考研复习-无机化学-第19章 铜副族和锌副族

Cu 与含有 CO2 的潮湿的空气反应，
生成绿色 Cu（OH）2 • CuCO3。
2 Cu + O2 + H2O + CO2
—— Cu（OH）2 • CuCO3
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 而使银失去银白色光泽。
铜、银、金都不能与稀盐酸或稀硫酸 作用而放出氢气。
阳极反应： Cu （粗铜）—— Cu2+ +2e―
阴极反应： Cu2+ +2e― —— Cu （精铜，99.95%）
（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：
4 Ag + 8 NaCN + 2 H2O + O2
—— 4 Na[Ag（CN）2] + 4 NaOH
Ag2S ＋ 4 NaCN ——
Cu（Ⅱ）化合物得到。
均具有很好的延展性， 1 g 金可抽成 3 km 长的丝或压成厚度约为 0.0001 mm 的金箔。
铜副族元素之间、铜副族元素与其他 金属都很容易形成合金，例如：
黄铜 白铜 青铜
Cu － Zn Cu － Ni Cu － Zn － Sn
合金 合金 合金
（2）化学性质
铜副族元素的金属性远比碱金属的弱， 且其金属性随着原子序数的增加而减弱。
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 [C（u NH3）4]2＋ ＋ 4 OH－
Ag，Au 也可以在有氧气存在下，与强 配体作用：
4 Ag ＋ 8 CN―＋O2 ＋2 H2O
—— 4 [Ag（CN）2]― ＋ 4 OH－
4 Au ＋ 8 CN―＋O2 ＋2 H2O
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 %。
锌副族 （ ⅡB）: Zn Cd Hg
原子核外价层电子的构型 ：（n－1）d10 ns2
常见氧化态:
锌和镉 汞
＋2
＋2 、＋1（Hg22＋）
锌 Zn 闪锌矿 ZnS，菱锌矿 ZnCO3，锌在地壳中 的质量分数为0.0075 %。
[Au（CN）2]― + e― —— Au + 2CN―
阳极主要反应： CN― + 2OH―― 2e―
—— CNO― + H2O 2CNO― + 4OH― ― 6e―
—— 2CO2 + N2 + 2H2O
19 － 1 － 2 铜的化合物
1 氧化数为 ＋1 的化合物
（1）氧化物和氢氧化物
氧化亚铜可以通过在碱性介质中还原
铜和银可溶于硝酸或热的浓硫酸：
Cu + 4 HNO3（浓）——
Cu（NO3）2 + 2 NO2 ↑ + 2 H2O
3 Cu + 8 HNO3（稀）——
3 Cu（NO3）2 + 2 NO↑ + 4 H2O
Cu + 2 H2SO4（浓）—— CuSO4 + SO2 ↑ + 2 H2O
金的金属活性最差，只能溶于王水中：
2 Na[Ag（CN）2] ＋ Na2S
再用锌等较活泼的金属还原即可得到 单质银：
2 [A（g CN）2]－+ Zn —— [Z（n CN）4]2－+ 2 Ag
从矿石中炼金的方法有两种，即汞齐 法和氰化法。
汞齐法将矿石粉与汞混合生成金汞齐，加 热时汞挥发掉即得到单质金。
氰化法提金首先用氰化钠浸取矿粉，将金 溶出：
将冰铜放入转炉熔炼，鼓入大量的空气， 得到大约含铜 98% 的粗铜。
2 Cu2S + 3 O2 —— 2 Cu2O + 2SO2 2 Cu2O + Cu2S —— 6 Cu + SO2 ↑
工业上采用电解法将粗铜精炼以除去杂 质。在一个盛有 CuSO4 和 H2SO4 混合物溶 液的电解槽中，以粗铜为阳极，纯铜为阴极 进行电解：
4 Au + 8 CN－ + 2 H2O + O2 ——
4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
再用锌还原 [ Au（CN）2 ]－ 得单质金：
2 [ Au（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Au
或者电解 Na[Au（eS + 3O2 —— FeO + 2 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，FeS 进一步氧化为 FeO，大部分 FeO 与 SiO2 形成熔渣 FeSiO3 ，浮于上层:
FeO + SiO2 —— FeSiO3
Cu2S 和剩余的 FeS 熔融在一起形成所谓 “冰铜”，冰铜较重，沉于下层。
Au + 4 HCl + HNO3 —— H[AuCl4] + NO↑+ 2 H2O
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。
Cu 与一些强配体作用放出 H2，如 CN－：
2Cu ＋ 8 CN－ ＋ 2H2O ——
2Cu（CN）43－ ＋ 2OH－ ＋ H2↑
第 19 章 铜副族和锌副族
主要内容
1
铜副族元素
2
锌副族元素
铜副族（ⅠB）：
原子核外价层电子的构型 ： （n－1）d10 ns1
常见氧化态:
铜 （＋1，＋2 ） 银 （＋1） 金 （＋1，＋3）
铜 Cu 单质铜，黄铜矿 CuFeS2，辉铜矿 Cu2S 铜在地壳中的质量分数为 0.005 %。
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 % 。
—— 4 [Au（CN）2]― ＋ 4 OH－
2 铜副族元素的提取
（1）铜的冶炼
将矿石粉碎，以增大接触面积， 采用 “浮选法” 将 Cu 富集到 15 ~ 20%。
将得到的精矿焙烧，除去部分的硫和 挥发性杂质，并使部分硫化物氧化成氧化 物:
2 CuFeS2 + O2 —— Cu2S + 2 FeS + SO2
镉 Cd 极少单独存在，以 CdS 形式混生于闪锌矿 中，在地壳中的质量分数为 1.1 10－5 %。
汞 Hg
辰砂，又名朱砂， HgS， 在地壳中的质量 分数为 5 10－6 %。
19 － 1 铜副族元素
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 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。