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1、铜族元素铜族元素1铜族元素简介 周期系第B元素，包括铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)3种元素，通常称为铜族元素。价电子构型为(n-1)d10ns1。电负性分别为：1.9，1.93，2.54。 在自然界中，铜族元素除了以矿物形式存在外，还以单质（Au、Ag）形式存在。常见的矿物有辉铜矿(Cu2S)、铜蓝（CuS）、黄铜矿（CuFeS2）、赤铜矿（Cu2O）、孔雀石Cu2(OH)2CO3、辉银矿(Ag2S)、碲金矿(AuTe2)等。2铜族元素的单质在冰铜（Cu2SFeS）转化为粗铜的过程中，有如下反应：2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2 。则其中的氧化剂

2、为： Cu2S、O2 ；若反应中，Cu2S为6mol，O27.5mol，则Cu的产率为 50% 。2.1物理性质 铜、银、金都有特征颜色（金属中少见）：Cu(紫红)、Ag(白)、Au(黄)。 铜、银、金的熔沸点不太高。 它们的导电性、导热性、延展性特别突出。它们的导电性顺序为：AgCuAu。由于铜的价格较低，所以，铜在电器工业上得到了广泛的应用。2.2化学性质 铜、银、金的化学活泼性较差(货币金属)，在室温下看不出它们与氧或水作用。在含有CO2的潮湿空气中，铜的表面会逐渐蒙上绿色的铜锈(铜绿碳酸羟铜Cu2(OH)2CO3)。 2Cu + O2 + H2O + CO2Cu2(OH)2CO3 在加

3、热条件下，铜与氧化合成CuO,而银、金不发生变化。此所谓“真金不怕火炼”！注意：当沉淀剂或配合剂存在时，铜、银、金也可与氧发生作用：铜和银不与非氧化性酸反应，都可溶于硝酸和热的浓硫酸中。金只溶于王水。Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+NO+2H2O3铜族元素的化合物3.1铜的化合物铜的常见化合物的氧化值为+1和+2。Cu()为d10构型，没有dd跃迁，Cu()的化合物一般是白色或无色的。Cu()为d9构型，它们的化合物中常因Cu2+发生dd跃迁而呈现颜色。一般说来，在高温、固态时，Cu()的化合物比Cu()的化合物稳定 在水溶液中，Cu()易被氧化为Cu()，水溶液中Cu()的化合物较稳

4、定。3.1.1铜的氧化物和氢氧化物Cu2O为共价化合物，难溶于水。Cu2O由于制备条件的不同，晶粒的大小各异，呈现黄、橙、红等不同的颜色；还有毒，广泛用于船底油漆和制备红色玻璃。Cu2O的制备：高温1273k下分解氧化铜4CuO-2Cu2O红+O2 ；新制氢氧化铜在碱性条件下还原（乙醛、葡萄糖、联氨N2H4）。 Cu2O对热稳定，在1235熔化而不分解。 与酸作用： Cu2O+2HCl=2CuCl+H2O ；Cu2O + H2SO4CuSO4 + Cu + H2O 所以在水溶液中Cu()比Cu()稳定。溶于氨水形成配位化合物 Cu2O+4NH3+H2O=2Cu（NH3）2+（无色）+2OH-

5、CuOH很不稳定，迅速转化成Cu2O。Cu（OH）2 现两性，可溶于酸和过量的强碱溶液中，也可溶于氨水。Cu（OH）2受热易分解成氧化铜。3.1.2 卤化物 CuF（易岐化，未曾制得纯态）呈红色，CuCl为白色，CuBr和CuI为白色或淡黄色。都难溶于水，水中的溶解度顺序为： CuClCuBrCuICuSCNCuCNCu2S 用还原剂还原卤化铜可以得到CuX，常用的还原剂有SnCl2、SO2、Na2S2O3、Cu等，如：Cu2+2Cl-+Cu=2CuCl2-，再稀释可得CuCl沉淀；CuI 可由I-还原：2Cu2+5I-=2CuI+I3- CuX在干燥的空气中比较稳定，但在有水环境下易发生水解

