第七章 铜锌分族
合集下载
化学竞赛基础知识之铜、锌副族
6、Cu2+的氧化性、 Cu2+和Cu+的互相转化
1、氢氧化铜和氧化铜 CuSO4+2NaOH = Cu(OH)2 ↓ +Na2SO4 Cu(OH)2
353~363K
CuO +H2O
(1) 氧化铜
a. 热稳定性：在高温时明显分解
1237K
2CuO
Cu2O +1/2O2↑
b.加热可被H2、CO、NH3还原 3CuO + 2NH3 = 3Cu +3H2O + N2↑
Ag + HI = AgI↓+ 1/2H2 ↑
Au + 4HCl + HNO3 = H[AuCl4] + NO ↑+ 2H2O
3、与配体反应：
2Cu + 8CN- + 2H2O = 2Cu(CN)43- + 20H- + H2
2Cu + 8NH3+ O2 + 2H2O = 2Cu(NH3)42+ + 4OH-
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
(1)CuX ： CuF 颜色 红 溶解度
2Cu2++2X-+SO2+2H2O
CuCl 白
CuBr CuI 白 白 减小
△
CuX ↓+4H++SO42浓HCl
+H2O
Cu2++2Cl-+Cu
△
2CuCl
2H[CuCl2]
（2）氢氧化铜(浅蓝色) a.微显两性(以碱性为主)，可溶于浓强碱
元素拓展：铜族和锌族元素性质学习课件
在有机合成中CuCl用作催化剂和还原剂。
铜族元素
（2）CuCl2： C共u价(Ⅱ化)卤合化物物，中平，面C链u状Cl。2较棕重黄要色，固无体水。CuCl2为
性质：
①易溶于水和有机溶剂（如乙醇、丙酮）。
②配离子互变：
[Cu(H2O)4]2++4Cl（浅蓝）
[CuCl4]2-+4H2O （黄）
所以CuCl2的浓溶液通常呈黄绿色或绿色。
H2O
O
O
S
H2O
H2O
Cu
H2O
O
O H2O
H2O
O
H2O
Cu
H2O O
[Cu(H2O)4]SO4·H2O 结构的另一种解释
3、配合物
铜族元素
Cu(Ⅱ)与单齿配体一般形成配位数为4的正方形构型
（dsp2杂化）如[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-、 [Cu(NH3)4]2+等。 [Cu(NH3)4]2+为深蓝色。分析上，根据颜色深浅进行比 色分析测Cu的含量。它还能溶解纤维，在所得纤维素
铜族元素
2.化学性质
(1) 与O2作用
2Cu O2 2CuO(黑) 2Cu O2 H2O CO2 Cu2 (OH)2 CO3 (绿)
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，可发生如下反应：
铜族元素
M Cu, Ag, Au 4M O2 2H2O 8CN 4[M(CN)2 ] 4OH 4Cu O2 2H2O 8NH3 4[Cu(NH 3)2 ] (无色) OH
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，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）。
铜族元素
（2）CuCl2： C共u价(Ⅱ化)卤合化物物，中平，面C链u状Cl。2较棕重黄要色，固无体水。CuCl2为
性质：
①易溶于水和有机溶剂（如乙醇、丙酮）。
②配离子互变：
[Cu(H2O)4]2++4Cl（浅蓝）
[CuCl4]2-+4H2O （黄）
所以CuCl2的浓溶液通常呈黄绿色或绿色。
H2O
O
O
S
H2O
H2O
Cu
H2O
O
O H2O
H2O
O
H2O
Cu
H2O O
[Cu(H2O)4]SO4·H2O 结构的另一种解释
3、配合物
铜族元素
Cu(Ⅱ)与单齿配体一般形成配位数为4的正方形构型
（dsp2杂化）如[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-、 [Cu(NH3)4]2+等。 [Cu(NH3)4]2+为深蓝色。分析上，根据颜色深浅进行比 色分析测Cu的含量。它还能溶解纤维，在所得纤维素
铜族元素
2.化学性质
(1) 与O2作用
2Cu O2 2CuO(黑) 2Cu O2 H2O CO2 Cu2 (OH)2 CO3 (绿)
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，可发生如下反应：
铜族元素
M Cu, Ag, Au 4M O2 2H2O 8CN 4[M(CN)2 ] 4OH 4Cu O2 2H2O 8NH3 4[Cu(NH 3)2 ] (无色) OH
