大连理工大学无机化学第17章
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第十七章
d区元素(二)
§17.1 铜族元素
§17.2 锌族元素
*§17.3 含有害金属废水的处理
§17.1 铜族元素
17.1.1 17.1.2 铜族元素的单质 铜族元素的化合物
17.1.1
铜族元素的单质
铜族元素(ⅠB)：Cu，Ag，Au
无 机 化 学 基 础 教 程
价电子构型：(n-1)d10ns1 铜族元素除以单质形式存在外，还
2. 化学性质 (1) 与O2， H2O作用
无 机 化 学 基 础 教 程
• 化学活泼性差，室温下 不与O2，H2O作用； • 加热时与O2，H2O作用。
△ 2Cu O2 2CuO(黑)
2Cu O2 H2O CO2 Cu 2 (OH)2 CO3 (绿) 碱式碳酸铜
机 ~90℃ 化 Cu 2 2OH- Cu(OH) (s) 80 CuO(s) H 2O 2 学 浅蓝 基 2 础 Cu(OH) 2OH (过量，浓 ) [Cu(OH)4 ] 2 教 △ 2 程 2[Cu(OH) 4 ] C6 H12O6
Cu 2O(s, 红) C6 H12O7 2H 2O 4OH 检验糖的存在。
2Cu
无 机 化 学 基 础 教 程
2
wenku.baidu.com4I 2CuI(s,白) I 2
I-
CuI (无色)
2
• Cu2+的鉴定：(弱酸性)
2Cu [Fe(CN)6 ] Cu 2[Fe(CN)6 ](s) 或微酸性 红棕
1800℃
• Cu(Ⅰ)化合物难溶于水，溶解度相对大小：
CuCl＞CuBr＞CuI＞CuSCN＞CuCN＞Cu2S
无 机 化 学 基 础 教 程
• Cu(Ⅰ)化合物与氧作用： 200C 2Cu2O O 2 4CuO (除去氮气中微量 O2 ) • Cu+为软酸，与下列配体形成配合物， 稳定性大小顺序： Cl-＜Br-＜I-＜SCN-＜NH3＜S2O32-＜ CS(NH2)2＜CN-
[Cu(NH2CH2CH2OH)2(C2H4)]+ 用于石油气中分离出烯烃。 • Cu(Ⅰ)的难溶物不易歧化 Cu2+ 0.561V CuCl 0.117V Cu
(2) 铜(Ⅱ)的化合物
Cu 2 (OH) 2 CO3 2CuO CO2 H 2O
200℃
无 机 化 学 基 础 教 程
• Cu(Ⅰ)配合物的配位数多为2，配体浓度 增大时，也可能形成配位数为3或4的配 合物。
无 机 化 学 基 础 教 程
• Cu(Ⅰ)配合物不易发生歧化反应
Cu2+
0.447V [CuCl2] 0.232V Cu
2 △ (浓盐酸) 2CuCl (土黄色) 2
-
Cu Cu 4Cl
无 Ag 2HNO3 (浓) AgNO3 NO2 H2O 机 化 Cu 2H2SO 4 (浓) CuSO 4 SO 2 2H2O 学 基 2Ag 2H SO (浓) Ag2SO 4 (s) SO 2 2H2O 2 4 础 教 程 Au 4HCl(浓) HNO3 (浓) H[AuCl4 ] NO(g) 2H 2 O
[CuCl 2 ]
-
稀释
CuCl(s ，白色) Cl-
• Cu(Ⅰ)配合物吸收CO和烯烃： [CuCl2]- + CO [CuCl2]- + C2H4
无 机 化 学 基 础 教 程
[CuCl2(CO)][CuCl2(C2H4)][Cu(NH3)2(CO)]+
[Cu(NH3)2]+ + CO
[Cu(NH2CH2CH2OH)2]+ + C2H4
2Ag 2H 4I 2AgI -2 H 2 (g)
4Ag 2H2S O2 2Ag 2S 2H2O
4M O2 2H2O 8CN 4[M(CN) 2 ] 4OH
M Cu, Ag, Au
• 与氧化性酸作用
Cu 4HNO3 (浓) Cu(NO 3 ) 2 2NO2 2H 2O
