ds区元素[1]
ds区元素实验报告
ds区元素实验报告DS区元素实验报告导言：DS区（Discovered and Studied Zone）是指科学家们在研究中发现并深入研究的区域。
在这个实验报告中，我们将探索DS区中的元素，了解它们的性质和特点，以及它们在自然界和人类生活中的应用。
一、氢元素的探索和性质氢是宇宙中最常见的元素之一，它在地球上以气体的形式存在。
氢具有轻质、可燃、无色无味等特点，是一种非常重要的元素。
在实验中，我们通过电解水的方法制取氢气，并观察了氢气的燃烧现象。
氢气的燃烧产生的唯一产物是水，这使得氢成为一种清洁的能源选择。
二、氧元素的探索和性质氧是地球上最常见的元素之一，它占据了地球大气中的大部分。
氧是一种无色、无味、无臭的气体，对于维持生命至关重要。
在实验中，我们通过加热高锰酸钾制取氧气，并观察了氧气对燃烧的促进作用。
氧气是一种强烈的氧化剂，许多物质在氧气中能够燃烧。
此外，氧气还广泛应用于医疗、工业和冶金等领域。
三、碳元素的探索和性质碳是地球上最丰富的元素之一，它存在于各种有机物中。
碳具有多种形态，如石墨、金刚石等。
在实验中，我们通过加热蔗糖制取活性炭，并观察了活性炭对吸附的作用。
碳具有良好的导电性和热导性，因此被广泛应用于电池、电子产品和高温材料等领域。
四、铁元素的探索和性质铁是地球上最常见的金属元素之一，它广泛存在于地壳和岩石中。
铁具有良好的导电性和磁性，是一种重要的结构材料。
在实验中，我们通过还原铁矿石制取铁，并观察了铁的磁性。
铁在建筑、交通工具和机械制造等领域有着广泛的应用。
五、硫元素的探索和性质硫是地球上一种常见的非金属元素，它存在于地壳、水体和生物体中。
硫具有黄色，有刺激性的气味，以及较低的熔点和沸点。
在实验中，我们通过加热硫磺制取硫酸，观察了硫酸的酸性反应。
硫在化学工业、农业和医药领域有着广泛的应用。
结论：通过对DS区中的元素进行实验探索，我们深入了解了它们的性质和特点，以及它们在自然界和人类生活中的应用。
ds 区 元 素
ds 区 元 素
2. 锌族元素的重要化合物
（1）锌的化合物。 锌的化合物主要有锌的氧化物、 氢氧化物和卤化物等。
①氧化锌（ZnO）。ZnO是白色粉末状不溶于水的两性 化合物，它既能溶于酸，又能溶于碱：
ZnO+2HCl →ZnCl2+H2O ZnO+2NaOH →Na2ZnO2+H2O
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由表可知，卤化银中只有AgF易溶于水，其余 均微溶于水，且溶解度按AgCl→AgBr→AgI的顺序 降低，它们的颜色也依此顺序加深。这种变化趋势 与从AgF到AgI键型的变化有关，即以离子键为主变 成以共价键为主结合。
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（2）二价化合物。 铜族元素中氧化态为+2的 只有铜，铜的化合物最重要的有CuO、Cu(OH)2、 CuSO4·5H2O等。
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氧化亚铜(Cu2O)是红色固体，很稳定，在自然界中以赤铜 矿形式存在，当灼烧氧化铜达1273~1473 K时，分解出氧，生 成氧化亚铜：
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因此，AgNO3晶体或溶液都应在棕色玻璃瓶内保存。AgNO3可溶 于水，其水溶液与卤化物作用，生成卤化银。固体AgNO3或其溶液都是 氧化剂，即使在室温下，许多的有机物都能将它还原成黑色的银粉。
2Cu+H2O+CO2+O2 → Cu2(OH)2CO3
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2. 铜族元素的重要化合物
铜、银、金都可以形成氧化数为+1、+2、+3的化合 物，其中，Cu(+2)、Ag(+1) Au(+1) 态。不同氧化数的铜族元素离子能与CN-等简单配体形成稳 定配合物。
ds区元素
● 与 X2 作用
[Cu (NH3 )4 ]2+ (蓝 )
Cu +Cl2 →常温下反应 A +Cl2 → g A +Cl2 → u
常温下反应较慢 只能在加热条件下进行
活泼性： 活泼性：Cu>Ag>Au
●与酸作用 ▼ Cu, Ag, Au 不能置换稀酸中的 H+（还原性差） 还原性差） 生成难溶物或配合物， ▼ 生成难溶物或配合物，使单质还原能力增强 2A + H2S→A 2S(s) + H2 (g g g )
1－2 金属单质的存在、冶炼、性质 － 金属单质的存在、冶炼、
