无机化学[第十八章铜副族和锌副族]课程预习
18第十八章__铜、锌副族
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冶炼：
冶炼方法随矿石性质而不同。如氧化物矿可直接用碳热还原 ，硫化物矿常用冰铜熔炼法（火法）。氧化物矿还可用湿法冶 金，如用稀硫酸或其他络合物浸出，然后进行电解。
从黄铜矿提炼。冶炼过程大致分为：
（1）、富集：将硫化物矿进行浮选。
第十八章 铜、锌副族
The Copper Subgroup and Zinc Subgroup
基本要求：
1．掌握铜、银、锌、汞单质的性质和用途。
2．掌握铜、银、锌、汞的氧化物、 氢氧化物及 其重要盐类的性质。
3．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(11)；Hg(1)、Hg(Ⅱ)之间的相 互转化。
4．掌握IA和IB；IIA和IIB族元素的性质对比。
3、氧化态：IB族有+1，+2，+3三种，IA族只有+1一种。
4、标准电极电势 ： 铜族元素比碱金属为正，如 Cu+/Cu=
+0.521V，而 K+/K = -2.93V，所以铜族元素在水溶液中的化
学活泼性远小于碱金属，且其活泼性从Cu到Au降低。
★
5、某一价态的稳定性与其存在状态有关系，固态时，Cu+能稳
阴极反应：Cu2+ + 2e = Cu(精铜)
通过电解精炼，阳极发生氧化反应，粗铜不断溶解。阴极 发生还原反应，纯铜不断析出，纯度可达99．95％-99．98％ 。电解过程中，原来粗铜中的杂质如Zn，Fe，Ni等失去电子转 入溶液中，金、银，铂等沉在阳极底部，叫做阳极泥。阳极泥 是提取贵金属的原料。
（2）、焙烧：把得到的精矿进行焙烧，除去部分的硫和挥 发性杂质如As2O3等，并使部分硫化物变成氧化物，主要反 应如下：
第十八部分铜锌副族教学-精选
O
所以不可用铜器盛氨水
[Cu(N2 H3)4 ]
2+
Ag 对S、H2S非常敏感；
2 A 22 S H g O 2 22 S A 22 g O H
银器年久变黑
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2.与酸的反应 均不置换非氧化性稀酸（HCI、H2SO4）中的
H+ ;生成难溶物或配合物，使单质还原能力增强。
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Cu（OH）2：浅兰絮状沉淀，两性偏碱， 能溶于酸，氨水，浓强碱。
Cu(OH)2=CuO+H2O Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O Cu(OH)2+2NaOH(浓）=Na2[Cu(OH)4]
检验糖尿病：红色 有病，蓝色没病
葡萄糖 Cu2O↓（砖红）
Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42++2OH-
碱式碳酸铜 Au、Ag不与O2发生反应 当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应。
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M CA uA ,g,u
4M O 222 H O 8C N 4[M 2](4 CO NH )
4C O 2 u22 H O 8N 3 H 4[C3)u 2](无 N) H 色 OH
2C uC I+ CI 2
2C uC I2 · 2 H2 O△Cu 2 ( OH )2 C I2 + 2 HC I+ 2H 2 O
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(6)CuSO4 无水CuSO4是白色粉末，吸水性强，吸水
后显兰色。难溶乙醇、乙醚。可用来检验和除 去乙醇、乙醚等有机溶剂中的微量水分。
波尔多液： CuSO4·5H2O:CaO:H2O=1:1:100 主要组分Cu2(OH)2SO4,农业、果园杀菌剂。 (7)硫化物
第十八章铜锌副族
+H2O
②HgCl2,Hg2Cl2 HgCl2：mp：549K,共价型，可升华，
也叫升汞，有毒。
配合性：HgCl2+Cl-→HgCl42水解性：稍有水解：HgCl2+H2O→
Cl-Hg-OH+HCl
但氨解彻底：HgCl2+NH3→Cl-Hg-NH2↓ (白色)+HCl
从金电势图看+1价金在酸介质也不稳定
3Au+→2Au+Au3+
单质常见反应
2Cu+O2+H2O+CO2=Cu(OH)2 Cu CO3 Ag+2H2SO4(浓)=Ag2SO4+SO2↑+2H2O （加热条件下）
Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+NO↑+2H2O 但 Au+4CN-+1/2O2+H2O→2Au(CN)2－+2OH－
铜族常见化合物：
（I）价 ⑴Cu2O Ag2O AgNO3 Ag+Cu(杂质)→AgNO3 除杂质：AgNO3→Ag+NO2+O2(在713K下反应)
Cu(NO3)2→CuO+NO2+O2(在473K下反应) 控温热分解：CuO(黑)不溶于水：重结晶。 另一种方法：混合液中，加新沉淀Ag2O. ∵Cu(OH)2的KSP小于AgOH.
