区元素精品课件

1、关于区元素第一张，PPT共三十一页，创作于2022年6月ds区元素包括IB族的Cu、Ag、Au和IIB族的Zn、Cd、Hg。价电子构型分别为(n-1)d10ns1和(n-1)d10ns2。氧化数：Cu有+1、+2两种氧化态，Ag以+1氧化态最为常见。Zn、Cd、Hg以+2氧化态最为常见，但Hg有+1氧化态（Hg22+双聚离子），也较易以单质Hg形式存在。从结构上看，ds区元素的核电荷数比相应的s区元素大10（d电子填满）。而d电子的屏蔽效应较小，因而其有效核电荷数比同周期s区元素相应的要大。因而ds区元素的原子半径和离子半径比相应的s区元素小得多。原子核和价电子结合更紧密，失电子更难（电离能更

2、高）。所以ds区元素的化学性质远不及相应的s区元素活泼。11-1 ds区元素概述第二张，PPT共三十一页，创作于2022年6月导电性最好的金属是Ag，室温下是液体的金属是Hg。锌是ds区元素中唯一能与碱反应的金属(本区最活泼的金属)。Zn + 2H2O +2NaOH = Na2Zn(OH)4 + H2(g)Hg能和多种金属形成汞齐，NaHg齐常在有机合成中做为强的还原剂。人类发现最早的金属之一 人类发现的第一个超导体金属 在 中发现的第一个金属 金属键11-2 ds区元素单质的重要性质第三张，PPT共三十一页，创作于2022年6月碱式碳酸铜4、铜在潮湿的空气中表面会生成铜锈（铜绿），是碱式碳酸

3、铜Ag在空气中长时间后会发暗，是由于和H2S的作用。4Ag + 2H2S +O2 = 2Ag2S + 2H2OAu不能溶于浓HNO3或H2SO4，只能溶于王水，注意其中Au为+3价。Au + 4HCl +4HNO3 = HAuCl4 + NO(g) + 2H2O第四张，PPT共三十一页，创作于2022年6月矿物：孔雀石：Cu2(OH)2CO3，辉铜矿：Cu2S 黄铜矿：Cu2SFe2S3 即 CuFeS2一、铜的重要化合物2 CuFeS2 + 2 SiO2 + 4 O2 = Cu2S + 2 FeSiO3 +3 SO2 Cu2S + O2 = 2 Cu + SO2 用电解法可得纯铜 (99.9

4、9%) ，真空精镏得超纯铜 (99.99999%)制备渣 导电性、导热性好 延展性好物理性质11-3 ds区元素的重要化合物第五张，PPT共三十一页，创作于2022年6月0+2+1CuO+ Cu2+ Cu+ Cu1.80.520+30.3400.10- 0.10Cu(NH3)42+ Cu(NH3)2 + Cu 水溶液中的 Cu()物种是很强的氧化剂，足以将 水氧化而本身还原为Cu()； Cu(I)物种在水溶液中不稳定，歧化产物为Cu() 和 Cu(0)； Cu(I) 的某些配位物种如 Cu(NH3)2 + 在水溶液中 是稳定的 。1、 氧化态和某些氧化还原反应0.159第六张，PPT共三十一页

5、，创作于2022年6月 Cu2+的氧化性 ( 可用于Cu2+的鉴定 ) 水溶液中：稳定性 Cu(I)Cu(II)1800第九张，PPT共三十一页，创作于2022年6月为什么Cu+在水溶液中不能稳定存在？ Cu2+的水合能 (- 2119 kJ mol-1) 比 Cu+ (-581 kJ mol-1) 大得多，可以补偿由 Cu+ 变成 Cu2+ 所消耗的第二电离能 (1958 kJ mol-1) ，水溶液中 Cu2+比 Cu+ 稳定 。下列热力学循环计算出反应 2Cu+(aq) 2Cu2+(aq) + Cu(s) 的 自然该歧化反应易于进行 。2 Cu+(aq) Cu2+(aq) + Cu(s)

6、HCu+(g) Cu2+(g)2 Hh(Cu+) Hh(Cu2+)Hi2+Cu+(g) Cu(g)Hi1HsQuestion 1Solution第十张，PPT共三十一页，创作于2022年6月如何在水溶液中使Cu2+转化为Cu+？ Question 2Solution第十一张，PPT共三十一页，创作于2022年6月（1）氧化物氧化铜 ，黑色 CuO 氧化亚铜，红色 Cu2O制 备2 CuSO4 2 CuO + 2 SO2 + O22 Cu(NO3)2 2 CuO + 4 NO2 + O22 Cu2O + O2 4 CuO2 CuO + H2 Cu2O + H2O加热加热用 途 前一个反应用来除去

