铜族与锌族元素
【冶金精品文档】ds区元素(铜、锌)
CuCl 的盐酸溶液能吸收 CO，形成氯化羰基 铜(Ⅰ) [CuCl(CO)] ·H2O，此反应在气体中用于测 定混合气体中 CO 的含量。
2. 氯化铜
无水氯化铜为棕黄色晶体，在空气中潮解，它
易溶于水，也易溶于乙醇和丙酮。从溶液中结晶出
的二水合氯化铜为蓝色晶体。
Cu2O 主要用作玻璃、搪瓷工业的红色颜料。 CuOH 极不稳定，至今尚未制得 CuOH。
(二) 盐类
1. 氯化亚铜 氯化亚铜是一种白色晶体，熔点为 430 ℃，
难溶于水，吸湿后变为绿色，溶于氨水。
无机化学 在热的浓盐酸溶液中，用铜粉还原 CuCl2，
生成无色的 [CuCl2]-，用水稀释即可得到难溶于 水的 CuCl 白色沉淀：
[Ag(CN2)-] 作为镀银电解液的主要成分，电镀效 果很好，但因氰化物有剧毒，近年来逐渐被无毒镀银 液所代替。
第二节 锌族元素
一、锌族元素概述 二、锌的重要化合物 三、汞的重要化合物
Cd
一、锌族元素
第 12 族元素包括锌、镉、汞三种元素，通常 称为锌族元素。
(一) 锌族元素的通性
无机化学 锌族元素的价层电子组态为(n-1)d10ns2。锌族
Ag2O + H2O2
2Ag + H2O + O2↑
Ag2O 和 MnO2、Co2O3、CuO 的混合物在室温 下就能将 CO 迅速氧化成 CO2，因此常用于防毒面 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。
AgNO3 加热到 713 K 时，按下式分解：
无机化学 成的配位个体的稳定性较差。 Cu2+ 还能与一些有机配体形成稳定的螯合物。
第二十章 铜族和锌族综述
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（2）、硫化物 Cu2S和Ag2S两种黑色化合物溶解度很 小，不溶于水和非氧化性酸。如可溶于氧 化性的硝酸： Cu2S+HNO3===？ Ag2S+HNO3===？ Cu2S可溶于KCN生成[Cu(CN)4]3-
（3）、AgNO3 Cu(I)不形成硝酸盐，AgNO3是一种重 要试剂。
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1、活泼性 IB族的最外层电子的Z*（有效核电荷 Z-）高，故第一电离势比碱金属的高。
由于d电子也包含在金属键中，故它 们的升华热和熔点也比碱金属的高得多。 其较惰性的特点与这些因素有关。结果是 其化合物有较多的共价性和较高的晶格能。
2、氧化数 铜、银、金三个元素，每一个元素都 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。
（5）、配合物 二价铜离子有较强的配合性。 [Cu(H2O)4]2+、[Cu(NH3)4]2+等，但实际上它们的 应该是[Cu(H2O)6]2+、[Cu(NH3)4(H2O)2]2+离子，原因 是因它们的结构是一种特殊的变形八面体结构。
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二价铜离子与CN-形成配合物时比较特殊： 2Cu2++4CN-===(CN)2↑+2CuCN↓(白色) 继续加入CN-则有： CuCN+3CN-===[Cu(CN)4]3用此方法可分离Cu2+和Cd2+离子，也说明Cu2+与 CN-不能共存。另外Cu2+还能形成螯合物。
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3、标准电极电势 Zn2++2e-==Zn =-0.786V Cd2++2e-==Cd =-0.4026V Hg22++2e-==2Hg =0.7986V 2Hg2++2e-==2Hg22+ =0.905V Ca2++2e-==Ca =-2.76V 化学活泼性远于碱土金属； 从上到下，金属活泼性递减；与碱土 金属的变化规律相反。 4、氢氧化物的碱性和稳定性 IIB族氢氧化物属弱碱，且易脱水形成 氧化物。 Be(OH)2和Zn(OH)2为两性氢氧化物。
知识总结——铜族元素和锌族元素
