沈阳师范大学：《无机化学》课程教学课件（讲稿）第18章 铜族和锌族元素

第18章铜族和锌族元素本章内容铜族元素锌族元素

第18章 铜族和锌族元素 本章内容 铜族元素 锌族元素

本章基本要求1.掌握IA族和IB族、IA和IB族元素性质的不同点。2.掌握铜、银、锌、汞的单质、氧化物、氢氧化物及其盐的性质和用途。3.掌握Cu+和Cu2+；Hg,2+和Hg2+之间的相互转化。4.生命元素与毒性镉和汞的毒性及其含镉、汞废水的处理(自学)

1. 掌握ⅠA族和ⅠB族、ⅡA和ⅡB族元素性质的不 同点。 2. 掌握铜、银、锌、汞的单质、氧化物、氢氧化物 及其盐的性质和用途。 3. 掌握Cu+ 和Cu2+；Hg2 2+和Hg2+之间的相互转化。 4. 生命元素与毒性 镉和汞的毒性及其含镉、汞废水的处 理（自学） 本章基本要求

元素金属性的递变规律同周期，IB、IIB与IA、IIA的比较性质IB、II BIA、IIA(n-1) d10ns1-2ns1-2价层电子构型最外层相同18e8e次外层电子构型次外层不同大Z*小金属活泼性小(Cu128pm)金属半径大(K232pm)I B<<IA小大金属活泼性明显共价性化合物键型主要是离子键大小形成配合物倾向铜族元素s电子和d电子能量差不大，部分电子可以参与成键所以铜族元素表现多种氧化数铜族元素活泼性变化规律与碱金属相反：上一下递减

性质 I B、II B IA、IIA 价层电子构型 (n-1)d10ns1-2 ns1-2 次外层电子构型 18e 8e Z* 大 小 金属半径 小(Cu128pm) 大(K232pm) 金属活泼性 小 大 化合物键型 明显共价性 主要是离子键 形成配合物倾向 大 小 同周期，I B、 II B与I A、II A的比较 元素金属性的递变规律 最外层相同 次外层不同 铜族元素 s 电子和 d 电子能量差不大, 部分电子可以参与成键, 所以铜族元素表现多种氧化数 铜族元素活泼性变化规律与碱金属相反：上→下递减 金属活泼性 I B＜＜ IA

同族比较（Z*与r互相制约）I BIVBII BIIIA！Alz*显著个，主导TiCuZnGar个，次要ZrCdAgIn：.金属性渐弱HfTIAuHg（周期性）金属性变化规律是：自上而下活泼性递减与主族金属规律相反！

同族比较（Z *与r互相制约） ⅣB . ⅠB ⅡB ⅢA Al Z* 显著↑，主导 Ti Cu Zn Ga r↑，次要 Zr Ag Cd In ∴金属性渐弱 Hf Au Hg Tl （周期性） 与主族金属规律相反！ 金属性变化规律是：自上而下活泼性递减

铜族元素的通性Au金ds区IB族Cu铜Ag银128144144金属半径/pm740.5第一电离能730.8889.9极化力、变形性大厂价层电子构型3d104sl4d105sl5d106sl+3、+2、+3、+2、±3、+2、多主要氧化数+1+1±1金属活泼性减弱

铜族元素的通性 ds区 ⅠB族 Cu铜 Ag银 Au金 金属半径/pm 128 144 144 第一电离能 740.5 730.8 889.9 价层电子构型 3d104s1 4d105s1 5d106s1 主要氧化数 +3、+2、 +1 +3、+2、 +1 +3、+2、 +1 多 极化力、 变形性大 金属活泼性减弱

成键特征与变形性小电负性大的原子成键时，可以失去可以形成电子形成离子键离子键CuSO4. AgNO3AgF由于18电子结构的离子具有很强的极化力和明显容易形成的变形性，铜族元素容易形成共价化合物：共价键Cul AgI AuCl3由于它们离子的d、s、p轨道能量相差不大，能级容易形成配位键较低的空轨道较多，所以铜族元素容易形成配合物[Cu(CN)4 ]3- Cu(NH,)42+Ag(CN), Cu(CN)2sq[AuHal. ], [CuC14 ]]