(1) 存 在 •CuAg以硫化物形式存在（已知最大的自然铜42吨） 矿物：孔雀石： 辉铜矿： 矿物：孔雀石：Cu2(OH)2CO3，辉铜矿：Cu2S 黄铜矿： 闪银矿Ag 黄铜矿：Cu2S·Fe2S3 即 CuFeS2 闪银矿 2S Au以自然金存在常见的有岩脉金（散存于岩石中）、 冲积金（存在于砂砾中）
特点1：铜族元素的金属性较弱， 特点 ：铜族元素的金属性较弱，它们为不活泼 重金属，碱金属是极活泼的轻金属。 重金属，碱金属是极活泼的轻金属。
• 铜族元素 碱金属 • 存在 有游离态 无 • 与空气中O2 室干→（－） 点燃生成各类氧化物 Cu+O2+H2O+CO2→Cu2(OH)2CO3 • 与水 (-) （＋）激烈放出H2 • 与酸 铜与浓盐酸作用可放出氢气， （＋）激烈放出H2 • 其余均须与氧化性酸作用， • 其中Au连氧化性酸也不作用， • 必须用混酸（氧化性酸+配体） • 与卤素 铜族中铜易，Ag慢， Au较难。 点燃时反应激烈 • 氢氧化物的酸碱性 碱性较弱，Cu(OH)2为两性 强碱 • 稳定性 所有都极易脱水成氧化物 对热稳定 • 配合性 除Cu2+,Au3+外均18e构型，形成配 • 合物能力中等，但从上到下亲硫 • 性增强，形成配合物的能力增强。
ds区元素--课件
（3）硫化亚铜 硫化亚铜是难溶的黑色物质，其溶度积常数为2×1047，由过量 的铜与硫加热制得：2Cu+S=Cu2S 在硫酸铜溶液中加入硫代硫酸钠溶液，加热也能生成硫化亚铜沉 淀：2Cu2++2S2O32+2H2O=Cu2S↓+S↓+2SO42+4H+ 分析化学上常用该反应除去铜。
2、氧化态为+II的化合物 （1）氧化铜和氢氧化铜 在硫酸铜溶液中加入强碱，就生成淡蓝色的氢氧化铜沉淀： CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4 氢氧化铜的热稳定性比较差，在溶液中加热到80℃，即分解为黑 褐色的CuO。 Cu(OH)2=CuO↓+H2O CuO具有一定的氧化性，可被H2、C、CO、NH3等还原为金属铜： 3CuO+2NH3=3Cu+3H2O+N2
无水硫酸铜为白色粉末，不溶于乙醇和乙醚，具有很强的吸水性， 吸水后即显示出特征的蓝色，利用该性质可以检验乙醇和乙醚等 有机溶剂中是否含有少量水分，也可以作为干燥剂使用。 在农业上硫酸铜同石灰乳混合得到一种果园中最常用的杀菌剂---波尔多液，其配方为：CuSO4·5H2O:CaO:H2O=1:1:100
铜的氧化态主要有+I和+II，氧化态为+III的化合物很少见。 1、氧化态为+I的化合物 （1）氧化物 硫酸铜碱性溶液用葡萄糖还原，可以制得Cu2O： 其化学反应方程式为： 2[Cu(OH)4]2+CH2OH(CHOH)4CHO==
3OH+CH2OH(CHOH)4COO+3H2O+Cu2O↓
（2）卤化物 2Cu2++4I=2CuI↓+I2； 定量测定铜。
ds区元素
第十一章 ds区元素
教学内容 §11-1 ds区元素概述。 §11-2 ds区元素单质的重要性。 §11-3 ds区元素的重要化合物。〈氧 化物；氢氧化物；铜盐；银 盐；锌盐；汞盐。〉
一、基本性质
Cu 原子量 63.5 价电子 3d104s1 主要氧化态 +1，+2 原子金属半径/pm 127.8 Ag 107.9 4d105s1 +1 144.4 735 2083 -486 —— 285 1.93 Au 197.0 5d106s1 +1，+3 144.2 895 1987 -644 —— 385 2.54
氢氧化铜
Cu(OH)2+2NaOH(6mol/L)===Na2[Cu(OH)4]
Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4](OH)2
此溶液能溶纤维，遇酸后又析出，用来制人 造丝。 Cu(OH)2===CuO+H2O 4CuO===2Cu2O+O2 CuO可以被H2、CO、C、NH3等还原为Cu。 CuO+H2===Cu+H2O
铜(Ⅰ)铜(Ⅱ)的相互转化及铜(Ⅰ)化合物
Cu电极电势 0.158V 0.522V E°(A) Cu2+─── Cu+─── Cu │ 0.34V │ └─────────┘
根据铜的电极电势可知, 在溶液中，Cu+总 是要发生岐化。• 此一价铜化合物只存在于 因 较稳定的配合物中或者是存在于难溶物中。
Hg2+与CN-、SCN-、CNS-、Cl-、Br-、I-离子均生 成[ML4]2-配离子。 Hg2++I-→HgI2↓(红色)+I-→[HgI4]2-，[HgI4]2-与强 碱混合后叫奈氏试剂，用于鉴定NH4+、Hg2+离子。
第十五章 ds区元素
21
> 1.6*10
.
