哈尔滨医科大学：《无机化学》课程教学资源（PPT课件）第十七章 ds区元素

第十七章 ds区元素 第一节 铜族元素 第二节 锌族元素

第十七章 ds区元素 第一节 铜族元素 第二节 锌族元素

第一节 铜族元素 一、 铜族元素概述 二、 铜的重要化合物 三、 银的重要化合物 GOLD a99.9 四

第一节 铜族元素 一、铜族元素概述 二、铜的重要化合物 三、银的重要化合物

一、铜族元素概述 第11族元素包括钥、银、金三种元素，通常 称为铜族元素。 (一)钥族元素的通性 铜族元素的外层电子组态为(n-1)d10nsl。由于 18电子层组态对原子核的屏蔽效应比8电子层组态 要小，因此钥族元素原子作用在最外层电子上的有 效核电荷较多，最外层的$电子受原子核的吸引比 碱金属元素原子要强得多，所以钥族元素的电离能 比同周期碱金属元素显著增大，原子半径也显著减 小，铜族元素单质的化学性质远不如相应的碱金属 元素的单质活泼

无机化学 一、铜族元素概述 (一) 铜族元素的通性 铜族元素的外层电子组态为 (n-1)d10ns 1。由于 18电子层组态对原子核的屏蔽效应比8电子层组态 要小，因此铜族元素原子作用在最外层电子上的有 效核电荷较多，最外层的 s 电子受原子核的吸引比 碱金属元素原子要强得多，所以铜族元素的电离能 比同周期碱金属元素显著增大，原子半径也显著减 小，铜族元素单质的化学性质远不如相应的碱金属 元素的单质活泼。 第 11 族元素包括铜、银、金三种元素，通常 称为铜族元素

铜族元素的基本性质 铜 银 金 元素符号 Cu Ag Au 原子序数 29 47 79 相对原子质量 63.55 107.9 197.0 价电子层组态 3d104s1 4d105s1 5d106s1 常见氧化值 +1,+2 +1 +1,+3 r(M)/pm 127.8 144.4 144.2 r(M-)/pm 96 126 137 r(M2+)/pm 72 89 85M+) Ei./(kJ-mol1) 750 735 895 Ei2/(kJ-moF1) 1970 2083 1987 △HeM,g)/k·mol) -582 -485 -644 △.HeM2+,g/kJ·mol) -2121 一 一 △He/kJ·mol) 340 285 约385 电负性 1.9 1.9 2.4

无机化学 铜族元素的基本性质 铜 银 金 元素符号 Cu Ag Au 原子序数 29 47 79 相对原子质量 63.55 107.9 197.0 价电子层组态 3d104s1 4d105s1 5d106s1 常见氧化值 +1,+2 +1 +1,+3 r(M)/pm 127.8 144.4 144.2 r(M+ )/pm 96 126 137 r(M2+)/pm 72 89 85(M3+) Ei,1/(kJ·mol-1 ) 750 735 895 Ei,2/(kJ·mol-1 ) 1970 2083 1987 -582 -485 -644 -2121 ─ ─ 340 285 约 385 电负性 1.9 1.9 2.4 + 1 h m (M ,g)/(kJ mol ) −  H  2+ 1 h m (M ,g)/(kJ mol ) −  H  1 sub m /(kJ mol ) −  H 

铜族元素的氧化值有+1、十2、+3，这是由于 钥族元素原子的最外层S电子的能量与外次层d电 子的能量相差较小，在反应中不仅能失去S电子， 在一定条件下还可以失去一个或两个次外层的d电 子。 钥族元素离子具有18电子组态或9~17电子组 态，具有较强的极化力和明显的变形性，所以本族 元素容易形成共价化合物。本族元素离子形成配合 物的倾向也很显著。 铜族元素单质在水溶液中较不活泼，金属活泼 性按铜、银、金的顺序降低。 在酸性溶液中，Cu和Au均不稳定，容易发 生歧化反应

无机化学 铜族元素的氧化值有 +1、+2、+3，这是由于 铜族元素原子的最外层 s 电子的能量与外次层 d 电 子的能量相差较小，在反应中不仅能失去s 电子， 在一定条件下还可以失去一个或两个次外层的 d 电 子。 铜族元素离子具有 18 电子组态或 9~17 电子组 态，具有较强的极化力和明显的变形性，所以本族 元素容易形成共价化合物。本族元素离子形成配合 物的倾向也很显著。 铜族元素单质在水溶液中较不活泼，金属活泼 性按铜、银、金的顺序降低。 在酸性溶液中，Cu+ 和 Au+ 均不稳定，容易发 生歧化反应

