第22章 ds区金属
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Chapter22 ds区金属
3.Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的相互转化（重点） Ⅰ和 的相互转化（ Ⅱ 的相互转化 重点） (1)Cu(I) → Cu(II) 歧化: ①酸性溶液中，Cu+歧化 酸性溶液中， 2Cu+ = Cu2+ + Cu(s) (ϕθ Cu+/Cu = 0.521V ； ϕθ Cu2+/Cu+ = 0.152V) ϕ Eθ= ϕ θ Cu+/Cu - ϕ θ Cu2+/Cu+= 0.521 - 0.152= 0.369 V Cu2SO4(s) ═══ CuSO4(aq) + Cu↓ 白色 蓝色 很小的Cu(I) 化合物可以在水溶液中稳定存在，例如： 化合物可以在水溶液中稳定存在，例如： 但Ksp很小的 很小的 CuI(s) 的Ksp = 5.06×10-12 ； Cu2S(s)的Ksp = 2.5×10-50 × × 被适当氧化剂氧化： ②Cu(I) 被适当氧化剂氧化： 例: Cu2O+4NH3+H2O = 2[Cu(NH3)2]++2OH红色 无色 4[Cu(NH3)2]++O2+ 8NH3 +2H2O = 4[Cu(NH3)4]2++2OH可用[ 除去混合气体中的O ∴ 可用 Cu(NH3)2 ] +(aq) 除去混合气体中的 2
1000℃ ℃
四.银的化合物 1.氧化银 氧化银 Ag2O微溶于水，293K时1L水能溶 微溶于水， 时 水能溶13mg，溶液呈微碱性。 ，溶液呈微碱性。 微溶于水 水能溶
573k
2Ag2O
4Ag+O2
Ag2O+CO = 2Ag+CO2 Ag2O+H2O2 = 2Ag+H2O+O2↑ 2.硝酸银 硝酸银 熔点为481.5K，见光分解，所以应将其保存在 棕色瓶中。 ，见光分解， 棕色瓶中。 熔点为 Ag+2HNO3（浓）= AgNO3+NO2↑+H2O 3Ag+4HNO3（稀）= 3AgNO3+NO↑+2H2O 能被一些中强或强还原剂还原成单质银： 能被一些中强或强还原剂还原成单质银： 2AgNO3+H3PO3+H2O = H3PO4+2Ag+2HNO3
ds 区 元 素
锌、镉的化学性质比较相近，而汞较特殊，下面 着重介绍锌、汞的几种重要的化合物。
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
ds 区 元 素
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。
ds 区 元 素
（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。
ds 区 元 素
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：
ds 区 元 素
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
ds 区 元 素
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
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
ds 区 元 素
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。
ds 区 元 素
（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。
ds 区 元 素
