考研复习-无机化学-第19章 铜副族和锌副族

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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
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:
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 ——
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(CN)2] 溶液,在阴极上
得到金:
阴极主要反应:
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 + 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↑
2 FeS + 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。
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。
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:
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。
Cu(Ⅱ)化合物得到。
[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Biblioteka Baidu铜可以通过在碱性介质中还原
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:
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 % 。
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。
—— 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
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