第七节铜族元素和锌族元素．知识梳理1．铜族元素1•1单质的化学性质(1)在空气中：Cu：2Cu+O2+H2O+CO2=Cu(OH)2CuCO3Ag：#H2S空气中久置变黑：Ag+H2S+1/2O2=Ag2s+H2OAu：不与空气作用(2)与酸反应：Cu+4HC1(浓)-H3[CuCl4]+1/2H2TAg+HI-Agl；+1/2H2TAu+4HCl+HNO3=H[AuCl4]+NO T+2H2O1•2铜族元素的重要化合物1．氧化数为+1的化合物(2)硝酸银[Cu(I)无硝酸盐]制备：3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO T+2H2OAg+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2f+H2O遇蛋白质生成黑色蛋白银，对有机组织有破坏作用，使用时勿使皮肤接触，在医药上用作消毒剂和腐蚀剂。
大量AgNO3用于制造照相底片上的卤化银，是重要的化学试剂。
(3)卤化物：①CuX2Cu2++2X-+SO2+2H2O-CuX；+4H++SO42-Cu2++2Cl-+Cu-2CuCl-2H[CuCl2]2Cu2++4I-=2CuI；+I2；CuX主要性质：在潮湿含氧环境下稳定性差：4CuCl+O2+4H2O=3CuOCuCl2^3H2O+2HCl8CuCl+O2=2Cu2O+4Cu2++8Cl-在相应卤化物中形成较稳定的卤配离子：CuX+X-=^CuX2-(无色)有一定氧化性：4CuI+Hg=Cu2[HgI4]+2Cu白暗红此反应用于检验实验室空气中的汞含量。
②AgX性质：见光分解：AgBr-Ag+Br因此AgBr用作感光材料。
(4)硫化物：Cu2S,Ag2S：黑色；难溶于水；溶于热浓硝酸3Cu2s+16HNO3(浓)一6Cu(NO3)2+3s；+4NO f+8H2O3Ag2s+8HNO3(浓)一6Ag(NO3)2+3S；+2NO f+4H2O2．氧化数为+2的化合物(1)氢氧化铜和氧化铜CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2J+Na2SO4Cu(OH)2O①氧化铜热稳定性：在高温时明显分解2CuO1237K>Cu2O+1/2O2加热可被H2、CO、NH3还原3CuO+2NH3=3Cu+3H2O+N2②氢氧化铜(浅蓝色)微显两性(以碱性为主)，可溶于浓强碱：Cu(OH)2+2OH-[Cu(OH)4]2-溶于氨水Cu(OH)2+4NH3^^[Cu(NH3)4](OH)2(2)氯化铜CuCl2无水CuCl2为共价化合物，结构为链状，其中Cu采取dsp2杂化方式。
铜族与锌族元素
铜族与锌族元素铜分族1.在Ag+溶液中，先加入少量的Cr2O72－，再加入适量的Cl－，最后加入足够量的S2O32－，估计每一步会有什么现象出现，写出有关的离子反应方程式。
2.具有平面正方形结构的Cu2+配合物[CuCl]22－(黄色)、[Cu(NH3)4] 2+(蓝色)、[Cu(en)2]2＋(蓝紫色)的颜色变化是什么原因引起的？3.利用金属的电极电位，说明铜、银、金在碱性氰化物水溶液中被溶解的原因，空气中的氧对溶解过程有何影响？CN－离子在溶液中的作用是什么？4.将黑色CuO粉末加热到一定温度后，就转变为红色Cu2O。
加热到更高温度时，Cu2O又转变为金属铜，试用热力学观点解释这种实验现象。
并估计这些变化发生时的温度。
5.完成并配平下列反应式：（1）Cu2O＋HCl →（2）Cu2O＋H2SO4（稀）→（3）CuSO4＋NaI →（4）Ag＋HI →（5）Ag＋＋CN－→（6）Ag＋O2＋H2S →（7）Cu＋＋CN－→（8）Cu2＋＋CN－→（9）HAuCl4＋FeSO4→△（10）AuCl →（11）Ag3AsO4＋Zn＋H2SO4→（12）[Ag(S2O3)2]3－＋H2S＋H＋→（13）Au＋王水→6.为什么在高温、干态Cu＋化合物更为稳定？而在水溶液中Cu2＋化合物更为稳定。
倘若在水溶液中形成难溶物或配离子时是Cu(Ⅰ)化合物还是Cu(Ⅱ)化合物稳定？在什么情况下可使Cu2＋转化为Cu＋？试举例说明，并解释之。
7.判断下列各字母所代表的物质：化合物A是一种黑色固体，它不溶于水、稀醋酸和氢氧化钠，而易溶于热盐酸中，生成一种绿色溶液B，如溶液B与铜丝一起煮沸，逐渐变棕黑（溶液C），溶液C若用大量水稀释，生成白色沉淀D，D可溶于氨溶液中，生成无色溶液E，E若暴露于空气中，则迅速变蓝（溶液F），往溶液F中加入KCN时，蓝色消失，生成溶液G，往溶液G中加入锌粉，则生成红棕色沉淀H，H不溶于稀的酸和碱，可溶于热硝酸，生成蓝色溶液I，往溶液I慢慢加入NaOH溶液，生成蓝色胶冻沉淀J，将J 过滤，取出，然后加热，又生成原来化合物A。
