第十八部分铜锌副族教学课件教学教材

第十八章铜、锌副族

§18-1铜族元素一、通性二、单质的物理性质和化学性质三、铜族元素的存在和冶炼四、铜族元素的重要化合物2025/1/181一、通性CuAgAuⅠA价电子层结构3d104s14d105s15d106s1ns1主要氧化数+1,+2+1+1,+3+1ψθ（M+/M）0.5210.7991.68-2.7～-2.9电负性1.901.932.540.98～0.97金属活性逐渐降低逐渐增强2025/1/182问题：1.活泼性ⅠB＜ⅠA2.ⅠB元素有多种氧化态3.ⅠB的ψθ＞0；ⅠA的ψθ＜04.形成共价化合物的倾向5.形成配合物的倾向2025/1/183二、单质的物理和化学性质

物理性质：⑴特征颜色Cu(紫红)，Ag(银白)，Au(金黄)⑵熔、沸点较其它过渡金属低，比ⅠA金属高⑶导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au⑷延展性好⑸易形成合金黄铜(Cu-Zn)2025/1/184所以不可用铜器盛氨水[Cu(NH3)4]2+Ag对S、H2S非常敏感；银器年久变黑O22025/1/1862.与酸的反应均不置换非氧化性稀酸（HCI、H2SO4）中的H+

;生成难溶物或配合物，使单质还原能力增强。2025/1/187Cu、Ag、Au可溶氧化性酸三者对强碱稳定2025/1/188三、铜族元素的存在与冶炼1.存在黄铜矿（CuFeS2)；胆矾(CuSO4·5H2O)；赤铜矿(Cu2O)；孔雀石[Cu2(OH)2CO3]；

辉银矿(Ag2S);碲金矿(AuTe2)2.火法炼铜2025/1/189⑴2CuFeS2+O2=Cu2S+2Fe2S（焙砂）+SO2↑⑵mCu2S+nFe2S=冰铜FeO+SiO2=FeSiO3(渣浮上）⑶2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2问题：电解铜时,为何Ni、Fe、Zn、Ag、Au、Pt等不在纯铜板上沉积？2025/1/18103.Ag的冶炼Ag以游离态或硫化物矿形式存在于自然界，但常与Pb、Zn、Cu等硫化物共生。4Ag+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Ag(CN)2]+4NaOHAg2S+4NaCN=2Na[Ag(CN)2]+Na2S2Na[Ag(CN)2]+Zn=Na2[Zn(CN)4]+2Ag4.Au的冶炼4Au+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Au(CN)2]+4NaOH2Na[Au(CN)2]+Zn=Na2[Zn(CN)4]+2Au2025/1/1811四、铜族元素的重要化合物2025/1/18121.氧化物和氢氧化物Ag2O：微溶于水，碱性，共价化合物，对热不稳定，易溶于HNO3、氨水。Ag2O+2HNO3→2AgNO3+H2O(HCI,H2SO4?)Ag2O+4NH3+H2O→2[Ag(NH3)2]++2OH-2Ag2O→4Ag+O2↑2025/1/1813Cu2O:暗红（黄），难溶于水的弱碱性共价化合物，能溶于稀酸、氨水，热稳定性高。Cu2O+2HCI（稀）→2CuCI↓（白）+H2OCu2O+4HCI（浓）→2H[CuCI2]+H2OCu2O+H2SO4→（Cu2SO4）→CuSO4+Cu+H2OCu2O+4NH3+H2O→2[Cu（NH3)2]++2OH-（无色，不稳定）4[Cu（NH3)2]++O2+8NH3+2H2O=4[Cu(NH3)4]2++4OH-（深兰色）2025/1/1814

CuO:难溶于水的碱性氧化物，易溶于酸，有氧化性，加热易被H2、C、CO、NH3等还原。2025/1/1815Cu（OH）2：浅兰絮状沉淀，两性偏碱，能溶于酸，氨水，浓强碱。Cu(OH)2=CuO+H2OCu(OH)2+2H+=Cu2++2H2OCu(OH)2+2NaOH(浓）=Na2[Cu(OH)4]葡萄糖Cu2O↓（砖红）Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42++2OH-[CuSO4+4NH3=Cu2(OH)2SO4→Cu(NH3)4SO4]检验糖尿病：红色有病，蓝色没病2025/1/18162.盐类⑴CuX（CuF）