本族最外层2个电子，其特征价态：+2 Zn2+,Cd2+,Hg2+,但有 Hg22+
ΦAº Zn2+ -0.76 Zn Cd2+ -0.403 Cd Hg2+ 0.920 Hg22+ 0.789 Hg HgCl2 0.53 Hg2Cl2 0.268 Hg
第18章铜副族和锌副族_无机化学剖析
二、 铜的化合物
铜的常见氧化数为 ＋1、＋2，本节重点介绍常见的 Cu(I)、Cu(II)化合物，以及两种价态之间的转换。
1 氧化数为 ＋1 的化合物 (1) 氧化物和氢氧化物 Cu2O由于晶粒大小不同呈现出 不同的颜色，如黄、桔黄、鲜红或 深棕色。它本身有毒，主要用于玻 璃、搪瓷工业作红色染料。具有半 导体性质。实验室加热氧化铜制备。
金矿主要是以自然金形式存在，包括散布在岩石中的 岩脉金和存在于沙砾中的冲积金两大类。
锌副族(II B): 原子核外价层电子的构型 (n－1)d10ns2 主要元素及常见氧化态:
锌 (＋2 ) 镉和汞除＋2之外，还有 ＋1 氧化态(Hg22＋、 Cd22＋)。但镉和汞的 ＋1 氧化态不稳定，易发生歧 化反应。
铜副族元素的金属性远比碱金属的弱，且铜副族元素 的金属性随着原子序数的增加而减弱，而碱金属恰恰相反。
从Cu 到 Au，原子半径虽增加但并不明显，而核电荷
对最外层电子的吸引力增大了许多，故金属活泼性依次减
弱。
铜
银
金
第一电离能/kJ·mol－1 745.5 731.0 890.1
银应比铜稍活泼。实际上如果在水溶液中反应，涉及
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。
铜副族和锌副族的元素电势图
铜绿可防止金属进一步腐蚀。
铜在红热时与空气中的氧气反应生成CuO。 在高温下CuO又分解为Cu2O。
第十八章 铜锌副族
几种常见的铜的化合物
+2 硫酸铜 CuSO45 H2O 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 20.7，无水 ， CuSO4 易 吸水 +2 硝酸铜 Cu(NO3)2 3H2O 蓝色晶体 2.05 114．5℃熔 ． ℃ 化， 强热时分 解为碱式盐。 解为碱式盐。 后变为。 后变为。 用和 乙醇溶液浸 潮的纸， 潮的纸， 干后 可自燃 137.8(0℃)在 ℃ 在 潮空气中易 潮解， 潮解， 能溶于 乙醇 +2 氯化铜 CuCl22H2O 绿色晶体 2.50 在 140~150℃时 ℃ 在干燥的 HCl 气流中加热可 得无水 CuCl2， ， 呈黄褐色， 呈黄褐色， 比重 为 3.05
第十七章 铜锌副族元素
§18.1 铜族元素 §18.2 锌族元素
§18.1 铜族元素
18.1.1 铜族元素的通性 18.1.2 铜族元素单质 铜族元素单质 18.1.3 铜族元素的化合物
§ 18.1 铜族元素
18.1.1、铜族元素的通性 、 Cu Ag Au Uuu ⅠB 族 元 素: 1. 元素价层电子构型：3d104s1 , 4d105s1 , 5d106s1 元素价层电子构型： 2. 氧 化 态： +1, +2； +1； +1, +3 ； ； 电子的能量差不大, 由于铜族元素的 s 电子和 d 电子的能量差不大 部分电子可以 参与成键, 所以铜族元素表现多种氧化数。 参与成键 所以铜族元素表现多种氧化数。 Cu+ Au+ 在干态是时稳定，溶液中易歧化 在干态是时稳定，溶液中易歧化. 金 属 性： Cu Ag Au 金属性减弱 （区别于主族元素） 区别于主族元素） 4. 化合物键型：铜族金属离子具有较强的极化力 本身变形性又 化合物键型：铜族金属离子具有较强的极化力,本身变形性又 所以它们的二元化合物一般有相当程度的共价性.与其它过渡元 大, 所以它们的二元化合物一般有相当程度的共价性 与其它过渡元 素类似，易形成配合物(如 的链式结够和AuCl3二聚体 二聚体): 素类似，易形成配合物 如CuCl2的链式结够和
