第18章 铜、锌副族Chapter 18 Copper and Zinc family,基本内容和重点要求,B和B族元素通性 B和B族单质的物理性质和化学性质 B和B族元素的重要化合物,本章重点要求掌握ds区元素的通性、化学性质和重要化合物.,18.1 铜族元素,1.1 铜族通性,B族：Cu Ag Au Unn,铜、银、金总称为货币金属”是因为它们早期的应用。这些金属是人类最早知道的3种金属。它们全都以单质的或所谓“天然的”形式存在。早在公元前约3400年埃及采用金币以前，它们就已经川作原始货币了。由于金属的颜色和光泽特征，所以也称为有色金属。 英文名称Copper和符号Cu来源于aes cyprium(后来的Cuprum)，这是因为罗马人正是从塞浦路斯首次获得金属铜的。银和金的英文名称silver和gold出自盎格鲁撒克逊文。但这两种元素的化学符号(Ag和Au)却来源于拉丁文argentum,它本身又来自希腊文，含意为有光泽或白色的和aurum（金)。,1.2 铜族单质的物理性质和化学性质1. 物理性质,18.1 铜族元素,密度大, 为重金属, 其中金的密度最大。,延展性好, 1g Au 能抽成长3.4km 的丝,压成0.0001mm 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, 如黄铜-60%Cu, 40%Zn; 青铜-80% Cu,15%Sn, 5%Zn;白铜-5070%Cu, 1315%Ni, 1325%Zn,电势表中，三种金属的标准电极电势都在氢之下，它们不溶于稀盐酸及稀硫酸中。但当有空气或配位剂存在时，铜能溶于稀酸和浓盐酸： 2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 8HCl（浓）= 2H3CuCl4 + H2 ,18.1.2 铜族单质的物理性质和化学性质,2. 化学性质,Cu+、 Au+ 易发生歧化： 3Au+ Au3+ + 2Au,Cu 在加热时能产生黑色的氧化铜。常温下Ag、Au不与空气中的氧化合(金是在高温下唯一不与氧气起反应的金属 )。在潮湿的空气中放久后铜的表面会慢慢生成一层铜绿，“铜绿”的主要成分，它没有保护内层金属的能力，是“秦俑”的绿色颜料： 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu(OH)2CuCO3 Ag、Au则不发生这个反应。Cu、Ag能和H2S、S反应： 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O Au则不能 Cu与Ag很容易溶解在硝酸或热的浓硫酸中，而Au只能溶于王水中。这时，硝酸作为氧化剂，盐酸作为配位剂： Cu + 2H2SO4（浓）= CuSO4 + SO2 + 2H2O 3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O Au + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO + 2H2O,18.1.2 铜族单质的物理性质和化学性质,1.3 铜族元素的存在和冶炼,1. 铜族的存在,2. 铜族的冶炼,FeO + SiO2 FeSiO3(渣)mCu2S + nFeS 冰铜,2CuFeS2 + O2 Cu2S + 2FeS + SO2 2FeS + 3O2 2FeO + 2SO2 ,2Cu2S + 3O2 2Cu2O + SO22Cu2O + Cu2S 6Cu + SO2 ,阳极反应：Cu(粗)- 2e- Cu2+阴极反应： Cu2+ + 2e- Cu(精铜，99.95%),Cu的提取,氰化法提金： 是用稀NaCN(0.030.2%溶液)处理粉碎后的精金矿，通入空气，使Au(或Ag)溶解，残渣分离后，用Zn或Al将Au置换出来 ：4Au + 8CN- + O2 + 2H2O 4Au(CN)2- + 4OH-2Au(CN)2- + Zn 2Au + 2Au(CN)42-,然后用电解法精炼，可以制得纯度为99.95%的金。金的质量分数用“K”表示，1K为4.166%。溶金的原理是在CN-的存在下：,Ag的提取,Au的提取,18.1 铜族元素,1.4 铜族元素的重要化合物1. 铜的化合物（1） Cu() 的化合物氧化物 2Cu(OH)42- + RCHO = Cu2O + 4OH- + RCOOH + 2H2O Cu2O对热稳定，溶于稀硫酸，并立即歧化 Cu2O + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O Cu2SO4 = CuSO4 + Cu,Cu2O溶于氨水或氢卤酸，分别形成络合物 Cu2O + 2NH3 = Cu(NH3)2 + 无色Cu(NH3)2 + + 4NH3H2O + O2 =2Cu(NH3)4 2+ + 2OH+ H2O （应用于除去气体中的氧）,Cu(NH3)2Ac + CO + NH3 = Cu(NH3)3AcCO 醋酸二氨合铜 (),Cu(NH3)2Ac + CO + NH3,减压，加热,18. 