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第 22 章 镝区金属

第 22 章 镝区金属. 22-1 铜族元素 22-1-1 铜族元素通性 22-1-2 铜族元素的单质 22-1-3 铜族元素的重要化合物 22-2 锌族元素 22-2-1 锌族元素概述 22-2-2 锌族元素的重要化合物 22-2-3 锌的生物作用和含镉、汞废水的处理 作业. 22-1 铜族元素 22-1-1 铜族元素通性. 问题： 1. 铜族元素在电子结构及氧化态表现上与 ⅠA 族比有哪些特征？ 2. 铜族元素在金属活泼性及其变化规律、成键特征、形成配合物能力等方面与 ⅠA 族比有何不同？.

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第 22 章 镝区金属

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  1. 第22章 镝区金属 22-1 铜族元素 22-1-1 铜族元素通性 22-1-2 铜族元素的单质 22-1-3 铜族元素的重要化合物 22-2 锌族元素 22-2-1 锌族元素概述 22-2-2 锌族元素的重要化合物 22-2-3 锌的生物作用和含镉、汞废水的处理 作业

  2. 22-1铜族元素22-1-1 铜族元素通性 问题： 1. 铜族元素在电子结构及氧化态表现上与ⅠA族比有哪些特征？ 2. 铜族元素在金属活泼性及其变化规律、成键特征、形成配合物能力等方面与ⅠA族比有何不同？

  3. 22-1-1 铜族元素通性 1．铜族元素在电子结构及氧化态表现上与ⅠA族比有哪些特征？ 铜族(ⅠB族)价电子结构：(n-1)d10nS1 氧化态表现：变价 Cu +1 +2 Ag +1 +2 Au +1 +3 ⅠA族(碱金属)价电子结构：nS1 氧化态表现：单一价态 +1

  4. 22-1-1 铜族元素通性 为什么？ 由于(n-1)d10的填充，有效核电荷增多，核对外层电子吸引力增大，nS 、nP轨道能量降低，使(n-1)d、nS 、nP轨道能量相近，部分(n-1)d电子可以参与成键。

  5. 22-1-1 铜族元素通性 2．铜族元素在在金属活泼性及其变化规律、成键特征、形成配合物能力等方面与ⅠA族比有何不同？ 金属活泼性远低于ⅠA族碱金属，且从上到下金属活泼性降低。 18e构型的离子，变形性和极化作用都较大，使键的共价性增大。 形成配合物能力强，因为有较多的空轨道和d电子，可以形成反馈键。

  6. 22-1-2 铜族元素的单质 问题： 1．铜族单质有哪些主要性质和用途？ 2．铜族元素在自然界如何存在？怎样冶炼？

  7. 22-1-2 铜族元素的单质 1．铜族单质有哪些主要性质和用途？ • 铜加热时与氧作用生成 CuO，银、金加热也不能与氧作用。 • 铜在常温可时与X2作用生成 CuX2，银常温很慢生成AgX，金加热时与X2作用生成AuX。铜、银加热时与硫作用生成 Cu2S、Ag2S，金加热也不能与硫作用。

  8. O2 所以不可用铜器盛氨水。 银器年久变黑。

  9. 铜族单质与酸的作用见P704。 用途：货币金属，电器工业，铜是重要的生命元素。

  10. 22-1-2 铜族元素的单质 2.铜族元素在自然界如何存在？怎样冶炼？ 铜族为18e构型的离子，变形性和极化作用都较大，易与硫作用，为亲硫元素，自然界主要以硫化物存在。其中金以自然金存在。 冶炼见P701-702

  11. 硫化物矿：辉铜矿(Cu2S), 黄铜矿(CuFeS2), 斑铜矿(Cu2FeS4) 氧化物矿：赤铜矿(Cu2O), 孔雀石(CuCO3·Cu(OH)2)。 铜 矿 银 矿 闪银矿(Ag2S) 金Au 主要以游态存在，岩脉金矿，冲积金

  12. 22-1-3 铜族元素的重要化合物 问题： 1． Cu(+Ⅰ)的化合物： Cu2O如何制取？有何用途？有何主要性质？ 实验室如何制取CuCl、CuI？有何主要质？ 2．Cu(+Ⅱ)的化合物： (1)CuSO4溶液中分别滴加NaOH和NH3·H2O得到什么产物？Cu(哦)有何主要性质？ （2）CuSO4·5H2O有何主要性质和用途？

  13. 问题： 3．Cu(+Ⅰ)和Cu(+Ⅱ)的化合物何者稳定？为 什么？如何实现Cu(+Ⅰ)和Cu(+Ⅱ)的相互转 化 4．写出Ag与浓HNO3和稀HNO3反应的方程 式，结合反应的方程式分析，哪种浓度的 HNO3与Ag反应制备AgNO3更合理？为什么？ 5．AgX有何主要性质和用途？