6、和被氧化。4CuCl+O2+3H2O=2CuOCuCl23H2O 8CuCl+O2=2Cu2O+4Cu2+8Cl- 有配合剂、沉淀剂存在时，Cu()的稳定性提高。 Cu2O + 2HCl2CuCl(s) + H2O Cu2+ + 4Cl- + Cu2CuCl2-(泥黄素) 所以，常利用CuSO4或CuCl2溶液与浓盐酸和铜屑混合，在加热条件下制取CuCl2-溶液。 Cu()的配合物多位2配位的，其稳定性顺序为： CuCl的盐溶液能吸收CO，形成氯化羰基亚铜CuCl(CO)H2O，此反应常用于定量测定混合气体中CO的含量。 OC Cl CO Cu Cu H2O Cl OH2 CuX2 无水卤化铜

7、F为白色、Cl为棕色、Br黑色，其中重要的只有氯化铜。 无水CuCl2是共价化合物，其结构为由CuCl42-平面组成的长链。CuCl2极易溶于水，也易溶于一些有机溶剂（乙醇、丙酮）中。CuCl42-Cu（H2O）42+黄色 蓝色 CuCl2 溶液通常为黄绿色或绿色。3.1.3其它化合物 Cu()的化合物易溶于水的较多。 常见的五水硫酸铜(CuSO45H2O)俗称胆矾，晶体呈蓝色，完全脱水后变为白色粉末CuSO4 有人曾对CuSO45H2O的加热分解作了进一步深入研究，发现CuSO4在分解为CuO之前有一黄色物质A产生。A遇水生成另一种不容于水的蓝色固相物质B，同时又2/3的SO42溶于水。B能

8、溶于稀硫酸。若将B进行差热分析，发现有三个吸收峰，对应峰温度依次是：60，412，690，其失重百分比（失重量占样品总量）依次为：3.83%，11.5%，17.0%。试回答：1）A、B的化学式2）写出A与水反应的方程式3）依次写出B在三个温度时的分解反应式 无水CuSO4易吸水，吸水后呈蓝色，常被用来鉴定液态有机物中的微量水。工业上常用硫酸铜作为电解铜的原料。在农业上，用它与石灰乳的混合液来消灭果树上的害虫。 Cu()的配合物多位4配位的，例如： CuSO45H2O也是配合物，即Cu(H2O)4SO4H2O3.2银的化合物在银的化合物中，Ag()的化合物最稳定，而金则以Au()的化合物较为常见

9、，但在水溶液中多以配合物形式存在。 银的化合物具有以下特点： 难溶的多。 易溶：AgNO3, AgF, AgClO4 难溶：AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN, Ag2S, Ag2CO3, Ag2CrO4等。 热稳定性差(见光，受热易分解)。 有颜色。AgClAgBrAgIAg2OAg2CrO4Ag2S白浅黄黄褐砖红黑Ag2O则由可溶性银盐与强碱反应而形成（白色的AgOH不稳定分解成棕黑色的氧化银） Ag2O在300完全分解。卤化银：将Ag2O溶于氢氟酸然后蒸发至有黄色晶体析出而制得AgF，AgF易溶于水。卤化物的颜色、水溶性变化可用离子极化理论解释？ 其中由于AgI的溶

10、解度极小，使得反应可以发生：2Ag+2HI（H2S）=2AgI+H2一般认为水合银离子的化学式是Ag(H2O)4+,它在水中几乎不水解。AgNO3的水溶液呈中性。AgNO3 对不稳定，光照或加热时易分解，微量的有机物可以促使它的见光分解性能，因此要保存在棕色的玻璃试剂瓶中（H2O2不同，H2O2是保存在棕色的塑料试剂瓶） 在Ag+中加入NaOH溶液，因为AgOH极不稳定，析出的沉淀是Ag2O： 2Ag+ + 2OH-Ag2O(s) + H2O Ag()的许多化合物都是难溶于水的，在Ag+的溶液中加入配位剂时，常常先的生成难溶化合物，当配位剂过量时，难溶化合物溶解生成配离子。例如定影反应：AgB

