铜族元素和锌族元素by啥子一家课件.ppt

1、17171 1 铜族元素铜族元素 17172 2 锌族元素锌族元素第十七章第十七章 d d区元素（二）区元素（二）HEXI UNIVERSITY 由于铜、锌族元素价电子层构型为(n-1)d10ns1、(n-1)d10ns2，都属ds区，故一并进行讨论。铜族元素包括铜、银、金，位于周期表B族；锌族元素包括锌、镉、汞，位于周期表B族。第十七章铜、锌副族第十七章铜、锌副族 本章要求：本章要求：1.掌握铜族和锌族元素单质的性质和用掌握铜族和锌族元素单质的性质和用途。途。2.掌握铜、银、锌、汞的氧化物掌握铜、银、锌、汞的氧化物 氢氧化氢氧化物物 重要盐类以及配合物的生成与性质。重要盐类以及配合物的生成与

2、性质。3.掌握掌握Cu(I)、Cu(II);Hg(I)、Hg(II)之间的相之间的相互转化。互转化。4.掌握掌握IA和和IB，IIA和和IIB族元素的性质对族元素的性质对比。比。17171 1 铜族元素铜族元素1 11 1 铜族元素的通性铜族元素的通性1 12 2 铜、银、金的单质铜、银、金的单质1 13 3 铜族元素的重要化合物铜族元素的重要化合物1 14 4 IBIB族元素和族元素和IAIA族元素性质的对比族元素性质的对比电子构型：铜族元素价电电子构型：铜族元素价电子构型为子构型为(n-1)d10ns1。通性：通性：（1）铜族元素都有）铜族元素都有+1、+2、+3三种氧化态。三种氧化态。（

3、但由于其稳定性不同，铜常见的氧化态为+2，银为+1，金为+3。）原因：原因：IB族的族的ns电子和次外层电子和次外层(n-1)d电子能量相差电子能量相差不大，在与其他元素化合时，不仅不大，在与其他元素化合时，不仅ns电子能参加电子能参加反应，反应，(n-1)d电子也能依反应条件的不同，可以电子也能依反应条件的不同，可以部分参加反应，就是说部分参加反应，就是说铜族元素原子不仅可以失铜族元素原子不仅可以失去去ns电子，也可进一步失去部分电子，也可进一步失去部分d电子。电子。所以表现所以表现出不同的氧化态。如：出不同的氧化态。如：Cu2O、CuO、AgNO3、AgF2等。等。举例 第一电离能 第二电

4、离能Cu 750kJ/mol 1970kJ/molNa 499kJ/mol 4591kJ/mol（2）铜族元素半径小于同周期的碱金属元素。铜族元素半径小于同周期的碱金属元素。是是d轨道全满，对核的屏蔽作用小，有效核电荷轨道全满，对核的屏蔽作用小，有效核电荷较大造成的较大造成的；（*同族元素相比，从Cu、Ag、Au，半径增大，但Ag、Au半径相差很小，即Au的半径相对而言几乎没有增大，原因在于所谓的“镧系收缩”。）（3）按按Cu、Ag、Au的顺序金属活泼性递减。的顺序金属活泼性递减。（与碱金属（与碱金属从从Na到到Cs的顺序恰好相反。）的顺序恰好相反。）1.从从CuAu，原于半径增加不大，核电荷

5、确明显增，原于半径增加不大，核电荷确明显增加，而次外层加，而次外层18电子的屏蔽效应又较小，有效核电电子的屏蔽效应又较小，有效核电荷对价电子的吸引力增大，因而金属活泼性依次减荷对价电子的吸引力增大，因而金属活泼性依次减弱。弱。2.如果在水溶液中反应，就应依电极电势的大小来如果在水溶液中反应，就应依电极电势的大小来判断。用玻恩哈伯循环（判断。用玻恩哈伯循环（10章章318页）计算页）计算M(s)M+(aq)能量变化，可见从固体金属形成一价水能量变化，可见从固体金属形成一价水合阳离子所需的能量随合阳离子所需的能量随CuAu的顺序越来越大，所的顺序越来越大，所以从以从CuAu性质越来越不活泼性质越来

6、越不活泼（4）容易形成共价化合物容易形成共价化合物 由于由于18电子层结构的离子，具有很强的极化电子层结构的离子，具有很强的极化力和明显的变形性力和明显的变形性（5）易形成配合物易形成配合物1、外层、次外层空轨道的能量相近，易于成键；、外层、次外层空轨道的能量相近，易于成键；2、次外层、次外层d 电子部分或全充满，屏蔽作用小，有电子部分或全充满，屏蔽作用小，有效核电荷较大，对配体提供的电子对有较强的吸效核电荷较大，对配体提供的电子对有较强的吸引力，使得形成的配合物很稳定。引力，使得形成的配合物很稳定。Cu Ag Au电子构型电子构型 3d104s1 4d105s1 5d106s1常见氧化态常见