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：
ds 区 元 素
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
ds 区 元 素
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。
第22章ds区金属-2004
•热稳定性差(见光，受热易分解) 热稳定性差(见光，受热易分解) 热稳定性差 2AgNO3 3000C Ag O
2
4400C
2Ag+2NO2+O2 (X=Cl,Br,I)
2Ag+1/2O2 2Ag+1/2X2
AgX
hv
Ag(Ⅰ)离子的反应 (2) Ag(Ⅰ)离子的反应 • 在Ag+中加入NaOH溶液，因为AgOH极不稳 中加入NaOH溶液，因为AgOH NaOH溶液 AgOH极不稳 析出的沉淀是Ag 定，析出的沉淀是Ag2O： 2Ag+ + 2OH- → Ag2O(s) + H2O • 含有[Ag(NH3)2]+的溶液能把醛或某些糖 含有[ 氧化， 氧化，本身被还原为单质银 2[Ag(NH 2[Ag(NH3)2]+ + HCHO + 3OH- → 2Ag(s) + HCOO- + 4NH3 + 2H2O 这类反应也叫做银镜反应 这类反应也叫做银镜反应
2、银的化合物 、 (1)在银的化合物中，Ag(Ⅰ)的化合物最稳 (1)在银的化合物中，Ag(Ⅰ)的化合物最稳 在银的化合物中 银的化合物具有以下特点 特点： 定 。银的化合物具有以下特点： • 难溶的多 易溶： 易溶：AgNO3, AgF, AgClO4 难溶： 难溶：AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN, Ag2S, Ag2CO3, Ag2CrO4等 • 有颜色 AgCl AgBr AgI Ag2O Ag2CrO4 Ag2S 白 浅黄 黄 褐 砖红 黑
特征性质及其变化规律 • 特征氧化态是+II，也能形成+I的化合物， 特征氧化态是 ，也能形成 的化合物， 的化合物 且以双聚离子存在。 且以双聚离子存在。 即：[-M︰M-]2+，Hg22+较稳定 ︰ Zn22+ Zn+Zn2+ • 因无 跃迁，所以其离子不显颜色 因无d-d跃迁 跃迁， • 同族元素金属活泼性与 金属先同，从Zn 同族元素金属活泼性与IB金属先同 金属先同， 活泼性降低， 与碱土金属相反。 到Hg活泼性降低，恰好与碱土金属相反。 活泼性降低 恰好与碱土金属相反 •IIB族金属比 族活泼 族金属比IB族活泼 族金属比
ds区元素
所以不可用铜器盛氨水
● 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。
● 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区金属元素实验报告
ds区金属元素实验报告【引言】金属元素是化学中重要的一类元素，其具有良好的导电性、导热性和延展性等特点，被广泛应用于工业、建筑、电子等领域。
本实验旨在通过对不同金属元素的实验研究，探究它们的性质和特点，为深入理解金属元素提供实验依据。
【实验一：金属元素的导电性】首先，我们选取了几种常见的金属元素，包括铜、铁、铝和锌。
通过将它们分别连接到电池的两极，我们可以观察到它们是否能够导电。
实验结果显示，铜和铁能够很好地导电，灯泡发出明亮的光；而铝和锌的导电性较差，灯泡只发出微弱的光。
这是因为铜和铁具有较好的导电性能，而铝和锌的导电性能较差。
【实验二：金属元素的导热性】接下来，我们进行了金属元素的导热性实验。
我们选取了相同大小和形状的铜、铁、铝和锌棒，并将它们的一端依次置于火焰中加热。
