d、s、p轨道能级相差 不大,易于杂化并作为Lewis酸提供空轨道与Lewis 碱作用,形成一系列稳定的配合物.
NH 3 H 2O
过滤
过量HNO 3
二. 铜 族 元 素 单 质 的 性 质 1. 铜族元素的导电性和传热性极强,在所有金属 中银占首位, 铜次之; 它们有极好的延展性和可塑 性.铜(紫红色)和金(黄色)是所有金属中仅有的呈现
特殊颜色的两种金属.
2. 室温下,Cu,Ag,Au不与氧或水作用;高温下也 不与H2,N2或C作用. Au、Ag在高温下的空气中也 是稳定的.
22Cu(OH)4 C6 H12O6 C6 H12O7 Cu2O 4OH- 2H 2O
4Cu2 8OH N 2 H4 2Cu 2O N 2 6H 2O
1100 C 4C uO (s) 2C u2O (s, 暗红) O 2
1 2Cu(s) O 2 2 Cu2O 十分稳定,在 1235 ℃ 熔化但不分解.
例如Cu2+在有水合条件下能稳定存在,是由于Cu2+
的水化能不仅能补偿I2,而且有余,能量上是有利的. c. IB元素的金属活泼性远小于IA元素,且自上而 下金属活泼性递减,与IA元素的变化规律正好相反. 其原因是IB元素自上而下,原子半径增加不多,而有
效核电荷z* 增加显著,核对价电子的吸引力增大.
3 2
铜的 +1 价氢氧化物很不稳定,易脱水变为相
应的氧化物 Cu2O. 用 NaOH 处理 CuCl 的冷盐酸溶液时,生成黄 色的 CuOH 沉淀,但沉淀很快变为橙色,最后变为
8、铜、锌副族
I-
]+
Br-
AgBr
CN-
S2O32-
[Ag(S2O3)2]3-
AgI
Ag(CN)2]-
Ksp
AgCl 1.8×10–10
NH3 · 2O H
Ag(NH3)2+ K稳 1.1×107 Br –
AgI Ksp 8.9×10–17 CN–
I–
Ag(S2O2)23– K稳4.0×1013
S2O32–
AgBr Ksp 5.0×10–13
氧化性
2.硝酸银 [Cu(Ⅰ)无硝酸盐]
(1) 制备: 3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑ +2H2O Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO２↑+H2O 比较：①用稀硝酸比浓硝酸：a.价格便宜 用率高；但反应速率慢。 ②银常从精练铜的阳极泥中得到,故含有杂质铜。 b.利
除杂方法1: a. 2AgNO3
mCu2S+nFeS →冰铜(密度大沉于下层)
（4）转炉熔炼得到粗铜(98%):
2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑
2 Cu2O+ Cu2S=6Cu+SO2↑
（5）电解精炼：
在CuSO4和H2SO4混合液的电解槽内，以
粗铜为阳极，纯铜99.95%为阴极，低压下（约 0.5V）电解。在阴极上得到99.95%的纯铜，在 阳极泥中回收Au，Ag，Pt，Pd，及Se，Te等， 电解液回收Ni。
康铜: 60%Cu，40%Ni
18K金: 75%Au，12.5%Ag，12.5%Cu
14K金: 58%Au，14—28%Ag，14—28%Cu
金汞齐：金与汞的合金
]+
Br-
AgBr
CN-
S2O32-
[Ag(S2O3)2]3-
AgI
Ag(CN)2]-
Ksp
AgCl 1.8×10–10
NH3 · 2O H
Ag(NH3)2+ K稳 1.1×107 Br –
AgI Ksp 8.9×10–17 CN–
I–
Ag(S2O2)23– K稳4.0×1013
S2O32–
AgBr Ksp 5.0×10–13
氧化性
2.硝酸银 [Cu(Ⅰ)无硝酸盐]