13
>
1.7*10 > 4.5*10
+
7
5
Ag
Cl
AgCl -
NH3 H2O
Ag(NH3)2
Br
AgBr 2S2O3
3Ag(S2O3)2
Ag2S
S
2
Ag(CN)2
CN
AgI
I
-
Ag(NH3)2
2 [ Ag(NH3)2] + RCHO + 2OH
+
+
-
RCOONH4 +2Ag + 3 NH3 + H2O
Hg2(NO3)2 Hg2Cl2
b、如加入一种试剂使Hg（II）离子形成沉淀或配 合物降低Hg（II）离子的浓度，就会加速亚汞歧化 例：
Hg2+ H2S
2+
Hg2S+2 H HgS +Hg
HgNH2Cl + Hg + NH4Cl
+
Hg2Cl2+ 2 NH3
Hg22++2OH-=Hg2(OH)2=Hg +HgO +H2O
Ag2O + H2O
-
[Ag(NH3)2] + Ag Ag + O2
HNO3 NH3 CO Ag O HCl 2 H2O2 CN 573K
AgNO3 + H2O AgCl + H2O [Ag(CN)2] + OH
-
Ag2O + CO
2Ag + CO2
Ag2O + H2O2
ds元素
第十一章副族元素化学第十章ds区元素第节素概述第一节ds区元素概述ds 区元素是指元素周期表中的ⅠB 、ⅡB 两族元素包括族元素，包括铜、银、金、锌、镉、汞等6种自然形成的金属元素及两种人工合成元素。
ds 区的名称是因为它们的外层电子构型:ⅠB : (n-1)d 10s 1或ⅡB :(n-1)d 10s 2从广义的角度看，ds区实际上是d区的一部分。
因本区元素次外层(n-1)d轨道已填满电子,而最外电子层构型和区相同，所以满电子,而最外电子层构型和s区相同，所以将此区域元素称为ds区元素。
ds区元素都是过渡金属。
但由于其d层电子是全充满的，所以体现的性质与其他过渡金属有所不同。
如：最高氧化态只能达到+3如：最高氧化态只能达到+3。
3第二节铜族元素（一）铜族元素的单质1.物理性质(1) 特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄)(2) 溶、沸点较其它过渡金属低(3) 导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au(3)导电性导热性好且(4)延展性好铜族元素2.化学性质(1)与O 2作用)2CuO(O 2Cu 2黑⎯→⎯+∆)(CO (OH)Cu CO O H O 2Cu 322222绿⎯→⎯+++∆碱式碳酸铜Au 、Ag O 发生反应，当有沉淀剂或g 不与2发生反应，有沉淀剂或配合剂存在时，可发生反应。
5=铜族元素−−−+⎯→⎯+++4OH]4[M(CN)8CN O 2H O 4M AuAg Cu M 222，，−++⎯→⎯+++OH)(])4[Cu(NH 8NH O 2H O 4Cu 23322无色)(])[Cu(NH 243蓝+不可用铜器盛氨水O 2→O2H S 2Ag O S 2H 2Ag 2222+⎯→⎯++6银器年久变黑(2) 与酸作用铜族元素c Cu、Ag、Au不能置换稀酸中的H +d 若生成难溶物或配合物，单质还原能力则增强()2A I 2A (g)H S(s)Ag S H 2Ag 222+⎯→⎯+(g)H 2AgI 4I 2H 2Ag 2-2+⎯→⎯++−+③Cu 、Ag 、Au 可溶于氧化性酸7（二）铜的重要化合物Cu 2O CuO颜色暗红色黑色溶解性难溶于水，易溶于酸热稳定性稳定,1235熔化也不分解高C 加入氨水[Cu(NH 3)2]+(无色)微溶Cu 2O + 2H +→Cu 2++ Cu + H 2OC O +2HCl 2C Cl +H Cu 2O + 2HCl →2CuCl + H 2O 10004CuO Cu O +O C (白色)CuO + 2H +→Cu 2++ H 2O4CuO Cu 2O + O 28（二）铜的重要化合物Cu 2O CuO颜色暗红色黑色溶解性难溶于水，易溶于酸热稳定性稳定,1235 熔化也不分解高C 加入氨水[Cu(NH 3)2]+(无色)微溶Cu 2O+4NH 3+H 2O →2[Cu(NH 3)2]++2OH -在空气中被氧化4[Cu(NH 3)2]++O 2+8NH 3+2H 2O →蓝94[Cu(NH 3)4]2+(深蓝)+4OH -CuOH 不稳定，至今尚未制得为浅蓝色难溶于水2-Cu(OH)2为浅蓝色，难溶于水1.受热易脱水2[Cu(OH)4]+C 6H 12O 6(葡萄糖)→Cu 2O +C 6H 12O 7+4OH -+2H 2O Cu(OH)2 CuO + H 2O 80~90C 两性以碱性为主(葡萄糖酸)2.两性：以碱性为主+2H + →2+ O (用此反应可检查尿糖Cu(OH)2+ 2H Cu +H 2O (浅兰色)Cu(OH)2+ 2OH -→[Cu(OH)4]2-(亮兰色)3. 溶于氨水2++2OH-10Cu(OH)2+4NH 3→[Cu(NH 3)4]2 + 2OH制取:1.,Cu 2+ + Cu + 4Cl -→2[CuCl 2]-1. 在热、浓HCl 溶液中, 用Cu 粉还原CuCl 2(无色)2. 用水稀释-→2CuCl ()+2Cl -总反应：Cu 2+ + Cu + 2Cl -→ 2CuCl2[CuCl 2]2CuCl (白色) + 2Cl 应用：CuCl + CO + HCl →[CuCl(CO)] ·H 2O 11（测CO ）2无水CuCl 2为棕黄色固体,是共价化合物易溶于水和有机溶剂(如乙醇、丙酮)CuCl 2溶液随c (Cl -)不同而呈不同颜色[C Cl 24H O [C (H 2+4Cl [CuCl 4]2-+ 4H 2O [Cu(H 2O)4]2+ + 4Cl -)(12(黄色) (浅蓝色)无水CuSO4为白色粉末，易溶于水，吸水性强，吸水后呈蓝色，可检验有机液体中的微量水分。
ds区元素
2 Cu 2＋＋ 4 CN－=== 2 CuCN ↓ ＋ (CN) 2 ↑
CuCN ＋ (x－1) CN－ ===[Cu(CN)x]1－x (x＝2∼4)
13
六、Hg(I) 与 Hg(II)的相互转化 Hg2++HgHg22+ K=69.4 Hg22+ 在溶液中能稳定存在。 在生成配合物或形成沉淀时， Hg22+ 不稳定，都有 单质Hg 析出。 Hg22++2OH-===Hg↓+HgO↓+H2O Hg22++H2S===Hg↓+HgS↓+2H+ Hg2(NO3)2+2NH3===Hg↓+HgNH2NO3↓+NH4NO3
20
例：在酸性介质中，用锌还原重铬酸根离子时，溶液
颜色由橙色经绿色变为蓝色，放置后又变回绿色。写
出方程式。 Cr2O72-+3Zn+14H+===2Cr3+（绿色）+3 Zn2++7 H2O
2Cr3++Zn==2Cr2+（蓝色）+ Zn2+ 4Cr2++O2+4H+==4Cr3++2 H2O
21
在重铬酸钾溶液中加入浓硫酸，并加热至200°C，
溶液的颜色由橙红色变绿色。解释。
重铬酸钾溶液中加入浓硫酸是制备铬酸洗液，生成
了铬酐（CrO3），是红色针状晶体.
