信阳师范大学：《无机化学》课程电子教案（PPT教学课件）第十九章 铜副族元素和锌副族元素

第十九章 铜副族元素和锌副族元素 §19-1铜族元素 。§19-2锌族元素

第十九章 铜副族元素和锌副族元素 ⚫ §19-1 铜族元素 ⚫ §19-2 锌族元素

(IB、IIB族：Cu,Ag,Au;Zn,Cd,Hg) 周期 B IIB 四 Cu Zn Ag Cd 六 Au Hg 价层电子排布特点： (n-1)dions1-2 (ds区) 元素 s区：nsl-2 (n=1-7) 周期 (n=1-7) 表分 p区：s2p1-6 区价 d区：(n-1)d-8s2(n=4-7) 层电 ds区：(n-1)d0sl-2(n=4-7) 子构 f区：(-2)f0-14(n-1)d0-ls2(n=6-7)

周期 IB IIB 四 Cu Zn 五 Ag Cd 六 Au Hg 价层电子排布特点：(n-1) d 10ns1-2 (ds区) (I B、II B族: Cu, Ag, Au； Zn, Cd, Hg) s区: ns1-2 (n = 1-7) p区: ns2np1-6 (n = 1-7) d区: (n-1)d 1-8ns2 (n = 4-7) ds区: (n-1)d 10ns1-2 (n = 4-7) f区: (n-2)f 0-14(n-1)d 0-1ns2 (n = 6-7) 元素 周期 表分 区价 层电 子构 型

§19-1铜族元素 1-1 铜族元素的通性 元素 价电子 常见 性质 第一电离势 第二电离势 符号 构型 氧化态 /k·mo) /kJ·mo) 铜 Cu 3d104s +1,+2 750 1970 银 Ag 4d105s +1 735 2083 金 Au 5d06s1 +1,+3 895 1987 1.与IA碱金属相比，具有金属半径小、密度大等特征。 (18电子构型对核的屏蔽效应小于8电子构型)

§19-1 铜族元素 1-1 铜族元素的通性 性质 元素 符号 价电子 构型 常见 氧化态 第一电离势 /(kJ · mol–1) 第二电离势 /(kJ · mol–1) 铜 Cu 3d104s1 +1，+2 750 1970 银 Ag 4d105s1 +1 735 2083 金 Au 5d106s1 +1，+3 895 1987 1.与ⅠA碱金属相比，具有金属半径小、密度大等特征。 （18电子构型对核的屏蔽效应小于8电子构型）

2.铜、银、金的常见氧化态并不相同，主要与 他们离子的大小、电荷、电离能、水合能等因 素有关。 ·3.铜族金属在水溶液中的金属活泼性远小于碱 金属，而且自上而下活泼性降低，与碱金属的 递变规律正好相反。（伯恩-哈伯循环来解释） ·4.铜族元素易形成共价化合物（18电子构型)， 也易形成配合物(dsp轨道能量相近，空轨道 较多)

⚫ 2.铜、银、金的常见氧化态并不相同，主要与 他们离子的大小、电荷、电离能、水合能等因 素有关。 ⚫ 3.铜族金属在水溶液中的金属活泼性远小于碱 金属，而且自上而下活泼性降低，与碱金属的 递变规律正好相反。（伯恩-哈伯循环来解释） ⚫ 4.铜族元素易形成共价化合物（18电子构型）， 也易形成配合物（dsp轨道能量相近，空轨道 较多）

金属性的递变规律 同周期，IB~IA的比较： 性质 IB IA 价电子构型 (n-1)d0s2 ns1-2 次外层电子构型 18e Se (n-1)s2(n-1)p6(n-1)dl0 (n-1)s2(n-1)p6 Z* 大 小 原子半径r 金属活泼性 化合物键型 明显共价性 主要是离子键 形成配合物倾向

同周期，I B ~ I A的比较： 性质 I B I A 价电子构型 (n-1)d 10ns1~2 ns1~2 次外层电子构型 18e 8e (n-1) s 2 (n-1) p 6 (n-1)d 10 (n-1)s 2 (n-1)p 6 Z* 大 > 小 原子半径r 小 小 金属活泼性 金属性的递变规律