11、r+2S2O32-=Ag（S2O3）23-+Br-含有Ag(NH3)2+的溶液（如何配制？久置会发生什么反应，如何防止？）能把醛或某些糖氧化，本身被还原为单质银。 2Ag(NH3)2+ + HCHO + 3OH-2Ag(s) + HCOO- + 4NH3 + 2H2O 这类反应也叫做银镜反应，工业上利用这类反应来制作镜子或在暖水瓶的夹层内镀银。 又如：Ag+与或反应都生成Ag2CrO4,Ag2CrO4可溶于足量的氨水中： 该性质用于Ba2+和Ag+的分离。(请注意如何具体操作？) Ag+与少量Na2S2O3溶液反应生成Ag2S2O3白色沉淀，放置一段时间之后，沉淀由白色转变为黄色、棕色最后为黑

12、色Ag2S。 当Na2S2O3过量时，Ag2S2O3溶解，生成配离子Ag(S2O3)23-： Ag2S的溶解度很小，难以借配位反应使它溶解，一般采用HNO3的氧化性来实现Ag2S的溶解： 概括以上水溶液中Ag+离子的性质，可通过以下Ag+序作简单小结： Ag+的鉴定。 在Ag+的鉴定实验中，加入HCl有白色沉淀生成仅说明可能有Ag+，必须作进一步的鉴定。即加入NH3H2O沉淀溶解，将该溶液酸化，有白色沉淀产生或在溶液中加入KI，有黄色沉淀产生，才能证明原始溶液中确实存在Ag+。图示如下： 主要反应有： 3.3金的化合物水溶液中Au+很不稳定只有Au（CN）2能稳定存在：3Au+=Au3+2Au

13、2Au+3Cl2=（AuCl3）2红褐色，平面正方形结构。易溶于水：AuCl3+H2O=HAuCl3OH铜族小结：（1）与同周期碱金属相比，铜族元素原子半径较小，I1较大，不如碱金属活泼。（2）铜族元素可有不同的氧化态，如Cu2O、CuO、KCuO2；Ag（AgO2）。（3）铜族元素随电子层数增加，金属性依次减弱，熔沸点依次升高，硬度减小。（4）铜族元素离子的电子层结构为18e，极化能力强，许多二元化合物为共价化合物，难溶于水。如CuCl2、AgI。（5）易形成配位化合物，配位数为2（I），4（II，III）（6）导电性和传热性是金属中最好的。延展性也不错。练习：1、当向蓝色的CuSO4溶液中

14、逐滴加入氨水时，观察到先生成蓝色沉淀，而后沉淀又逐渐溶解成深蓝色溶液，向深蓝色溶液中通入SO2气体，又生成白色沉淀（晶体中含有一种呈三角锥体和一种呈正四面体的离（分）子），将白色沉淀加入稀硫酸中，又生成红色粉末和SO2气体，同时溶液溶液呈蓝色。请写出上述反应的方程式。2、（1）实验证明，硫化铜与硫酸铁在细菌作用下，在潮湿多雨的夏季，成为硫酸和硫酸盐而溶解于水，这就是废石堆渗沥水，矿坑水成为重金属酸性废水的主要原因，试写出配平的化学方程式。（2）从金矿中提取金，传统的也是效率极高的方法是氰化法。氰化法提金是在氧存在下氰化物盐类可以溶解金。试写出配平的化学方程式。（3）实验室中所用的氧化钢（CuO

15、）是黑色粉末。在使用电烙铁时，其头部是一铜制的烙铁头，长期使用，表面被氧化，但脱落下来的氧化膜却是红色的，试说明原因。 3、将锌粒投入CuSO4溶液后，常常可以观察到这样的现象锌粒表面有黑色粉状物生成，并出现少量气泡。静止23小时，黑色粉状物大量增加。经过滤后得到的部分黑色粉状物用蒸馏水洗涤56次，至少量洗液中滴入过量氨水无颜色变化止。晾干黑色粉状物后进一步实验：取少量黑色粉状物于试管中，滴加适量的稀盐酸即出现紫红色粉状物，并伴有极少量的气泡，溶液显淡黄绿色。吸取淡黄绿色溶液少许至另一洁净试管中，加入过量氨水，生成蓝色溶液。1黑色粉状物的组成是什么？2生成黑色粉状物的原因是什么？3如欲在锌拉与