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，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）。
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。
铜-锌副族
1 铜族元素
硫化铜 CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4 CuS，黑色，不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热稀硝酸，也溶于 ，黑色，不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热稀硝酸， KCN溶液： 溶液： 溶液 3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 3S↓ + 4H2O 2CuS + 10CN = 2[Cu(CN)4]3 + (CN)2↑ + 2S2 配合物 Cu2+为d9型，可形成配位数 、4、6的络离子 可形成配位数2、 、 的络离子 Cu(Ⅱ)络离子有变形八面体或平面正方形，变形八面体有时也用平 Ⅱ 络离子有变形八面体或平面正方形， 络离子有变形八面体或平面正方形 面正方形描述。 面正方形描述。如 [Cu(H2O)4]2+ , [Cu(NH3)4]2+ , [CuCl4]2
1 铜族元素
2 化学性质
电势表中，三种金属的标准电极电势都在氢之下， 电势表中，三种金属的标准电极电势都在氢之下，它们不溶于稀盐酸 及稀硫酸中。但当有空气或配位剂存在时，铜能溶于稀酸和浓盐酸： 及稀硫酸中。但当有空气或配位剂存在时，铜能溶于稀酸和浓盐酸： 2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 8HCl（浓）= 2H3[CuCl4] + H2↑ （ Cu在常温下不与干燥空气中的氧化合，加热时能产生黑色的氧化铜。 在常温下不与干燥空气中的氧化合，加热时能产生黑色的氧化铜。 在常温下不与干燥空气中的氧化合 Ag、Au在加热时也不与空气中的氧化合。在潮湿的空气中放久后铜 、 在加热时也不与空气中的氧化合 在加热时也不与空气中的氧化合。 的表面会慢慢生成一层铜绿 的表面会慢慢生成一层铜绿 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu(OH)2·CuCO3 Ag、Au则不发生这个反应。 、 则不发生这个反应 则不发生这个反应。 Cu、Ag能和 2S、S反应： 、 能和H 、 反应： 能和 反应 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O Au则不能 则不能
《铜锌副族教学》课件
2
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。
3
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。
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
锌族元素
锌族元素包括锌、镉、汞三个元素，它们价电子构型 为(n-1)d10ns2，锌族元素基本性质如下： 熔点 /K Zn Cd Hg 693 594 234 第一电 第二电 第三电离 M2+(g) 沸点 氧化 势 离势 离势 水合热 /K 态 /(kJ/mol) /(kJ/mol) /(kJ/mol) /(kJ/mol) 1182 1038 648 915 873 1013 1743 1641 1820 3837 3616 3299 －2054 －1316 －1833 +2 +2
6. 硝酸银
AgNO3见光分解 ，痕量有机物促进其分 解，因此把AgNO3保存在棕色瓶中。 AgNO3是一种氧化剂，即使室温下，许多有 机物都能将它还原成黑色的银粉。 AgNO3和某些试剂反应，得到难溶的化合物，如： 白色Ag2CO3、黄色Ag3PO4、浅黄色Ag4Fe(CN)6、 桔黄色Ag3Fe(CN)6、砖红色Ag2CrO4。
加热CuSO4 ，高于600 oC ，分解为CuO、SO2 、SO3和O2 。 无水硫酸铜为白色粉末，不溶于乙醇和乙醚，吸水性很 强，吸水后呈蓝色，利用这一性质可检验乙醇和乙醚等有机 溶剂中的微量水，并可作干燥剂。
