元素化学ds区元素

关于元素化学ds区元素第1页，课件共24页，创作于2023年2月(一)铜族元素的单质它们的密度大于5g

·

cm-3，都属于重金属，其中金的密度最大，为19.3g·cm-3。与d区元素相比，铜族元素单质的熔点、沸点相对较低，硬度较小，有极好的延展性和可塑性。铜、银、金的导热、导电能力极强，尤以银为最强，铜是最常用的导体。铜、银、金能与许多金属形成合金，其中铜的合金品种最多。银表面反射光线能力强，过去用作银镜、保温瓶、太阳能反射镜。铜族元素的基本性质铜族位于周期系的IB族，包括铜（红色）、银（）、金三种元素。纯铜为，银为银白色，金为黄色。第2页，课件共24页，创作于2023年2月铜和银的用途很广，除用作钱币、饰物外，铜大量用来制造电线、电缆，广泛用于电子工业和航天工业及各种化工设备。铜合金主要用于制造齿轮等机械零件、热电偶、刀具等。铜还是生命必需的微量元素,

有“生命元素”之称。银主要用于电镀、制镜、感光材料等。金主要作为黄金储备、铸币、电子工业及制造首饰。为使金饰品变得坚硬且价格便宜，常把金与适量银、铜熔炼成合金，其中金的质量分数用

“K”表示，1

K

表示金的质量分数为4.166%，纯金为24K金。第3页，课件共24页，创作于2023年2月铜、银、金的化学性质比较稳定。在干燥空气中不易被氧化，有二氧化碳及湿气存在时，则在表面上生成绿色的碱式碳酸铜：金是在高温下惟一不与氧气反应的金属，在自然界中仅与碲形成碲化金。银的活泼性介于铜和金之间。银在室温下不与氧气和水反应，即使在高温下也不与氢气、氮气或炭作用，与卤素反应较慢，在室温下与含有硫化氢的空气接触时，表面生成一层黑色的硫化银：铜、银不溶于非氧化性稀酸溶液，但溶于硝酸和热的浓硫酸溶液中。金不溶于硝酸，但溶于王水中。银不溶于王水，是由于银在王水中表面生成AgCl薄膜而阻止反应进行。第4页，课件共24页，创作于2023年2月二、氧化数铜、银、金三个元素，每一个元素都有+1、+2和+3三种氧化数。最常见的氧化数：铜为+2、银为+1、金为+3。原因是IB族的ns电子和次外层(n-1)d电子能量相差不大，在与其他元素化合时，不仅ns电子能参加反应，(n-1)d电子也能依反应条件的不同，可以部分参加反应，即表现出不同的氧化态。如：Cu2O、CuO、KCuO2(铜酸钾)、AgNO3、AgF2、AgI[AgO2]等。而碱金属主要氧化态是+1。第5页，课件共24页，创作于2023年2月化学活泼性远小于碱金属；从上到下，金属活泼性递减；与碱金属的变化规律相反。三、标准电极电势四、氢氧化物的碱性和稳定性氢氧化物的碱性较弱，且极易脱水形成氧化物，而碱金属氢氧化物是强碱，对热非常稳定。第6页，课件共24页，创作于2023年2月铜、银、金的单质一、存在和冶炼铜族、锌族元素均为亲硫元素，除Au外，主要以硫化物存在地壳中。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。金以单质形式存在。它们都可形成许多合金。

二、性质和用途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+2H2O2Cu+8HCl（浓）→2H3[CuCl4]+H2↑第7页，课件共24页，创作于2023年2月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。银、金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）→Cu（OH）2·CuCO3银、金则不发生这个反应。铜、银能和H2S、S反应：4Ag+2H2S+O2→2Ag2S+2H2O金则不能。第8页，课件共24页，创作于2023年2月铜与银很容易溶解在硝酸或热的浓硫酸中，而金只能溶于王水中。这时，硝酸作为氧化剂，盐酸作为配位剂：Cu+2H2SO4（浓）→CuSO4+SO2+2H2O3Ag+4HNO3→3AgNO3+NO+2H2OAu+4HCl+HNO3→HAuCl4+NO+2H2O第9页，课件共24页，创作于2023年2月铜族元素的化合物一、铜的化合物1.氧化物(+1)铜主要为Cu（Ⅰ）、Cu（Ⅱ）化合物，Cu（Ⅱ）最为稳定。最近还发现Cu（0）、Cu（Ⅲ）、Cu（Ⅳ）不很稳定的化合物。Cu（Ⅲ）化合物在生物化学上有重要作用。主要讨论Cu（Ⅰ）、Cu（Ⅱ）的化合物。2.氧化态为+2价的化合物（1）氢氧化铜和氧化铜