K2 Cr2O7+H2SO4===K2 SO4+2 CrO3+H2O
4 CrO3====2 Cr2O3+O2（加热）
洗液利用了CrO3的强氧化性和H2SO4的强酸性。
ds区元素[1]详解
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ds区元素
11.1 ds区元素概述 11.2 ds区元素单质的重要性质 11.3 ds区元素的重要化合物
11.1 ds 区元素概述
IB族： Cu
IIB族: Zn
Ag
Cd
Au
Hg
(n－1)d10ns1
(n－1)d10ns2
虽然这些元素的最外层电子数分别与IA族和IIA族相同，
但它们之间的性质却有很大的差异。
Zn：419℃； Cd：321℃ Hg：-39℃，是室温下唯一的液态金属
(3)铜族导电性很好：Ag > Cu > Au
(4)易形成合金，可用于提取贵金属 黄铜：Cu-Zn；汞齐：Na-Hg, Au-Hg, Ag-Hg
(5)铜族延展性好： Au > Ag > Cu (6)Hg慢性中毒；Cd使蛋白酶失活。
我国铜矿储量世界第三，江西德兴有我国最大铜业基地。 银矿：自然界有辉银矿Ag2S、角银矿AgCl深红银矿Ag3SbS3； 也有单质银矿。
金矿：主要以单质存在，分成岩脉金（散布在岩石中）和冲 积金（分散在砂砾中）；山东、黑龙江和新疆有很多金矿，
如碲金矿AuTe2
锌矿： 闪锌矿ZnS，菱锌矿ZnCO3 镉矿： 镉常与锌共生在一起。
这是因为ds区元素的有效核电荷比相应的s区元素高得
多 (d,f 电子对外层电子的屏蔽作用不完全 ) ，所以 ds 区 元素的化学性质远不如s区元素活泼。
IB族元素d轨道都是刚好填满10个d电子,由于刚填满的d 电子不很稳定,除失去1个s电子外,还有可能失去1个或2 个d电子而形成+2或+3氧化态; IIB族元素d轨道电子已比较稳定,只能失去最外层的2个 s电子,呈+2氧化态; ds区与s区元素性质对比 IB IIB IA IIA
ds区元素
96
72 750
126
89 735
137
85(M3+) 895
Ei,2/(kJ· -1) mol
h H m (M ,g)/(kJ mol )
+ 1
1970
-582 -2121 340 1.9
1
2083
-485 ─ 285 1.9
1987
△
2A g 2O
A g 2O + C O
4Ag + O 2 ↑
2Ag + C O 2
氧化银具有较强氧化性，容易被 CO 还原： Ag2O 和 MnO2、Co2O3、CuO 的混合物在室温 下就能将 CO 氧化成 CO2，常用于防毒面具中。
(二) 硝酸银
硝酸银是最重要的可溶性银盐。将银溶于硝酸 溶液中，蒸发、结晶，得到硝酸银晶体： 3Ag + 4H N O 3 3 A g N O 3 + N O↑+ 2 H 2 O 硝酸银加热到 713 K 时，按下式发生分解： △ 2AgN O3 2 A g + N O ↑ + O2 ↑ 2 在日光照射下，硝酸银也会按上式缓慢分解，因此 硝酸银晶体或溶液应装在棕色试剂瓶中。 硝酸银具有氧化性，遇微量的有机化合物即被 还原为黑色的单质银。 硝酸银主要用于制造照相底片所需的溴化银乳 剂，它还是一种重要的分析试剂。医药上常用它作 消毒剂和腐蚀剂。
二、铜的重要化合物
(一) 氧化物和氢氧化物
氧化铜为黑色晶体，不溶于水，但可溶于酸溶 液。氧化铜的热稳定性很高，加热到 1000 ℃ 才分 解为氧化亚铜和氧气：
1000 ℃
4C uO
第十一章 ds区元素
金还可用于火箭、导弹、潜艇、宇宙飞船、核反应堆、超级 金还可用于火箭、导弹、潜艇、宇宙飞船、核反应堆、 集成电路核化学工业。 集成电路核化学工业。 铜除了作为导线，还可以制造合金： 铜除了作为导线，还可以制造合金： 青铜（ ％ 、 ％ 、 ％ ）熔点比铜低， 青铜（80％Cu、15％Sn、5％Zn）熔点比铜低，更硬 黄铜（ ％ 、 ％ 黄铜（60％Cu、40％锌）用于制作仪器零件 白铜（ ～ ％ 、 ～ ％ 、 ～ ％ ） 白铜（50～70％Cu、18～20％Ni、13～15％Zn）主要用作刀 具 铜还是人体所需的微量元素，人体中又 多种蛋白质核酶含 铜还是人体所需的微量元素，人体中又30多种蛋白质核酶含 有铜。已知铜的最重要生理功能是人血清中的铜蓝蛋白， 有铜。已知铜的最重要生理功能是人血清中的铜蓝蛋白，有 协同铁的功能。 协同铁的功能。
4、锌、镉、汞ns轨道已填满，能脱离的自由电子数量不多， 、 轨道已填满， 轨道已填满 能脱离的自由电子数量不多， 因此它们具有较高的比电阻（导电性较差）。 因此它们具有较高的比电阻（导电性较差）。 5、锌族元素的标准电极电势比同周期的铜族元素更负，所以 、锌族元素的标准电极电势比同周期的铜族元素更负， 锌族元素比铜族元素活泼。 锌族元素比铜族元素活泼。 Cu2+
+0.158V
Cu+
+0.522V
Cu Cd2+
Zn2+
>-0.6VFra bibliotek-0.7628V
Zn Cd
+0.522V +0.158V +0.7996V
Cd+
<-0.2V
Ag2+ Cu3+
Ag+ Cu+
11第十一章 ds区元素