4. 氧化银和氢氧化银
2Ag++2OH– Ag2O+H2O △ Ag+O
2
在温度低于–45oC ，用碱金属氢氧化物和硝酸银的90%酒 精溶液作用，则可能得到白色的AgOH沉淀。 Ag2O是构成银锌蓄电池的重要材料,充放电反应为：
113.4 kJ · mol–1
3. 高温时，固态的Cu(II)化合物能分解为Cu(I)化合 物，说明Cu(I)的化合物比Cu(II)稳定。
2CuCl2(s) 773K
无机化学第七章铜锌分族
= 2Ag↓+ MnO(OH)2 + H2O “锰盐法”鉴定Mn2+
例2 SnCl2 + HgCl2 = SnCl4 + Hg(l) 用于鉴定Hg2+或Hg22+（逆磁，(sp)1 – (sp) 1成键）
SnCl 4/SnCl 2
0.14V
HgCl 2/Hg2Cl2
0.63V
Hg 2Cl2/Hg
负极： Ag + I- = AgI + e (氧化)
正极： 2H+ + 2e = H2
H/H2 0.00V
AgI/Ag
0.15V
0.00 (0.15) 0.15V
lg K 2 0.15 5.08 0.0 5 9 2
K 1.2 105
2Ag(s) + 2H2S(aq) = Ag2S(s) + H2(g) K = 0.89（如何计算？）课后重点练习 可根据“多重平衡原理”计算反应的平衡常数值。13
2 CuO(s) ═══ Cu2O(s) + 1/2 O2(g)
△rG298 = +108 kJ·mol-1 > 0 ∴ S.S., 298 K, → 非自发 △rH298 = +143.7kJ·mol-1 > 0 △rS298 = 0.119kJ·mol-1·K-1 > 0 ∴是“熵驱动”的反
据“吉布斯-赫姆霍兹方程”：（无相变，△T不太大） △rGT △rH298- T△rS298 求△rGT < 0 , T > ？
Cu /Cu
0.522V
求Cu(CN)2 + e = Cu + 2CN的
θ
Cu(CN)
例2 SnCl2 + HgCl2 = SnCl4 + Hg(l) 用于鉴定Hg2+或Hg22+（逆磁，(sp)1 – (sp) 1成键）
SnCl 4/SnCl 2
0.14V
HgCl 2/Hg2Cl2
0.63V
Hg 2Cl2/Hg
负极： Ag + I- = AgI + e (氧化)
正极： 2H+ + 2e = H2
H/H2 0.00V
AgI/Ag
0.15V
0.00 (0.15) 0.15V
lg K 2 0.15 5.08 0.0 5 9 2
K 1.2 105
2Ag(s) + 2H2S(aq) = Ag2S(s) + H2(g) K = 0.89（如何计算？）课后重点练习 可根据“多重平衡原理”计算反应的平衡常数值。13
2 CuO(s) ═══ Cu2O(s) + 1/2 O2(g)
△rG298 = +108 kJ·mol-1 > 0 ∴ S.S., 298 K, → 非自发 △rH298 = +143.7kJ·mol-1 > 0 △rS298 = 0.119kJ·mol-1·K-1 > 0 ∴是“熵驱动”的反
据“吉布斯-赫姆霍兹方程”：（无相变，△T不太大） △rGT △rH298- T△rS298 求△rGT < 0 , T > ？
Cu /Cu
0.522V
求Cu(CN)2 + e = Cu + 2CN的
θ
Cu(CN)
常见金属元素及其化合物—铜族和锌族元素及其化合物的性质识用
回收。 金以单质形式存在。
它们都可形成许金多合金。
2. 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、导热性良好，且Ag>Cu>Au (4) 延展性良好
3.化学性质
铜族元素的化学活性从Cu至Au降低，主要表现 在与空气中氧的反应和与酸的反应。
425℃熔化约 1000℃沸腾
1.5（25℃），难溶 于水。在空气中吸 湿后变绿，溶于氨
水
(1) Cu(Ⅰ)的化合物： 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
2Cu + 2H2SO4(浓) 2Ag + 2H2SO4(浓) 金只能与王水作用：
2CuSO4 + SO2↑+ 2H2O Ag2SO4 + SO2↑+ 2H2O
Au + 4HCl + HNO3 HAuCl4 + NO↑+ 2H2O
(5)Cu、Ag、Au溶于含氧的碱性氰化物中。
4Au+O2+8CN-+2H2O
Cr
3d54s1
Mn
3d54s2
Fe
3d64s2
Co
3d74s2
Ni
3d84s2