实验结果显示，铜棒迅速传导热量，火焰附近的部分迅速变热；铁棒次之，传热速度较慢；铝棒传热速度更慢，火焰附近的部分变热较慢；而锌棒传热速度最慢，火焰附近的部分几乎没有明显变化。
这说明铜具有较好的导热性能，而锌的导热性能较差。
【实验三：金属元素的延展性】我们进一步研究了金属元素的延展性。
选取了铜、铁、铝和锌的薄片，并使用锤子进行敲击。
实验结果显示，铜薄片在敲击后没有明显的变形，仍然保持原来的形状；铁薄片稍微有些变形，但仍能保持较好的形状；而铝薄片和锌薄片则发生了明显的变形，形状不再规则。
这说明铜具有较好的延展性能，而铝和锌的延展性能较差。
【实验四：金属元素的化学性质】最后，我们研究了金属元素的化学性质。
我们选取了铜、铁、铝和锌的片状样品，并将它们分别放入盛有酸性溶液的试管中。
实验结果显示，铜片和铁片没有明显的变化；而铝片在酸性溶液中发生了剧烈的反应，产生了气体并迅速腐蚀；锌片也发生了类似的反应，但稍微缓慢一些。
这说明铝和锌具有较强的化学活性，而铜和铁的化学活性较低。
【结论】通过以上实验，我们得出了一些关于金属元素的结论。
铜具有良好的导电性、导热性和延展性，化学活性较低；铁具有较好的导电性和导热性，延展性较好，化学活性较低；铝的导电性和导热性较差，延展性较差，但化学活性较高；锌的导电性、导热性和延展性均较差，但化学活性较高。
元素化学—s区、d区、ds区元素及其重要化合物
锌盐
与S2-的作用 Zn2+ + H2S → ZnS(s,白) ，氨碱性条件下沉淀完全，溶于0.3 mol-1的HCl ZnSO4(aq) BaS(aq) ZnSBaSO4(s,白) 锌钡白(立德粉)
汞盐
为什么氯化亚汞分子式要写成 Hg2Cl2而不能写成 HgCl ？
汞除了形成氧化数为＋2的化合物外，还有氧化数为＋1的化合物。在氧 化数为＋1的汞的化合物中，汞以（—Hg—Hg—）形式存在。Hg（Ⅰ） 的化合物叫亚汞化合物。试验证明其中的汞离子是{Hg-Hg}2+，而不是 Hg+。
2Cd O2 2CdO(s,红棕色)
2Hg O2
360 2HgO(s,红、黄)
470
ห้องสมุดไป่ตู้
潮湿
4Zn 2O2 CO2 3H2O ZnCO3 3Zn(OH)2 碱式碳酸锌
单质的化学性质
(2) 与S的 作用
溶
ZnS(白)
解
度
M+S
MS
CdS(黄)
依 次
HgS (红、黑）
减 小
氧化物与氢氧化物
铜盐
CuSO4·5H2O称为胆矾，呈蓝色
CuSO 4 5H 2O 102C CuSO 4 3H 2O 113C CuSO 4 H 2O 258C CuSO 4
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
铜盐
CuSO4溶液中加入氨水，先生成浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀： 2Cu2+ + SO42-+ 2NH3∙H2O = Cu2(OH)2SO4(s) + 2NH4+
基 础 化 学
ds区元素
无机化学实验报告：Ds区元素(铜、银、锌、镉、汞)
Hg2+＋4SCN ＝Hg (SCN) 42
－ －
－
Zn2++Hg (SCN) 42 ＝Zn[Hg (SCN) 4]↓
） （反应速度相当缓慢，如有Zn2+存在时，Co2+与试剂的反应加快。
四、铜、银、汞的氧化还原性。 内容 操作 现象 解释
0.5 mL 0.2 mol·L-1 CuSO4 →过量 6 mol·L-1 NaOH→ → 1mL 10% 葡 萄糖溶液△→ ↓→ 两份 (黄↓→红↓) 2 mol·L-1 H2SO4 →静置→△ 1mL 浓氨水→静 置
［问题讨论］ 1、使用汞应注意什么？为什么要用水封存？