《铜锌副族教学》课件
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锌的应用
锌用于镀层、防腐剂和电池。它还是合金制备和冶金工艺中的重要成分。
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铜和锌的合金
铜和锌可以形成黄铜合金，它具有抗腐蚀性和良好的加工性能，广泛用于制作钟 表、乐器和装饰品等。
结语
通过本课程，您了解了铜锌副族的概述、铜和锌的化学性质以及它们的应用。希望本课程能够加深您对铜锌副 族的认识，为您学习和工作提供参考。
周期趋势
铜锌副族的元素在周期表中具有递增的原子半径和离子半径，以及递减的电负性。
铜的化学性质
物理性质
铜是一种具有良好导电性和导 热性的金属，常见的铜的形态 包括固体、线和片。
化学性质
铜与氧气反应生成黑色的氧化 铜，可以通过还原来获得纯铜。
化合物
铜可以形成多种化合物，如硫 酸铜、氯化铜和氨合铜等。
锌的化学性质
《铜锌副族教学》PPT课 件
铜锌副族教学课程涵盖了铜锌副族的概述、化学性质和应用。通过本课程， 您将深入了解这两种元素的重要性及其在实际应用中的多样化。
铜锌副族的概述
特点
铜锌副族的特点包括高导电性、良好的韧性和电子外层的1个和2个电子结构。
元素
铜锌副族的主要元素包括铜、锌、镍和银，它们在周期表中具有相似的性质。
1 物理性质
锌是一种具有金属光泽的 蓝白色金属，可以在空气 中形成一层保护性的氧化 层。
2 化学性质3 化合物锌与盐酸反应会产生氢气， 可以通过电解还原来获得 纯锌。
锌可以形成多种化合物， 如氯化锌、硫酸锌和氧化 锌等。
铜和锌的应用
1
铜的应用
铜广泛用于电子设备、建筑材料和制作艺术品。它还是制作导线和管道的重要材 料。
无机化学：第18章铜锌副族
一、铜族基本性质
Cu
原子量
63.5
价电子
3d104s1
主要氧化态 +1，+2
Ag 107.9 4d105s1
+1
Au
197.0 5d106s1 +1，+3
原子金属半径/pm
127.8
第一电离势(kJ·mol-1) 750
第二电离势(kJ·mol-1) 1970
M+水合热(kJ·mol-1) -582
而碱金属氢氧化物是强碱，对热非常稳定。
铜族
三、配合能力 有很强的配合能力，而碱金属却通常不形成配合
物。 四、化合物 铜族元素有许多二元化合物有相当的共价性。如：
AgI是共价分子。而碱金属一般是离子型化合物。
单质的化学性质
铜和银易溶于硝酸或热的浓硫酸中，有氧时Cu 能溶于氨水（生成[Cu(NH3)4]2+）中，Cu能直接溶 于KCN溶液(生成[Cu(CN)4]3-)。
铜族
一、标准电极电势
Au3++3e-==Au
=1.42V
Ag2++e-==Ag+
=1.987V
Ag++e-==Ag
=0.7996V
Cu++e-==Cu
=0.52V
K++e-==K
=-2.925V
化学活泼性远小于碱金属；
从上到下，金属活泼性递减；与碱金属的变化
规律相反。
二、氢氧化物的碱性和稳定性 氢氧化物的碱性较弱，且极易脱水形成氧化物，
铜族化合物
6、一价铜与二价铜的相互转化
思考题:由电势图看下列反应似乎不能进行,但实际
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（3）卤化物：
AgF溶于水，在潮湿的空气中潮解，其余均微溶于水， 溶解度依AgCl，AgBr，AgI降低。颜色也依此加深。用电荷 跃迁（电子由某原子的分子轨道迁移到另一原子的分子轨道 ，X Ag ）和阴离子变形性可解释颜色变化。
2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS十S02