(1) 制备: 3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑ +2H2O Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO２↑+H2O 比较：①用稀硝酸比浓硝酸：a.价格便宜 用率高；但反应速率慢。 ②银常从精练铜的阳极泥中得到,故含有杂质铜。 b.利
除杂方法1: a. 2AgNO3
mCu2S+nFeS →冰铜(密度大沉于下层)
（4）转炉熔炼得到粗铜(98%):
2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑
2 Cu2O+ Cu2S=6Cu+SO2↑
（5）电解精炼：
在CuSO4和H2SO4混合液的电解槽内，以
粗铜为阳极，纯铜99.95%为阴极，低压下（约 0.5V）电解。在阴极上得到99.95%的纯铜，在 阳极泥中回收Au，Ag，Pt，Pd，及Se，Te等， 电解液回收Ni。
康铜: 60%Cu，40%Ni
18K金: 75%Au，12.5%Ag，12.5%Cu
14K金: 58%Au，14—28%Ag，14—28%Cu
金汞齐：金与汞的合金
铜锌副族-19
铜族
三、配合能力
有很强的配合能力，而碱金属却通常不形成配合
物。
四、化合物
铜族元素有许多二元化合物有相当的共价性。如： AgI是共价分子。而碱金属一般是离子型化合物。
单质的化学性质
铜和银易溶于硝酸或热的浓硫酸中，有氧时Cu 能溶于氨水（生成[Cu(NH3)4]2+）中，Cu能直接溶
于KCN溶液(生成[Cu(CN)4]3-)。
IIB族的离子都是无色的，所以它们的化合物一 般是无色的。但因它们的极化作用及变形性较大， 当与易变形的阴离子结合时往往有较深的颜色。 一、氧化物和氢氧化物 在它们的可溶性盐的溶液中加碱： Hg2++2OH-===HgO ↓ （黄色或红色）+H2O Zn2+ +2OH-=== Zn(OH)2 ↓ （白色） Cd2+ +2OH-=== Cd(OH)2 ↓ （白色）
锌族化合物
Zn(OH)2和Cu(OH)2均显两性，溶于酸和过量的碱中．
二、硫化物 IIB族都能形成硫化物。 ZnS白色，Ksp=1.2×10-23，溶于0.1mol/L的HCl 溶液但不能溶于醋酸。 CdS黄色，Ksp=3.6×10-29，不溶于稀酸，但溶于 浓酸。 HgS黑色，Ksp=3.5×10-52，是溶解度最小的硫化 物，只能溶于浓的碱性Na2S溶液生成Na2[HgS2]，也溶 于王水得H2[HgCl4]。
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。因此，与同周期的碱金属相 比，铜族元素的第一电离势较高；标准电极电势 的数值为正值；
1.单质的熔沸点固体密度及硬度等均比碱金属的 高，所以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
无机化学第十九章-铜锌副族
第十九章铜锌副族1.铜副族单质M(I)化合物M(II)化合物M(III)化合物§本章摘要§2.锌副族单质M(II)化合物M(I)化合物吐锌副族一.单质1.物理性质熔点低，既比IIA族低，也比旧族低，并依Zn、Cd、Hg次序下降，Hg是金属中熔点最低的。
Zn青白色，Cd灰白色，Hg 银白色汞易与某些金属生成汞齐，钠汞齐既保持Hg的情性，又保持Na 的活性。
银汞齐和金汞齐可用于提取贵金属银和金。
2.化学性质常温下，IIB族元素单质都很稳定。
10和非金属的反应3.锌与铜的活性比较Cu、Zn在周期表中相邻，只差一个电子，Zn的第一电势能比Cu大得多，为什么Cu却这不如Zn 活泼？学一小父屿匕小。
整个过程是：可以分解为：M闾?工朋(崎)is升华热T水合热用1M更+能1电高能两级电离能相加后，差别不*加热下，Zn、Cd、Hg均可与O2反应，生成MO式氧化物。