与变形性小电负性大的原子成键时，可以失去 电子形成离子键 由于它们离子的d、s、p轨道能量相差不大，能级 较低的空轨道较多，所以铜族元素容易形成配合物 成键特征   2 Cu(CN)2 Ag(CN) , CuI AgI AuCl3 容易形成 共价键 容易形成 配位键 Cu(NH3 )4 2+   [AuHal ] , [CuCl ] sq 4 4  3 4 3 4 [Cu(CN) ] ,[Ag(SCN) ] CuSO4 AgNO3 AgF 可以形成 离子键 由于18电子结构的离子具有很强的极化力和明显 的变形性，铜族元素容易形成共价化合物;

单质的物理和化学性质1.物理性质金银白色黄色Cu红色AgAu口有色金属。口密度大，为重金属，其中金的密度最大。口延展性好。1gAu能抽成长3.4km的丝，压成0.1Hm厚的薄片口导电性居金属前列，Ag第一，Cu第二，Au第三口能与许多金属形成合金。黄铜60%Cu、40%Zn青铜80%Cu、15%Sn、5%Zn白铜50~70%Cu13~15%Ni13~25%Zn铜币95%Cu、5%Al银币80%Cu 20%Ni

Cu 红色 Ag 银白色 Au 黄色 1.物理性质 单质的物理和化学性质 金 有色金属。 密度大, 为重金属, 其中金的密度最大。 延展性好。1gAu能抽成长3.4km的丝,压成0.1μm厚的薄片 导电性居金属前列，Ag第一,Cu第二，Au第三 能与许多金属形成合金。 黄铜——60%Cu、40%Zn 青铜——80%Cu、15%Sn、5%Zn 白铜——50~70%Cu、13~15%Ni、13~25%Zn 铜币——95%Cu、5%Al 银币——80%Cu、20%Ni

四川三星堆青铜器青铜-80%Cu15%Sn5%Zn

四川三星堆青铜器 青铜——80%Cu、15%Sn、5%Zn

2、化学性质口与0,作用Cu+O, CuO (黑色)Cu+O,+H,O +CO, Cu2(OH),CO;(绿色)潮湿空气里碱式碳酸铜Au，Ag不与O,发生反应当存在沉淀剂或配合剂时？？？M= Cu, Ag,AuM +O,+H,O +CN--→ [M (CN)2]- +OH湿法冶金4Cu + 0,+ 8NH,H,0 == 4[Cu(NH3)2]+(无色)+40H-+6H,002所以不可用4[Cu(NH3)4]2+(蓝色)铜器盛氨水

与O2作用 碱式碳酸铜 Au，Ag不与O2发生反应 2、化学性质 M= Cu, Ag,Au 所以不可用 铜器盛氨水 湿法冶金 潮湿空气里 当存在沉淀剂或配合剂时？？？ O2 4Cu + O2+ 8NH3·H2O == 4[Cu(NH3 )2 ] + (无色)+4OH-+6H2O 4[Cu(NH3 )4 ] 2+ (蓝色) Cu+O2+H2O +CO2 → Cu2 (OH)2CO3 (绿色) D Cu+O2 → CuO (黑色) D M +O2+H2O +CN- → [M (CN)2 ] - +OH-

口与H,S、S作用Cu(过量) + S △→Cu,S(黑色)Au不与S、H,S反应，空气中含H,S时，Ag变黑Ag2S银器年久变黑？Ag +H,S + O2→Ag2S +H,0配制含小苏打和食盐的稀溶液于铝制容器中，将发黑的银器与铝制容器接触，Ag,S可溶解，发黑银器变亮。Ag2S + Al + OH-→Ag + S2- + Al(OH)4

银器年久变黑? 配制含小苏打和食盐的稀溶液于铝制容器中，将 发黑的银器与铝制容器接触，Ag2 S可溶解，发黑 银器变亮。 与H2S、S作用 Au不与S、H2S反应，空气中含H2S时，Ag变黑Ag2S Cu(过量) ＋ S —→ Cu2S(黑色) Δ Ag ＋H2S + O2→ Ag2S + H2O Ag2S + Al + OH-→ Ag + S2- + Al(OH)4 -