CuCICuBrCuI颜色红白白白水溶性难难难难制法：*

CuCI2+Cu+2HCI=2H[CuCI2]H2OCuCI↓白2025/1/1817CuCI2+SO32-→CuCI↓+SO42-*CuSO4+4KI→2CuI↓+I2+2K2SO4

I2+2Na2S2O3→Na2S4O6+2NaICuCI的氨溶液或盐酸溶液能吸收CO，形成配合物[Cu(CO)CI]H2O-测气体混合物中CO含量。CuCI：难溶于H2SO4，稀HNO3，但能溶于氨水、浓盐酸及碱金属氯化物的浓溶液形成Cu(NH3)2+,CuCI2-(CuCI32-,CuCI43-)2025/1/1818(2)AgX2025/1/1819(3)AgNO3无色晶体，易溶于水，见光受热易分解。储存？中强氧化剂（ψθ=0.7999V）皮肤+AgNO3→黑色蛋白银(4)Ag2SO4白色晶体，微溶于水，易溶于NH3→Ag(NH3)2+2025/1/1820(5)CuCI2棕黄色固体，共价物，易溶于水及一些有机溶剂。极浓液浓溶液稀溶液[CuCI4]2-

[CuCI4]2-与[Cu(H2O)4]2+

[Cu(H2O)4]2+

黄绿色

绿色

兰色2025/1/1821(6)CuSO4无水CuSO4是白色粉末，吸水性强，吸水后显兰色。难溶乙醇、乙醚。可用来检验和除去乙醇、乙醚等有机溶剂中的微量水分。波尔多液：CuSO4·5H2O:CaO:H2O=1:1:100主要组分Cu2(OH)2SO4,农业、果园杀菌剂。(7)硫化物2CuS+10NaCN=2Na3[Cu(CN)4]+2Na2S+(CN)2↑2025/1/18223.配合物⑴银的配合物（sp杂化）K稳：[AgCI2]-<[Ag(NH3)2]+<[Ag(S2O3)2]3-<[Ag(CN)2]-RCHOAg镜2[Ag(NH3)2]++HCHO+2OH-=2Ag↓+HCOONH4+3NH3+H2O2025/1/18232025/1/18242Ag+(过量)+S2O32-=Ag2S2O3↓(白)Ag2S2O3↓+H2O=Ag2S↓(黑)+H2SO4Ag++2S2O32-(过量)

=[Ag(S2O3)2]3-2025/1/1825⑵Cu(Ⅰ)的配合物(多为2配位）CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-大CuCI+HCI（浓）→HCuCI2CuS+CN-

→[Cu(CN)4]3-+(CN)2CuCI(Cu2O)+NH3→Cu(NH3)2+

→[Cu(NH3)4]2+K稳2025/1/1826⑶Cu(Ⅱ)的配合物(多为4配位）RCHOCu2O2025/1/1827[Cu(H2O)4]SO4·H2O2025/1/1828Cu(II)与Cu(I)的转化(1)水溶液中：稳定性Cu(I)<Cu(II)ψθ(右)>ψθ(左)，Cu+易歧化，不稳定2Cu+=Cu2++CuK

=1.0×106Cu2O+H2SO4→CuSO4+Cu+H2O2025/1/1829⑵有配合剂、沉淀剂、还原剂存在时Cu(I)稳定性提高Cu2O+2HCI→2CuCI+H2OCu2++I-→CuI+I2CuCI2+Cu→2CuCICu2++CN-→CuCN↓(白)→[Cu(CN)X]3-X(X=2～4)2025/1/1830(3)高温，固态时：稳定性Cu(I)>Cu(II)1800℃2025/1/18315.Au的化合物3Au+=Au3++2AuK=10132Au+3CI2=2AuCI3(褐红色晶体),二聚，共价.2025/1/1832§18-2锌族元素一、通性二、单质的物理性质和化学性质三、锌、汞的存在和冶炼四、锌族元素的重要化合物2025/1/1833一、通性ZnCdHg价电子层结构：3d104s24d105s25d106s2主要氧化态：+2+2+1,+2电负性：1.651.692.002025/1/1834二、单质的物理、化学性质物理性质：低熔、沸点……..