16、CuSO4溶液的反应中观察到表面析出的紫红色铜，应采取什么措施？4、某不活泼金属 X在氯气中燃烧的产物Y溶于盐酸得黄色溶液，蒸发结晶，得到黄色晶体Z，其中 X的质量分数为50。在500mL浓度为0.10mol/L的Y水溶液中投入锌片，反应结束时固体的质量比反应前增加4.95g。X是 ；Y是 ；Z是 。推理过程如下：5、有一无水金属强酸盐，为深蓝绿色结晶。（1）在碱性溶液中此盐可用于诊断糖尿病，生成红色沉淀；此沉淀溶于浓氨水形成无色溶液；该溶液遇空气变成蓝色。（2）在酸性溶液中，此盐与硫酸亚铁反应形成棕色环。（3）将晶体加热有红棕色气体产生；产生的气体可使带火星的木条复燃；若将产生的气体通入酸性

17、KMnO4溶液出现灰黑色沉淀，继续通入则溶液变澄清，此时收集到的气体也可使带火星的木条复燃。 此晶体是什么？写出各步反应方程式。若将晶体加热时产生的气体通入NaOH溶液可否收集到使带火星木条复燃的气体？锌族元素1 锌族元素简介 周期系第B元素，包括锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)3种元素，通常称为锌族元素。它们是与p区元素相邻的d区元素，具有与d区元素相似的性质，如易于形成配合物等。在某些性质上它们又与第四、五、六周期的p区金属元素有些相似，如电负性较铜族小（1.65、1.69、2.00），熔点低（s电子成对）；水合离子都无色等。锌族元素一般以矿物形式存在，例如闪锌矿(ZnS)、菱锌矿（Zn

18、CO3）、铅锌矿、砂(HgS)等。2 锌族元素的单质2.1物理性质 锌、镉、汞都是银白色金属(锌略带蓝色)。 它们都是低熔点金属，特别是汞(5d106S2电子对的惰性，金属键最弱)，它是室温下唯一的液态金属（-39）。 易形成合金，例如黄铜CuZn；汞齐NaHg，AuHg，AgHg。 在0200之间，汞的膨胀系数随着温度升高而均匀地改变，并且不润湿玻璃，在制造温度计时常利用汞的这一性质。另外也用汞填充在气压计中。钠汞齐在有机合成中用作温和的还原剂，金汞齐、银汞齐用于提纯贵金属。2化学性质（锌、镉为中等活泼金属，而汞为不活泼金属） 与氧的作用。 锌、镉、汞在干燥的空气中都是稳定的。在有CO2存在

19、的潮湿空气中，锌的表面常生成一层碱式碳酸盐的薄膜，保护锌不被继续氧化。 4Zn + 2O2 + CO2 + 3H2ZnCO33Zn(OH)2(碱式碳酸锌) 在空气中加热锌、镉、汞都能形成相应的氧化物。 与硫等非金属的作用。 锌、镉、汞均能与硫粉作用，生成相应的硫化物。特别是汞，在室温下就可以与硫粉作用，生成HgS。所以可以把硫粉撒在有汞的地方，防止有毒的汞蒸气进入空气中。若空气中已有汞蒸气，可以把碘升华为气体，使汞蒸气与碘蒸气相遇，生成HgI2，以除去空气中的汞蒸气。 与酸反应。 锌、镉能从稀酸中置换出氢气。汞能与硝酸反应而溶解。 锌与OH-,NH3反应。 锌可以从碱溶液中置换出氢气。 与铝的

20、区别3 锌族元素的化合物锌、镉、汞的价电子构型为(n-1)d10ns2。所以通常形成氧化值为+2的化合物，M2+离子具有较强的极化力，也具有较大的变形性，以致二元化合物具有相当程度的共价性，如：ZnS白色难溶，可溶于稀盐酸，不溶于醋酸CdS黄色难溶，溶于浓盐酸，浓硫酸及热稀硝酸，与CuS相似HgS黑色或红色，极难溶，不溶于浓硝酸，只溶于王水或Na2S、KI的溶液中。ZnI2 无色易溶 CdI2黄色，可溶HgI2红或黄，微溶ZnO白色难溶CdO棕红色，难溶HgO红色或黄色，极难溶汞除了形成氧化值为+2的化合物外，还有氧化值为+1()的化合物（5d106S2电子对的惰性如Tl，Pb的化合价）。3.