CuSO4· 5H2O的结构与性质
C C CuSO 4 5H 2 O 102 CuSO 4 3H 2 O 113 C CuSO 4 H 2 O 258 CuSO 4
• [Cu(H2O)6]2+的水解 2Cu2+ +2H2O [Cu2(OH)2]2+ + 2H+ K 10－10.6 无 • Cu(OH) 的性质及Cu(Ⅱ)的氧化性 2
2Cu+
Cu2++Cu ， K =1.0×106
• 固态Cu(Ⅰ)化合物比Cu(Ⅱ)化合物稳定性高
1 1100 C 2CuO(s) Cu 2O(s, 暗红 ) O 2 2
1 2Cu(s) O 2 2 1 990C CuCl 2 (s) CuCl(s) Cl 2 2
△
(2) 与X2作用
Cu Cl2 常温下反应
无 机 化 学 基 础 教 程
Ag Cl2 常温下反应较慢 Au Cl2 只能在加热条件下进行
活泼性：Cu>Ag>Au
(3) 与酸作用 • 不能置换稀酸中的H+；
无 机 化 学 基 础 教 程
• 生成难溶物或配合物,使单质还原能力增强；
以矿物形式存在。如：
Cu：辉铜矿（Cu2S）
孔雀石（Cu2(OH)2CO3）
Ag：辉银矿（Ag2S）
Au：碲金矿（AuTe2）
1. 物理性质
• 特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄)
无 机 化 学 基 础 教 程
• 熔点、沸点较其它过渡金属低
• 导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au
• 延展性好
17.1.2
铜族元素的化合物
无 机 化 学 基 础 教 程
1. 铜的化合物 Cu(Ⅰ)的化合物呈白色或无色，Cu+价 电子构型为d10，不发生d-d跃迁。 Cu(Ⅱ)的化合物呈现颜色，Cu2+价电子 构型为d9，发生d-d跃迁。
(1) 铜(Ⅰ)的化合物
• Cu+在溶液中不稳定：
无 机 化 学 基 础 教 程
d区元素(二)
§17.1 铜族元素
§17.2 锌族元素
*§17.3 含有害金属废水的处理
§17.1 铜族元素
17.1.1 17.1.2 铜族元素的单质 铜族元素的化合物
17.1.1
铜族元素的单质
铜族元素(ⅠB)：Cu，Ag，Au
无 机 化 学 基 础 教 程
价电子构型：(n-1)d10ns1 铜族元素除以单质形式存在外，还
2. 化学性质 (1) 与O2， H2O作用
无 机 化 学 基 础 教 程
• 化学活泼性差，室温下 不与O2，H2O作用； • 加热时与O2，H2O作用。
△ 2Cu O2 2CuO(黑)
2Cu O2 H2O CO2 Cu 2 (OH)2 CO3 (绿) 碱式碳酸铜
机 ~90℃ 化 Cu 2 2OH- Cu(OH) (s) 80 CuO(s) H 2O 2 学 浅蓝 基 2 础 Cu(OH) 2OH (过量，浓 ) [Cu(OH)4 ] 2 教 △ 2 程 2[Cu(OH) 4 ] C6 H12O6
Cu 2O(s, 红) C6 H12O7 2H 2O 4OH 检验糖的存在。
2Cu
无 机 化 学 基 础 教 程
2
wenku.baidu.com4I 2CuI(s,白) I 2
I-
CuI (无色)
2
• Cu2+的鉴定：(弱酸性)
2Cu [Fe(CN)6 ] Cu 2[Fe(CN)6 ](s) 或微酸性 红棕
1800℃
• Cu(Ⅰ)化合物难溶于水，溶解度相对大小：
CuCl＞CuBr＞CuI＞CuSCN＞CuCN＞Cu2S
无 机 化 学 基 础 教 程
• Cu(Ⅰ)化合物与氧作用： 200C 2Cu2O O 2 4CuO (除去氮气中微量 O2 ) • Cu+为软酸，与下列配体形成配合物， 稳定性大小顺序： Cl-＜Br-＜I-＜SCN-＜NH3＜S2O32-＜ CS(NH2)2＜CN-