1、 选用什么试剂溶解？ 物质 试剂 Cu(OH)2 稀 HCl CuS 热稀HNO3 CuBr2 氨水 AgI Na2S2O3
4、区别：Hg(NO3)2 、Hg2(NO3)2、AgNO3 物质 KI 液 过量氨水 Hg(NO3)2 红色↓ 白色↓ Hg2(NO3)2 灰色↓ 灰黑色↓ AgNO3 黄色↓ 先产生白色↓后溶解
2、Hg2+ 转化为Hg22+ 0.2 mol·L-1 Hg2+ →1 滴金属汞 清夜→0.2 mol·L-1NaCl 清夜→0.2 mol·L-1NH3·H2O
金属汞溶解 白色↓ 灰色↓
Hg2+ + Hg＝Hg22+ Hg22+ +2Cl ＝Hg2Cl2↓白色
－
Hg22++2NH3+NO3－=[ NH2 Hg] NO3↓＋2Hg↓+NH4+
Ag+
Ag2O 褐↓
HNO3 溶 溶 无色
氨水 溶 NaOH 不溶
Ag2O+ 4NH3 + H2O =2Ag(NH3)2+ +2OH
ds 区金属(铜、银、锌、镉、汞)
H g O H g N2 H
+
I
(2) 往5滴0.2 mol·L-1Hg(NO3)2溶液中，逐滴加入 溶液中，逐滴加入0.1 滴 mol·L-1KSCN溶液，最初生成白色 溶液， 沉淀， 溶液 最初生成白色Hg(SCN)2沉淀， 继续滴加KSCN溶液，沉淀溶解生成无色 溶液， 继续滴加 溶液 [Hg(SCN)4]2-配离子。再在该溶液中加几滴 配离子。再在该溶液中加几滴0.2 溶液，观察白色的Zn[Hg(SCN)4]沉淀 mol·L-1 ZnSO4溶液，观察白色的 沉淀 的生成(该反应可定性检验 该反应可定性检验Zn )， 的生成(该反应可定性检验Zn2+)，必要时用玻棒摩 擦试管壁。 擦试管壁。 Hg(SCN)2(s) +2 SCN-→ [Hg(SCN)4]2Zn2++ [Hg(SCN)4]2-→Zn[Hg(SCN)4](s)
取10mL0.5 mol · L-1CuCl2溶液，加入3 mL浓 盐酸和少量铜屑，加热沸腾至其中液体呈深 棕色(绿色完全消失)。取几滴上述溶液加入10 mL蒸馏水中，如有白色沉淀产生，则迅速把 全部溶液倾入100 mL蒸馏水中，将白色沉淀 洗涤至无蓝色为止。 取少许沉淀分成两份：一份与3 mL浓氨水作 用，观察有何变化。另一份与3 mL浓盐酸作 用，观察又有何变化。写出有关反应方程式。
四 铜、银、汞的氧化还原性 1．氧化亚铜的生成和性质 ．
溶液，滴加过量的6 取0.5 mL 0.2 mol · L-1CuSO4溶液，滴加过量的 mol · L-1NaOH溶液，使起初生成的蓝色沉淀溶解成 溶液， 溶液 深蓝色溶液。然后在溶液中加入1 深蓝色溶液。然后在溶液中加入 mL 10％葡萄糖 ％ 溶液，混匀后微热，有黄色沉淀产生进而变成红色 溶液，混匀后微热， 沉淀。写出有关反应方程式。 沉淀。写出有关反应方程式。 将沉淀离心分离、洗涤，然后沉淀分成两份： 将沉淀离心分离、洗涤，然后沉淀分成两份： 一 作用，静置一会， 份沉淀与1 份沉淀与 mL 2 mol · L-1 H2SO4作用，静置一会， 注意沉淀的变化。然后加热至沸，观察有何现象。 注意沉淀的变化。然后加热至沸，观察有何现象。 另一份沉淀中加入1 浓氨水， 另一份沉淀中加入 mL浓氨水，振荡后，静置一段 浓氨水 振荡后， 时间，观察溶液的颜色。放置一段时间后，溶液为 时间，观察溶液的颜色。放置一段时间后， 什么会变成深蓝色? 什么会变成深蓝色
+
I
