第讲铜副族和锌副族元素优质课件专业知识讲座.ppt

无机化学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第22章 铜副族和锌副族元素,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,了解,ds,区元素与,s,区元素的异同,熟悉铜副族元素与锌副族元素的单质,掌握,Cu,（,）与,Cu,（,）、,Hg,（,）与,Hg,（,）,间的相互转化,掌握,Cu,2+,、,Ag,+,、,Zn,2+,、,Cd,2+,、,Hg,2+,的重要反应和离子鉴定,本章学习要求,22.1 铜副族元素,22.1.1 铜副族元素简介,22.1.2 铜副族元素的重要化合物,22.1.3 铜副族元素的配合物,22.1.4 Cu（I）和Cu（II）的相互转化,22.1.5 IB族元素与IA族元素的对比,22.1 铜副族元素,铜副族元素位于周期表的,ds,区，系第,IB,族元素，包括铜,Cu(copper),、银,Ag(silver),、金,Au(gold),三种元素。,价电子构型：,(,n,-1)d,10,n,s,1,22.1.1 铜副族元素简介,铜、银、金最常见的氧化数分别为,+2,、,+1,、,+3,。,铜副族金属离子具有较强的极化力，本身变形性又大，所以它们的,二元化合物一般有相当程度的共价性,。,氧化态,铜副族元素的标准电极电势图,22.1 铜副族元素,存在形式,地壳里的相对丰度很低，分别为：,Cu,为,6.810,-3,，,Ag,为,810,-6,，,Au,为,410,-7,铜,主要以硫化物、氧化物和碳酸盐形式存在。主要矿石是黄铜矿,CuFeS,2,(,占铜矿蕴藏量的,50,以上,),、辉铜矿,Cu,2,S,、赤铜矿,Cu,2,O,和孔雀石,Cu,2,(OH),2,CO,3,银,广泛分布在硫化物矿石中，以辉银矿,Ag,2,S,为主,金,虽然稀少，大都以单质或碲化物，如碲金矿,(AuTe,2,),的形式分布；另外，海水中亦含有相当数量的金。,孔雀石,Cu,2,(OH),2,CO,3,辉银矿,Ag,2,S,碲金矿,AuTe,2,单质的物理和化学性质,颜色：,Cu(,紫红,),，,Ag(,白,),，,Au(,黄,),，,其固体都呈面心立方结构,熔、沸点较其它过渡金属低,导电导热性好，且,Ag Cu Au,延展性好,Cu,22.1 铜副族元素,物理性质,铜、银、金之间以及与其他金属都,易形成合金,。其中铜的合金品种最多，例如黄铜,(Cu 60%,Zn 40%),；青铜,(Cu 80%,；,Sn,15%,，,Zn 5%),；白铜,(Cu 50%,70%,Ni 13%,15%,Zn 13%,25%),等。,Cu,与,O,2,反应，加热时，,Au,和,Ag,不与,O,2,发生反应,22.1 铜副族元素,化学性质,碱式碳酸铜,当有沉淀剂或配合剂时，,Cu,、,Ag,、,Au,均可与,O,2,反应,O,2,所以不可用铜器盛氨水,。,银器年久变黑。,与X,2,反应,常温下反应,常温下反应较慢,只能在加热条件下进行,活泼性：,Cu Ag Au,22.1 铜副族元素,硫脲,与酸反应,Cu,，,Ag,，,Au,不能置换稀酸中的,H,+,（,还原性差）,生成沉淀或配合物时，单质还原能力增强,二,硫脲合铜（）配离子,Cu，Ag，Au可溶于氧化性酸,22.1 铜副族元素,Cu(),为,d,10,构型，其化合物一般白色或无色,Cu(),为,d,9,构型，其化合物一般呈现颜色,22.1.2 铜副族元素的化合物,22.1 铜副族元素,常见的铜的化合物,常见的银和金的化合物,22.1 铜副族元素,22.1 铜副族元素,氧化物及氢氧化物,铜可以形成,黄色或红色的氧化亚铜,(Cu,2,O),和,黑色的氧化铜,(,CuO,),两种氧化物，它们都不溶于水。,CuO,具有氧化性，在高温时，在有机分析中常使有机物的气体从热的,CuO,上通过，将气体氧化成,CO,2,和,H,2,O,。,将碱加到,Cu,2+,溶液中，便可以得到浅蓝色的,Cu(OH),2,沉淀。,Cu(OH),2,微显两性,(,但以弱碱性为主,),。,银和金对氧的亲和力比较弱。