21、1 Zn,Cd的化合物（1）卤化物，锌、镉能直接与HX溶液反应生成卤化物，都为线型结构，易溶易水解。ZnCl2+H2O=Cl-Zn-OH+HCl ZnCl2H2O=H+ZnCl2(OH)- 浓溶液呈强酸性无水ZnCl2的制备：用ZnCl2H2O 在HCl气氛中脱水（2）配位化合物，能与X-、NH3、SCN-、CN-等形成配位数为4的配合物，稳定性：Cl-Br-I-CN-沉淀反应： 在Zn2+,Cd2+的溶液中加入强碱，都生成氢氧化物，但Zn(OH)2是两性的，而Cd(OH)2是碱性的。 在Zn2+,Cd2+的溶液中分别通入H2S时，都会有硫化物从溶液中沉淀出来： Zn2+ + H2SZnS(s

22、,白色) + 2H+ Cd2+ + H2SCdS(s,黄色) + 2H+注意：Zn2+只有在氨碱性条件下才能沉淀完全。CdS的黄色可作为鉴定Cd2+的特征颜色。 在ZnSO4溶液中加入BaS时，生成ZnS和BaSO4的混合沉淀物： 此沉淀叫做锌钡白，俗称立德粉，是一种较好的白色颜料，没有毒性，在空气中比较稳定。在Zn2+,Cd2+的溶液中分别加入NH3H2O，均生成氢氧化物沉淀，当NH3H2O过量后生成氨的配合物： 在水溶液中，Zn2+和Cd2+与同种配体形成的两种配合物相比，一般说来后者较稳定。Zn2+的鉴定： 在碱性条件下，Zn2+与二苯硫腙反应，生成粉红色的内配盐沉淀： 此内配盐能溶于C

23、Cl4中，呈棕色。实验现象为：绿色的二苯硫腙四氯化碳溶液与Zn2+反应后充分振荡，静置，上层为粉红色，下层为棕色。3.2汞的化合物汞的卤化物。（HgF2为离子化合物，易溶易水解HgF2+H2O=HgO+2HF）氯化汞(HgCl2也称升汞)，是直线型共价分子，易升华，微溶于水，在水溶液中主要以分子形式存在，易溶于有机溶剂；剧毒。氯化亚汞(Hg2Cl2也称甘汞)，也是直线型分子(ClHgHgCl)，反磁性物质。有甜味，难溶于水，无毒。 HgSO4+2NaCl=HgCl2+Na2SO4 溶于Cl-(aq)，HgCl2+2Cl-=HgCl42- 可水解，氨解：HgCl2+2H2O=Cl-Hg-OH+H

24、3O+Cl- 稀氨水中，HgCl2+2NH3 =Cl-Hg-NH2白色+NH4+Cl- NH4Cl-NH3H2O 的缓冲溶液，HgCl2Hg（NH3）2Cl2Hg（NH3）4Cl2在HgCl2溶液中通入H2S时，会析出HgS沉淀：例如：汞盐可溶于过量的阴离子溶液形成配合物。 HgS难溶于盐酸或硝酸中，但能溶于过量的浓的Na2S溶液中： 实验室常用王水来溶解HgS： 可由HgCl2与还原剂如SnCl2、SO2、Hg反应制得HgCl2+Hg=Hg2Cl2 溶液由白黑灰黑色。利用该原理，鉴定Hg2+的存在，也可用HgCl2鉴定Sn2+。Hg2Cl2的性质-易歧化 光照下：Hg2Cl2HgCl2+Hg