(2) 往5滴0.2 mol·L-1Hg(NO3)2溶液中，逐滴加入 溶液中，逐滴加入0.1 滴 mol·L-1KSCN溶液，最初生成白色 溶液， 沉淀， 溶液 最初生成白色Hg(SCN)2沉淀， 继续滴加KSCN溶液，沉淀溶解生成无色 溶液， 继续滴加 溶液 [Hg(SCN)4]2-配离子。再在该溶液中加几滴 配离子。再在该溶液中加几滴0.2 溶液，观察白色的Zn[Hg(SCN)4]沉淀 mol·L-1 ZnSO4溶液，观察白色的 沉淀 的生成(该反应可定性检验 该反应可定性检验Zn )， 的生成(该反应可定性检验Zn2+)，必要时用玻棒摩 擦试管壁。 擦试管壁。 Hg(SCN)2(s) +2 SCN-→ [Hg(SCN)4]2Zn2++ [Hg(SCN)4]2-→Zn[Hg(SCN)4](s)
取10mL0.5 mol · L-1CuCl2溶液，加入3 mL浓 盐酸和少量铜屑，加热沸腾至其中液体呈深 棕色(绿色完全消失)。取几滴上述溶液加入10 mL蒸馏水中，如有白色沉淀产生，则迅速把 全部溶液倾入100 mL蒸馏水中，将白色沉淀 洗涤至无蓝色为止。 取少许沉淀分成两份：一份与3 mL浓氨水作 用，观察有何变化。另一份与3 mL浓盐酸作 用，观察又有何变化。写出有关反应方程式。
四 铜、银、汞的氧化还原性 1．氧化亚铜的生成和性质 ．
溶液，滴加过量的6 取0.5 mL 0.2 mol · L-1CuSO4溶液，滴加过量的 mol · L-1NaOH溶液，使起初生成的蓝色沉淀溶解成 溶液， 溶液 深蓝色溶液。然后在溶液中加入1 深蓝色溶液。然后在溶液中加入 mL 10％葡萄糖 ％ 溶液，混匀后微热，有黄色沉淀产生进而变成红色 溶液，混匀后微热， 沉淀。写出有关反应方程式。 沉淀。写出有关反应方程式。 将沉淀离心分离、洗涤，然后沉淀分成两份： 将沉淀离心分离、洗涤，然后沉淀分成两份： 一 作用，静置一会， 份沉淀与1 份沉淀与 mL 2 mol · L-1 H2SO4作用，静置一会， 注意沉淀的变化。然后加热至沸，观察有何现象。 注意沉淀的变化。然后加热至沸，观察有何现象。 另一份沉淀中加入1 浓氨水， 另一份沉淀中加入 mL浓氨水，振荡后，静置一段 浓氨水 振荡后， 时间，观察溶液的颜色。放置一段时间后，溶液为 时间，观察溶液的颜色。放置一段时间后， 什么会变成深蓝色? 什么会变成深蓝色
第二十二章_ds区金属
§22.1 铜族元素
3. [Cu(OH)4]22[Cu(OH)4]2-+C6H12O6→ Cu2O+C6H12O7+4OH-+2H2O
(葡萄糖 葡萄糖) 葡萄糖 (s,红) 红 (葡萄糖酸 葡萄糖酸) 葡萄糖酸
可用于检验糖尿病
第二十二章
ds区金属 ds区金属
§22.1 铜族元素
Cu2O+H2SO4＝Cu2SO4+H2O
4. Cu2O
Cu2SO4＝CuSO4+Cu
Cu2O+2NH3.H2O=2[Cu(NH3)2]+ +2OH-+3H2O
O2
[Cu(NH3)4]2+(蓝色 蓝色) 蓝色 可以除去气体中的氧 除去气体中的氧： 可以除去气体中的氧：
5. CuCl
Cu 2+ + 2Cl − + Cu CuCl CuCl + HCl = H [CuCl2 ]
稀释 2CuCl 2− 2CuCl + 2Cl − →
第二十二章
ds区金属 ds区金属
§22.1 铜族元素
22.1.4 铜(Ⅰ)与铜 Ⅱ)的相互转化 与铜(Ⅱ 的相互转化 Ⅰ 与铜
水溶液 Cu2+水合能 = -2121kJ·mol-1 Cu+ 水合能 = -582kJ·mol-1 Cu2+
第一电离能 /kJ·mol-1 419 403 376 第一电离能 /kJ·mol-1
属 活 泼 性 递 减
金
<
746 731 890
的金属
碱金属。
第二十二章
ds区金属 ds区金属
§22.1 铜族元素
ds区金属
ds区金属：铜 银 锌 镉 汞一、实验目的l.熟悉铜、银、锌、镉、汞氢氧化物的酸碱性质和热稳定性；2.熟悉铜、银、锌、镉、汞配合物的性质和应用；3.掌握Cu(I)、Cu(II)重要化合物的性质和相互转化条件；4.熟悉Hg22+、Hg2+的转化，了解锌、镉、汞离子的鉴定反应。