Cu
3d104s1
Zn
3d104s2
表3-3 过渡元素的一般性质
熔点 /℃
沸点 /℃
原子半 径
pm
第一离解 能
kJ·mol-1
它们都可形成许金多合金。
2. 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、导热性良好，且Ag>Cu>Au (4) 延展性良好
3.化学性质
铜族元素的化学活性从Cu至Au降低，主要表现 在与空气中氧的反应和与酸的反应。
425℃熔化约 1000℃沸腾
1.5（25℃），难溶 于水。在空气中吸 湿后变绿，溶于氨
水
(1) Cu(Ⅰ)的化合物： 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
2Cu + 2H2SO4(浓) 2Ag + 2H2SO4(浓) 金只能与王水作用：
2CuSO4 + SO2↑+ 2H2O Ag2SO4 + SO2↑+ 2H2O
Au + 4HCl + HNO3 HAuCl4 + NO↑+ 2H2O
(5)Cu、Ag、Au溶于含氧的碱性氰化物中。
4Au+O2+8CN-+2H2O
Cr
3d54s1
Mn
3d54s2
Fe
3d64s2
Co
3d74s2
Ni
3d84s2
Cu
3d104s1
Zn
3d104s2
表3-3 过渡元素的一般性质
熔点 /℃
沸点 /℃
原子半 径
pm
第一离解 能
kJ·mol-1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
n 1 0.369 lg K 6.239 0.059 0.059 2 [Cu ] 6 K 1.7310 [Cu ]2
可见平衡时，[Cu2+]占绝对优势
17
H2O Cu2SO4(s) ═══ CuSO4(aq) + Cu↓ 白色 蓝色 但Ksp很小的Cu(I) 化合物可以在水溶液中稳定存在，例如 CuI (s) Ksp = 5.06×10-12 ；Cu2S (s) Ksp = 2.5×10-50 CuCl (s) Ksp = 2.0×10-6 潮湿空气中被氧化 2．Cu(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[ Cu(NH3)2 ] +(aq) 除去混合气体中的O2 2[Cu(NH3)4]2++ S2O42-+4OH-= 2[Cu(NH3)2]+ +2SO32-+2NH3 • H2O+2NH3 18 CuCl+O2+4H2O=3CuO•CuCl2 • 3H2O+2HCl 8CuCl+O2=2Cu2O+4Cu+ +8Cl-
SnCl /SnCl 0.14V HgCl /Hg Cl 0.63V Hg Cl /Hg 0.268V
4 2 2 2 2 2 2
16
五、Cu(I) - Cu(II) 互相转化： （重点） 见△G/F-Z图（书P196， 图7-1） （一）Cu(I) → Cu(II) 1．酸性溶液中，Cu+歧化： 2Cu+ = Cu2+ + Cu(s) Cu /Cu 0.521V Cu 2 /Cu 0.152V ＝ Cu /Cu－ Cu 2 /Cu＝0.521 －0.152 ＝0.369V
3
（二）同周期，IB~IIB比较： 性质 IB 价电子构型 (n-1)d10ns1 金属活泼性差 金属键完全 氧化态 Cu(+1,+2) Ag 、Au(+1,+3) 共价键化合物多 稳定的配合物
II B (n-1)d10ns2 金属键不完全 Zn、Cd(+2) Hg22+ 共价键化合物少 稳定的配合物
0.059 [Cu ] (CuCl 3 /Cu) (Cu /Cu) 0.521 lg 1 1 0.059 1 0.521 lg 0.208V 5 1 2 10
2
11
[CuCl32-] = [Cl-] = 1mol•dm-3
利用Nernst方程计算衍生电对电极电位
解：Cu+ +
[Cu ]
2 = Cu(CN)2 [CN]=1.0mol· dm3 [Cu(CN)2] =1.0mol· dm3
2CN
1
( K 稳Cu(CN) 110 )
24
K稳Cu(CN)
2
1 11024
Cu /Cu Cu /Cu 0.059lg[Cu ] 24 0.522 0.059lg(110 ) 0.92V
15
φ (H2O/H 2 ) 0.829V
三、与碱溶液反应： 只有Zn反应
φ Zn(OH) 42 /Zn 1.22V
