铜族元素和锌族元素

差异性；
本章所设置的问题
1. ds区元素的性质递变规律为何？ 2. ds区元素的离子形成哪些配合物，这些配合物的结构有什么
规律性？ 3. Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ) 的相互转化的特点为何？ 4. ⅠA和ⅠB、ⅡA和ⅡB元素性质的差异性的本质是什么？
一、铜、锌副族通性
铜族元素包括铜、银、金，位于周期表ⅠB族；锌族元素包括 锌、镉、汞，位于周期表ⅡB族。由于铜、锌族元素价电子层构 型为(n-1)d10ns1、(n-1)d10ns2，都属ds区，故一并进行讨论。
矿
锌
银 Ag 金Au
物
粉
湿法冶炼Ag和Au
主要反应归纳：
NaCN溶液 浸取
往浸取液中 加放锌粉还原
浸取：4Au＋8NaCN＋2H2O＋O2＝4Na[Au(CN)2]＋4NaOH 4Ag＋8NaCN＋2H2O＋O2＝4Na[Ag(CN)2]＋4NaOH Ag2S＋4NaCN＝2Na[Ag(CN)2]＋Na2S
1、活泼性
IB族的价电子结构为(n-1)d10ns1。 IB族的最外层电子的Z*高。 第一电离势比碱金属的高。 升华热和熔点也比IA高得多。 金属性比IA惰性。 化合物共价性强和较低的晶格能。
2、氧化数
铜、银、金三个元素，有+1、+2和+3三种氧化数。最常见 的氧化数：铜为+2、银为+1、金为+3。
6、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。 7、单质的物理性质
铜族金属密度大、硬度大、熔点高，而碱金属则密度小， 硬度小、熔点低。
（二）单质的性质
物理性质： 铜、银、金的熔点和沸点都不太高(比相应的碱金属高)，
但它们的延展性、导电 性和导热性比较突出（它们的导电 和导热性在所有的金属中是最好的，银第一，铜第二，金第 三）。铜和金是仅有的所有金属中呈现特殊颜色的两种金属。
又称货币金属。
（一）通性
已知铜族元素价电子构型为(n-1)d10ns1，铜族元素原子不仅 可以失去ns电子，也可进一步失去部分d电子。因此铜族元素 都有+1、+2、+3三种氧化态。但由于其稳定性不同，铜常见的 氧化态为+2，银为+1，金为+3。 对于铜族元素，其主要性质可归纳为以下几点： （1）铜族元素半径小于同周期的碱金属元素，但由于铜族元素
本章教学要求
1. 掌握铜族和锌族元素的单质及其重要化合物，如氧化物、 氢 氧化物、盐类及配合物的性质；
2. 过渡元素的特性；铜、银、锌、汞的配合物的形成与结构; 3. 掌握Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ) 的相互转化； 4. 了解铜、银、金、锌、汞的冶炼原理；了解含汞、镉废水的
处理。 5. 通过ⅠA和ⅠB、ⅡA和ⅡB元素性质的比较，掌握它们的
硫化物
铜与硫加热反应或 用硫代硫酸钠还原Cu2+ 黑色 有关化学反应 在Cu2+溶液中通入H2S
Cu2S 高温
CuS
△
2Cu＋S===Cu2S
2Cu2+＋2S2O32-＝Cu2S↓＋S↓＋2SO42-＋4H+
Cu2+ + H2S ==CuS↓ + 2H+
Ksp(Cu2S)=2×10-47
硫化物均不溶于水和稀酸, 可溶于硝酸
I B II B
d 区元素的电子分别填充在 3d 亚层、4d 亚层和 5d 亚层上
. 1996年2月德国科学家宣布发现112号元素， 使第四过渡系 的空格终于被填满.