二、实验原理铜、银、锌、镉、汞，分别属于ds区IB和ⅡB簇，常见水合离子有Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Hg22+。
Cu(I)在高温或干态时表现稳定，在水溶液中只以一些配离子形式存在。
室温下，Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+与适量NaOH反应，分别形成Cu(OH)2、Ag2O、Zn(OH)2、Cd(OH)2、HgO，Cu(OH)2在加热时分解生成黑色的CuO。
这些（氢）氧化物中，Zn(OH)2为典型的两性；Cu(OH)2也呈两性，但其碱性大于酸性；Cd(OH)2则主要呈碱性反应，仅缓慢溶于热的浓强碱液中；Ag2O与HgO基本上呈碱性。
Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+与适量氨水反应时，Cu2+生成相应的碱式盐沉淀。
Ag+生成AgO沉淀，Zn2+、Cd2+生成Zn(OH)2、Cd(OH)2，它们与过量的NH3·H2O 反应都生成氨配合物。
与此不同，在氨水作用下，氯化汞生成氯化氨基汞盐沉淀物，硝酸汞则生成硝酸氨基氧汞。
在有大量铵盐存在时硝酸氨基氧汞可溶于过量NH3·H2O形成氨配合物，但HgNH2Cl不溶于过量NH3·H2O。
HgCl2+2NH3 =Hg(NH2)Cl↓(白色)+NH4Cl2Hg(NO3)2+4NH3+ H2O = HgO·Hg(NH2)NO3↓(白色)+3NH4NO3 Hg22+与过量氨水反应时，同时发生歧化反应，生成氨基汞化合物和汞。
2Hg2(NO3)2+4NH3+H2O = HgO·Hg(NH2)NO3↓+2 Hg↓+ 3NH4NO3Cu2+与I-反应即生成CuI白色沉淀。
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氢氧化锌是两性氢氧化物，溶于强酸成锌盐，溶于强 碱而成为四羟基合物： Zn(OH)2+2H+＝Zn2++2H2O Zn(OH)2+2OH-＝[Zn(OH)4]2与Zn(OH)2不同，Cd(OH)2的酸性特别弱，不易溶于 强碱中(只缓慢溶于热、浓的强碱中)。 氢氧化锌和氢氧化镉还可溶于氨水中，生成氨配离子： Zn(OH)2+4NH3＝[Zn(NH3)4]2++2OHCd(OH)2+4NH3＝[Cd(NH3)4]2++2OHZn(OH)2和Cd(OH)2加热时都易脱水变为ZnO和CdO。 锌、镉、汞的氧化物和氢氧化物都是共价型化合物， 共价性依Zn、Cd、Hg的顺序而增强。
3.氧化数、化合物的键型等 碱金属在化合物中总是 呈+1氧化态，化合物大多是离子型的。碱金属离子 一般是无色的，极难被还原。 铜族元素最外层的 s电子和次外层(n-1)d能量相差不 大，1个s电子(+1)和1个或2个d电子(+2或+3)均能参 与成键。化合物有较明显的共价性，一般显颜色。 易被还原剂还原。 4.离子的成配能力，氢氧化物的极性及稳定性 碱金 属离子具有8电子构型，电荷少，半径大，难形成稳 定的配合物，只与螯合剂(如EDTA)形成一定稳定性 的螯合物。氢氧化物是最强碱，对热非常稳定。
Cu2O能溶于氨水、HX形成[Cu(NH3)2]+(不稳定)、 [CuCl2]-无色配合物。 2.硫化物 Cu2S黑色化合物，不溶于水和非氧化性酸。可溶于氧 化性的硝酸。 Cu2S可溶于KCN生成[Cu(CN)4]3-。 3.卤化亚铜 HCl(浓)+Cu+CuCl2 = 2[CuCl2]-+2H+ 生成物用水稀释则得CuCl白色沉淀。 2Cu2++4I- = 2CuI↓+I2 除I-，二价铜在有X-及还原剂同时存在时生成CuX。