25、Hg2Cl2 + 2NH3NH2-Hg-Cl(s)白色 + Hg黑色+NH4Cl形成灰色沉淀，用于检验Hg22+在Hg2+，的溶液中分别加入适量的Br-,I-,CN-和S2-时，分别生成难溶于水的汞盐和亚汞盐。但许多难溶于水的亚汞盐见光受热容易歧化为相应的汞盐和单质汞。例如：汞盐可溶于过量的阴离子溶液形成配合物。 HgI2可溶于过量的KI溶液中： K2HgI4与KOH的混合溶液称为奈斯特试剂，用于检验NH4+ NH4+2HgI42-+4OH-= OHg2NH2I+3H2O+7I- 汞的硝酸盐。硝酸汞Hg(NO3)2和硝酸亚汞Hg2(NO3)2是离子型化合物，易溶于水。Hg(NO3)2可用HgO

26、或Hg硝酸作用制取： HgO + 2HNO3Hg(NO3)2 + H2O Hg + 4HNO3(浓)Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 硝酸汞Hg(NO3)2与Hg作用可制取Hg2(NO3)2： Hg(NO3)2 + HgHg2(NO3)2沉淀反应。 在Hg2+和的溶液中加入强碱时，分别生成黄色的HgO和棕色的Hg2O沉淀 Hg2O很快分解为HgO和Hg。练习6 选择合适的物质，分别将下列各种微溶盐溶解：（1）CuCl；（2）AgBr；（3）CuS；（4）HgI2；(5)HgNH2Cl7、用简单的方法将下列物质分离：（1）Hg2Cl2、HgCl2；（2）CuSO4、CdSO4；（3）

27、Hg（NO3）2 、Pb（NO3）2；（4）Cu（NO3）2、AgNO3；（5）ZnCl2、SnCl28、简答题（1）焊接铁皮时，常先用浓ZnCl2溶液处理铁皮表面。（2）定影过程中是用Na2S2O3溶液溶解胶片上未曝光的AgBr，但将胶片在永久了的定影液中定影，胶片回“发花”，为什么？（3）向无色溶液A中加入过量硝酸时有白色沉淀B和无色溶液C生成。向C中加入过量铜粉得蓝色溶液D并放出红棕色气体E。浓缩溶液D，颜色逐渐变黄，最后析出浅棕色晶体，晶体与稀硫酸反应得蓝色溶液并有白色沉淀F生成。给出各物质的化学式；浓缩D时，溶液为什么会变黄？溶液C中除H+外，还有那两种阳离子？（4）白色固体A为三种

28、硝酸盐的混合物，进行如下实验：取少量固体A溶于水后，加NaCl溶液，有白色沉淀生成；将上述沉淀离心分离后，离心液分为三份：一份加入少量的Na2SO4，有白色沉淀生成；第二份加入K2CrO4溶液，有黄色沉淀生成；第三份加入NaClO有棕黑色沉淀生成。在所得沉淀中加入过量氨水，又有白色沉淀生成；过滤后滤液中加入过量硝酸，又有白色沉淀生成。 请问白色固体是哪三种物质？9、次磷酸H3PO2是一种强还原剂，将它加入CuSO4水溶液中，加入到40-50，析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X射线衍射证实A是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿ZnS，组成也很稳定；A的主要化学性质如下：（1）温度超过60，分解成金属铜和一种气体；（2）在氯气中燃烧；（3）与盐酸反应放出气体。 请写出以上反应的方程式。10、湿法炼锌研究过程中，以硫酸锌为主要成分的浸出液中，有如下杂质：Fe2+、Fe3+、Sb2+、Cu2+、Cd2+、Cl-以及硅酸，这些杂质对下一道电解工序有不利影响，必须事先除去，现有下列物质：a .KMnO4 b. NaOH c.ZnO d.H2O2 e.Zn f.Fe g. AgNO3 h.Ag2SO4 根据要求将合适的试剂序号填入下面空格。（1）用 将Fe2+氧化；（2）用 调节浸出液的PH=5.2时， 、 形成氢氧化物沉淀，同时也有 沉淀生成。（3）用