2Zn+O2---2ZnO2Cd+O2---2CdO(褐色)2Hg+O2---2HgO(红色)*Hg+S---HgS由于液体Hg和硫粉反应，面积大，故比Zn、Cd还易些。
用这个反应处理洒落的汞液体。
和卤素的反应也有类似的现象，即Hg比Cd还活泼些。
Hg为液体，接触面积大，反应活性高.*在潮湿的空气中，Zn将生成碱式盐4Zn+2O2+CO2+3H2O---ZnCO33Zn(OH)220和酸碱的反应*Zn、Cd都能与稀盐酸、稀硫酸反应，放出H2,Hg不能。
Hg大，水合热也相近。
关键是Zn的升华能小，财©~时)的热效应是Zn的吸热少。
AG°=AH0-W0也印项是主要的，故Zn转变的AG°/J\所以，Zn电势比Cu的小得多。
4.锌的冶炼主要矿物是闪锌矿ZnS,(常见时含有CdS)2ZnS+3O2----2ZnO(s)+2SO2(g)焙烧得到的SO2,可以用于制硫酸。
ZnO+C---Zn(g)+CO(g)(1000度以上)其中Cd的沸点低，先挥发出，Zn后挥发出，冷却得Zn粉。
第19章 铜、锌副族
AgF
容易形成共价 键和配位键
由于18电子结构的离子具有很强的极化力和明 显的变形性，所以铜族元素一方面易形成共价 化合物，另一方面由于它们离子的d、s、p轨 道能量相差不大，能级较低的空轨道较多，所 以铜族元素容易形成配合物。
Cu(NH3)42+
Cu2I2 AgI
AuCl3
19-1-1 铜副族金属单质 一、自然界主要矿物
杂质溶解于溶液中
mCu2S＋nFeS ==mCu2S·nFeS （冰铜）
制粗铜：2Cu2S＋3O2 === 2Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S === 6Cu＋SO2↑
电解精炼 阳极（粗铜）：Cu＝Cu2+＋2e
比铜不活泼
阴极（纯铜）：Cu2+＋2e＝Cu
的金属杂质沉
电解反应 Cu（粗铜）===Cu（纯铜）
2Na[Ag(CN)2]＋Zn＝2Ag＋Na2[Zn(CN)4]
3.化学性质 ★与O2作用 2Cu O2 2CuO(黑)
2Cu O2 H2O CO2 Cu2 (OH)2 CO3(绿)
碱式碳酸铜
Au，Ag不与O2发生反应，当有沉淀剂 或配合剂存在时，可反应。
M Cu, Ag, Au
二、金属冶炼
富集用浮选法
铜矿石 富集
沸腾炉 焙烧
铜的冶炼
923-1073K
反射炉 制冰铜
有关冶炼反应 电解精炼
转炉 制粗铜
1773-1823K 高温吹入空气
焙烧：2CuFeS2＋O2 === Cu2S＋2FeS＋SO2
制冰铜： 2FeS＋3O2 === 2FeO＋2SO2 比铜活泼的金属
FeO＋SiO2 ===FeSiO3
银器年久变黑
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目前这种方法已经被严令禁 止使用。
另一种方法是氰化法提金，用 NaCN 溶液浸取矿粉，将金溶出：
4 Au + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
Cu，Ag，Au 在碱中稳定。
铜在红热时与空气中的氧气 反应生成氧化铜，在高温下又分 解为 Cu2O。
银和金没有铜活泼，高温下 在空气中也是稳定的。
在 NaCN 溶液中，Cu 可以置 换出 H2
2 Cu + 8 CN－+ 2 H2O —— 2 [Cu（CN）4]3－ + 2 OH－ + H2↑
与氨水共存时，Cu 可以被空 气中的 O2 氧化。
空气中若含有 H2S 气体，与 银接触后， 银的表面很快会生成
一层 Ag2S 黑色薄膜而失去银白色 光泽。
Cu，Ag，Au 不与非氧化性的 酸，如稀盐酸、稀硫酸反应而放出 氢气。
Ag 不溶于氢氟酸。
Cu 可以与氧化性酸如 HNO3， 浓 H2SO4 反应。 Cu + 4 HNO3（浓） ——
Cu（ NO3）2 + 2 NO2 ↑+ 2 H2O