Zn(s) + 2OH- + 2H2O = Zn(OH)42- + H2(g) Zn(s) + 4NH3（aq） = Zn(NH3)42+ 四、水溶液中，Ag+作氧化剂(Zn2+、Cd2+氧化性极弱) 例1 2Ag+ + 2Mn(OH)2 + 2OH= 2Ag↓+ MnO(OH)2 + H2O ―锰盐法”鉴定Mn2+ 例2 SnCl2 + HgCl2 = SnCl4 + Hg(l) 用于鉴定Hg2+或Hg22+（逆磁，(sp)1 – (sp) 1成键）
第七章 铜锌分族 （ds区，I B、II B族）
周期 四 五 六 IB Cu Ag Au II B Zn Cd Hg
1
§7-1 铜、锌分族通性
一、基本性质（见书P.193，表7-1）
价电子 结构 r I1 升华 热 340 Zn 价电子 结构 3d104s2 r 133 I1 915 升华热 126
（二）氧化性酸（如HNO3， 浓H2SO4……） NH4+ (Zn) M + HNO3 → M(NO3)2 + NO2、NO AgNO3 + NO2、NO M = Zn、Cd、Hg、Cu 但Au不反应 △ M + H2SO4 MSO4 + SO2↑+ H2O
10
Au可溶于“王水” ： （V（浓HCl）: V（浓HNO3 ）= 3:1 ） Au(s) + HNO3 + 4HCl = HAuCl4 + NO↑+ 2H2O K稳(AuCl4 - )= 1×1026 四氯合金（III）酸 (强酸) （三）Cu、Ag若生成稳定配合物，或难溶化合物，可 使有关 ↘，从而析出H2： 例：2 Cu(s) + 6HCl(浓) = 2H2CuCl3 + H2↑ 类似 Pb(s) + HCl(浓) → HPbCl3 + H2↑ 其中：CuCl32 - 3 = 2.0×105 CuCl32-/Cu电对的电位数值将变小
>0，反应自发
n 2 0.293 lg K 9.909 19 0.0599 0.059 K 8.1110
例2．2 CuS(s) +10 CN- = 2 [Cu(CN)4]3- + (CN)2↑+2S2还原剂+配体 其中， K稳 [Cu(CN)43-] = 2.0×1030 例3． 2Cu2＋(aq) + 10 CN- = 2 [Cu(CN)4]3- + (CN)2↑ CN- 拟卤素阴离子， 似 I- ； (CN)2 拟卤素， 似I2 例4． CuCl2和Cu(s)在热、浓HCl中逆歧化： △ CuCl2 + Cu（s） ═══ 2 CuCl （逆歧化） △ CuCl + 2 HCl(浓 ) ═══ H2[CuCl3] 强酸
p.281
θ Cu(CN) 2 /Cu
是
例11-17:已知 Cu /Cu 0.522V 求Cu(CN)2 + e = Cu + 2CN的 θ 24 Cu(CN) /Cu K 稳Cu(CN) 1 10
2
2
Cu
/Cu
的衍生电位[CN]=1.0mol· dm3
（二）Cu(II) → Cu(I)
1. Cu(II) + 还原剂 Cu(I) 或/和 沉淀剂 Cu(I) 难溶化合物 或/和 络合剂 Cu(I) 稳定配合物 例1． 2Cu2+(aq) + 5I-(aq) ══ 2CuI(s) + I3-(aq) 还原剂+沉淀剂 I3- + Na2S2O3(aq) I- + S4O62- 碘量法测定Cu2+含量
见教材p.196图7-1，△G /F-Z图
-0.76 -0.40 +0.85 +0.789)
M 还 原 性
M+ 氧 化 性
↘↗
9
M 还原性↗ Mn+氧化性↘
二、与酸反应 （一）非氧化性酸（如HCl, H3PO4, 稀H2SO4……） Zn HCl ZnCl2 + H2↑ Cd (稀 H2SO4) CdCl2 + H2↑ 而Cu、Ag、Au、Hg不反应。
K稳[ Ag(CN ) ] K稳[Ag(S O ) ]3 K稳[Ag(NH ) ] 2 2 3 2 3 2 Ag 2S [Ag(CN) 2 ] AgI [Ag(S 2O3 )2 ] AgBr [Ag(NH 3 )2 ] AgCl
6
铜分族的△Gθ／F—Z图
7
锌分族的△Gθ／F—Z图
8
§7-2 水溶液体系不同氧化态物种 的氧化-还原性质 一、△G /F-Z图：有关的 A / V
Cu+/Cu Ag+/Ag Au+/Au (Cu2+/Cu +0.522 +0.80 +1.68 +0.34) Zn2+/Zn Cd2+/Cd Hg2+/Hg (Hg22+/Hg
利用Nernst方程计算衍生电对电极电位
例11-16 ：求AgI(s) + e = Ag(s) + I电极反应的
解：衍生电位 øAgI/Ag是 øAg+/Ag衍生的 AgI = Ag+ + I 当[I] = 1mol· dm3时的电位 此时：[Ag+] = Ksp/ [I]
øAgI/Ag.