ZnCdHg

熔点693K594K234K

汞的特性⑴金属中熔点最低，唯一的液态金属；⑵有滚动性，273-573K间，膨胀系数均匀，不润湿玻璃，做温度计；⑶蒸气压低，做气压计；⑷有毒，洒落后用S粉收集；2025/1/1835⑸溶解金属（Na、K、Ag、Au、Zn、Cd、Sn、Pb、TI）形成汞齐,铁族金属不形成汞齐，可用铁制容器盛水银。化学性质：⑴与O2反应（干燥空气中稳定）潮湿保护膜，常温不与水作用2025/1/1836⑵与S作用M+S→MSZnS(白)CdS(黄)HgS(红，朱砂)(黑，辰砂)2025/1/1837⑶与酸作用⑷与碱作用2025/1/1838三、锌、汞的存在和冶炼2025/1/1839四、锌族元素的重要化合物特征：18电子构型，离子均无色Zn2+→Cd2+→Hg2+

极化力，变形性均增大，与易变形的S2-、I-形成化合物。呈很深的颜色和较低的溶解度。ZnCdHg硫化物白，难溶黄，难溶黑或红，极难溶碘化物无色，易溶黄，可溶红或黄，微溶氧化物白，难溶棕灰，难溶红或黄，极难溶2025/1/18401.氧化物和氢氧化物氧化物ZnO：白，难溶于水，两性，高温升华不分解。CdO：棕，难溶于水，弱碱性，高温升华不分解。HgO：红或黄，极难溶于水，碱性，受热易分解。碱热性稳增定强性减弱均共价化合物，溶于酸2025/1/1841氢氧化物Zn2+Cd2+Hg2+OH-Zn(OH)2,白↓,两性,溶酸、碱、氨水。Cd(OH)2,白↓,两性偏碱,溶酸、浓强碱、氨水。HgO，碱性，溶酸。ⅠB、ⅡB所有氢氧化物均易脱水为氧化物，Ag、Au、Hg的氧化物受热易分解为单质。2025/1/18422.盐类⑴卤化物ZnCI2:白色易潮解固体，溶解度是固体盐中最大的，吸水性强，有机合成中做脱水剂。

ZnCI2浓溶液（熟镪水），强配位酸，能溶解许多金属氧化物。ZnCI2+H2O=H[ZnCI2(OH)]FeO+2H[ZnCI2(OH)]=Fe[ZnCI2(OH)]2+H2O焊药，清除金属表面上的氧化物，而不损害金属表面，水分蒸发后，熔化物覆盖在金属表面，使之不再氧化。2025/1/1843HgCI2（升汞）

CI-Hg-CI直线型共价分子,易升华,微溶于水,水中主以分子形式存在，剧毒。*HgCI2+2NH3=Hg(NH2)CI↓（白）+NH4CI

2HgCI2+SnCI2+2HCI=Hg2CI2↓+H2SnCI6Hg2CI2+SnCI2+2HCI=2Hg↓+H2SnCI62HgCI2+SO2+2H2O=Hg2CI2↓+H2SO4+2HCIHgCI2+2CI-=[HgCI4]2-HgCI2的稀溶液有杀菌作用，在外科上做消毒剂2025/1/1844Hg2Cl2（甘汞):CI-Hg-Hg-CI直线型共价分子,有甜味,难溶于水,无毒。在医药上用做泻剂和利尿剂。Hg2CI2+2NH3=Hg(NH2)CI↓(白)+Hg↓+NH4CIHg2CI2+SnCI2+2HCI=2Hg↓+H2SnCI6制备2025/1/1845⑵硝酸盐Hg(NO3)2,Hg2(NO3)2是离子型化合物,易溶于水。制备2025/1/1846*Hg(NO3)2水解：Hg(NO3)2+H2O=Hg(OH)NO3↓+HNO3稳定性:2Hg(NO3)2=2HgO+4NO2↑+O2↑与NH3反应:2Hg(NO3)2+4NH3+H2O=HgO·Hg(NH2)NO3↓(白色)+3NH4NO3与OH-反应:Hg2++2OH-=HgO↓(黄色)+H2O与KI反应:Hg2++2I-=HgI2↓(橘红）HgI2+2KI=K2[HgI4](无色）K2[HgI4]+KOH→奈氏试剂(检验NH4+离子)2025/1/1847Hg2(NO3)2

制备:Hg(NO3)2+Hg=Hg2(NO3)2氧化:2Hg2(NO3)2+O2+4HNO3=4Hg(NO3)2+2H2O水解：Hg2(NO3)2+H2O=Hg2(OH)NO3↓+HNO3与NH3反应:Hg2(NO3)2+2NH3=Hg↓+Hg(NH2)NO3↓