(二) 钥族元素的单质 纯铜为红色，银为银白色，金为黄色。它们的 密度大于5g·cm3,都属于重金属，其中金的密 度最大，为19.3gcm3。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，其中钥的 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

无机化学 (二) 铜族元素的单质 纯铜为红色，银为银白色，金为黄色。它们的 密度大于 5 g·cm-3，都属于重金属，其中金的密 度最大，为 19.3 g·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、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： 2Cu+O2+HO+CO2-Cu2(OH)2CO; 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疏化银： 4Ag+2H,S+O,=2Ag,S+2H,O 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AgCI薄膜而阻止反应进行

无机化学 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： 2 2 2 2 2 3 2Cu + O + H O + CO Cu (OH) CO 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： 2 2 2 2 4Ag + 2H S + O 2Ag S + 2H O 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

钥和银的用途很广，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。钥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、钥熔炼成合金，其中金的质量分数用“K 表示，1K表示金的质量分数为4.166%，纯金为24 K金

无机化学 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，1K表示金的质量分数为 4.166%，纯金为 24 K 金

二、 铜的重要化合物 (一) 氧化物和氢氧化物 CuO为黑色晶体，不溶于水，但可溶于酸。 CuO的热稳定性很高，加热到1000℃才分解为 Cu20和020 在Cu2+溶液中加入强碱溶液，析出浅蓝色的 Cu(OH)2沉淀。Cu2(OH)2受热脱水生成CuO。 Cu2(○H)2为两性氢氧化物，但碱性强于酸性， 易溶于强酸溶液，也能溶于浓的强碱溶液中。 Cu(OH)2可溶于过量氨水中，生成深蓝色的配 离子[Cu(NH3)4]2+

无机化学 二、铜的重要化合物 (一) 氧化物和氢氧化物 CuO 为黑色晶体，不溶于水，但可溶于酸。 CuO 的热稳定性很高，加热到 1000 ℃ 才分解为 Cu2O 和 O2。 在 Cu2+ 溶液中加入强碱溶液，析出浅蓝色的 Cu(OH)2 沉淀。Cu2 (OH)2 受热脱水生成CuO。 Cu2 (OH)2 为两性氢氧化物，但碱性强于酸性， 易溶于强酸溶液，也能溶于浓的强碱溶液中。 Cu(OH)2 可溶于过量氨水中，生成深蓝色的配 离子 [Cu(NH3 )4 ] 2+

Cu20对热很稳定，在1235C熔化也不分解。 Cu0难溶于水，但易溶于酸溶液，并立即歧化为 Cu和Cu2+。 Cu20与盐酸反应形成难溶于水的CuCI白色沉 淀。Cu0还能溶于过量氨水中，形成无色配离子 [Cu(NH3)2]: Cu,O+4NH +H,O-2[Cu(NH3),1+20H [Cu(NH3)2]不稳定，在空气中被氧化为深蓝色的 [CuNH3)4]2+: 4[CuNH3)2]+O2+8NH3+2HO=4[CuNH3)4]2++4OH CuO主要用作玻璃、搪瓷工业的红色颜料。 CuOH极不稳定，至今尚未制得CuOH

无机化学 + Cu O + 4NH + H O 2[Cu(NH ) ] + 2OH 2 3 2 3 2 − [Cu(NH3 )2 ] +不稳定，在空气中被氧化为深蓝色的 [Cu(NH3 )4 ] 2+: + 2+ 3 2 2 3 2 3 4 4[Cu(NH ) ] + O + 8NH + 2H O 4[Cu(NH ) ] + 4OH− Cu2O 主要用作玻璃、搪瓷工业的红色颜料。 CuOH 极不稳定，至今尚未制得CuOH。 Cu2O 对热很稳定，在 1235 ℃ 熔化也不分解。 Cu2O 难溶于水，但易溶于酸溶液，并立即歧化为 Cu 和 Cu2+ 。 Cu2O与盐酸反应形成难溶于水的CuCl白色沉 淀。Cu2O 还能溶于过量氨水中，形成无色配离子 [Cu(NH3 )2 ] +：