18第十八章__铜、锌副族

2020/8/4
6
2020/8/4
7
2020/8/4
8
2020/8/4
9
冶炼：
冶炼方法随矿石性质而不同。如氧化物矿可直接用碳热还原 ，硫化物矿常用冰铜熔炼法（火法）。氧化物矿还可用湿法冶 金，如用稀硫酸或其他络合物浸出，然后进行电解。
从黄铜矿提炼。冶炼过程大致分为：
（1）、富集：将硫化物矿进行浮选。
第十八章 铜、锌副族
The Copper Subgroup and Zinc Subgroup
基本要求：
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、 氢氧化物及 其重要盐类的性质。
3．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(11)；Hg(1)、Hg(Ⅱ)之间的相 互转化。
4．掌握IA和IB；IIA和IIB族元素的性质对比。
阴极反应：Cu2+ + 2e = Cu(精铜)
通过电解精炼，阳极发生氧化反应，粗铜不断溶解。阴极 发生还原反应，纯铜不断析出，纯度可达99．95％-99．98％ 。电解过程中，原来粗铜中的杂质如Zn，Fe，Ni等失去电子转 入溶液中，金、银，铂等沉在阳极底部，叫做阳极泥。阳极泥 是提取贵金属的原料。
FeO+SiO2=FeSiO3 mCu2S+nFeS=冰铜
（4）、制泡铜：把冰铜放入转炉，鼓风熔炼，得到大约含铜98%左右的粗 铜。主要反应如下：
2Cu2S十302=2Cu2O+2SO2 2Cu20十Cu2S=6Cu+SO2 生成的SO2气体可用来制硫酸。
（5）、精炼：电解精炼是为了获得高导电性的更纯的铜和提取贵重金属 (金，银等)。一般火法精炼后的铜，大约含99．5%-99．7%的铜和0． 5%-0．3%的杂质(Ni，As、Sb、S，Pb，Fe，Ag，Au等)。这种铜的导电 性还不够高，不符合电气工业的要求。
（2）、焙烧：把得到的精矿进行焙烧，除去部分的硫和挥 发性杂质如As2O3等，并使部分硫化物变成氧化物，主要反 应如下：
2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS十S02
2020/8/4
10
（3）、制粗铜－冰铜 把焙烧过的矿石与砂子混合，在反射炉中加热到 1273K左右，FeS转化为FeO以后，FeO又和Si02形成熔渣(FeSiO3)，它因密 度小而浮在上层，而Cu2S和剩余的FeS熔融在一起生成所谓“冰铜”，冰铜 较重，沉于下层：
3、氧化态：IB族有+1，+2，+3三种，IA族只有+1一种。
4、标准电极电势 ： 铜族元素比碱金属为正，如 Cu+/Cu=
+0.521V，而 K+/K = -2.93V，所以铜族元素在水溶液中的化
学活泼性远小于碱金属，且其活泼性从Cu到Au降低。
★
5、某一价态的稳定性与其存在状态有关系，固态时，Cu+能稳
2020/8/4
11
电解是在电解槽中进行的：用由火法精炼制得的铜铸成
的粗铜阳极板悬挂在槽内，与直流电源的正极相连；用精铜 制成的薄阴极板，悬挂在槽内，与电源的负极相连；槽内装 入10－16%的硫酸铜水溶液和10－17％的硫酸组成电解液， 约在0．5V电压下进行电解
阳极反应：Cu(粗铜)-2e=Cu2+
1、与O2作用
铜在干燥空气中比较稳定，在水中亦无反应，与含有C02的潮湿 空气接触，在表面逐渐生成一层绿色的铜锈：
2Cu+02+H20+CO2=Cu(OH)2·CuC03
碱式碳酸铜
Au，Ag不与O2发生反应。
2020/8/4
4
2、与卤素作用：
其活泼性按Cu，Ag，Au的顺序降低，铜在常温下能与卤素 作用，银作用慢，而金与干燥的卤素只有在加热时才能反应。
2020/8/4
12
我国古代很早就认识到铜盐溶液里的铜能被铁取代，从而
发明“水法炼铜”(胆铜法)的新途径，这一方法以我国为最早 ，是湿法冶金技术的起源，在世界化学史上是一项重大贡献。
水法炼铜的原理是：
CuSO4+Fe=Cu+FeSO4 在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜”；南北朝的
陶弘景说：“鸡屎矾投苦洒（醋）中涂铁，皆作铜色”，即不 纯的碱式硫酸铜或碱式碳酸铜不溶于水，但可溶于醋，用醋溶
定存在，在水溶液中Cu+很不稳定，立即歧化成Cu2+和Cu。
2020/8/4
2
1-2 单质的物理和化学性质
1.物理性质
❖特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄) ❖熔点、沸点较其它过渡金属低 ❖导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au ❖延展性好
2020/8/4
3
2.化学性质
铜族的化学活泼性远较碱金属为低，且按Cu，Ag， Au的顺序递减。
解后也可与铁起置换反应。到唐末五代间，水法炼铜的原理应
用到生产中去，至宋代更有发展，成为大量生产铜的重要方法
2Ag+2H2SO4(浓)＝Ag2SO4+S02 ↑ +2H20
Au+4HCI+HNO3=HAuCl4+NO ↑ +2H20
2020/8/4
5
1.3 铜族元素的存在和冶炼
1. 铜的存在和冶炼 存在：铜矿石可分为三类：
（1）硫化矿，如黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)和辉铜 矿(Cu2S)等；
（2）氧化矿，如赤铜矿(Cu2O)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]、 蓝铜矿[2CuCO3·Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO3·2H2O)等；
（3）自然铜。
铜矿石中铜的含量在1％左右（0.5％～3％）的便有开采 价值，因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去 ，而得到含铜量较高（8％～35％）的精矿砂。
3、铜和银在加热时能与硫直接化合
生成CuS和Ag2S，而金则不能直接生成硫化物。
4、与稀盐酸或稀硫酸作用：
铜、银、金都不能与稀盐酸或稀硫酸作用放出氢气，但铜 和银溶于硝酸或热的浓硫酸，而金只能溶于王水：
Cu+4HN03(浓)=Cu(N03)2+2NO2 ↑ +2H20
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(N03)2+2NO ↑ +4H20 Cu+2H2SO4(浓)=CuS04+SO2 ↑ +2H2O
2020/8/4
1wenku.baidu.com
§18.1 铜族元素
1.1 通性
铜(copper)、银(silver)和金(gold)
1、 两族元素属ds区，铜族为(n-1)d10ns1，锌族为(n-1)d10ns2。
氧化态和化合物性质与IA、IIA族部分相似，但又有差异。
2、活泼性：与IA族比，半径小，第一电离势大，较不活泼。