,Ag,2,O,是一种暗棕色沉淀，可将碱加到可溶性的,Ag(),盐中制得。,Ag,2,O,加热到,160,以上时，就分解成金属银。,卤化物,CuCl,2,是最重要的卤化物，是共价化合物，易溶于水，亦易溶于乙醇及丙酮等有机溶剂。,x-,射线测定表明其结构为链状,22.1 铜副族元素,CuCl,2,浓的水溶液中，可形成黄色的,CuCl,4,2-,，此时溶液中同时含有,CuCl,4,2-,和,Cu(H,2,O),4,2+,，通常为黄绿色或绿色。,CuCl,2,的稀溶液为浅蓝色，主要是,Cu(H,2,O),4,2+,亚铜的卤化物都是白色的难溶化合物,，其溶解度按,Cl,、,Br,、,I,的顺序减少。,卤化亚铜可以通过还原剂，如,Na,2,S,2,O,3,，,SO,2,、,Cu,及,SnCl,2,等将,CuCl,2,还原,得到。,2CuCl,2,+SO,2,+H,2,O2CuCl+H,2,SO,4,+HCl,22.1 铜副族元素,AgCl,、,AgBr,及,AgI,都难溶于水，溶解度依,AgCl,、,AgBr,、,AgI,的顺序降低，颜色顺序加深。,AgF,为无色，易溶于水；,AgCl,为白色，,AgBr,为浅黄色，,AgI,为黄色。只有,AgF,易溶,卤化银的溶解性及颜色变化特性，可用离子极化理论来解释：,卤素离子的变形性从,F,-,到,I,-,随离子半径的增加而依次增大。,F,-,离子变形性小，,AgF,为离子型晶体，所以它易溶于水且无色。,I,-,离子变形性大，受,Ag,+,的极化作用而使,AgI,变为共价型晶体，故,AgI,难溶于水、颜色也深。,卤化银在含,X,-,的溶液中的溶解度比水中的溶解度大,，这是因为,Ag+,离子生成了,AgX,2,-,，,AgX,3,2-,和,AgX,4,3-,等配离子。,硫化物及硫酸盐,硫酸铜,是最常见的铜盐，无水硫酸铜,(CuSO,4,),为白色粉末，但从水溶液中结晶时，得到的是蓝色五水合硫酸铜,(CuSO,4,5H,2,O),晶体（,胆矾,）。,22.1 铜副族元素,结构两种解释的示意图,铜、银、金的硫化物都是黑色或接近黑色的。其氧化态为,+1,的硫化物比较稳定。,银的化合物的特点,难溶盐多,易溶：,AgNO,3,AgF,AgClO,4,难溶：,AgX,AgCN,AgSCN,Ag,2,S,AgCO,3,Ag,2,CrO,4,热稳定性差,（见光、受热易分解）,颜色：,AgCl,AgBr,AgI,Ag,2,O AgCrO,4,Ag,2,S,白 浅黄 黄 褐 砖红 黑,22.1 铜副族元素,配合物：,CuCl,2,-,CuBr,2,-,CuI,2,-,Cu(SCN),2,-,Cu(CN),2,-,K,f,：小 大,Cu(I)的配合物多为2配位,22.1.3 铜、银、金的配合物,H,2,O,22.1 铜副族元素,形成Cu(NH,3,),2,+,，但不稳定,易被空气氧化而非歧化,0.013V,-0.128V,O,2,浅蓝,深蓝,浅蓝,深蓝,浅蓝,蓝,22.1 铜副族元素,Cu(II)的配合物多为4配位,H,2,O,(,暗红,),Ag(I,),通常以,sp,杂化轨道与配体,Cl,-,，,NH,3,，,S,2,O,3,2-,，,CN,-,等形成配位数为,2,的直线型配合物,Ag(NH,3,),2,+,、,Ag(SCN),2,-,、,Ag(S,2,O,3,),2,3-,、,Ag(CN),2,-,银镜反应：,Ag(NH,3,),2,+,具有弱氧化性，可以被醛或葡萄糖还原为银，工业上利用银镜反应为镜子和保温瓶胆镀银；在有机化学上用它来鉴定醛基。