1-2铜、银、金的单质 、 存在和治炼 单质：Cu,Ag,Au 矿物：黄铜矿：CuFeS2 辉银矿：Ag2S 碲金矿：AuTe2

1-2 铜、银、金的单质 单质：Cu，Ag，Au 矿物：黄铜矿：CuFeS2 辉银矿：Ag2S 碲金矿：AuTe2 一、存在和冶炼

铜的治炼 1.浮选富集（有选择吸附性能的浮选剂、亲水性） 2.焙烧：除去杂质，Sb20As203 制取xCu2 SyFeS(冰铜) 2CuFeS2 +02=Cu2S+FeS+SO2 FeS+02=Fe0+S02△，H298=-935.04 kJ-mol1 CuS+02=Cu20+S02△，H298=-935.04kmo1 Fe0+SiO2=FeSiO3(渣) 3.转炉炼制泡铜 2Cu2S+302=2Cu20+2S02 2Cu20+2Cu2S=6Cu+3S0 2S02形成炉渣 4.精炼电解制备精铜 阳极反应：Cu-2e=Cu2+ 阴极反应：Cu2++2e=Cu

铜的冶炼 1. 浮选富集(有选择吸附性能的浮选剂、亲水性） 2. 焙烧： 除去杂质，Sb2O3、As2O3 制取xCu2S•yFeS（冰铜） 2CuFeS2 + O2 = Cu2S + FeS + SO2 FeS + O2= FeO + SO2 △rH 298 = -935.04kJ·mol-1 CuS + O2= Cu2O + SO2 △rH 298 = -935.04kJ·mol-1 FeO + SiO2 = FeSiO3（渣） 3. 转炉炼制泡铜 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 2Cu2O + 2Cu2S = 6Cu + 3SO2 SiO2形成炉渣 4. 精炼电解制备精铜 阳极反应：Cu - 2e = Cu2+ 阴极反应：Cu2+ + 2e = Cu

银的治炼 Ag2S+4NaCN=Na[Ag(CN)2]+Na2S 4Ag +8NaCN+2H2O+02=4Na[Ag(CN)2]+4NaOH 4Au+8NaCN+2H2O+02=4Na[Au(CN)2]+4NaOH 2Na[Ag(CN)2]+Zn 2Ag 4Naz[Zn(CN)4] 银器表面会有黑色锈迹(Ag2S) 4Ag+2H2S+02=2Ag2S+2H20 (1)HNO3 2Ag2S+2N03+8H+=3S+2N0+6Ag++4H20 (2)NaCN 2Ag2S+2CN-=[Ag(CN)2]+S2- (3)Zn 2Ag2S+Zn +40H-=2Ag [Zn(OH)]2-+S2-

银的冶炼 Ag2S+ 4NaCN= Na[Ag(CN)2 ] + Na2S 4Ag + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4Na[Ag(CN)2 ] + 4NaOH 4Au+8NaCN+2H2O+O2 = 4Na[Au(CN)2 ] + 4NaOH 2Na[Ag(CN)2 ] + Zn = 2Ag + 4Na2 [Zn(CN)4 ] 银器表面会有黑色锈迹 (Ag2S) 4Ag＋2H2S+O2= 2Ag2S+2H2O (1) HNO3 2Ag2S + 2NO3 - + 8H+ = 3S + 2NO + 6Ag+ + 4H2O (2) NaCN 2Ag2S + 2CN- = [Ag(CN)2 ] - + S2- (3) Zn 2Ag2S + Zn + 4OH- = 2Ag + [Zn(OH)4 ] 2- + S2-

二、性质和用途 物理性质 特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄) •熔点、沸点较其它过渡金属低 .导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au •延展性好

二、性质和用途 •特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄) •熔点、沸点较其它过渡金属低 •导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au •延展性好 物理性质

化学性质 与0，作用 2Cu+0,A→2Cu0(黑) 2Cu+02+H,0+C0,A Cu2(OHD,C0,(绿) 碱式碳酸铜 Ag、Au不与0，发生反应， 当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应

化学性质 •与O2作用 2Cu O 2CuO( ) + 2 ⎯⎯ → 黑 碱式碳酸铜 Ag 、Au不与O2发生反应， 当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应。 Cu (OH) CO ( ) 2Cu O H O CO 2 2 3 2 2 2 绿 + + + ⎯⎯ →