+NH4NO3与OH-反应:Hg22++2OH-=HgO↓+Hg↓+

H2O与KI反应:Hg22++2I-=Hg2I2↓(黄绿色）Hg2I2+2KI=K2[HgI4]+Hg↓2025/1/1848⑶硫化物锌钡白(立德粉)ZnO:锌白2025/1/1849三、配合物Zn2+、Cd2+、Hg2+能与X-(F除外)、NH3、CN-、SCN-等形成四配位的配离子,Hg22+形成配合物的倾向较小。Hg2++S2-→HgS↓（黑）Hg22++S2-→HgS↓（黑）+Hg2025/1/1850四、Hg2+与Hg22+的相互转化Hg2+0.92VHg22+0.789VHgHg22+不歧化2025/1/1851当Hg2+生成难溶物或稳定配合物，Hg22+→Hg2+Hg22++4I-=[HgI4]2-+Hg↓Hg22++2OH-=HgO↓+Hg↓+H2OHg22++S2-=HgS↓+Hg↓Hg2CI2+2NH3=Hg(NH2)CI↓+Hg↓+NH4CI2025/1/1852习题解答：1.(1)2Cu+H2O+CO2+O2=Cu2(OH)2CO3(2)Au+HNO3+4HCI=H[AuCI4]+NO↑+2H2O(3)CuCI42-+4H2O=Cu(H2O)42++4CI-(黄棕)(蓝色）(4)2Cu2++2CI-+SO2+2H2O=2CuCI↓+4H++SO42-(5)Ag++CN-=AgCN↓；AgCN+CN-=[Ag(CN)2]-2[Ag(CN)2]-+S2-=Ag2S↓+4CN-2025/1/18534.(1)Hg22++2OH-=HgO↓+Hg↓+H2O(2)Zn2++4OH-=[Zn(OH)4]2-

(3)Hg2++2OH-=HgO↓+H2O(4)Cu2++4OH-=[Cu(OH)4]2-(5)2Cu++2OH-=Cu2O↓+H2O(6)2Ag++2OH-=Ag2O↓+H2O(7)3HgS+2AI+8OH-=3Hg↓+3S2-+2[AI(OH)4]-(8)2Cu2O+8NH3+8NH4++O2=4[Cu(NH3)4]2++4H2O2025/1/18547.解设：合金中含铜x克，有关反应如下2Cu→2Cu2+2Cu2++4I-=2CuI↓+I2I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6相当量关系式2Cu

2Cu2+

I2

2Na2S2O322X/63.550.1052×29.84×10-3X=0.199（克）Cu质量分数=19.8%2025/1/18558.(1)2025/1/1856二、1.Cu2+Zn2+Hg2+Fe3+Co2+NH3(过量）蓝色无色白↓红棕↓土黄→浅棕Cu2+Zn2+Hg2+Fe3+Co2+NaOH(适量）浅蓝↓白↓黄↓红棕↓浅粉↓2025/1/18572.CuCIAgCIHg2CI2NH3(过量)[Cu(NH3)2]+→[Cu(NH3)4]2+[Ag(NH3)2]+HgNH2CI↓+Hg↓3.Cu2+Ag+Zn2+Hg2+Hg22+NaOHCu(OH)2→Cu(OH)42-Ag2OZn(OH)2→Zn(OH)42-HgOHgO+HgNH3Cu2(OH)2SO4→Cu(NH3)42+Ag2O→Ag(NH3)2+Zn(OH)2→Zn(NH3)42+HgNH2NO3HgNH2NO3+Hg2025/1/18584.Cu2+Ag+Hg2+Hg22+KI适量CuI+I2AgIHgI2Hg2I2KI过量不溶AgI2-HgI42-HgI42-+Hg7.A：HgCI2B:HgOC:HgSD:Na2[HgS2]E:AgCIF:[Ag(NH3)2]CIG:Hg2CI2H:Hg2025/1/1859A:CuCI2B:Cu(OH)2C:CuSD:AgCI①CuCI2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCI②Cu(OH)2+2HCI=CuCI2+2H2O③Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2④CuCI2+H2S=CuS↓+2HCI⑤3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+3S↓+4H2O⑥CuCI2+2AgNO3=Cu(NO3)2+2AgCI↓⑦Ag