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1、周期 I B II B 四 Cu Zn 五 Ag Cd 六 Au Hg,第十八章 铜、锌副族,（ds区，I B、II B族）,本章讲解内容,1 铜族元素,2 锌族元素,铜族元素虽能形成与碱金属相同的+1氧化态的化合物，但性质却很不相似。碱金属在周期表中是最活泼的金属，尤其是铯；而铜族金属是不活泼的，且由CuAgAu活泼性递减。金是很惰性的金属。, 18-1 铜族元素,1-1 铜族元素的通性,表18-1 铜族元素的基本性质,Cu Ag Au原子量 63.5 107.9 197.0价电子 3d104s1 4d105s1 5d106s1主要氧化态 +1，+2 +1 +1，+3,原子金属半径/pm 1
2、27.8 144.4 144.2 第一电离势(kJmol-1) 750 735 895 第二电离势(kJmol-1) 1970 2083 1987M+水合热(kJmol-1) -582 -486 -644M2+离子水合热(kJmol-1) -2121 升华热(kJmol-1) 340 285 385电负性 1.9 1.93 2.54,铜族元素电势图 0/V,铜族与碱金属元素性质不同的内在原因在于：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数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
3、的第二、第三电离势较银的低很多。这是由于铜族元素的(n-1)d轨道刚填满，刚填满的能级还不稳定，与ns轨道能级差小，因此d电子可参与成键，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。,1-2 金属单质,一、存在和冶炼,自然界主要矿物,硫化物矿：辉铜矿(Cu2S), 黄铜矿 (CuFeS2)，斑铜矿(Cu2FeS4) 氧化物矿：赤铜矿(Cu2O), 孔雀石 (CuCO3Cu(OH)2)。,铜 矿,闪银矿(Ag2S),银矿,主要以游离态存在， 岩脉金矿，冲积金,金Au,1、Cu的冶炼,焙烧：2CuFeS2O2 = Cu2S2FeSSO2 2FeS3O2 = 2FeO2S
4、O2 FeOSiO2 = FeSiO3 制冰铜：mCu2SnFeS =Cu2SnFeS（冰铜）,制粗铜：2Cu2S3O2 = 2Cu2O2SO2 2Cu2OCu2S = 6CuSO2,电解精炼：阳极（粗铜） CuCu2+2e 阴极（纯铜） Cu2+2eCu电解反应：Cu（粗铜）= Cu（纯铜）,比铜活泼的金属杂质溶解于溶液中,比铜不活泼的金属杂质沉于阳极泥中,铜矿石富集,沸腾炉焙烧,反射炉制冰铜,转炉制粗铜,电解精炼,铜的冶炼,富集用浮选法,923-1073K,1773-1823K,高温吹入空气,2、银、金的存在和冶炼,浸取：4Au8NaCN2H2OO2 4NaAu(CN)24NaOH 4Ag
5、8NaCN2H2OO2 4NaAg(CN)24NaOH Ag2S4NaCN2NaAg(CN)2Na2S,还原：2NaAu(CN)2Zn2Au+Na2Zn(CN)4 2NaAg(CN)2Zn2Ag+Na2Zn(CN)4,二、性质和用途,铜、银、金的色泽十分有特征：Cu呈紫红色；Ag呈白色；Au显黄色。因此借它们颜色称呼，如紫铜色、古铜色；银白色；金黄色等。,1、物理性质,熔点、沸点较其它过渡金属低，导电性、导热性好，且AgCuAu,铜、银、金很柔软，有极好的延展性及可塑性，金尤其如此。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20m长达165m的金线，并且它们有优良的导电性和
6、导热性。在所有金属中银的导电性居第一位，铜仅次于银。大量的铜应用于电气工业及冶金工业上，在电工器材的制造上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（80Cu、15Sn、5Zn）质坚硬，易铸。黄铜（60Cu、40Zn）广泛用作仪器零件。白铜（5070Cu、1820Ni、1315Zn）用作刀具等。,(1) 与O2作用,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，可以反应。,2、化学性质,所以不可用铜器盛氨水,O2,银器年久变黑,配合剂,(2) 2CuS= Cu2S,想想银和金与硫的反应情况？,(3) 与X2作用,常温下反应常温下反应较慢只能在加热条件下进行