Cu2+

←—Cu(OH)2

——→Cu(OH)42-

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）4]2-。Cu（OH）2+2NaOH—→Na2[Cu（OH）4]由于Cu（OH）2的酸性较弱及溶度积较小（Ksp=2.6×10-19），故需和较浓的强碱溶液反应才能溶解。第10页，课件共24页，创作于2023年2月3.卤化物HCl(浓)+Cu+CuCl2===2[CuCl2]-+2H+生成物用水稀释则得CuCl白色沉淀。2Cu2++4I-===2CuI↓+I2除I-,二价铜在有X-及还原剂同时存在时生成CuX（2）卤化铜CuCl2的很浓的溶液呈黄绿色、浓溶液呈绿色{[CuCl4]2-和[Cu(H2O)4]2+的混合色}、稀溶液呈蓝色，无水CuCl2呈棕黄色，共价化合物，结构为:第11页，课件共24页，创作于2023年2月4.硫酸铜CuSO4·5H2O—胆矾，最重要的二价铜盐。水解显微酸性，可与较活泼金属反应、与碱或氨水反应，还可作农药。如：波尔多液将CuSO4·5H2O、CaO及水按1:1:100配制的乳液。在硫酸铜溶液中加入硫代硫酸钠共热生成硫酸亚铜。5.硝酸铜硝酸铜水合物有3种类型。6.配合物铜离子带两个正电荷,因此比亚铜离子更易形成配合物。7.硫化亚铜硫化亚铜是难溶的黑色物质.第12页，课件共24页，创作于2023年2月Cu2+和Cu+的相互转化

当我们考察Cu（Ⅰ）和Cu（Ⅱ）大多数化合物时会发现：Cu（Ⅰ）化合物大都是难溶物或配合物。Cu（Ⅰ）的可溶单盐即Cu+（ag）离子，极不稳定，然而Cu（Ⅱ）与Cu（Ⅰ）不同。许多Cu（Ⅱ）盐都是可溶的，能以Cu2+（aq）离子存在。为什么Cu（Ⅰ）不能以Cu+（aq）离子存在呢？这是因为Cu（Ⅰ）在水溶液中不稳定，发生歧化反应.存在下列平衡：2Cu+（aq）

Cu（s）+Cu2+（aq）（1）Cu（Ⅰ）和Cu（Ⅱ）相对稳定性由电势图

。

第13页，课件共24页，创作于2023年2月19-2锌族元素

19-2-1锌族元素概述锌族元素的通性（1）锌族位于周期系的IIB族，包括锌、镉、汞三种元素。（2）IIB族的价电子结构为(n-1)d10ns2。最外层电子数虽然与IIA族相同但性质上却没有多少共同之处。第14页，课件共24页，创作于2023年2月11-2锌族元素

锌族元素概述（3）IIB族的次外层为18电子构型，Z*（有效核电荷）高，故第一电离势比碱土金属的高、半径小。第15页，课件共24页，创作于2023年2月锌族元素的重要化合物1、氢氧化物和氧化物

Zn（OH）2是两性化合物，因而可溶于过量的强碱中形成羟基锌酸盐[Zn（OH）4]2-Zn（OH）2＋2OH-—→[Zn（OH）4]2-与Zn（OH）2不同，Cd（OH）2的酸性特别弱，不易溶于强碱中（只缓慢溶于热、浓的强碱中）。Hg（OH）2极不稳定，当汞盐与碱反应，析出的不是Hg（OH）2，而是黄色的HgO。因Hg（OH）2立即分解Hg2++2OH-→HgO↓+H2OAg2O显弱碱性，不溶于碱。Zn（OH）2和Cd（OH）2比Hg（OH）2稳定，只在加热时脱去水，变为ZnO、CdO。第16页，课件共24页，创作于2023年2月2、硫化物

Zn、Cd、Hg的硫化物颜色由Zn至Hg依次加深（白色、黄色、黑色），它们的溶解度依次降低。根据它们溶度积的差别，控制溶液的pH值，可将Zn、Cd分离。HgS是溶解度最小的金属硫化物，只能溶于王水3HgS＋12HCl＋2HNO3—→3H2[HgCl4]+3S↓+2NO↑+4H2O还可溶于浓Na2S溶液中，生成二硫合汞酸钠：HgS+Na2S（浓溶液）—→Na2[HgS2]第17页，课件共24页，创作于2023年2月

3、卤化物汞的卤化物除氟化物外均为共价型，HgCl2为典型的共价分子。在HgCl2水溶液中几乎99％为HgCl2分子，其解离常数很小：

HgCl2HgCl+Cl-

K1=3.2×10-7

HgCl+Hg2+＋Cl-

K2=1.8×10－7

这是因为Hg2+的有效核电荷较Zn2+、Cd2+高，离子极化力强，使键型发生变化，ZnCl2、CdCl2为离子键，HgCl2为共价键。第18页，课件共24页，创作于2023年2月

4、配合物在锌族元素中，M2+离子都能形成配合物，而Hg（Ⅱ）的配位能力最强，它能与许多配体形成稳定的配合物Zn2+＋4CN-—→[Zn（CN）4]2-

K稳=1.0×1016Cd2++4CN-→[Cd（CN）4]2-K稳=1.3×1018Hg2+＋4CN-→[Hg（CN）4]2-

K稳=3.3×1041由于Hg2+的极化力强，极易与大的可极化的配体形成稳定的配合物。例如，与氮配体能形成较稳定配合物，与硫配体形成配合物的稳定性大于氧配体，而卤配合物的稳定性：Cl-＜Br-＜I-。Hg2+＋4Cl-→[HgCl4]2-

K稳＝1.6×1015Hg2++4I-—→[HgI4]2-

K稳=7.2×1021第19页，课件共24页，创作于2023年2月

三、锌的生物作用和含镉、汞废水处理1、锌的生物作用

锌在人体内的含量为1.5-2.5克，与铁相当，但却是人体必不可少的微量元素之一。它参与人体的免疫、认知、调节人体生命活动等多种功能。缺锌症以慢性的、非炎性皮炎为特征，该病以皮肤增厚。