第二十章铜族和锌族元素ds区
第19章 铜族和锌族元素§19-1铜族元素19-1-1铜族元素的通性铜族元素即ⅠB 的Cu 、Ag 、Au 三个元素。
1.价电子层结构(n-1)d 10s 1 最外层均只有1个s 电子，次外层18e 。
2.氧化数铜族元素具有+Ⅰ、+Ⅱ、+Ⅲ三种氧化态，而碱金属则只有+Ⅰ一种，这是因为铜族元素的ns 电子和(n-1)d 电子的能量相关不太大，在反应时容易补偿再被夺去1－2个电子的能量，例如我们比较同属四周期的Cu 和K ，Cu 的I 1=750KJ·mol -1，I 2=1970KJ·mol -1，而K 的I 1=421KJ·mol -1，I 2=3088KJ·mol -1，可见Cu 第二个电子的电离能较K 小得多。
铜族元素的I 1与I 2相相差约为1100－1400KJ·mol -1，而碱金属元素则相差2100KJ·mol -1 —6700KJ·mol -1。
3.金属活泼性同族从上到下按Cu 、Ag 、Au 的顺序金属活泼性减弱，这与所有副族元素一致，而与ⅠA 族等主族元素的金属性递变规律恰好相反。
其原因是因同副族元素从上到下原子半径增加不大，而新增加的次外层(对Au 还包括倒数第三层的f 电子)d 电子的屏蔽作用较小，因而有效核电荷从上到下增大的影响超过原子半径增大的影响所致。
从φ0值可以说明这一顺序：φ0Cu+/Cu =0.522V,φ0Ag+/Ag =0.796V ,φ0Au+/Au =1.68V与同周期碱金属元素相比，铜族元素由于次外层18e 结构， 核电荷又较同周期碱金属元素增加了10个单位，因此Z *增加明显，于是表现出x,I 均较大， 而原子半径和M +离子半径均较小，金属性较弱。
4.由于化合物共价性较明显，18e 结构离子有很强的极化力和变形性， 因此形成化合物时共价性较明显(如AgI )。
这可从它们的电负性值看出，按Pauling 提出的键的离子性百分数计算式键的离子性%=()1001241⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡---B A X X e当x A -x B >1.7键才属离子键。
铜族元素和锌族元素
Cu2O 不溶于水，对热稳定，在潮湿空气中缓慢被氧化成 CuO。它具 有半导体性质，曾用作整流器的材料。 Cu2O 的制备有干法和湿法： Cu2O 的干法制备在密闭容器中煅烧铜粉和 CuO 的混合物，即 得暗红色的 Cu2O： Cu+CuO→Cu2O Cu2O 的湿法制备在水溶液中，以硫酸铜为原料，亚硫酸钠为还 原剂，陆续加入适量氢氧化钠，反应过程中溶液维持微酸性 （pH=5） ，Cu2O 即按以下反应析出： 2CuSO4+3Na2SO3→Cu2O↓+3Na2SO4+2SO2↑ Cu2O 溶于稀硫酸，之后立即歧化： Cu2O+H2SO4→CuSO4+Cu+H2O Cu2O 溶于氨水和氢卤酸时，仍保持+的氧化值，分别形成稳定 的无色配合物，例如[Cu(NH3)2]+、[CuX2]-、[CuX3]2-等。 Cu2O+4NH3·H2O→2[Cu(NH3)2]OH+3H2O 可见 Cu+在水溶液中不稳定会发生岐化反应，而 Cu(I)在固相或 配位状态下可以稳定存在。 （2）氯化亚铜（CuCl） CuCl 为白色固体物质，属于共价化合物，其熔体导电性差。通 过测定其蒸气的相对分子质量，证实它的分子式应该是 Cu2Cl2，通 常将其化学式写为 CuCl。CuCl 是重要的亚铜盐，在有机合成中用 作催化剂和还原剂，在石油工业中作为脱硫剂和脱色剂，肥皂、脂
13.1.1 过渡元素的电子构型
过渡元素的原子结构特点是它们的原子最外层大多有 2 个 s 电 子(少数只有 1 个 s 电子，Pd 无 5s 电子)，次外层分别有 l～10 个 d 电子，其价层电子构型为(n-1)d1-10ns1-2,其中ⅠB 和ⅡB 族为(n－ 1)d10ns1-2。由于过渡元素原子最外层只有 1～2 个电子，较易失 去，故过渡元素都是金属元素。
铜、锌
II B
Zn Cd Hg
§ 18-1 铜族元素
1-1 通性
铜族元素虽能形成与碱金属相同的+1氧化态的化合物，但它们却很 少相似。碱金属在周期表中是最活泼的金属，尤其是铯、而铜族金 属是不活泼的，且由Cu→Ag→Au活泼性递减。金是很惰性的金属。