,Ag()的配合物,(1)水溶液中：稳定性 Cu(I),E,(,左),，Cu,+,易歧化，,不稳定,2Cu,+,Cu,2+,+Cu,K,=1.010,6,22.1 铜副族元素,Cu,2+,0.859V,CuI,-0.185V,Cu,Cu,2+,0.438V,CuCl,2,-,0.241V,Cu,Cu,2+,0.509V,CuCl,0.171V,Cu,Cu(NH,3,),4,2+,0.013V,Cu(NH,3,),2,+,-0.128V,Cu,(2)有配合剂、沉淀剂时，Cu(I)稳定性提高,22.1 铜副族元素,(3)高温，固态时：稳定性 Cu(I)Cu(II),1800,22.1 铜副族元素,Cu,2+,的氧化性,I,-,CN,-,水溶液中铜副族元素的离子及反应,22.1 铜副族元素,Cu,2+,的鉴定：(弱酸性),红棕,Ag(I)离子的反应,22.1 铜副族元素,鉴定,S,2,O,3,2-,Ag,+,的沉淀与溶解,22.1 铜副族元素,Ag,+,的鉴定,I,-,HNO,3,22.1 铜副族元素,22.1.5 IB族元素和IA族元素性质对比,物理性质：,IA,族单质金属的熔点、沸点、硬度均较低；而,IB,族金属则具有较高的熔点和沸点，并且有良好的延展性，导热性和导电性。,一般化学性质：,IA,族是极活泼的轻金属，在空气中极易氧化，能与水剧烈反应，同族内的活泼性随原子序数增大而增加；而,IB,族都是不活泼的重金属。在空气中比较稳定，与水几乎不反应，同族内的活泼性随原子序数增大而减小。,原因解释：,这些与它们的标准电极电势有关，,IA,族金属的,E,（,M,+,/M,）值很负，是很强的还原剂，能从水中置换出氢气；而,IB,族金属的,E,（,M,+,/M,）很正，不能从水中和稀酸中置换出氢气。,化合物与颜色,IA,族所形成的化合物大多是无色的离子型化合物；而,IB,族的化合物有相当程度的共价性，大多数显颜色。,IA,族的氢氧化物都是极强的碱，且非常稳定；而,IB,族的氢氧化物碱性较弱，并且不稳定，易脱水形成氧化物。,IA,族的离子一般很难成为配合物的形成体；而,IB,族的离子则有很强的配合能力。,原因解释：,IA,和,IB,族单质和化合物性质上的差别都和,IB,族元素的次外层,d,电子也能参与成键，它们的离子具有,d,10,、,d,9,、,d,8,等结构特点有关。,22.2 锌副族元素,22.2.1 锌副族元素简介,22.2.2 锌副族元素的化合物,22.2.3 Hg(II)和Hg(I)的相互转化,22.2 锌副族元素,22.2.1 锌副族元素的单质,锌族元素的最大特点是其,d,轨道完全填满,，从满层失去电子较困难，所以它们一般不参与成键。,常见氧化值：,+2,，,(Hg,2,2+,为,+1),22.2 锌副族元素,锌族元素系周期表中第,B,族元素，包括锌,Zn(zinc),，镉,Cd(cadmium,),，汞,Hg(mercury),三种元素。,价电子构型,：,(,n,-1)d,10,n,s,2,氧化态,物理性质,低熔点：,Zn,：,419,Cd,：,321 Hg,：,-39,（室温下唯一的液态金属）,易形成合金：,黄铜,Cu-Zn,；,汞齐,Na-Hg,，,Au-Hg,，,Ag-Hg,，用于提取贵金属,闪锌矿,朱砂,22.2 锌副族元素,存在形式,锌族元素在自然界中多以硫化物形式存在。锌的主要矿石有：闪锌矿,ZnS,、菱锌矿（,ZnCO3,）、红锌矿（,ZnO,），且常与方铅矿（,PbS,）共生而成铅锌矿。,汞矿主要有辰砂,(,又名朱砂,),HgS,红，黑两种变体。锌矿常与铅、银、镉等共存，成为多金属矿。大部分镉是在炼锌时以副产品形式得到的。,单质的化学性质,与,O,2,反应（在干燥空气中稳定）,潮湿：,加热：,22.2 锌副族元素,稳定性下降,360,470,与,S,反应,M+S MS,ZnS(白),CdS(黄),HgS(朱砂，辰砂),Zn,与,OH,-,，,NH,3,反应,22.2 锌副族元素,与酸反应,锌族的,M,2+,为,18,电子型离子，均为无色，其化合物一般也无色。但依,Zn,2+,、,Cd,2+,、,Hg,2+,的顺序，离子的极化力和变形性逐渐加强，,Cd,2+,，,特别是,Hg,2+,与易变形的阴离子如,S,2-,、,I,-,等形成的化合物往往有显著的共价性，呈现很深的颜色和较低的溶解度。,这种显色是由于,S,2-,、,I,-,离子的变形性大，容易发生电荷迁移的缘故。,22.2.2 锌副族元素的化合物,硫化物,向,Zn,2+,、,Cd,2+,、,Hg,2+,的溶液中通入,H,2,S,气体时，都会生成相应的硫化物沉淀,.,氧化物和氢氧化物,ZnS+3O,2,2ZnO+2SO,2,CdO+CO,2,CdCO,3,氧化物：,氧化锌,(,ZnO,),，,俗称锌白，为白色粉末；氧化汞,(,HgO,),有红、黄两种变体，都不溶于水，有毒。