18 铜、锌副族.ppt

无机化学
第18章铜、锌副族
Chapter 18 Copper and Zinc family
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基本内容和重点要求
ⅠB和ⅡB族元素通性
ⅠB和ⅡB族单质的物理性质和化学性质
ⅠB和ⅡB族元素的重要化合物
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本章重点要求掌握ds区元素的通性、化学性质和重要化合物
铜族元素
铜族通性
ⅠB族:Cu Ag Au
周期
元素
价电子结构
氧化态
r
I1
升华热
四
Cu
3d104s1
+1、+2、+3
117
746
340
五
Ag
4d105s1
+1、+2、+3
134
731
285
六
Au
5d106s1
+1、+2、+3
134
890
385
铜族与碱金属元素的对比:
铜族与碱金属元素性质不同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。
铜族元素能形成+1、+2、+3三种氧化态这是由于铜族元素的(n-1)d 轨道与ns 轨道能级差较小。因此,d电子也能参与成键,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。
铜族元素化学活性远小于碱金属这是由于标准电极电势比碱金属大。且金属活性从Cu → Ag →Au 依次降低(与碱金属相反)。∵Z*显著↗,起主导作用;r也↗,但次要,以致离子势↗, ∴金属性降低
铜族元素
铜族单质的物理性质和化学性质
1 物理性质
色泽: 铜银金
紫红色白色黄色
硬度: Cu、Ag、Au很柔软,有极好的延展性及可塑性,Au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
并且它们有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,铜次之。大量的铜应用于电气及冶金工业,电工器材的制造几乎用去一半以上的铜。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)用作刀具等。
铜族元素
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,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:
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。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。
Cu、Ag能和H2S、S反应:
4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O Au则不能
铜族元素
Cu与Ag很容易溶解在硝酸或热的浓硫酸中,而Au只能溶于王水中。这时,硝酸作为氧化剂,盐酸作为配位剂:
Cu + 2H2SO4(浓)= CuSO4 + SO2 + 2H2O
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O
Au + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO + 2H2O
铜族元素的存在和冶炼
1 铜的存在和冶炼
铜主要以游离单质或硫化物存在地壳中。此外,还有碳酸盐、氧化物、氯化物矿等。我国江西有较大的铜矿。
如辉铜矿(Cu2S), 黄铜矿(CuFeS2)
赤铜矿(Cu2O) ,黑铜矿(CuO),孔雀石(Cu(OH)2 ·CuCO3)
银主要以游离态或硫化物存在;金主要以游离态存在
铜族元素
铜族元素的重要化合物
铜的化合物
(1) Cu(Ⅰ) 的化合物
氧化物
2Cu(OH)42‾+CH2OH(CHOH)4CHO = Cu2O + 4OH‾+
CH2OH(CHOH)4COOH + 2H2O
Cu2O对热稳定,溶于稀硫酸,并立即歧化
Cu2O + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O
Cu2SO4 = CuSO4 + Cu
Cu2O溶于氨水或氢卤酸,分别形成络合物
Cu2O + 2NH3 = [Cu(NH3)2] + 无色
[Cu(NH3)2] + + 4NH3 ·H2O + 1/2O2 =2[Cu(NH3)4] 2+ + 2OH‾+ H2O
(应用于除去气体中的氧)
铜族元素
[Cu