Ag 2S2O32 (过量) [Ag(S2O3 )2 ]3-
鉴定S2O32-：
Ag 2S2O 3 (s,白) H 2O
H 2SO 4 Ag 2S(s, 黑)
6.Ag+的鉴定
Ag HCl AgCl(s, )
NH3
Ag(NH
Hg
2
Cl
2
(s,白)
SnCl
26
Hg 2Cl2 (s) Sn 2 4Cl- 2Hg(l, 黑) [SnCl 6 ]2-
反之：可利用HgCl2鉴定Sn2+
NH 2 HgCl(s)
NH
4
Cl -
胺基氯化汞
4.与I-，SCN-的反应
Hg 2 2I HgI 2 2I -
HgI 2 (s, 金红色 )
HgI
2 4
-
(aq,
无色
)
HgI 24-为Nessler 试剂，用于鉴定
NH
4
NH
4
2[HgI
4
]2-
4OH
-
O
Hg Hg
NH 2 I(s, 红棕色 )
Hg
2 2
2I -
7I - 3H 2O
Hg 2 I 2 (s, 草绿色 )
HgI 2 Hg
I-
HgI
24
Hg
Hg 2 2SCN -
Hg(SCN) 2 (s)
Hg(SCN) 2 2SCN -
Hg(SCN)
2 4
-
(aq,
无色
)
5.Hg2+的鉴定
ds区元素
1 ds区元素1.1 本章学习要求(1)掌握铜和银的重要化合物的性质，Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的相互转化。
(2)掌握锌和汞的重要化合物的性质，Hg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)的相互转化。
(3)了解镉的重要化合物性质。
(4)了解含汞、镉废水的处理。
ds区元素包括铜族元素(铜、银、金)和锌族元素(锌、镉、汞)。
这两族元素原子的价电子构型与其它过渡元素有所不同，为(n-1)n。
由于它们的次d10s1~2外层d能级有10个电子(全满结构)，而最外层的电子构型又和s区相同，所以称为ds区。
1.2 铜族元素通性和单质1.2.1 概述ⅠB族元素包括铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)三种元素，通常称为铜族元素。
铜族元素原子的价电子构型为(n-1)n。
最外层与碱金属相似，只有1个电子，d10s1而次外层却有18个电子(碱金属有8个电子)。
因此与同周期的ⅠA族元素相比，铜族元素原子作用在最外层电子上的有效核电荷较多，最外层的s电子受原子核的吸引比碱金属元素原子要强得多，所以铜族元素的电离能比同周期碱金属元素显著增大，原子半径也显著减小，铜族元素单质都是不活泼的重金属，而相应的碱金属元素的单质都是活泼的轻金属。
表 1.2-1 碱金属与铜族元素比较性质铜族元素碱金属最外层电子数11次外层电子数188氧化值有+1、+2、+3三种只有+1一种高氧化值水合离子都有特征颜色(由于外层有成单d电子)，如水合为蓝色，水合Cu2+为红黄色。
Au3+无色化合物类型多为共价型都是离子型形成配合物易形成配位化合物，较少形成配位化合物自然界的铜、银主要以硫化矿存在，如辉铜矿(S)，黄铜矿(CuFe)，孔Cu2S2Cu2(OH)2O3Ag2雀石[C]等；银有闪银矿(S)；金主要以单质形式分散在岩石或沙砾中，我国江南、甘肃、云南、新疆、山东和黑龙江等省都蕴藏着丰富的铜矿和金矿。
铜族元素密度较大，熔点和沸点较高，硬度较小，导电性好，延展性好，尤其是金。
1克金可抽3公里长的金丝，可压成0.1微米的金箔，500张的总厚度比头发的直径还薄些。
第14章 ds区元素
Hg2+ + 2I− = HgI 2 ↓ (红 ) 色
HgI 2 + 2I = [HgI 4 ] (无色)
亚汞离子形成配合物的趋势小
−
2−
Hg2+ + 2I− = Hg2I2 ↓ (绿色) 2
Hg2I2 + 2I− = [HgI 4 ]2− + Hg(黑色)
第十五章 ds区元素 奈斯试剂
[HgI 4 ]
分析中用于鉴定Hg(Ⅱ)和Sn(Ⅱ) Hg2Cl2 甘汞、轻粉 内服缓泻剂，外用治疗慢性溃疡及皮肤病 直线形，难溶于水，见光易分解 棕色瓶里保存
Hg2Cl2 = HgCl 2 + Hg
第十五章 ds区元素 HgS 辰砂或朱砂 实验室制备
Hg2+ + H2S = HgS ↓ +H+
难溶的金属硫化物 3HgS(s) + 2NO3 (aq) + 12Cl (aq) + 8H (aq) = 23[HgCl4] + 3S(s) + 2NO(g) + 4H2O
第十五章 ds区元素 一、ds区元素的通性 价电子层构型 (n-1)d10 ns1~2
化学活性比相应的主族元素小 ⅠB的d电子参与反应，ⅡB的d电子不参与反应 化合物具有共价性 配合物一般无色 单质的熔、沸点较其他元素低 Hg在常温常压的条件下为液态
第十五章 ds区元素 二、d区元素的化合物 1、铜的化合物 铜的元素电势图
102℃ 113 ℃ CuSO4 ⋅ 5H2O(蓝色) CuSO4 ⋅ 3H2O CuSO4 ⋅ H2O → →
058℃ 750℃ →CuSO4 (白色) →CuO(黑色) + SO3
第11章-ds区元素
Cu2+可与H2O和NH3形成稳定的络合物。