2 Cu + 8 NH3 + O2 + 2 H2O —— 2 [Cu（NH3）4]2+ + 4 OH－
与 NaCN 溶液共存时，Au 和 Ag 单质可以被空气中的 O2 氧 化。
4 Ag + O2 + 8 CN－ + 2 H2O —— 4 [ Ag（CN）2 ]－ + 4 OH－
4 Au + O2 + 8 CN－ + 2 H2O —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
2. 铜副族元素的提取
（1）铜的冶炼 从黄铜矿 CuFeS2 中提取的 Cu 第一步是焙烧：
2 CuFeS2 + O2 —— Cu2S + 2 FeS + SO2
将焙烧过的矿石与沙子混 合，在反射炉中加热到 1273 K 左右
2 FeS + 3 O2 —— 2 FeO + 2 SO2
FeO 与 SiO2 形成熔渣 FeSiO3 FeO + SiO2 —— FeSiO3
第 19 章 铜、锌副族元素
铜副族元素 锌副族元素
19. 1 铜副族元素
铜副族（ⅠB）：
原子核外价层电子的构型 ：
常见氧化态:
（n－1）d10 ns1
铜 （＋1，＋2 ） 银 （＋1） 金 （＋1，＋3）
铜 Cu
单质铜
黄铜矿 辉铜矿 黑铜矿
CuFeS2 Cu2S CuO
赤铜矿 Cu2O
铜在地壳中的质量分数
4 Ag + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Ag（CN）2 ]－ + 4 OH－
2 [ Ag（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Ag
闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 的处 理就有所不同，生成 [ Ag（CN）2 ]－ 的 反应如下：
Ag2S + 4 NaCN —— 2 Na [ Ag（CN）2 ] + Na2S
铜副族元素属于重金属元素，
金 黄色 银 白色 铜 红色
铜副族元素属于重金属，导电 性和导热性在所有金属中是最好的， 银占首位，铜次之。
铜副族单质密度较大；熔点沸点 较高；硬度较小；延展性好。
特别是金的延展性极好。
例如： 1 g 金可抽 3 km 长的丝； 可压成极薄的金箔， 1000 张的总厚度为 0.1 mm。 金银铜皆可制成器皿。
因其密度小而浮在上层。
Cu2S 和剩余的 FeS 熔融在 一起形成 “ 冰铜 ”，它的密度 较大，沉于下层。
将熔融的冰铜和二氧化硅 置于转炉中，吹入加压的空气 熔炼。
冰铜中的 FeS 进一步转化 FeO 并与 SiO2形成熔渣。
冰铜中的 Cu2S 发生如下 变化得到粗铜 ：
2 Cu2S + 3 O2 —— 2 Cu2O + 2 SO2 2 Cu2O + Cu2S —— 6 Cu + SO2↑
3 Cu + 8 HNO3（稀） —— 3 Cu（ NO3）2 + 2 NO ↑+ 4 H2O
Cu 与浓 H2SO4 反应需要加 热，且只有当温度超过 270 ℃ 时
才有 SO2 气体生成。
Cu
+
2
H2SO4（浓）
270℃
——
CuSO4 + SO2 + 2 H2O
Au 只能溶于王水中
Au + HNO3 + 4 HCl —— H [ AuCl4 ] + NO + 2 H2O
AgCl + 2 CN－ —— [ A（g CN）2 ]－ + 2 Cl－
金以单质形式分散在矿石 中，炼金首先要将金矿石磨碎。
有两种处理金矿石粉的方 法，曾在黄金矿业中使用。
一种是汞齐法提金，用汞处理 掺水粉碎的矿石粉，生成金汞齐。
之后加热将汞齐中的汞蒸发掉， 得海绵金。
这种方法的致命缺点是严重 污染环境。
Cu 在常温下不与干燥空气中的 O2 反应，加热时生成黑色的 CuO