  14. 22-1-3 铜族元素的重要化合物 1． Cu(+Ⅰ)的化合物：Cu2O如何制取？有何用途？有何主要性质？ 实验室如何制取CuCl、CuI？有何主要性质？ 强碱性介质中用糖、醛还原Cu2+可得Cu2O。 用于检测糖尿病。

  15. Cu2+＋4OH-＝[Cu(OH)4]2- 2[Cu(OH)4]2-+CH2OH(CHOH)4CHO Cu2O↓+4OH- +CH2OH(CHOH)4COOH＋2H2O △ 性质：①难溶于水； ②酸中不稳定歧化分解； ③溶于氨水生成无色[Cu(NH3)2]+，迅速被空气中的氧氧化为兰色[Cu(NH3)4]2+。

  16. Cu2O＋H2SO4＝Cu2SO4＋H2O Cu2SO4＝CuSO4＋Cu ＋H2O =================== Cu2O＋4NH3·H2O===2[Cu(NH3)2]+＋2OH-＋3H2O 4[Cu(NH3)2]+＋8NH3·H2O＋O2＝== 4[Cu(NH3)4]2+＋4OH-＋6H2O

  17. HCl(浓)+Cu+CuCl2===2[CuCl2]-+2H+ 　　生成物用水稀释则得CuCl白色沉淀。 2Cu2++4I-===2CuI↓+I2 性质：难溶于水；CuCl可溶于浓盐酸、氨水(溶于氨水与Cu2O类似)。

  18. 22-1-3 铜族元素的重要化合物 2．Cu(+Ⅱ)的化合物： （1）CuSO4溶液中分别滴加NaOH和 NH3·H2O得到什么产物？Cu(OH)2有何主 要性质？ （2）CuSO4·5H2O有何主要性质和用途？

  19. （1）Cu(OH)2、Cu2(OH)2SO4； • Cu(OH)2微显两性，易溶于酸，可溶于浓强碱，溶于氨水生成[Cu(NH3)4]2+。 • Cu(OH)2热稳定性差，加热时失水生成CuO。 • （2）加热失水变CuSO4；CuSO4·5H2O:CaO:H2O = 1:1:100为杀菌剂。

  20. 0.161V 0.52V Cu2+ Cu+ Cu (右)＞ (左)，Cu+易歧化，不稳定。 22-1-3 铜族元素的重要化合物 3．Cu(+Ⅰ)和Cu(+Ⅱ)的化合物何者稳定？为什么？如何实现Cu(+Ⅰ)和Cu(+Ⅱ)的相互转化？ 从电子构型看Cu (+Ⅰ)稳定（3d10结构），从电极电势看Cu(+Ⅱ)更稳定：

  21. CN- 高温下Cu(+Ⅱ)的化合物转变为Cu (+Ⅰ) 的化合物，水溶液中要想法生成Cu (+Ⅰ)的难溶物或配合物。 2Cu2++4I-===2CuI↓+I2

  22. 22-1-3 铜族元素的重要化合物 4．写出Ag与浓HNO3和稀HNO3反应的方程式，结合反应的方程式分析，哪种浓度的HNO3与Ag反应制备AgNO3更合理？为什么？ Ag + 2HNO3(浓）＝ AgNO3 + NO2 + H2O 3Ag + 4HNO3(稀）＝ 3AgNO3 + NO+ H2O 考虑到浓度对速度的影响，用HNO3: H2O = 1:3较好。

  23. 22-1-3 铜族元素的重要化合物 5．AgX有何主要性质和用途？ 性质: • 见光易分解。 • AgX中除AgF溶于水外， AgCl、AgBr、AgI皆不溶于稀硝酸 用途： • AgCl、AgBr、AgI具有感光性，可作感光材料。 • AgI可用于人工降雨。 光 AgBr=====Ag＋Br

  24. 22-2 锌族元素22-2-1 锌族元素概述 问题： 1.锌族元素在电子结构及氧化态表现上与ⅡA族比有哪些特征？ 2．锌族元素在金属活泼性及其变化规律、成键特征、形成配合物能力等方面与ⅡA族比有何不同？

  25. 问题： 3．从ⅠB到ⅡB金属活泼性变化规律与从ⅠA到 ⅡA有何不同？为什么？ 4．锌与Cd、汞在性质上有何不同？锌与Al有 哪些相似和不同？

  26. 22-2-1 锌族元素概述 1.锌族元素在电子结构及氧化态表现上与ⅡA族比有哪些特征？ 锌族:电子结构：(n-1)d10nS2 氧化态表现： Zn +2 Cd +2 Hg +1 +2 ⅡA族氧化态表现：+2

  27. 对于Hg(+Ⅰ)的形成：为双原子离子Hg22+，因为汞为第六周期元素，由于4f14的填充，使有效核电荷增加较多，使6S2惰性显著，为保持32、18、2的封闭饱和结构，失去一个电子后，形成具有[-Hg:Hg-]2+结构的亚汞离子。也正是这一原因，单质汞的金属键特别的弱，使汞成为常温下唯一呈液态的金属。