Cu2+与CN-的络合物[Cu(CN)4]2-不稳定。但Cu+与CN-的络合物[Cu(CN)4]3-极 稳定，加入H2S无Cu2S生成。
2Cu2+ +10CN- = 2[Cu(CN)4]3- + (CN)2(g)
●银盐： AgNO3 AgCl AgBr AgI ● Ag+的络合物 AgCl + 2NH3•H2O = [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H2O AgBr + S2O32- = [Ag(S2O3)2]3- + Br(照相中定影)
Hg22+ (NO3)2 + 2NH3 = Hg(s) + Hg(NH2)NO3(s) + NH4+ Hg22+ + 4I- = Hg(s) + [HgI4]2Hg22+ + S2- = Hg(s) + HgS(s)
Hg22+ + 2CN- = Hg(s) + Hg(CN)2
● Hg22+和Hg2+ 都有一定的氧化性：在酸性溶液中，HgCl2是强氧化剂。 2HgCl2 + SnCl2 + HCl = Hg2Cl2(s, 白色) + H2SnCl6 Hg2Cl2 + SnCl2 + HCl = 2Hg(s, 变黑) + H2SnCl6 2HgCl2 + SnCl2 = SnCl4 + Hg2Cl2(s) 白色 Hg2Cl2 + SnCl2 = SnCl4 + 2Hg(s) 黑色 鉴定Hg22+和Hg2+
ds区元素(1)
1.5（25℃），难 溶于水。在空气 中吸湿后变绿，
溶于氨水
氧化亚铜
氧化亚铜：鲜红色固 体，有毒，很高的热 稳定性。利用碱性铜 酸盐用葡萄糖还原可 得到硫酸铜，医学同 感次方程式检查糖尿 病。溶于氨水和氢卤 素。
卤化亚铜CuI、CuBr、CuCl
卤化亚铜：均为白色 沉淀。最常见的是碘 化亚铜，对其的制取 ：往硫酸铜溶液逐滴 加入碘化钾溶液，可 以看到碘化亚铜沉淀 和棕色的碘产生。氯 化亚铜在不同浓度的 氯化钾生成配离子。
补充： 亚铜盐多为难溶物：
CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu2S
大
K sp
小
硫化亚铜：难溶的黑 色固体。
氧化铜：黑褐色固体
，对热稳定。在一定 条件下吸收CO等杂质 气体。
氢氧化铜：淡蓝色固 体，受热易分解。硫 酸铜加少量氨水得到 的是碱式硫酸铜，继 续加氨水，沉淀溶解 得到铜氨溶液
分解为碱式 的 HCl 气流 盐。后变为。 中加热可得
用和乙醇溶
无水
液浸湿的 CuCl2，呈黄 纸，干后可 褐色，比重
Байду номын сангаас
自燃 137.8(0℃)在 湿空气中易
为 3.05 77.0，能溶 于乙醚和丙
潮解，能溶 醇中，易溶
于乙醇
于甲醇和乙
醇中
+1 氯化亚铜
CuCl 白色四面体晶体
3.53~3.68 425℃熔化约 1000
---之铜族化合物
主讲人：韩钰
15、 ds区元素的重要化合物
ds区元素化合物特点:
➢ IB,IIB族元素的原子分别失去1个或2个电子后，变成 外层为18电子构型的一价或二价阳离子。
ds区元素
溶液中Cu2+则相当稳定，呈典型的蓝色 Cu2+具有较弱的氧化性，易与多种配体配位
但Cu2+不能与CN-配位！
22
Cu(II)的有关化合物
Cu(OH)2
Cu2+加碱即有Cu(OH)2生成，但一般不纯
2CuSO4+2NaOH=Cu2(OH)2(SO4)+Na2SO4
Cu(OH)2不稳定，80oC左右即分解 Cu(OH)2具有一定两性，可溶于过量NaOH
36
I2 1974.4kJ·mol-1
rHmө=I2+vapHmө(Cu2+)+vapHmө(e-)-vapHmө(Cu+)
=-7kJ·mol-1
27
Cu(I)和Cu(II)转化的能量关系
水溶液中
2Cu+(aq) = Cu2+(aq) + Cu(s)
vapHmө(Cu+) vapHmө(Cu2+) -2121.3kJ·mol-1 rHmө(1) 1974.4kJ·mol-1 rHmө=rHmө(1)+vapHmө(Cu2+)-2vapHmө(Cu+) =-78.4kJ·mol-1
乙二胺等双基配体有利于Cu(I)Cu(II)
30
离子极化的影响
Cu+极化能力强于Cu2+，化合物的共价性 强，与易发生相互极化的负离子结合的稳 定性强
CuI2会自发分解为CuI+I2
31
Cu(I)与Cu(II)的转化小结
Cu(I) Cu(II)
常温水溶液氧化、歧化
ds区元素
ds区元素（铜、银、锌、镉、汞）的性质【摘要】ds区元素是指元素周期表中的ⅠB、ⅡB两族元素，包括铜、银、金、锌、镉、汞6种自然形成的金属元素和Rg、Uub2种人工合成元素。
ds区的名称是因为它们的电子构型都是d10s1（ⅠB）或d10s2（ⅡB）。
ds区是d区元素的一部分，ds区元素都是过度金属。
但由于它们的d层是满的，所以体现的性质与其他过渡金属有所不同（比如说最高的氧化态只能达到+3）。
【关键字】元素过渡酸碱性；一、实验目的1、掌握铜、锌氢氧化物的酸碱性；2、掌握铜、银、锌、汞的配合物的生成和性质；6、掌握铜、银、锌、汞离子的分离与鉴定方法。