1.4 铜族元素的重要化合物,卤化亚铜（CuX或Cu2X2） 硫酸铜溶液中加入KI溶液 CuI 2Cu2+ + 4I = 2CuI + I2 白色 CuCl2和CuBr2与还原剂如SO2、SnCl2等作用 CuCl和CuBr 2CuCl2 + SO2 + 2H2O = 2CuCl + H2SO4 + 2HCl 或 Cu +CuCl2 = 2CuCl,18. 1.4 铜族元素的重要化合物,硫化亚铜 2Cu + S =Cu2S （黑色） 2Cu2+ + 2S2O32+ 2H2O = Cu2S + S + 2SO42 + 4H+,还原态Cu+的浓度降低, Cu2+的氧化性增强，还原态的还原性减弱,18. 1.4 铜族元素的重要化合物,（2） Cu() 的化合物 氧化铜和氢氧化铜 CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4 Cu(OH)2 = CuO + H2O CuO是碱性氧化物，易被还原 3CuO + 2NH3 = 3Cu + 3H2O + N2 Cu(OH)2微显两性 Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2Cu(OH)4,四羟基铜(II)酸钠，蓝色,2CuSO4 + 2NH3 H2O = (NH4)2SO4 + Cu2(OH)2SO4 Cu2(OH)2SO4 + 8NH3 =2Cu(NH3)4 2+ + 2OH + SO42 深蓝色，可溶解纤维,卤化铜（CuX2, X=Cl、Br, 无CuI2) CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O CuX2随阴离子变形性增大，颜色加深 CuCl2是共价化合物，易溶于水、乙醇和丙酮等，结构为链状：,18. 1.4 铜族元素的重要化合物,CuCl2是与碱金属卤化物反应生成MCuCl3或M2CuCl4型络盐，与盐酸反应生成络酸H2CuCl4,硫酸铜 CuSO45H2O 胆矾或蓝矾，蓝色斜方晶体。制法： Cu + 2H2SO4（浓）= CuSO4 + SO2 + 2H2O 2Cu + 2H2SO4(稀) + O2 = 2CuSO4 + 2H2O,CuSO45H2O可写成Cu(H2O)4SO4H2O,平面结构：,波尔多液： CuSO45H2O CaO H2O = 11100广泛用于防治蔬菜、果树、棉、麻等的多种病害,18. 1.4 铜族元素的重要化合物,硫化铜 CuSO4 + H2S = CuS + H2SO4 CuS，黑色，不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热稀硝酸，也溶于KCN溶液： 3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 3S + 4H2O 2CuS + 10CN = 2Cu(CN)43 + (CN)2 + 2S2 配合物 Cu2+为d9型，可形成配位数2、4、6的络离子 Cu()络离子有变形八面体或平面正方形，变形八面体有时也用平面正方形描述。如 Cu(H2O)42+ , Cu(NH3)42+ , CuCl42,18. 1.4 铜族元素的重要化合物,2Cu(OH)42-+C6H12O6(葡萄糖) Cu2O +C6H12O7+4OH-+2H2O 砖红色 (葡萄糖酸) 用此反应可检查尿糖,（3） Cu2+和Cu+的相互转化,酸性溶液中，Cu+歧化： 2Cu+ = Cu2+ + Cu(s),18. 1.4 铜族元素的重要化合物,水溶液中， Cu+ 的化合物除不溶解的或以络离子存在的外，都是不稳定的。如CuI2不存在，而CuI是稳定的： 2Cu2+ + 4I = 2CuI + I2 由于Cu2+的极化作用比Cu+大，高温下， Cu2+的化合物不如Cu+ 的化合物稳定： 4CuO =2Cu2O + O2 两种氧化数的铜化合物各以一定条件而存在，当条件变化时，有相互转化。,18. 1.4 铜族元素的重要化合物,2. 银的化合物 主要是+1价氧化物, 银盐多数不溶于水，能溶的只有AgNO3、Ag2SO4(微溶)、AgF、AgClO4等几种。氧化银 2AgNO3 + 2NaOH = 2NaNO3 + Ag2O + H2OAgOH 必须低于 228 K 才能稳定存在，温度稍高，则分解 。 2AgOH ( 白 ) =Ag2O ( 棕 黑 ) + H2OAg2O是强氧化剂 Ag2O + CO = 2Ag + CO2 Ag2O + H2O2 = 2Ag + H2O + O2 硝酸银 3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2 (分解温度713K),