铜族元素电势图
/V
铜族与碱金属元素性质不同的内在原因在于它们电子构型的不同。 铜族元素次外层比碱金属多10个d电子。由于d电子屏蔽核电荷的作 用较小，致使铜族元素的有效核电荷比相应的碱金属元素增大，核 对价电子吸引力增强，第一电离能增大，活泼性比碱金属差。 铜的第二、第三电离势较银低得很多。这是由于铜族元素的（n— 1）d轨道刚填满，刚填满的■能级还不稳定，与ns轨道能极差小。 因此，d电子参与成键，能形成大于族数的+2、+3氧化态化合物。它 的多变价体现了过渡元素的特性。
（2）氧化数为+2的化合物
（a）氢氧化铜和氧化铜
Cu2++2OH-→Cu（OH）2↓ Cu（OH）2显两性，既溶于酸，又溶于过量浓碱生成蓝色[Cu（OH）4]2-。 Cu（OH）2+2NaOH—→Na2[Cu（OH）4] 由于Cu（OH）2的酸性较弱及溶度积较小（Ksp=2.6×10-19），故需和较浓的 强碱溶液反应才能溶解。 Cu(OH)42- + C6H12O6 = CuOH + H2O + C6H12O7 ↓
（1）氧化数为+1的化合物
（a）氧化物和氢氧化物
Cu和Ag都能生成M2O型的氧化物和MOH型的不稳定 的氢氧化物
（b）硝酸银
AgNO3是可溶的银盐，也是制备其它Ag（Ⅰ）盐的原料。 工业上是将Ag和HNO3作用制得 Ag+2HNO3（浓）—→AgNO3＋NO2＋H2O 3Ag＋4HNO3（稀）—→3AgNO3＋NO＋2H2O
铜族和锌族.
容易形成合金，尤其以铜合金居多。常见的铜合金有黄铜(锌 40%)，青铜(锡∼15%，锌5%)，白铜(镍13%∼ 15%)。
（2）化学性质
铜族元素的氧化态有 ＋1，＋2，＋3 三种，这是铜 族元素原子的 (n－1)d 和 ns 轨道能量相近造成的，不仅 4s 电子能参加反应，3d 电子在一定条件下也可失去一个 到两个，所以呈现变价。相比之下，碱金属 3s 与次外层 2p 轨道能量相差很大，在一般条件下很难失去次外层电 子，通常只能为 ＋1价。
闪锌矿
辰砂
铅锌矿
IA ns1
IIA ns2
IB (n－1)d10ns1
IIB (n－1)d10ns2
由价电子构型可见，IA、IIA和IB、IIB在失去最外层
s电子后分别都呈现＋1和＋2价氧化态，所以IB与IA、IIB
与 IIA 有相似之处。
但是，由于 ds 区元素原子的次外层有18 个电子， 而 IA与IIA元素原子次外层有8个电子，因此，无论是 单质还是化合物都表现出显著的差异。
Cu2O基本属于共价化合物，不溶于水。
Cu2O呈弱碱性，溶于稀酸，并立即歧化为Cu和 Cu2＋，反应如下：
Cu2O ＋ 2H＋
Cu ＋ ＋ Cu2＋ ＋ H2O
Cu2O十分稳定，在 1235 ℃ 熔化但不分解。
Cu2O溶于氨水，生成无色的络离子：
Cu2O ＋ 4 NH3 ＋ H2O
2 [Cu(NH3)2]＋ ＋ 2OH－
Cu2＋和酒石酸根 C4H4O62－的配位化合物，其溶液呈
深蓝色，有机化学中称为Fehling(斐林)溶液，用来鉴定醛
第18章-铜族元素 锌族元素
第18章铜族元素锌族元素18.1 铜族元素18.1.1通性铜族元素：周期表ds区，第IB副族，包括铜(c opper)、银(s ilver)、金(g old)三种元素。
价电子构型为(n-1)d10ns1，最外电子层只有一个s电子，次外层为18个电子。
铜族元素与碱金属元素的性质差异主要体现在以下三点：●铜族元素的最外层电子受到的有效核电荷较大，使铜族元素的电离能高，原子半径小，密度大，化学活性差。
●铜族元素有多种氧化态，主要有+Ⅰ、+Ⅱ、+Ⅲ三种，而碱金属的氧化态只有+Ⅰ。
●碱金属从Na到Cs，金属活泼性增高；铜族元素恰恰相反，从铜到金化学活性逐渐降低。
从Cu到Au，原子半径增加不大，而核电荷却有明显增加，次外层18电子的屏蔽效应又小，使核对电子的吸引力增大，因而金属活泼性依次减弱。
铜族元素通性及变化规律：●从Cu到Au形成一价水合离子的活性越来越弱，金属的活泼性减弱。
●Cu+在高温和固态时很稳定--- ①d10全充满的稳定构型电子；②铜的第二电离能比第一过渡系任何元素都大的缘故。
但在溶液中Cu+不稳定，易歧化成Cu2+和Cu----Cu2+的水和热很大。