二、实验原理IB IIBCu Zn Cu（＋2，＋1）Zn(+2)Ag Cd Ag（＋1）Cd(+2)Au Hg Au（＋1，＋3）Hg(+2，＋1)蓝色的Cu(OH)2呈现两性，在加热时易脱水而分解为黑色的CuO。
AgOH在常温下极易脱水而转化为棕色的Ag2O。
Zn(OH)2呈两性，Cd(OH)2显碱性，Hg(I, II)的氢氧化物极易脱水而转变为黄色的HgO(II)和黑色的Hg 2O(I)。
易形成配合物是这两副族的特性，Cu 2+、Ag +、Zn 2+、Cd 2+与过量的氨水反应时分别生成[Cu(NH 3)4]2+、[Ag(NH 3)2]+、[Zn(NH 3)4]2+、[Cd(NH 3)4]2+。
但是Hg 2+和Hg 22+与过量氨水反应时，如果没有大量的NH 4+存在，并不生成氨配离子。
如：HgCl 2 ＋ 2NH 3 ＝ Hg(NH 2)Cl↓白＋ 2 NH 4Cl Hg 2Cl 2 ＋ 2NH 3 ＝ Hg(NH 2)Cl↓白＋ Hg↓黑＋NH 4Cl（观察为灰色）Cu 2+具有氧化性，与I －反应，产物不是CuI 2，而是白色的CuI ：Cu2+＋ I -＝ 2CuI↓白 ＋ I 2将CuCl 2溶液与铜屑混合，加入浓盐酸，加热可得黄褐色[CuCl 2]－的溶液。
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2C O2 2CO ZnO CO Zn( g ) CO2
将Zn蒸气冷却即得纯度98％锌粉，再通过分馏除去杂 质Cd和Pb，可得到99.99%的高纯锌。
Cd主要存在于含锌矿中，Cd主要来自于炼锌副产物。
3.单质的物理性质
(1)特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄)，Zn (白) (2)熔点和沸点较其它过渡金属低, 锌族更低
4.单质的化学性质
(1) 与O2反应 Cu, Zn, Cd和Hg在加热条件下生成相应氧化物
2Cu O2 2 CuO (黑)
2 Zn O2 2 ZnO (s,白)
2 Cd O2 2 CdO (s, 红棕色)
2Hg O 2
360℃
470℃
2HgO(s, 红、黄)
我国铜矿储量世界第三，江西德兴有我国最大铜业基地。 银矿：自然界有辉银矿Ag2S、角银矿AgCl深红银矿Ag3SbS3； 也有单质银矿。
金矿：主要以单质存在，分成岩脉金（散布在岩石中）和冲 积金（分散在砂砾中）；山东、黑龙江和新疆有很多金矿，
如碲金矿AuTe2
锌矿： 闪锌矿ZnS，菱锌矿ZnCO3 镉矿： 镉常与锌共生在一起。
第十一章
ds区元素
11.1 ds区元素概述 11.2 ds区元素单质的重要性质 11.3 ds区元素的重要化合物
11.1 ds 区元素概述
IB族： Cu
IIB族: Zn
Ag
Cd
Au
Hg
(n－1)d10ns1
(n－1)d10ns2
虽然这些元素的最外层电子数分别与IA族和IIA族相同，
但它们之间的性质却有很大的差异。
这是因为ds区元素的有效核电荷比相应的s区元素高得
多 (d,f 电子对外层电子的屏蔽作用不完全 ) ，所以 ds 区 元素的化学性质远不如s区元素活泼。
IB族元素d轨道都是刚好填满10个d电子,由于刚填满的d 电子不很稳定,除失去1个s电子外,还有可能失去1个或2 个d电子而形成+2或+3氧化态; IIB族元素d轨道电子已比较稳定,只能失去最外层的2个 s电子,呈+2氧化态; ds区与s区元素性质对比 IB IIB IA IIA
Zn：419℃； Cd：321℃ Hg：-39℃，是室温下唯一的液态金属
(3)铜族导电性很好：Ag > Cu > Au
(4)易形成合金，可用于提取贵金属 黄铜：Cu-Zn；汞齐：Na-Hg, Au-Hg, Ag-Hg
(5)铜族延展性好： Au > Ag > Cu (6)Hg慢性中毒；Cd使蛋白酶失活。
氢氧化铜略显两性，既溶于酸、也溶于强碱： Cu(OH)2 + 2OH2[Cu(OH)4]2- + C6H12O6 4OH- + C6H12O7(葡萄糖酸)
氢氧化锌白色，呈两性。氢氧化镉白色，碱性。
11.3.2 铜盐
1. 几种常见的铜化合物
氧化态 化合物 +2 氧化铜 CuO 棕黑色粉末 6.32~6.43 1148 1000℃时分 解为，加热 时能被 H2、 CO 还原为 Cu2O 或 Cu +2 硫酸铜 CuSO4 · 5H2O 蓝色晶体 2.29 260℃以上变 为无水白色 CuSO4 粉 末，653℃以 上分解为 CuO 和 SO3 +2 +2 硝酸铜 氯化铜 Cu(NO3)2· CuCl2·2H2O 3H2O 蓝色晶体 绿色晶体 2.05 2.50 114．5℃熔 在 140~150 化，强热时 ℃时在干燥 分解为碱式 的 HCl 气流 盐。后变为。 中加热可得 用和乙醇溶 无水 液浸湿的 CuCl2，呈黄 纸，干后可 褐色，比重 自燃 为 3.05 137.8(0℃)在 77.0，能溶 湿空气中易 于乙醚和丙 潮解，能溶 醇中，易溶 于乙醇 于甲醇和乙 醇中 +1 氯化亚铜 CuCl 白色四面体晶体 3.53~3.68 425℃熔化约 1000 ℃沸腾