AgI/Ag
0.15V
0.00 (0.15) 0.15V
2 0.15 lg K 5.08 0.0592 K 1.2 105
2Ag(s) + 2H2S(aq) = Ag2S(s) + H2(g) K = 0.89（如何计算？）课后重点练习 13 可根据“多重平衡原理”计算反应的平衡常数值。
4
（三）同族比较： （Z*与r互相制约）
IVB „„ Ti Zr Hf VIII IB IIB IIIA Al Ga In Tl
可见平衡时，[Cu2+]占绝对优势
17
H2O Cu2SO4(s) ═══ CuSO4(aq) + Cu↓ 白色 蓝色 但Ksp很小的Cu(I) 化合物可以在水溶液中稳定存在，例如 CuI (s) Ksp = 5.06×10-12 ；Cu2S (s) Ksp = 2.5×10-50 CuCl (s) Ksp = 2.0×10-6 潮湿空气中被氧化 2．Cu(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[ Cu(NH3)2 ] +(aq) 除去混合气体中的O2 2[Cu(NH3)4]2++ S2O42-+4OH-= 2[Cu(NH3)2]+ +2SO32-+2NH3 • H2O+2NH3 18 CuCl+O2+4H2O=3CuO•CuCl2 • 3H2O+2HCl 8CuCl+O2=2Cu2O+4Cu+ +8Cl-
SnCl /SnCl 0.14V HgCl /Hg Cl 0.63V Hg Cl /Hg 0.268V
4 2 2 2 2 2 2
16
五、Cu(I) - Cu(II) 互相转化： （重点） 见△G/F-Z图（书P196， 图7-1） （一）Cu(I) → Cu(II) 1．酸性溶液中，Cu+歧化： 2Cu+ = Cu2+ + Cu(s) Cu /Cu 0.521V Cu 2 /Cu 0.152V ＝ Cu /Cu－ Cu 2 /Cu＝0.521 －0.152 ＝0.369V
3
（二）同周期，IB~IIB比较： 性质 IB 价电子构型 (n-1)d10ns1 金属活泼性差 金属键完全 氧化态 Cu(+1,+2) Ag 、Au(+1,+3) 共价键化合物多 稳定的配合物
II B (n-1)d10ns2 金属键不完全 Zn、Cd(+2) Hg22+ 共价键化合物少 稳定的配合物
0.059 [Cu ] (CuCl 3 /Cu) (Cu /Cu) 0.521 lg 1 1 0.059 1 0.521 lg 0.208V 5 1 2 10
2
11
[CuCl32-] = [Cl-] = 1mol•dm-3
利用Nernst方程计算衍生电对电极电位
解：Cu+ +
[Cu ]
2 = Cu(CN)2 [CN]=1.0mol· dm3 [Cu(CN)2] =1.0mol· dm3
2CN
1
( K 稳Cu(CN) 110 )
24
K稳Cu(CN)
2
1 11024
Cu /Cu Cu /Cu 0.059lg[Cu ] 24 0.522 0.059lg(110 ) 0.92V
15
φ (H2O/H 2 ) 0.829V
三、与碱溶液反应： 只有Zn反应
φ Zn(OH) 42 /Zn 1.22V
Zn(s) + 2OH- + 2H2O = Zn(OH)42- + H2(g) Zn(s) + 4NH3（aq） = Zn(NH3)42+ 四、水溶液中，Ag+作氧化剂(Zn2+、Cd2+氧化性极弱) 例1 2Ag+ + 2Mn(OH)2 + 2OH= 2Ag↓+ MnO(OH)2 + H2O ―锰盐法”鉴定Mn2+ 例2 SnCl2 + HgCl2 = SnCl4 + Hg(l) 用于鉴定Hg2+或Hg22+（逆磁，(sp)1 – (sp) 1成键）
第七章 铜锌分族 （ds区，I B、II B族）
周期 四 五 六 IB Cu Ag Au II B Zn Cd Hg
1
§7-1 铜、锌分族通性
一、基本性质（见书P.193，表7-1）
价电子 结构 r I1 升华 热 340 Zn 价电子 结构 3d104s2 r 133 I1 915 升华热 126