●一价离子具有18电子构型，有很强的极化能力和明显的变形性，本族元素易形成共价化合物；●原子中(n-1)d、n s、n p轨道的能量相差不大，有能级较低的空轨道，所以有很强的形成配合物的倾向。
18.1.2单质的物理性质和化学性质1．物理性质铜族元素单质的密度较大，熔沸点较高，但硬度较小。
它们都有很好的延展性，特别是金，1克金能抽成长达3 km的金丝或压成厚约0.0001mm的金箔，500 张的总厚度比头发丝的直径还薄些。
铜族元素都有良好的导电性和导热性。
银的导电性在金属中位居首位，铜列次席。
铜族金属之间以及和其它金属之间，都很容易形成合金，其中铜合金种类很多，历史也最久远，如青铜（80%Cu,15%Sn, 5%Zn）质地坚韧、易铸；黄铜（60%Cu、40%Zn）广泛用于制作仪器零件；白铜（50～70%Cu,18～20%Ni,13～15%Zn）主要用作刀具等。
第13章过渡元素(一) 铜族和锌族元素
第十三章过渡元素（一）铜族和锌族【内容】13.1 过渡元素的通性13.2 铜族元素13.3 锌族元素13.4 应用微量元素与人体健康（选学内容）【要求】1．掌握铜、银、锌、汞单质、氧化物、氢氧化物、重要盐类及配合物的生成、性质和用途。
2．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)；Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化。
3．了解ⅠA和ⅠB；ⅡA和ⅡB族元素的性质对比。
周期表中ⅠB ~ⅧB族，即ds区和d区元素称为过渡元素，(见表13﹣1)。
它们位于周期表中部，处在s区和p区之间，故而得名，它们都是金属，也称过渡金属。
表13-1 过渡元素通常按周期将过渡元素分成三个过渡系列：位于第4周期的Sc ~ Zn称第一过渡系元素；第5周期的Y ~ Cd为第二过渡系元素；第6周期的La ~ Hg为第三过渡系元素。
过渡元素有许多共同性质，本章先讨论它们的通性，然后介绍ⅠB及ⅡB族元素。
13.1过渡元素的通性1.价层电子构型过渡元素原子的最后一个电子排布在次外层的d轨道(ⅡB除外)中，最外层有1~2个s (Pd除外)电子，它们的价层电子构型为(n-1)d1~10n s1~2。
2. 原子半径过渡元素原子半径（如图13-1所示）一般比同周期主族元素的小，同周期元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族前后又稍增大。
同族元素从上往下原子半径增大，但第二、第三过渡系(除ⅢB外)由于镧系收缩使同族元素原子半径十分接近，导致元素性质相似。
图13-1过渡元素原子半径3. 氧化态过渡元素有多种氧化态，因其最外层s电子和次外层部分或全部d电子都可作为价电子参与成键，一般可由+2依次增加到与族数相同的氧化态(Ⅷ族除Ru、Os外，其它元素尚无Ⅷ氧化态)，这种氧化态的显著特征以第一过渡系最为典型。
表13-2第一过渡系元素的氧化数（下划线表示常见的氧化态）由13-2表可看出随着原子序数的增加，氧化数先是逐渐升高，后又逐渐降低。
这种变化主要是由于开始时3d轨道中价电子数增加，氧化数逐渐升高，当3d轨道中电子数达到5或超过5时，3d轨道逐渐趋向稳定。
理学铜族元素和锌族元素by啥子一家
② Cu(Ⅱ)的化合物： 特点：
Cu(Ⅱ)为ｄ9构型，有一个成单电子， 顺磁性，它的化合物或配合物因 Cu2+可发生ｄ－ｄ跃迁而呈现颜色。 Cu(Ⅱ)的化合物在固态或水溶液中 都稳定，且易溶于水。
氧化铜：
• 性质：碱性氧化物、具有一定的氧化性（能被还 原）、热稳定性高（1273K以上分解成Cu2O）。
（4）.与卤素反应
铜族元素均能和卤素反应。铜在常温下就能 与卤素反应，银反应很慢，金必须加热才能与干 燥的卤素反应。(从铜到金越老越难反应)
三、 铜族元素的重要化合物
1.铜的化合物
Cu(+1)、 Cu(+2)的化合物主要是氧化物及其氢氧化物、卤 化物、硫化物和配合物。
① Cu(Ⅰ)的化合物：
特点：亚铜化合物是反磁性的，d轨道全满,没有d-d 跃迁，通常为无色。 Cu(Ⅰ)的化合物在固态时稳定 性高于Cu(Ⅱ)，但在溶液中容易被氧化为Cu(Ⅱ)。几 乎所有的Cu(Ⅰ)化合物都难溶于水，其溶解度顺序为： CuCl＞CuBr＞CuI＞CuSCN＞CuCN＞Cu2S
第十七章 铜、锌副族
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。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。