二、硫化物 Zn、Cd、Hg的硫化物颜色由Zn至Hg依次加深(白色、 黄色、黑色)，溶解度依次降低。根据它们溶度积的差 别，控制溶液的pH值，可将Zn、Cd分离。 HgS是溶解度最小的金属硫化物，只能溶于王水： 3HgS+12HCl+2HNO3 = 3H2[HgCl4]+3S↓+2NO↑+4H2 还可溶于浓Na2S溶液中，生成二硫合汞酸钠： HgS+Na2S(浓) = Na2[HgS2] 三、卤化物 ZnCl2水溶液显酸性，因：ZnCl2+H2O=H[ZnC12(OH)] 其浓溶液称为“熟镪水”，用于焊接时除锈及焊接时 熔盐覆盖在金属表面以防氧化，并能使焊接金属直接 接触。即：H[ZnCl2(OH)]+FeO=Fe[ZnC12(OH)]2
Cu2+、Ag+、Au+是18电子构型或9-17电子构型，有 较强的极化力，且有显著的变形性，易形成配合物。 氢氧化物碱性较弱，且易脱水形成氧化物。
22-2-1 锌族元素
22-2-1 锌族元素概述 一、锌族元素的通性 锌族位于周期系的IIB族，包括锌、镉、汞。 1.活泼性 IIB族的价电子结构为(n-1)d10ns2。最外层电子数与 IIA族相同，但性质上却无共同之处。 IIB族的次外层为18电子构型，Z*(有效核电荷)高，故 第一电离能比碱土金属的高，半径小。
锌族元素能形成配合物，镉、汞有强的配位能力，尤 其是汞能形成许多稳定的配合物，有较多的过渡元素 特性。 22-2-2 锌族元素的重要化合物 一、氧化物和氢氧化物 锌盐和镉盐溶液中加入适量强碱，可得到它们的氢氧 化物，如： ZnCl2+2NaOH＝Zn(OH)2+2NaCl CdCl2+2NaOH＝Cd(OH)2+2NaCl 汞盐溶液与碱反应，析出的不是Hg(OH)2，而是黄色 的HgO： Hg2++2OH-＝HgO+H2O
汞是常温下唯一的液态金属，有流动性。常温下， 是唯一的能以单原子分子稳定存在的元素(稀有气体 除外)。 四、单质的化学反应性和反应趋势 锌族元素活泼性由Zn→Cd→Hg依次递减。 锌和镉的标准电极电位在氢之上，能溶解在稀的盐 酸和硫酸中。锌易溶解，镉较慢。 汞的标准电极电位在氢的下面，不能溶解在稀的盐 酸及硫酸中，只能溶解在硝酸中。 锌族元素特征氧化态为+2，它们的d层电子饱满， 有很高的稳定性，是非过渡元素。
可用无水硫酸铜检验或除去乙醇、乙醚等有机溶剂 中的微量水分(作干燥剂)。 CuSO4· 2O中，四个水分子以平面四边形配位在 5H Cu2+的周围，第五个水分子以氢键与硫酸根结合， SO42-离子在平面四边形的上和下，形成一个不规则 的八面体。 可作农药。如波尔多液：将CuSO4· 2O、CaO及水 5H 按1:1:100配制的乳液。 4.CuS 黑色，只能溶于热的硝酸中： 3CuS+8HNO3 = 3Cu(NO3)2+2NO↑+3S↓+4H2O
4.配合物 铜(I)有4s、4p空轨道，易形成sp、sp2、sp3杂化轨道。 (二)铜(II)的化学性质 1.氢氧化铜和氧化铜 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
IB族元素和IA族元素性质的对比（p717表）： 1.物理性质 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。 2.化学活泼性和性质变化规律 铜族元素活泼性比碱 金属差。 铜族元素是不活泼的重金属，空气中较稳定，与水 几乎不反应，同族内活泼性随原子序数增大而减小。 碱金属是极活泼的轻金属，在空气中易被氧化，能 与水起剧烈反应。同族内金属活泼性随原子序数增 大而增加。