（二）氧化性酸（如HNO3， 浓H2SO4……） NH4+ (Zn) M + HNO3 → M(NO3)2 + NO2、NO AgNO3 + NO2、NO M = Zn、Cd、Hg、Cu 但Au不反应 △ M + H2SO4 MSO4 + SO2↑+ H2O
10
Au可溶于“王水” ： （V（浓HCl）: V（浓HNO3 ）= 3:1 ） Au(s) + HNO3 + 4HCl = HAuCl4 + NO↑+ 2H2O K稳(AuCl4 - )= 1×1026 四氯合金（III）酸 (强酸) （三）Cu、Ag若生成稳定配合物，或难溶化合物，可 使有关 ↘，从而析出H2： 例：2 Cu(s) + 6HCl(浓) = 2H2CuCl3 + H2↑ 类似 Pb(s) + HCl(浓) → HPbCl3 + H2↑ 其中：CuCl32 - 3 = 2.0×105 CuCl32-/Cu电对的电位数值将变小
>0，反应自发
n 2 0.293 lg K 9.909 19 0.0599 0.059 K 8.1110
例2．2 CuS(s) +10 CN- = 2 [Cu(CN)4]3- + (CN)2↑+2S2还原剂+配体 其中， K稳 [Cu(CN)43-] = 2.0×1030 例3． 2Cu2＋(aq) + 10 CN- = 2 [Cu(CN)4]3- + (CN)2↑ CN- 拟卤素阴离子， 似 I- ； (CN)2 拟卤素， 似I2 例4． CuCl2和Cu(s)在热、浓HCl中逆歧化： △ CuCl2 + Cu（s） ═══ 2 CuCl （逆歧化） △ CuCl + 2 HCl(浓 ) ═══ H2[CuCl3] 强酸
p.281
θ Cu(CN) 2 /Cu
是
例11-17:已知 Cu /Cu 0.522V 求Cu(CN)2 + e = Cu + 2CN的 θ 24 Cu(CN) /Cu K 稳Cu(CN) 1 10
2
2
Cu
/Cu
的衍生电位[CN]=1.0mol· dm3
（二）Cu(II) → Cu(I)
1. Cu(II) + 还原剂 Cu(I) 或/和 沉淀剂 Cu(I) 难溶化合物 或/和 络合剂 Cu(I) 稳定配合物 例1． 2Cu2+(aq) + 5I-(aq) ══ 2CuI(s) + I3-(aq) 还原剂+沉淀剂 I3- + Na2S2O3(aq) I- + S4O62- 碘量法测定Cu2+含量
见教材p.196图7-1，△G /F-Z图
-0.76 -0.40 +0.85 +0.789)
M 还 原 性
M+ 氧 化 性
↘↗
9
M 还原性↗ Mn+氧化性↘
二、与酸反应 （一）非氧化性酸（如HCl, H3PO4, 稀H2SO4……） Zn HCl ZnCl2 + H2↑ Cd (稀 H2SO4) CdCl2 + H2↑ 而Cu、Ag、Au、Hg不反应。
K稳[ Ag(CN ) ] K稳[Ag(S O ) ]3 K稳[Ag(NH ) ] 2 2 3 2 3 2 Ag 2S [Ag(CN) 2 ] AgI [Ag(S 2O3 )2 ] AgBr [Ag(NH 3 )2 ] AgCl
6
铜分族的△Gθ／F—Z图
7
锌分族的△Gθ／F—Z图
8
§7-2 水溶液体系不同氧化态物种 的氧化-还原性质 一、△G /F-Z图：有关的 A / V
Cu+/Cu Ag+/Ag Au+/Au (Cu2+/Cu +0.522 +0.80 +1.68 +0.34) Zn2+/Zn Cd2+/Cd Hg2+/Hg (Hg22+/Hg
利用Nernst方程计算衍生电对电极电位
例11-16 ：求AgI(s) + e = Ag(s) + I电极反应的
解：衍生电位 øAgI/Ag是 øAg+/Ag衍生的 AgI = Ag+ + I 当[I] = 1mol· dm3时的电位 此时：[Ag+] = Ksp/ [I]
øAgI/Ag.
AgI/Ag
0.15V
0.00 (0.15) 0.15V
2 0.15 lg K 5.08 0.0592 K 1.2 105
2Ag(s) + 2H2S(aq) = Ag2S(s) + H2(g) K = 0.89（如何计算？）课后重点练习 13 可根据“多重平衡原理”计算反应的平衡常数值。
4
（三）同族比较： （Z*与r互相制约）
IVB „„ Ti Zr Hf VIII IB IIB IIIA Al Ga In Tl