7、氮气中的微量氧 （可使用 Cu2O 柱），后一个反应用于Cu2O 的再生 。柱料的失活程度和重新活化程度可由颜色的变化来判断 。 2、 几种常见化合物第十二张，PPT共三十一页，创作于2022年6月（2）硫酸铜（俗称胆矾）Cu + 2 H2SO4(浓) CuSO4 + SO2 + 2 H2O2 Cu + 2 H2SO4(稀) + O2 2 CuSO4 + 2 H2O制 备热分解 CuSO4 5 H2O 也算是一个配合物，受热时脱水过程如下：结 构对Cu(H2O)4SO4H2O 结构的解释有两种 ：H2OH2OOH2OH2Cu O S H O OH O O第十三张，PPT共三十一页，创作于202

8、2年6月Cu(H2O)4SO4H2O 结构的另一种解释第十四张，PPT共三十一页，创作于2022年6月CuSO4溶液中加入氨水，先生成浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀：2Cu2+ + SO42-+ 2NH3H2O = Cu2(OH)2SO4(s) + 2NH4+加入过量氨水，碱式硫酸铜溶解，生成深蓝色的铜氨配离子 Cu2(OH)2SO4 + 8NH3H2O = 2Cu(NH3)42+ + SO42- + 2OH- + 8H2O加入铵盐后能促进反应进行：NH4+ + OH- = NH3H2O (反应的偶合)加入酸后，反应向左进行（平衡向左移动）第十五张，PPT共三十一页，创作于2022年6月二、银盐除Ag

9、NO3外，银(I)盐大都难溶于水， AgNO3在日光直接照射下能逐渐分解：2AgNO3 = 2Ag + 2NO2(g) + O2(g)因而AgNO3的晶体或溶液应装在棕色的玻璃瓶中。卤化银除AgF易溶于水外，AgCl、AgBr、AgI均难溶于水，颜色依次加深（白-浅黄-黄），溶解度依次降低，这是因为阴离子按Cl- Br- I-变形性依次增大，因而极化作用依次增强的缘故。硫化银，Ag2SAg2S的Ksp=1.6 10-49，可溶于浓HNO3，发生氧化还原反应：3Ag2S + 8HNO3 = 6AgNO3 + 3S(s) + 2NO(g) + 4H2O第十六张，PPT共三十一页，创作于2022年6

10、月三、锌族重要化合物 锌族元素不如碱土金属活泼 Zn、 Cd、Hg 的活泼性依次减弱 与铜族相比，其活泼性依次为 Zn Cd H Cu Hg Ag Au 最重要的一点是 Hg(I) 氧化态在水溶液中不发生歧化 (aq) = Hg(l) + Hg2+(aq) = 6.0 10 3第十七张，PPT共三十一页，创作于2022年6月Question 3Solution如何能促进反应 (aq) = Hg(l) + Hg2+(aq) 向右进行 ？ + 2 OH HgO + Hg + H2O + H2S HgS + Hg + 2H+ + 4 I + Hg 由于该反应的平衡常数很小，意味着平衡易于向左边方向移

11、动, 所以只有在含有 离子的溶液中加入 离子的沉淀剂如 OH, NH3, S2-, 等或配合剂如 I, CN等时，上述反应才向右进行, 如：第十八张，PPT共三十一页，创作于2022年6月 铜和汞都有正一价，但是它们在水溶液中的稳定性却相反。您能给以正确的解释吗？ 因而，在水溶液中稳定 Cu(I) 要用到沉淀剂或配合剂，而在第二个反应中，却要到沉淀剂或配合剂去稳定 Hg 2+ .Question 4Solution显然，从下面的平衡中可以得到提示：2Cu+ Cu2+ + Cu = 1.0106 (aq) = Hg(l) + Hg2+(aq) = 6.0 10 3第十九张，PPT共三十一页，创作

12、于2022年6月1. 氯化锌 第二十张，PPT共三十一页，创作于2022年6月2. 氯化汞(升汞) 升汞HgCl2有剧毒，因易升华而得名。 HgCl2(aq) + 2 Cl-(aq) HgCl42-(aq) HgCl2(aq) + 2 NH3(aq) Hg(NH2)Cl(s, 白色) + NH4Cl(aq) 定性检验Hg2+离子的反应 2 HgCl2(aq) + SnCl2(aq) + 2 HCl(aq) Hg2Cl2(s, 白色) + H2SnCl6(aq) Hg2C12(s) + SnCl2(aq) + 2 HCl(aq) 2 Hg(l, 黑色) + H2SnCl6(aq) 第二十一张，P