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（3）、制粗铜－冰铜 把焙烧过的矿石与砂子混合，在反射炉中加热到 1273K左右，FeS转化为FeO以后，FeO又和Si02形成熔渣(FeSiO3)，它因密 度小而浮在上层，而Cu2S和剩余的FeS熔融在一起生成所谓“冰铜”，冰铜 较重，沉于下层：
第十八章
基本要求：
铜、锌副族
The Copper Subgroup and Zinc Subgroup
1．掌握铜、银、锌、汞单质的性质和用途。 2．掌握铜、银、锌、汞的氧化物、 其重要盐类的性质。 氢氧化物及
3．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(11)；Hg(1)、Hg(Ⅱ)之间的相 互转化。
4．掌握IA和IB；IIA和IIB族元素的性质对比。
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2. 银、金的存在和冶炼
银矿和金矿中银金的含量往往较低，这时采用氰化法提取， 氰化法是用稀的KCN或NaCN溶液处理粉碎的矿石： 4Ag+8NaCN+2H20+O2＝4Na〔Ag(CN)2〕+4NaOH Ag2S+4NaCN=2Na〔Ag(CN)2]+Na2S 4Au+8NaCN+2H20+02=4Na〔Au(CN)2]+4NaOH 然后，用金属锌进行置换，使银，金从溶液中析出： 2Na[Ag(CN)2]+Zn=2Ag+Na2[Zn(CN)4] 2Na[Au(CN)2]+Zn=2Au+Na2[Zn(CN)4]
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第十八章铜副族和锌副族
一、铜族元素
1．通性
ⅠB族的价电子结构为(n-1)d10ns1，ⅠB族的最外层电子的Z+高，故第一电离能比碱金属的高。
铜族元素的性质可归纳为以下几点：
(1)与同周期碱金属相比，铜族元素的原子半径较小，第一电离能较大。
(2)铀族元素有+1，+2，+3等三种氧化态，而碱金属只有+1价一种。
由于铜族元素的ns电子和次外层的(n-1)d电子能量相关不大，与其他元素化合时，不仅ns电子能参加成键，(n-1)d电子也依反应条件的不同，可以部分参加成键；
2．单质的物理、化学性质
铜族元素的密度、熔点、沸点、硬度均比相应的碱金属高，且导电性和传热性在所用金属里面是最好的。
由于铜族金属均是四心立方晶体，有较多的滑移面，因而有很好的延展性。
铜族元素不_仅彼此间容易生成合金，和其他元素也能形成合金。
其中铜合金种类很多。
铜和锡易溶于硝酸或热的浓硫酸中，有氧时Cu能溶于氨水(生成[Cu(NH3)4]2+)中，Cu能直接溶于KCN溶液(生成[Cu(CN)4]3-)。
铜和银在加热时能与硫化合为Cu2S及Ag2S3而金不能直接生成硫化物。
3．铜族元素的重要化合物
铜族元素的特征氧化物为+2，银为+1，金为+3。
(1)铜(Ⅰ)和银(Ⅰ)的化学性质
+1氧化态是本族元素的共同特征，但由酸性溶液中的电势图可知，只有银离子能稳定存在。
a．氧化物和氢氧化物
Cu+和Ag+都能生成M2O型的氢化物和MOH型的不稳定的氢氧化物。
在-45℃以下AgOH白色物质稳定存在，高于此温度分解为Ag2O，而CuOH
为黄色，仅在pH=3左右能暂存，通常得到的是Cu2O红色物质。
Cu2O红色物质，Ag2O暗棕色物质，都为共价型、难溶于水的化合物；Cu2O 很稳定，具有半导体的性质，而Ag2O加热则分解；Cu2O能溶于氨水、HX形成[Cu(NH3)2]+(不稳定)、[CuCl2]-无色配合物。
b．硝酸根
Cu+不能生成硝酸盐，但稳定和易溶于水的无色晶体AgNO3却是一种重要的试剂。