• 本章要求：
• 1. 掌握铜族和锌族元素单质的性质和用 途。
• 2. 掌握铜、银、锌、汞的氧化物 氢氧化 物 重要盐类以及配合物的生成与性质。
氢氧化铜：
• 性质：两性偏碱： Cu(OH)2 + OH- ⇌ Cu(OH)42- 作 为沉淀，Cu(OH)2 在溶液中存在的pH 范围是5-15。
卤化物：
铜族元素锌族元素优秀课件
II B (n-1)d10ns2
Zn Cd Hg 锌族
与主族金属接 近一些,氧化 态以+2为主
同周期，IB---IIB族比较
性质
IB
价电子构型 (n-1)d10ns1
原子半径r/pm
<
金属活泼性
<
II B (n-1)d10ns2
(n-1)d电子未参与 成键，性质与过渡 元素有较大差别
● 与NH3反应
Cu2O + 4NH3 + H2O = 2[Cu(NH3)2]+ + 2OH-
红色
无色
(很快被空气中的氧氧化)
4 [ C u ( N H 3 ) 2 ] + + 8 N H 3 + 2 H 2 O + O 2 4 [ C u ( N H 3 ) 4 ] 2 + + 4 O H -
18.1.3 存在和冶炼
1. 存在 2. 冶炼
单质：Cu，Ag，Au 矿物：孔雀石：Cu2(OH)2CO3
辉银矿：Ag2S 碲金矿Байду номын сангаасAuTe2
氰化法提炼金和银
Ag2S+ 4NaCN= Na[Ag(CN)2] + Na2S 4Ag + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4Na[Ag(CN)2] + 4NaOH 4Au+8NaCN+2H2O+O2 = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH 2Na[Ag(CN)2] + Zn = 2Ag + 4Na2[Zn(CN)4]
无色
蓝色
∴ 可用[ Cu(NH3)2 ] + 除去混合气体中的O2
锌和铜的反应
锌和铜的反应锌和铜的反应是一种常见的金属反应，也是化学中的重要知识点。
锌和铜都属于金属元素，它们在一定条件下可以产生化学反应，并生成新的化合物。
本文将介绍锌和铜的反应机制、实验方法及其应用。
先来看一下锌和铜的化学性质。
锌的化学符号为Zn，原子序数为30，是一种具有蓝白色金属光泽的金属元素。
在常温下，锌的表面会形成一层薄而坚固的氧化锌膜，这使得锌具有良好的耐腐蚀性。
铜的化学符号为Cu，原子序数为29，是一种有红棕色金属光泽的金属元素。
铜具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电子、建筑和制造等领域。
当锌和铜发生化学反应时，最常见的情况是锌与铜离子反应。
锌离子Zn2+具有+2的电荷，可以与铜离子Cu2+发生置换反应。
这种反应可以用以下化学方程式表示：Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu在这个反应中，锌原子失去两个电子，生成锌离子，同时铜离子接收两个电子，还原为铜元素。
这个过程符合氧化还原反应的基本原理，即电子的转移和元素的氧化还原。
要进行锌和铜的反应实验，我们需要一些实验装置和试剂。
首先，准备一些锌片和一些含有铜离子的溶液（如CuSO4）。
然后，将锌片置于铜离子溶液中，观察反应过程。
反应开始时，锌片会出现光泽，而溶液中的铜离子会逐渐消失。
在反应过程中，我们可以通过测量温度、观察颜色的变化等来判断反应的进行。
实验结果表明，锌和铜的反应是一个放热反应，即反应放出热能。
这是因为在反应中，锌原子失去两个电子，而铜离子接收两个电子，电子转移的过程释放出大量的能量。
此外，我们还可以观察到反应生成了红棕色的固体沉淀物，这是由于反应产生的锌离子和铜离子结合形成了新的化合物。
锌和铜的反应不仅在实验室中有着重要的应用，还可以在工业生产中发挥作用。
锌和铜合金具有许多优良性质，例如抗腐蚀性、导热性等，可用于制造金属制品和电子器件。
此外，锌和铜的反应还可以用于电化学反应中，如电池的工作原理就涉及到锌和铜的反应。
总结起来，锌和铜的反应是一种常见的金属反应，它们可以发生置换反应，并生成新的化合物。
无机化学 第17章铜族和锌族元素
O2
2
不可用铜器盛氨水
7
[Cu(NH3 ) 4 ] (蓝)