13、PT共三十一页，创作于2022年6月3. Hg(I)盐Hg2Cl2，俗称甘汞，少量无毒。由金属Hg、Hg2Cl2以及KCl溶液组成的电极称为甘汞电极，是常用的参比电极（电极电势是恒定的）。Hg2(NO3)2，易溶。Hg(NO3)2 + Hg = Hg2(NO3)2*汞盐的医药应用：HgCl2的稀溶液在外科上用做消毒剂。Hg2Cl2在医药上用做泻药。第二十二张，PPT共三十一页，创作于2022年6月 为什么氯化亚汞分子式要写成 Hg2Cl2而不能写成 HgCl ？ Hg 原子电子构型为5d106s2。若氯化亚汞分子式写成HgCl，则意味着在氯化亚汞的分子中, 汞还存在着一个未成对电子, 这是一种

14、很难存在的不稳定构型；另外,它又是反磁性的, 这与 5d106s2 的电子构型相矛盾。因此, 写成 Cl Hg Hg Cl 才与分子磁性一致，试验证明其中的汞离子是Hg-Hg2+, 而不是Hg+。 这一结论可以通过很多实验方法证明, 例如，平衡常数法, 浓差电池法,电导法,拉曼光谱法, X射线衍射法等。Question 5Solution第二十三张，PPT共三十一页，创作于2022年6月4. 碘化汞 Hg2+(aq) + 2 I (aq) HgI2(s, 桔红色) HgI42- (aq，无色) I-(aq)NH2I(s, 红褐色) + 7 I (aq) + 2 H2O(l)NH3(aq)+2H

15、gI42-(aq) + 3 OH-(aq)Hg / OHg K2HgI4 的 KOH 溶液称为“奈斯勒试剂”，用于检出微量 离子：第二十四张，PPT共三十一页，创作于2022年6月 5. 锌、镉、汞的硫化物 第二十五张，PPT共三十一页，创作于2022年6月四、ds区元素的氢氧化物氢氧化物中AgOH、Hg(OH)2不稳定，立即分解为氧化物。2Ag+ + 2OH- = Ag2O(s) + H2OHg2+ + 2OH- = HgO(s) + H2OZn(OH)2，白色沉淀，两性，可溶于过量的碱，形成Zn(OH)42-。Zn(OH)2 + 2OH- = Zn(OH)42-Cd(OH)2，白色沉淀，碱

16、性，不溶于过量的碱。Cu(OH)2略显两性，易溶于酸，可溶于浓碱溶液，形成Cu(OH)42-Cu(OH)2 + 2OH- = Cu(OH)42-四羟基合铜离子可被葡萄糖还原为鲜红色的Cu2O2Cu(OH)42- + C6H12O6 = Cu2O(s) + 2H2O +C6H12O7 +4OH-医院里常用这个反应来检验糖尿病。第二十六张，PPT共三十一页，创作于2022年6月补充：ds 区元素形成的重要配合物一、Cu2+价电子构型为3d9，有一个成单电子，所以它的化合物具有顺磁性。由于可以发生d-d跃迁，化合物都有颜色。铜(II)的配位数常见的有4、5、6。和简单的单齿配体易形成配位数为4的正方

17、形配位单元，如CuCl42-、Cu(NH3)42+等。其结构为平面正方，一般解释为成单电子排在dz2轨道上，z轴向的两个配体受到的斥力大，距离核较远，形成拉长八面体，若轴向的两个配体拉的太远，则Cu(NH3)4(H2O)22+失去轴向两个配体H2O，变成Cu(NH3)42+平面正方形结构，这就是Jahn-Teller效应。形成6配位时多为拉长八面体构型，五配位为四方锥构型，在配合物中是很常见的，尤其是多齿的有机配体。第二十七张，PPT共三十一页，创作于2022年6月二、Ag+Ag+与单齿配体形成的配位单元中，以配位数为2的直线形最为常见，如Ag(NH3)2+、 Ag(S2O3)23- 、Ag(

18、CN)2- 等。这些配离子常常是无色的，因为d轨道全充满，不存在d-d 跃迁。2Ag(NH3)2+ + RCHO + 3OH- = 2Ag + RCOO- + 4NH3 +2H2O该反应称为银镜反应，常用来鉴定醛，工业上用于制造保温瓶和镜子镀银。二、Zn2+Zn2+可以与NH3、CN- 形成稳定的配离子Zn(NH3)42+ 、Zn(CN)42- ，Zn(OH)2可溶于氨水，铵盐（NH4+）的存在能促进这个反应的进行：Zn(OH)2 + 4NH3H2O = Zn(NH3)42+ + 2OH- + 4H2OOH- + NH4+ = NH3H2O (反应的耦合)第二十八张，PPT共三十一页，创作于2022年6月四、Hg2+Hg2+中滴加过量KI溶液，可以形成无色的HgI42-配离子。HgS可以溶于王水中，形成HgCl42-离子。* ds区元素配合物的配位数：+1价金属离子（氧化数为+1）时容易形成2配位（配位数为2）：CuCl2+ 、A