2 Cu + O2 —— 2 CuO Au，Ag 加热时也不与空气中的 O2 反应 。
Cu 在常温下与潮湿的空气反 应，生成绿色 Cu（OH）2•CuCO3
2 Cu + O2 + H2O + CO2 —— Cu（OH）2•CuCO3
铜副族单质易生成合金，如
金汞齐，银汞齐；
黄铜 白铜 青铜
Cu - Zn 合金
Cu - Ni
合金
Cu - Zn - Sn 合金
（2）化学性质
IB 族元素化学活性明显不如 IA 族，见电极电势的数值：
E ⊖（M+ / M）/ V Cu 0.521 Ag 0.7996 Au 1.692
E ⊖（M+ / M）/ V K － 2.931 Rb － 2.98 Cs － 6
为 0.005 % 第 26 位
银 Ag 单质银 闪银矿 Ag2S 角银矿 AgCl
银在地壳中的质量分数 为 7 10－6 %
金 Au
单质金，以极分散形式 分布于岩石中
金在地壳中的质量分数 为 1.1 10－7 %
19. 1. 1 铜副族元素单质
1. 铜副族元素单质的性质 （1 ）物理性质
工业上采用电解法精炼粗铜。
以粗铜为阳极、纯铜为阴极， CuSO4 和 H2SO4 溶液为电解质， 可得 99.95 % 的金属铜。
阳极反应 Cu（粗铜） —— Cu2+ + 2e —
阴极反应 Cu2+ + 2e — —— Cu（精铜）
（2）银和金的提取
以游离态和以化合态的银都 可以用氰化钠浸取：
另一种方法是氰化法提金，用 NaCN 溶液浸取矿粉，将金溶出：
4 Au + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
Cu，Ag，Au 在碱中稳定。
铜在红热时与空气中的氧气 反应生成氧化铜，在高温下又分 解为 Cu2O。
银和金没有铜活泼，高温下 在空气中也是稳定的。
在 NaCN 溶液中，Cu 可以置 换出 H2
2 Cu + 8 CN－+ 2 H2O —— 2 [Cu（CN）4]3－ + 2 OH－ + H2↑
与氨水共存时，Cu 可以被空 气中的 O2 氧化。
空气中若含有 H2S 气体，与 银接触后， 银的表面很快会生成
一层 Ag2S 黑色薄膜而失去银白色 光泽。
Cu，Ag，Au 不与非氧化性的 酸，如稀盐酸、稀硫酸反应而放出 氢气。
Ag 不溶于氢氟酸。
Cu 可以与氧化性酸如 HNO3， 浓 H2SO4 反应。 Cu + 4 HNO3（浓） ——
Cu（ NO3）2 + 2 NO2 ↑+ 2 H2O
2 Cu + 8 NH3 + O2 + 2 H2O —— 2 [Cu（NH3）4]2+ + 4 OH－
与 NaCN 溶液共存时，Au 和 Ag 单质可以被空气中的 O2 氧 化。
4 Ag + O2 + 8 CN－ + 2 H2O —— 4 [ Ag（CN）2 ]－ + 4 OH－
4 Au + O2 + 8 CN－ + 2 H2O —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
2. 铜副族元素的提取
（1）铜的冶炼 从黄铜矿 CuFeS2 中提取的 Cu 第一步是焙烧：
2 CuFeS2 + O2 —— Cu2S + 2 FeS + SO2
将焙烧过的矿石与沙子混 合，在反射炉中加热到 1273 K 左右
2 FeS + 3 O2 —— 2 FeO + 2 SO2
FeO 与 SiO2 形成熔渣 FeSiO3 FeO + SiO2 —— FeSiO3
第 19 章 铜、锌副族元素
铜副族元素 锌副族元素
19. 1 铜副族元素
铜副族（ⅠB）：
原子核外价层电子的构型 ：
常见氧化态:
（n－1）d10 ns1
铜 （＋1，＋2 ） 银 （＋1） 金 （＋1，＋3）
铜 Cu
单质铜
黄铜矿 辉铜矿 黑铜矿
CuFeS2 Cu2S CuO
赤铜矿 Cu2O
铜在地壳中的质量分数