AgNO3的制法是将溶于硝酸，蒸发并结晶而得，因原料中含有杂质铜，因而产品中将含有硝酸铜，一般的是提纯方法是将产品加热到473-673K，此时硝酸铀分解为黑色不溶于水的CuO；另一种方法是向含Cu2+的AgNO3溶液中加入新沉淀出来的AgO。
除I-，二价铜在有X-及还原剂同时存在时生成CuX。
CuCl的盐酸能吸收CO，形成氯化羰基铜(Ⅰ)Cu(CO)Cl·H2O。
若有过量CuCl 存在，该溶液对CO的吸收几乎是定量的，所以这个反应可用以测定气体混合物中CO的含量。
卤化银中只有AgF易溶于水，在湿空气中潮解，其余均微溶于水，而且依AgCl，AgBr，AgI的顺序而降低。
它们的颜色也依此顺序加深。
这些性质也反映了AgF到AgI键型的变化，即从主要为离子型化合物递变到主要为共价型化合物。
从Ag—X的键长来看，AgF的实验值与离子半径之和接近，而AgI则与共价半径之和接近，这是卤素离子X-的变形性从F-到I-依次增大的缘故。
(2)氧化数为+2的化合物
①Cu(OH)2和CuO
CuSO4·5H2O——胆矾，最重要的二价铜盐，可用热浓H2SO4溶解铜，也可在空气充足的情况下用热的稀硫酸溶解铜制得。
无水CuSO4为白色粉末，不溶于乙醇和乙醚，但吸水性强，吸水后即显蓝色，因而可用于检验乙醇、乙醚等有机溶剂中的微量水。
④配合物
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+还能形成整合物。
⑤Cu2+的氧化性和Cu2+和Cu+的互相转化
Cu2+是弱氧化剂，只能形成难溶的亚铜化合物或亚铜的配合物时候才能被还原。
从结构上看Cu+为3d10应该比Cu2+的3d9稳定，并且铜的第二电离能(1990kJ ／mol)较高，但特殊的是Cu2+的水合能(2125kJ／mol)却很大，因此在干态的Cu(Ⅰ)的化合物是稳定的，而在有水存在下Cu(Ⅱ)化合物是稳定的。
如果要使Cu2+转化为Cu+，一方面要有还原剂存在，另一方面要使Cu+形成难溶化合物，才有利上列平衡向左移动。
(3)氧化物为+3的化合物金在化合物中表现为+3和+1两种氧化态，但以+3氧化态为最稳定。
二、锌副族元素
1．锌副族元素的单质
(1)锌族元素由于次外层有18个电子，对原子核的屏蔽较小，有效核电荷较大，对外层8电子的引力较大，其原子半径、M2+离子的半径都比同周期的碱土金属为小，而第一、第二电离能之和以及电负性都比碱土金属为大；
(3)单质的活泼性锌大于铜，镉大于银，汞大于金。
2．单质的物理和化学性质
本族为低熔点金属，其熔点、沸点不仅低于碱土金属，而且还低于铜族。
Hg是唯一的液体金属，有流动性。
汞蒸气有毒，吸入人体会产生慢性中毒。
使用时要注意，撒落到地面上应尽量收集，再用S粉处理使汞变为硫化汞。
汞的另一特性是能形成汞齐。
它与合金相似，但当汞的比例不同时可呈液态或糊状。
锌在加热时能与绝大多数非金属化合，汞只能与少数非金属化合：
3．锌副族元素的提取
(1)锌的冶炼闪锌矿经浮选得到含ZnS 40％～60％的精矿，加以焙烧使它转化为氧化锌：
4．锌和镉的化合物
ⅡB族的离子都是无色的，所以它们化合物一般都是无色的，但因为它们的极化作用变形性较大，当与易变形的阴离子结合时往往有较深的颜色。
(1)氧化数为+2的化合物
a．氧化物和氢氧化物
在它们的可溶性盐的溶液中加碱，可以得到锌和镉的白色氢氧化物和黄色氧
化汞：
HgCl2熔点低，加热能升华，这样可以很好地把HgCl2分离开。
HgCl2白色针状晶体，微溶于水，剧毒，HgCI2稀溶液可用于消毒、农药、中药。
Hg2+遇过量氨水而生成HgNH2沉淀，Cd2+氨水生成4或6配位的配合物，Zn2+生成4配位配合物。
HgS不溶于HNO3可溶于王水，也可溶于浓的硫化钠生成[HgS2]2-。
(2)氧化数为+1的化合价本族元素有+1氧化态化合物，只有亚汞离子在水溶液中能稳定存在，存在下列平衡：。