五、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。 六、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。 七、单质的物理性质 铜族金属密度大、硬度大、熔点高，而碱金属则密度 小，硬度小、熔点低。 22-1-2 铜、银、金的单质 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-)。
Cu2+还能形成螯合物。
O Cu 2+ N N O
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A A 一种C u (II)螯合物的结构
6. 一价铜与二价铜的相互转化 结构上，Cu+的3d10应比Cu2+的3d9稳定，且铜的第二 电离势(1990kJ/mol)较高，但Cu2+的水合能 (2125kJ/mol)却很大。 在干态下，Cu(I)化合物稳定，而在有水存在下Cu(II) 化合物稳定。 2Cu+(水)Cu+Cu2+(水) K=1.2×106 要使Cu2+转化为Cu+，一方要有还原剂存在，二要使 Cu+形成难溶化合物。 由电势图反应Cu2++I- = CuI↓+I2不能进行，但实际上 却能反应，为什么？Ksp(CuI)=5.06× 10-12
银和金能溶于KCN中，金还能溶于王水： Au+HNO3+4HCl = H[AuCl4]+NO↑+2H2O 铜和银加热时能与硫化合为Cu2S及Ag2S，而金不能。 22-1-3 铜族元素的重要化合物 一、铜的化合物 (一)铜(I)的化学性质 亚铜化合物反磁性，d轨道全满，没有d-d跃迁，通常 为无色。 1.氧化物和氢氧化物 CuOH为黄色，仅在pH=3左右能暂存。 Cu2O红色，为共价型、难溶于水的化合物。很稳定， 具有半导体的性质。
2.CuCl2 CuCl2很浓的溶液呈黄绿色，浓溶液呈绿色{[CuCl4]2和[Cu(H2O)4]2+的混合色}，稀溶液呈蓝色。 无水CuCl2呈棕黄色，共价化合物，结构为： Cl Cl Cl Cl Cu Cu Cu Cu Cu Cl Cl Cl Cl CuCl2能溶于乙醇和丙酮。 CuCl2加热可分解：2CuCl2 = 2CuCl+Cl2↑ 3.硫酸铜 无水硫酸铜为白色粉末，不溶于乙醇和乙醚，吸水性 强，吸水后显出特征的蓝色。
二、银的化合物 1.氧化银 在-45℃以下AgOH白色物质稳定存在，高于此温度分 解为Ag2O。 Ag2O暗棕色，为共价型、难溶于水的化合物。 加热 则分解。 2.硝酸银 AgNO3是一种重要试剂。 3.卤化银 AgX中除AgF溶于水外，皆不溶于水及稀硝酸。 卤化银的颜色依Cl—Br—I的顺序加深。溶解度依 Cl—B r—I顺序而降低。
Be(OH)2和Zn(OH)2为两性氢氧化物。 5.配合能力 有很强的配合能力，而碱土金属则不易形成配合物。 6.盐的溶解性 硝酸盐 碳酸盐 IIA IIB 易溶 易溶 难溶 难溶 硫酸盐 易溶 水解性 有一定程度的水解
微溶或难溶 钙锶钡的盐不水解
二、存在与冶炼 锌族元素在自然界中以硫化物形式存在。 三、单质的物理性质和用途 IIB族的熔点不仅低于IIA族还低于IB族。
可溶于NaCN溶液中： 10NaCN+2CuS = 2Na3[Cu(CN)4]+2Na2S+(CN)2↑ 因CN-与I-相似，具有还原能力但又有配合能力。 5.配合物 二价铜离子有较强的配位能力。 二价铜离子与CN-形成配合物时较特殊： 2Cu2++4CN- = (CN)2↑+2CuCN↓(白色) 继续加入CN-则有：CuCN+3CN- = [Cu(CN)4]3此法可分离Cu2+和Cd2+离子。