4Au O2 8CN 2H 2 O 4[Au(CN)2 ] 4OH
17.3
铜族元素的主要化合物
1 . 氧化物及氢氧化物
加热Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、Cu(NO3)2都可 以得到CuO：
Cu(OH)2 CuCO3 2CuO H2O CO2 Cu(OH)2 CuO H2O
H 2SO 4 Ag 2S(s, 黑)
21
Ag+的鉴定：
HCl AgCl Ag
NH 3
Ag(NH )
3 2
Br AgBr(s)
S2 O 3 3
-
HNO 3
Ag 2S(s) S Ag(CN)
2-
2
CN AgI(s) I Ag(S O ) 3 2 3 2 I AgI（趋势较小） 2
导热率(Hg=1)
51.3
57.2
39.2
3
熔沸点较低（相对于其他过渡金属）： ①原子半径较大、结构不够紧密 ②次外层充满，电子不参与成键，价电 子较少 良好导电导热性和良好的延展性 1gAu可拉3.4km金丝，金也可被压成 0.0001mm厚的金箔 Cu、Ag、Au和许多金属形成合金 Cu-Zn 黄铜 Cu-Sn-Zn 青铜 60-40 80 -15 -5 Cu —— Ni —— Zn 白铜 50~70 - 13~15 - 13~25 4
Au 4HCl(浓) HNO3 (浓) H[AuCl4 ] NO(g) 2H 2 O
6
与沉淀剂、配合剂的作用
4Ag 2H2S O2 2Ag2S 2H2O
铜族元素和锌族元素
and Zinc Subgroup (2010级使用) 2011.4
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语
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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。
IB
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（copper, cuprum） 银（silver, argentum） 金（gold, aurum） 位于长周期表中IB族，通常称为铜族元素， 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。
Cu2S 颜色 Ksp 25 ℃ 稳定性 黑
CuS 黑
Ag2S 黑
ZnS 白
CdS 黄
HgS 黑
2.010-47
8.510-45
6.310-50
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用还原剂还原卤化铜可以得到卤化亚铜：
2CuCl2+SnCl2 == 2CuCl↓+SnCl4 2CuCl2+SO2+2H2O == 2CuCl↓+H2SO4+2HCl
CuCl2+Cu == 2CuCl↓
CuI可由Cu2+和I–直接反应制得：
2Cu2++2I– == 2CuI ↓ + I2
干燥的CuCl在空气中比较稳定，但湿的CuCl在空 气中易发生水解和氧化：
铜易与其它金属形成合金，铜合金，如青铜（80％Cu、 15％Sn、 5％Zn）质坚硬，易铸。黄铜（60％Cu、40％ Zn）广泛用作仪器零件。白铜（50～70％Cu、18～20％ Ni、13～15％Zn）用作刀具。
(4) 单质的化学反应性
Cu2(OH)2CO3
2Cu+O2+CO2+H2O = Cu(OH)2 ·CuCO3
8CuCl + O2 == Cu2O + 4Cu2+ + 8Cl– 4CuCl + O2+ 4H2O == 3CuO ·CuCl2 ·3H2O + 2HCl
CuCl易溶于盐酸，由于形成配离子，溶解度随盐酸 浓度增加而增大。 用水稀释氧化亚铜的浓盐酸溶液 则又析出CuCl沉淀：
冲稀
CuCl32–+ CuCl2– 浓HCl 2CuCl↓+ 3Cl–
CuO和Cu2O都不溶于水
YBa2Cu3O7+x (YBCO)
YBa2Cu3O7+x(YBCO) is a material that superconducts at temperatures above the temperature of liquid nitrogen - a commonly available coolant.