7、,活泼性：CuAgAu,(4) 与酸作用, Cu,Ag,Au不能置换稀酸中的H+（还原性差） 生成难溶物或配合物，使单质还原能力增强, Cu，Ag，Au可溶于氧化性酸,1-4 铜族元素的主要化合物,一、铜的化合物的难溶物：,1）氧化数为+1的化合物,1、氧化物,Cu2O是红色固体，不溶于水，溶于稀酸时歧化析出铜单质；溶于氨水生成不稳定的无色配合物，容易氧化为蓝色配合物，对热稳定。,CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu2S 大 小,Cu2O4NH3H2O=2Cu(NH3)2+2OH-3H2O4Cu(NH3)2+8NH3H2OO2 4Cu(NH3)42+4OH-6H2O,Cu2O
8、H2SO4 Cu2SO4H2OCu2SO4CuSO4Cu,Cu2O的制备方法较多,在0.1M CuSO4中加入6M NaOH至生成沉淀刚好溶解完，然后加入乙醛溶液1ml，加热。现象：溶液生成红色沉淀。,Cu2+4OH-Cu(OH)42-,思考：如何检测醛基？医学上用于检测糖尿病的方法是什么？,2Cu(OH)42-+CH2OH(CHOH)4CHO=（） Cu2O +4OH- 2H2O +CH2OH(CHOH)4COOH 检验糖尿病：红色为有病，蓝色没有病,2、卤化物,CuCl CuBr CuI CuF2 CuCl2 CuBr2颜色: 白 白 白 白 黄氯 棕黑溶解性: 不溶 不溶 不溶 微溶 溶
9、 溶,制 备,Cu2+4I-2CuII2生成的I2可用硫代硫酸钠除去：I22S2O32-2I-S4O62-,2CuCl2SO22H2O2CuClH2SO42HCl 或：CuCuCl26HCl(浓)=2H3CuCl4 （也存在配位数为2和3的配合物） 稀释 2H3CuCl4 = CuCl 3HCl,3、硫化物,2CuS=Cu2S（）2Cu2+2S2O32-Cu2SS2SO42-4H+,想想：在分析化学中怎么样除去+1的Cu?,配合物：CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-,小 大,例：,H2O,形成 Cu(NH3)2+,但不稳定,易被空气氧化而非歧化,0.0
10、13V,-0.128V,Cu(I)的配合物多为2配位,铜的配合物,2）氧化数为+2的化合物,I-,CN-,Cu2+的氧化性： (Cu2+的鉴定),1、Cu(OH)2,Cu2+2OH-Cu(OH)2,Cu(OH)2显两性，既溶于酸，又溶于过量浓碱生成蓝色Cu(OH)42-。Cu(OH)2+2NaOH=Na2Cu(OH)4Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O,Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2OCuO+2HCl=CuCl2+H2O,想一想:用此法能否制得碘化铜?为什么？,2、卤化物,2CuCl22H2O=Cu(OH)2CuCl22HCl(773K)2CuCl22H2O=CuCl
11、22H2O (通HCl气体）,(c)Cu在CuCl2中的环境,(a)CuCl2的晶体结构,(b)无水CuCl2的链结构,3、硫酸铜,CuSO45H2O的结构,随着不同的温度， CuSO45H2O可逐步脱水：,CuSO45H2O的颜色是蓝色的，俗称蓝矾&胆矾。,工业: 电镀、电池、印染、染色、 木材保存、制颜料等。,农业: 制“波尔多溶液” (熟石灰和硫酸铜溶液混合而成)，用于杀虫灭菌，加入贮水池中可防止藻类生长。配方是： CuSO45H2O：CaO：H2O1：1：100,无水硫酸铜是白色粉末，不溶于乙醇和乙醚，具有很强的吸水性，吸水后显特征的蓝色，可利用这一性质检验乙醚、乙醇等有机溶剂中的微量
12、水分，也可用作干燥剂。,用途,4、硝酸铜,思考：硝酸铜的盐为何含有水？制备无水的硝酸铜的条件是什么？,5、硫化物,硫化物均不溶于水和稀酸，可溶于热的稀酸、硝酸或王水，也溶于氰化物。,硝酸铜有3，6，9水水合物，水合硝酸盐在加热时先失去硝酸根而不是水，因为水是一种比硝酸根更强的配体。制备无水硝酸铜时是将铜溶在乙酸乙酯的四氧化二氮溶液中先生成其配合物加热得到产物，真空加热至起升华。,3CuS8HNO33Cu(NO3)22NO3S4H2O2CuS10CN-2Cu(CN)43(CN)2S2-,想一想,10CN-在这里所显的作用是什么？,6、配合物,Cu2+易与含有孤对电子的阴离子形成配合物，常见的配位数是4和6。,想想：配位数为4的和配位数为6的个显什么构型？,浅蓝,深蓝,浅蓝,深蓝,浅蓝,蓝,H2O,Cu(II)的配合物多为4配位,也是配合物,2Cu2+10CN- =2Cu(CN)43- + (CN)2,试分析该反应的过程是怎样的？,三、铜() 与铜()的相互转化,1、在溶液中，根据铜的电极电势(下页)可知：E(右)E(左)，Cu+易歧化，不稳定。 2Cu+ = Cu2+Cu K=1.0106,