  28. 22-2-1 锌族元素概述 2．锌族元素在金属活泼性及其变化规律、成键特征、形成配合物能力等方面与ⅡA族比有何不同？ 金属活泼性及其变化规律：小于碱土金属，大于铜族；同样也遵从从上到下金属活泼性降低。 成键特征：共价性 形成配合物能力：易形成配合物

  29. 22-2-1 锌族元素概述 3．从ⅠB到ⅡB金属活泼性变化规律与从ⅠA到ⅡA有何不同？为什么？ ⅠB→ⅡB金属活泼性增强，ⅠA→ⅡA金属活泼性减弱； 由于锌族的(n-1)d10nS2稳定结构，金属键较弱。

  30. 22-2-1 锌族元素概述 4．锌与Cd、汞在性质上有何不同？锌与Al有哪些相似和不同？ 锌为两性金属可与酸、碱作用；Cd、汞只能与酸作用。 Al也为两性金属可与酸、碱作用，但因为是主族元素形成配合物的能力差，不能与氨作用，锌可与氨作用。

  31. 22-2-2 锌族元素的重要化合物 问题： 1.Zn、Cd、Hg的氧化物及氢氧化物在性质上有何不同？ 2.Zn、Cd、Hg的硫化物在颜色及性质上有何不同？如何利用其硫化物性质的不同，进行Zn2+、Cd2+、Hg2+的鉴定和分离？

  32. 问题： 3.何谓甘汞？何谓升汞？如何鉴别和分离二 者？ 4 .根据汞的元素电势图，判断Hg(+Ⅰ)和 汞(+Ⅱ)何者在水溶液中较稳定？如何实现 汞(+Ⅰ)和汞(+Ⅱ)的相互转化？

  33. 22-2-2 锌族元素的重要化合物 1.Zn、Cd、Hg的氧化物及氢氧化物在性质上有何不同？ Zn(OH)2 Cd(OH)2 HgO 白色 白色 黄色 两性 碱性极弱酸性 碱性

  34. 22-2-2 锌族元素的重要化合物 2. Zn、Cd、Hg的硫化物在颜色及性质上有何不同？如何利用其硫化物性质的不同，进行Zn2+、Cd2+、Hg2+的鉴定和分离？ ZnS CdS HgS 白色 黄色 黑色 溶于稀盐酸 溶于浓盐酸 溶于王水及Na2S 溶液

  35. 22-2-2 锌族元素的重要化合物 3．何谓甘汞？何谓升汞？如何鉴别和分离二 者？ Hg2Cl2(甘汞) HgCl2(升汞) 难溶于水 微溶于水（剧毒）易升华 与氨作用歧化 与氨作用生成氨基盐

  36. 22-2-2 锌族元素的重要化合物 4．根据汞的元素电势图，判断Hg(+Ⅰ)和Hg(+Ⅱ)何者在水溶液中较稳定？如何实现Hg(+Ⅰ)和Hg(+Ⅱ)的相互转化？ Hg2+ 0.920V Hg22+ 0.797V Hg

  37. 通过生成Hg(+Ⅱ)的难溶物或配合物 ： Hg2 Cl2+ NH3= HgNH2Cl↓ + Hg↓ Hg22+＋2OH-＝Hg↓＋HgO↓＋H2O Hg22+＋H2S＝HgS↓＋Hg↓＋2H+ Hg2I2+ 2KI =K2[KgI4]+ Hg 另外，[HgI4]2-也较重要，它的碱性溶液称为奈氏试剂，可用于鉴定NH4+离子。

  38. 22-2-3 锌的生物作用和含镉、汞废水的处理 锌在人体内的含量为1.5-2.5克，与铁相当，但却是人体必不可少的微量元素之一。它参与人体的免疫、认知、调节人体生命活动等多种功能。 　　 缺锌症以慢性的、非炎性皮炎为特征，该病以皮肤增厚。皮屑增多、掉毛、搔痒为特征。胎儿的发育早期缺锌可引起致畸性。儿童急性缺锌可引发癫痫病。

  39. 锌是相对无毒的，但当膳食中的锌过多时，亦会产生锌中毒。人体内锌中毒的表现症状为胃部不适、眩晕、恶心。人每日摄取超过150毫克的锌可引起催吐作用，完全肠外营养时，大剂量补充锌可发生死亡。在补充非常大量锌(300毫克/日)时，可发生其他的慢性影响，包括免疫功能下降和胆固醇量降低。锌是相对无毒的，但当膳食中的锌过多时，亦会产生锌中毒。人体内锌中毒的表现症状为胃部不适、眩晕、恶心。人每日摄取超过150毫克的锌可引起催吐作用，完全肠外营养时，大剂量补充锌可发生死亡。在补充非常大量锌(300毫克/日)时，可发生其他的慢性影响，包括免疫功能下降和胆固醇量降低。

  40. 作业 P73022-7，22-11，22-13，22-15 22-6，22-8，22-9，22-18

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