二、铜族元素
铜（old, aurum） 位于长周期表中IB族，通常称为铜族元素，
硫 酸
工业
电镀、电池、印染、染色 木材保存、制颜料等
铜 的
制“波尔多”溶液，用于杀虫
用
农业 灭菌，加入贮水池中可防止藻
途
类生长
波尔多液配方：CuSO4·5H2O：CaO：H2O=1：1：100
铜配合物
一价铜配合物一般
Cu(CN)43-
CuCl42- Cu(H2O)42+
是无色的,配位数为
2-4, 卤素、氨的配
冶炼: 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 （粗铜）
电解精炼 阳极（粗铜）：Cu＝Cu2+＋2e 阴极（纯铜）：Cu2+＋2e＝Cu
电解反应 Cu（粗铜）===Cu（纯铜）
比铜不活泼 的金属杂质沉 于阳极泥中
2. 银的存在和冶炼
存在：单质、硫化物(Ag2S) 冶炼: 4Ag + O2 + 2H2O + 8NaCN = 4Na[Ag(CN)2] + 4NaOH
铜族元素和碱金属元素的最外层电子层中都只有1个电子，容 易s电子后呈现＋1氧化态。但ⅠB比ⅠA族元素多出10个d电子 所以这两族元素除了某些性质上相近外，也存在明显的差异。 例如，NaCl和AgCl，前者易溶而后者难溶。同样，锌族元素与 碱土金属元素既有相似之处，也有明显的差异。例如MgO和 ZnO都难溶于水，但前者显碱性而后者显两性。
与盐反应：4M + O2 + 2H2O + 8CN- = 4[M(CN)2]- + 4OH与非金属：Cu + S = CuS
4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O（银为亲硫元素）
M + X2 → MX
（三）铜族元素的存在和冶炼
1. 铜的存在和冶炼
存在：单质、硫化物(CuS、Cu2S)、含氧化合物(CuO、Cu2O、 CuSO4•5H2O)
合物稳定性较差，
但四氰合铜(Ⅰ)非 常稳定。
Cu(OH)42-
还原：2Na[Au(CN)2]＋Zn＝2Au＋Na2[Zn(CN)4] 2Na[Ag(CN)2]＋Zn＝2Ag＋Na2[Zn(CN)4]
（四） 铜族元素的重要化合物
1. 铜的化合物
① Cu(Ⅰ)的化合物： Cu(Ⅰ)的化合物在固态晨稳定性高于Cu(Ⅱ)，但在溶液中
容易被氧化为Cu(Ⅱ)。Cu溶液为无色。几乎所有的Cu(Ⅰ)化合 物都难溶于水，其溶解度顺序为：
Ag2S + 4NaCN = 2 Na[Ag(CN)2] + Na2S 2Ag(CN)2- + Zn = Zn(CN)42- + 2Ag
3. 金的存在和冶炼：
存在：单质 冶炼: 4Au + O2 + 2H2O + 8NaCN = 4Na[Au(CN)2] + 4NaO
2Au(CN)2- + Zn = Zn(CN)42- + 2Au
铜与稀硫酸反应
CuSO4·5H2O的结构
CuSO4
CuSO4·5H2O受热失水分解
5
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、乙醇等有机溶剂中的微量水分，也可用作干燥剂。
硫酸铜在水溶液中会发生水解而显酸性：
2CuSO4+H2O Cu2(OH)SO4+ +HSO4因此配制硫酸铜溶液必须加酸抑制水解。
=1.987V
Ag++e-==Ag
=0.7996V
Cu++e-==Cu
=0.52V
K++e-==K
=-2.925V
化学活泼性远小于碱金属；从上到下，金属活泼性递减；与碱
金属的变化规律相反。
4、氢氧化物的碱性和稳定性
氢氧化物的碱性较弱，且极易脱水形成氧化物，而碱金属氢氧
化物是强碱，对热非常稳定。
5、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。
6.310-50
2.910-25
1.410-29 610-53
稳定性
只溶于 不溶于稀、 只溶于
热浓
浓HCl
热浓
HNO3
HNO3
可溶于稀 不溶于稀 不溶于
HCl
HCl 浓HNO3
硫酸铜
CuSO4 为蓝色, 味苦, 俗称蓝矾或 苦矾,是重要的试
铜与浓硫酸反应
铜与稀硫酸在 充足的氧气中反应
剂和杀菌剂。
氧化铜或氢氧化
原因：
IB族的Ens-E(n-1)d相差不大， ns 和(n-1)d电子在与其他元 素化合时，依反应条件的不同可以部分参加反应，即表现出 不同的氧化态。如：Cu2O、CuO、KCuO2(铜酸钾)、AgNO3、 AgF2、AgI[AgO2]等。
3、标准电极电势
Au3++3e-==Au
=1.42V
Ag2++e-==Ag+
CuCl2的很浓的溶液呈黄绿色、浓溶液呈绿色{[CuCl4]2-黄 色和[Cu(H2O)4]2+蓝色的混合色}、稀溶液呈蓝色，无水CuCl2 呈棕黄色，共价化合物，结构为：
Cl
Cl Cl Cl
Cu
Cu
Cu Cu Cu
Cl
Cl Cl Cl
CuCl2能溶于乙醇和丙酮。 CuCl2加热可分解：2CuCl2 = 2CuCl+Cl2↑
化学性质：
铜与潮湿空气中的CO2反应，生成铜绿： 2Cu + O2 + H2O +CO2 = Cu2(OH)2CO3
与酸反应: Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Ag + 2HNO3(浓) = AgNO3 + NO2 + H2O Au + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO + 2H2O 2Cu+2HCl+4CS(NH2)2 = 2[Cu(CS(NH2)2)2]+H2 +2Cl-