[Cu(NH2CH2CH2OH)2(C2H4)]+ 用于石油气中分离出烯烃。 • Cu(Ⅰ)的难溶物不易歧化 Cu2+ 0.561V CuCl 0.117V Cu
(2) 铜(Ⅱ)的化合物
Cu 2 (OH) 2 CO3 2CuO CO2 H 2O
200℃
无 机 化 学 基 础 教 程
• Cu(Ⅰ)配合物的配位数多为2，配体浓度 增大时，也可能形成配位数为3或4的配 合物。
无 机 化 学 基 础 教 程
• Cu(Ⅰ)配合物不易发生歧化反应
Cu2+
0.447V [CuCl2] 0.232V Cu
2 △ (浓盐酸) 2CuCl (土黄色) 2
-
Cu Cu 4Cl
无 Ag 2HNO3 (浓) AgNO3 NO2 H2O 机 化 Cu 2H2SO 4 (浓) CuSO 4 SO 2 2H2O 学 基 2Ag 2H SO (浓) Ag2SO 4 (s) SO 2 2H2O 2 4 础 教 程 Au 4HCl(浓) HNO3 (浓) H[AuCl4 ] NO(g) 2H 2 O
[CuCl 2 ]
-
稀释
CuCl(s ，白色) Cl-
• Cu(Ⅰ)配合物吸收CO和烯烃： [CuCl2]- + CO [CuCl2]- + C2H4
无 机 化 学 基 础 教 程
[CuCl2(CO)][CuCl2(C2H4)][Cu(NH3)2(CO)]+
[Cu(NH3)2]+ + CO
[Cu(NH2CH2CH2OH)2]+ + C2H4
2Ag 2H 4I 2AgI -2 H 2 (g)
4Ag 2H2S O2 2Ag 2S 2H2O
4M O2 2H2O 8CN 4[M(CN) 2 ] 4OH
M Cu, Ag, Au
• 与氧化性酸作用
Cu 4HNO3 (浓) Cu(NO 3 ) 2 2NO2 2H 2O
CuSO4· 5H2O的结构与性质
C C CuSO 4 5H 2 O 102 CuSO 4 3H 2 O 113 C CuSO 4 H 2 O 258 CuSO 4
• [Cu(H2O)6]2+的水解 2Cu2+ +2H2O [Cu2(OH)2]2+ + 2H+ K 10－10.6 无 • Cu(OH) 的性质及Cu(Ⅱ)的氧化性 2
2Cu+
Cu2++Cu ， K =1.0×106
• 固态Cu(Ⅰ)化合物比Cu(Ⅱ)化合物稳定性高
1 1100 C 2CuO(s) Cu 2O(s, 暗红 ) O 2 2
1 2Cu(s) O 2 2 1 990C CuCl 2 (s) CuCl(s) Cl 2 2
△
(2) 与X2作用
Cu Cl2 常温下反应
无 机 化 学 基 础 教 程
Ag Cl2 常温下反应较慢 Au Cl2 只能在加热条件下进行
活泼性：Cu>Ag>Au
(3) 与酸作用 • 不能置换稀酸中的H+；
无 机 化 学 基 础 教 程
• 生成难溶物或配合物,使单质还原能力增强；
以矿物形式存在。如：
Cu：辉铜矿（Cu2S）
孔雀石（Cu2(OH)2CO3）
Ag：辉银矿（Ag2S）
Au：碲金矿（AuTe2）
1. 物理性质
• 特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄)
无 机 化 学 基 础 教 程
• 熔点、沸点较其它过渡金属低
• 导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au
• 延展性好
17.1.2
铜族元素的化合物
无 机 化 学 基 础 教 程
1. 铜的化合物 Cu(Ⅰ)的化合物呈白色或无色，Cu+价 电子构型为d10，不发生d-d跃迁。 Cu(Ⅱ)的化合物呈现颜色，Cu2+价电子 构型为d9，发生d-d跃迁。
(1) 铜(Ⅰ)的化合物
• Cu+在溶液中不稳定：
无 机 化 学 基 础 教 程