3d104s1 4d105s1 5d106s1 3d104s2
4d105s2 5d106s2
1631.4 1808.7
11.2 ds区元素单质的重要性质
1.自然界中的存在形式—单质、矿物
铜矿：最大单粒金属铜42吨；辉铜矿Cu2S，黄铜矿CuFeS2， 赤铜矿CuFeS2，孔雀石：Cu2(OH)2CO3
6508000 C，焙烧
2Cu2 S (s) 3O2 ( g ) 2Cu2O(s) 2SO2 ( g ) Cu2 S (s) 2Cu2O(s) 6Cu (s) SO2 ( g )
制得的粗铜再经电解提纯。
金和银的冶炼
首先用NaCN溶液浸取闪银矿或金矿砂
Ag2 S 4 NaCN 2 Na[ Ag(CN ) 2 ] Na2 S 4 Au 8NaCN O2 2H 2O 4 Na[ Au(CN ) 2 ] 4 NaOH
Au、Ag与O2一般不发生反应，当有沉淀剂或配合
剂存在时，可反应，如：
2Ag 2H 2S O 2 2Ag 2S 2H 2 O 银器年久变黑
4M O2 2H 2O 8CN 4[M(CN) 2 ] 4OH
M = Cu, Ag, Au
4Cu O 2 2H 2O 8NH3 4[Cu(NH 3 ) 2 ] (无色) OH
11.3 ds区元素的重要化合物
ds区元素化合物特点:
IB,IIB 族元素的原子分别失去 1 个或 2 个电子后，变成 外层为18电子构型的一价或二价阳离子。 18 电子构型的离子具有较强的极化力，本身变形性又 大，所以它们的二元化合物有相当程度的共价性。 这两族元素与其它过渡元素类似，易形成配合物。
CuCl CuBr CuI CuSCN
K sp
CuCN Cu2S
大
小
4.铜的配合物
Cu(I)的配合物多为2 配位 CuCl2-, CuBr2-, CuI2-, Cu(SCN)2-, Cu(CN)2小
K
f
大
Cu(II)的配合物多为 4 配位
Cu 2
2
OH (适量) OH (过量,浓) Cu(OH) 2 (s) Cu(OH) 2 4
结构：
其中 4 个水分子与二价铜离子配位，第五个水分子通过 氢键同时与硫酸根和配位水分子相连，因此受热后，有一 个逐步脱水的过程： CuSO45H2O
258C – H2 O 102C –2H2O
CuSO43H2O
113C –2H2O
CuSO4H2O
CuSO4
干燥剂，杀菌剂
3. 亚铜盐 多为难溶物：
2.氧化物的应用
氧化亚铜主要用作玻璃、搪瓷工业的红色颜料。
氧化铜可作为玻璃、陶瓷的着色剂，也可用于制 造染料、催化剂及其铜的化合物。 氧化银可作催化剂、防腐剂、电子器件材料。
氧化锌（锌白）大量用作橡胶填料及油漆颜料。
氧化镉和氧化汞则主要用作有机反应的催化剂。
氧化镉还用于制造电池及镀镉等。
次外层电子
氧化态 活泼性 同族活泼性 成配合物能力
18
1,2,3 小 大
18
2,1 小 大
8
1 大 小
8
2 大 小
从上到下减小
从上到下增大
ds区元素的一些基本性质
铜 原子序数 价电子构型 共价半径（pm） 离子 （M+，pm） 半径 （M2+，pm） 熔点（） 沸点（） 电负性 第一电离能（kJ/mol） 第二电离能（kJ/mol） 常见氧化态 29 117 96 72 1083 2582 1.9 745.5 1957.9 +1, +2 银 47 134 126 — 960.5 2177 1.9 731.0 2074 +1 金 79 134 137 — 1063 2707 2.4 890.1 1980 +1, +3 锌 30 125 — 74 419.4 907 1.6 906.4 1733.3 +2 镉 48 148 — 97 320.9 763.3 1.7 867.7 +2 汞 80 149 — 110 -38.89 357 1.9 1007.0 +2, +1
颜色和状态 密度(g/cm-2) 熔点/℃ 受热时的情 况
溶解度 (g/100gH2O) (无水盐)
几乎不溶于 水(2.3×103 %)，易溶于 氨水
20.7，无水 CuSO4 易吸 水
1.5（25℃） ，难 溶于水。在空气 中吸湿后变绿， 溶于氨水
2. 硫酸铜
CuSO45H2O，
蓝色，俗称胆矾。
然后用Zn粉还原
2 2 Au(CN ) Zn 2 Au Zn ( CN ) 2 4
再分别以AgNO3，HAuCl4溶液为电解液,电解精炼得到纯 的Ag和Au。
锌的冶炼
首先将闪锌矿进行浮选，然后焙烧得到ZnO
2ZnS 3O2 2ZnO 2SO2
焙烧
将ZnO与焦炭混合在鼓风炉中于1100－12000C进行还原。
ds区元素单质的化学性质
反应物 O2 HNO3 或 H2SO4 HCl NaOH 铜 +(加热) + － － 银 － + － － 金 － － － － 锌 镉 汞 +(加热) +(加热) +(加热) + + + + + － + － －
+表示发生反应，–表示不发生反应
从表中可以看出，IIB族金属的活泼性比IB族金属高， 而且每族元素都是从上到下活泼性降低。 （如何解释？）
Ag 2HNO3 (浓) AgNO 3 NO2 H 2O
3Hg 8HNO3 (稀, 过量) Hg(NO 3 ) 2 2NO 4H 2O