4 Ag + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Ag（CN）2 ]－ + 4 OH－
2 [ Ag（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Ag
闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 的处 理就有所不同，生成 [ Ag（CN）2 ]－ 的 反应如下：
Ag2S + 4 NaCN —— 2 Na [ Ag（CN）2 ] + Na2S
铜副族元素属于重金属元素，
金 黄色 银 白色 铜 红色
铜副族元素属于重金属，导电 性和导热性在所有金属中是最好的， 银占首位，铜次之。
铜副族单质密度较大；熔点沸点 较高；硬度较小；延展性好。
特别是金的延展性极好。
例如： 1 g 金可抽 3 km 长的丝； 可压成极薄的金箔， 1000 张的总厚度为 0.1 mm。 金银铜皆可制成器皿。
因其密度小而浮在上层。
Cu2S 和剩余的 FeS 熔融在 一起形成 “ 冰铜 ”，它的密度 较大，沉于下层。
将熔融的冰铜和二氧化硅 置于转炉中，吹入加压的空气 熔炼。
冰铜中的 FeS 进一步转化 FeO 并与 SiO2形成熔渣。
冰铜中的 Cu2S 发生如下 变化得到粗铜 ：
2 Cu2S + 3 O2 —— 2 Cu2O + 2 SO2 2 Cu2O + Cu2S —— 6 Cu + SO2↑
3 Cu + 8 HNO3（稀） —— 3 Cu（ NO3）2 + 2 NO ↑+ 4 H2O
Cu 与浓 H2SO4 反应需要加 热，且只有当温度超过 270 ℃ 时
才有 SO2 气体生成。
Cu
+
2
H2SO4（浓）
270℃
——
CuSO4 + SO2 + 2 H2O
Au 只能溶于王水中
Au + HNO3 + 4 HCl —— H [ AuCl4 ] + NO + 2 H2O
AgCl + 2 CN－ —— [ A（g CN）2 ]－ + 2 Cl－
金以单质形式分散在矿石 中，炼金首先要将金矿石磨碎。
有两种处理金矿石粉的方 法，曾在黄金矿业中使用。
一种是汞齐法提金，用汞处理 掺水粉碎的矿石粉，生成金汞齐。
之后加热将汞齐中的汞蒸发掉， 得海绵金。
这种方法的致命缺点是严重 污染环境。
Cu 在常温下不与干燥空气中的 O2 反应，加热时生成黑色的 CuO
2 Cu + O2 —— 2 CuO Au，Ag 加热时也不与空气中的 O2 反应 。
Cu 在常温下与潮湿的空气反 应，生成绿色 Cu（OH）2•CuCO3
2 Cu + O2 + H2O + CO2 —— Cu（OH）2•CuCO3
铜副族单质易生成合金，如
金汞齐，银汞齐；
黄铜 白铜 青铜
Cu - Zn 合金
Cu - Ni
合金
Cu - Zn - Sn 合金
（2）化学性质
IB 族元素化学活性明显不如 IA 族，见电极电势的数值：
E ⊖（M+ / M）/ V Cu 0.521 Ag 0.7996 Au 1.692
E ⊖（M+ / M）/ V K － 2.931 Rb － 2.98 Cs － 6
为 0.005 % 第 26 位
银 Ag 单质银 闪银矿 Ag2S 角银矿 AgCl
银在地壳中的质量分数 为 7 10－6 %
金 Au
单质金，以极分散形式 分布于岩石中
金在地壳中的质量分数 为 1.1 10－7 %
19. 1. 1 铜副族元素单质
1. 铜副族元素单质的性质 （1 ）物理性质
工业上采用电解法精炼粗铜。
以粗铜为阳极、纯铜为阴极， CuSO4 和 H2SO4 溶液为电解质， 可得 99.95 % 的金属铜。
阳极反应 Cu（粗铜） —— Cu2+ + 2e —
阴极反应 Cu2+ + 2e — —— Cu（精铜）
（2）银和金的提取
以游离态和以化合态的银都 可以用氰化钠浸取：