4Ag+2H2S+O2 = 2Ag2S+2H2O
2Cu+4HCl+O2 = 2CuCl2+2H2O △
2Cu+8HCl(浓) = 2H2[CuCl4] +H2↑
Au+4HCl+HNO3 = HAuCl4+NO+2H2O
与酸作用
▼ Cu, Ag, Au 不能置换稀酸中的 H+（还原性差） ▼ 生成难溶物或配合物，使单质还原能力增强
Cu(OH)2 ·CuCl2+2HCl+2H2O
所以制备无水CuCl2时，要在HCl气流中加热脱水， 无水CuCl2进一步受热分解为CuCl和Cl2
卤化铜是 共价化合物
卤化亚铜都是白色的难溶化物，其溶解度依Cl、Br 、I顺序减小。
拟卤化铜也是难溶物，如： CuCN的Ksp = 3.2×10–20 CuSCN的Ksp = 4.8×10–15
(3) 硫酸铜
CuSO4俗称胆矾。可用铜屑或氧化物溶于硫酸中制得。 CuSO4 ·5H2O在不同温度下可逐步失水。
CuSO4 ·5H2O 375K CuSO4 ·3H2O+2H2O CuSO4 ·3H2O 386KCuSO4 ·H2O+2H2O
3
H[AuCl 4 ] + NO(g) + H 2O
10.1.3 铜族元素化合物
（1）氧化铜和氧化亚铜
Cu(OH)2 → CuO + H2O H2↘ Cu2O ＋H2O
Cu2(OH)2CO3 → CuO + CO2 + H2O 2Cu(NO3)2 → CuO + 4NO2 + O2
2Cu2++5OH–+C6H12O6 = Cu2O↓+C6H11O7–+3H2O 2Cu2++ SO32– + 4 OH- = Cu2O↓+ SO42- + 2H2O
第十章、铜族与锌族元素(ds区)
10.1 铜族元素
10.1.1 铜族元素通性
性质
元素 符号
价电子 构型
常见氧 化态
第一电离能 /(kJ ·mol–1)
第二电离能 /(kJ ·mol–1)
铜 Cu 3d104s1 +1, +2
750
1970
银 Ag 4d105s1 +1
735
2083
金 Au 5d106s1 +1, +3
895
1987
10.1.2 铜族金属单质
(1) 矿物存在的形式
铜 Cu 孔雀石：Cu2(OH)2CO3，辉铜矿：Cu2S 黄铜矿：Cu2S·Fe2S3 即 CuFeS2 赤铜矿: Cu2O
银 Ag 闪银矿 (Ag2S) 角银矿 (AgCl)
金 Au 岩石(岩脉金) 砂砾(冲积金)
(2) 制备
渣
2 CuFeS2 + 2 SiO2 + 4 O2 = Cu2S + 2 FeSiO3 +3 SO2
Cu2S + O2 == 2 Cu + SO2
用电解法可得纯铜 (99.99%) ，
真空精镏得超纯铜 (99.99999%)
(3) 物理性质
▼ 溶、沸点较其它过渡金属低
▼ 特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)， Au(黄) 铜、银、金的色泽十分有特征，铜呈浅粉色，银呈白色 ，金显黄色，因此借它们称呼颜色，如紫铜色、古铜色 、银白色，金黄色等。
Tc = 93K
4BaCO3 + Y2(CO3)3 + 6 CuCO3 → 2 YBa2Cu3O7-x + 13 CO2 + (3+x)O2
(1000-1300K)
（2） 卤化铜和卤化亚铜
CuCl2
不但溶于水，而且溶于 乙醇和丙酮。
在很浓的溶液中呈绿色， 在稀溶液中显蓝色。
△
CuCl2 ·2H2O
▼ 延展性好 铜、银、金很柔软，有极好的延展性及可塑性，金尤其 如此。1g金可以辗压成只有230个原子厚的约1m2的薄片 ，拉成直径仅20μm长达165m的金线，
▼ 导电性、导热性好，且Ag > Cu > Au
优良的导电性和导热性。在所有金属中银的导电性居第 一位，铜仅次于银。 大量的铜应用于电气工业及冶金工业上，在电工器材的 制造上几乎用去一半以上的铜。
2Ag + H 2S Ag 2S(s) + H 2 (g)
2Ag
+
2H +
+
4I -
2AgI
2
+
H 2 (g)
2Cu
+
2H )2
2Cu[CS(NH
2
)
2
]
+ 2
+
H 2 (g)
HCl
硫脲
▼ Cu, Ag, Au可溶于氧化性酸
Cu + 4HNO 3 (浓) Cu(NO 3 )2 + 2NO 2 + 2H 2O Ag + 2HNO 3 (浓) AgNO3 + NO 2 + H 2O Cu + 2H 2SO 4 (浓) CuSO 4 + SO 2 + 2H 2O 2Ag + 2H 2SO 4 (浓) Ag 2SO 4 (s) + SO 2 + 2H 2O Au + 4HCl(浓) + HNO (浓)