,Zn(OH),2,为两性,，既可溶于酸又可溶于碱。溶于酸成锌盐，溶于碱则成四羟基合锌配离子,规律：,氧化物和氢氧化物的碱性按锌、镉、汞的顺序递增。,Zn(OH),2,和,Cd(OH),2,均易受热脱水变为,ZnO,和,CdO,。铜族、锌族的所有氢氧化物均易脱水成为氧化物。,Zn(OH),2,+2H,+,Zn,2+,+2H,2,O,Zn(OH),4,2-,Zn(OH),2,+2OH,-,卤化物：,HgBr,2,，,HgI,2,为共价分子,，而,HgF,2,为离子型化合物,HgCl,2,：,升汞，直线型共价分子，易升华，微溶于水，,剧毒,Hg,2,Cl,2,：,甘汞，直线型共价分子，有甜味，难溶于水，,无毒,汞的化合物,22.2 锌副族元素,硝酸盐：,Hg(NO,3,),2,、,Hg,2,(NO,3,),2,是离子型化合物,易溶于水。,Hg,2+,0.92V,Hg,2,2+,0.793V,Hg,锌和镉的重要反应,与,OH,-,反应,398K,523K,22.2.3 水溶液中锌副族元素的离子及反应,22.2 锌副族元素,与,NH,3,H,2,O,反应,与,S,2-,反应,锌钡白(立德粉),22.2 锌副族元素,Zn,2+,的鉴定（碱性条件）,22.2 锌副族元素,二苯硫腙,(,CCl,4,溶液),绿色,螯合物,上层(水)粉红色,下层(,CCl,4,)棕色,汞的重要反应,与,OH,-,反应,22.2 锌副族元素,亦可利用HgCl,2,鉴定Sn,2+,。,Hg,2+,的鉴定,E,A,Hg,2+,0.92V,Hg,2,2+,0.793V,Hg,HgS,-,0.758V,Hg,2,S,-,0.598V,Hg,可见：Hg(I)在游离时不歧化，形成沉淀(除Hg,2,Cl,2,)或配合物时歧化。,若Hg,2+,由Hg(NO,3,),2,溶液提供，则：,22.2 锌副族元素,与,S2-,反应,HgS难溶于盐酸或硝酸中，但溶于王水和过量的浓的Na,2,S溶液(HgS,K,sp,=1.6,10,-52,)。,与,NH,3,的反应,HgCl,2,或,Hg,2,Cl,2,HgCl,2,+2NH,3,NH,2,HgCl(s,白，胺基氯化汞,)+NH,4,Cl,Hg,2,Cl,2,+2NH,3,NH,2,Hg,2,Cl(s,白,)+NH,4,Cl,NH,2,Hg,2,ClNH,2,HgCl(s,白,)+Hg(s,黑,),过量,NH,4,Cl,：,NH,2,HgCl+2NH,3,+NH,4,ClHg(NH,3,),4,Cl,2,Hg(NO,3,),2,或,Hg,2,(NO,3,),2,Hg,2+,+NO,3,-,+4NH,3,+H,2,O HgONH,2,HgNO,3,(s,白,)+3NH,4,+,2Hg,2,2+,+NO,3,-,+4NH,3,+H,2,O HgONH,2,HgNO,3,(s,白,)+2Hg+3NH,4,+,过量,NH,4,Cl,时：,HgO,NH,2,HgNO,3,+4NH,3,+3NH,4,+,2 Hg(NH,3,),4,2+,+NO,3,-,+H,2,O,22.2 锌副族元素,与,I,-,，,SCN,-,的反应,22.2 锌副族元素,22.2.3 Hg()和Hg()的相互转化,Hg,2,2+,在溶液中能够稳定的存在。,较,Hg,2+,和,Hg,稳定，不容易发生歧化反应。在溶液中,Hg,2+,可氧化,Hg,而生成,Hg,2,2+,，,常利用,Hg,2+,与,Hg,反应制备亚汞盐,Hg(NO,3,),2,+HgHg,2,(NO,3,),2,K,81.28,Hg,2,2+,与,Hg,2+,的转化取决于反应条件的控制：,为了使,Hg,2,2+,的歧化反应能够进行，最简单的方法是降低溶液中,Hg,2+,的浓度，如加入沉淀剂或配合剂时，使之变为难溶物或难解离的配合物,Hg,2,2+,+S,2-,HgS,+Hg,Hg,2,Cl,2,+2NH,3,Hg(NH,2,)Cl+Hg+NH,4,Cl,Hg,2,2+,+4I,-,HgI,4,2-,+Hg,本章作业(可不交),P565-567,1、2、4、8、9、10,本学期教学内容全部完成,谢谢诸位！,