7、氧化态 1 2 1 1 3金属半径金属半径/pm 128 144 144I1/kJmol-1 745.3 730.8 889.9I2/kJmol-1 1957.3 2072.6 1973.3I3/kJmol-1 3577.6 3359.4 2895电电 负负 性性 1.90 1.93 2.541 11 1 铜族元素的通性铜族元素的通性二、铜、银、金的单质 存在和冶炼存在和冶炼 性质和用途性质和用途（一）、存在和冶炼（一）、存在和冶炼 （1）存在）存在铜主要以金属、硫化物、砷化物、氯化物和铜主要以金属、硫化物、砷化物、氯化物和碳酸盐的形式广泛分布，最常见的矿物有黄铜矿碳酸盐的形式广泛分布，最常见

8、的矿物有黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石孔雀石CuCO3Cu(OH)2和碱式砷酸和碱式砷酸铜铝（铜铝（Ceruleite）Cu2Al7(AsO4)4(OH)13.12H2O等。等。银银主要以金属、硫化物、砷化物、氯化物的主要以金属、硫化物、砷化物、氯化物的形式广泛分布，常由铅矿、铜矿的加工过程中来形式广泛分布，常由铅矿、铜矿的加工过程中来回收。回收。金以单质形式金以单质形式存在存在。金金金铲银锅金铲银锅银银 它们都可形成许多合金。氰化法氰化法提炼金属，反应如下：提炼金属，反应如下：4M+8NaCN+2H2O+O2=4Na M(CN)2+4NaOH（M代表代表Cu，Ag，Au）然后用锌或铝把银还原

9、出来：然后用锌或铝把银还原出来：2NaM(CN)2+Zn=2M+Na2Zn(CN)4 然后用然后用电解法电解法制成纯金属。制成纯金属。氰毒性强，故现在一般不会用这种方法提炼银或氰毒性强，故现在一般不会用这种方法提炼银或者金。者金。物理性质物理性质a.铜族金属铜族金属密度密度大、大、硬度硬度大、大、熔点熔点高，而碱金属则密度小，硬高，而碱金属则密度小，硬度小、熔点低。度小、熔点低。与碱金属相比，铜族元素的成键电子较多，金与碱金属相比，铜族元素的成键电子较多，金属键较强。属键较强。b.铜族元素的铜族元素的导电性导热性导电性导热性在所有金属中是最好的。它们的导电在所有金属中是最好的。它们的导电性顺序

10、为：性顺序为：AgCuAu。这在于铜族元素的能带宽，能带内能。这在于铜族元素的能带宽，能带内能级多，电子多，电子跃迁很容易。级多，电子多，电子跃迁很容易。C.铜族元素都是面心立方紧密堆积结构，有较多的滑移面，故有铜族元素都是面心立方紧密堆积结构，有较多的滑移面，故有良好的良好的延展性延展性。d.铜、银、金都有特征颜色：铜、银、金都有特征颜色：Cu(紫红紫红)、Ag(白白)、Au(黄黄)化学性质化学性质 铜族元素的化学活性从铜族元素的化学活性从Cu至至Au降低，主要表现在与降低，主要表现在与空气中空气中氧氧的反应和与的反应和与酸酸的反应。的反应。（1）与氧反应）与氧反应 室温时，在纯净干燥的空气

11、中，铜、银、金都很室温时，在纯净干燥的空气中，铜、银、金都很稳定。稳定。加热时，铜形成黑色氧化铜，但银和金不与空气中的加热时，铜形成黑色氧化铜，但银和金不与空气中的 氧结合。氧结合。2Cu+O2=2CuO在含有在含有CO2的潮湿空气中放久后，铜表面会慢慢生成一的潮湿空气中放久后，铜表面会慢慢生成一层绿色的铜锈：层绿色的铜锈：2Cu+O2+H2O+CO2=Cu(OH)2-CuCO3铜制品如有锈斑可用食醋擦洗。铜制品如有锈斑可用食醋擦洗。银和金不发生上述反应银和金不发生上述反应.此所谓此所谓“真金不怕火炼真金不怕火炼”！注意：当沉淀剂或配合剂存在时，铜、银、金也可与氧发生作用（原因：形成配合物使单

12、质的还原性增强，以致空气中的氧能把他们氧化）（2）.与酸反应与酸反应它们电极电势都高于氢的电极电势，因此它它们电极电势都高于氢的电极电势，因此它Cu、Ag、Au 不能置换稀酸中的不能置换稀酸中的H+离子，离子，Cu、Ag 可可溶于氧化性酸，溶于氧化性酸，Au 只溶于王水。只溶于王水。例如：例如：铜、银可以与具有氧化性的酸作用铜、银可以与具有氧化性的酸作用 2Cu+2H2SO4(浓浓)=2CuSO4+SO2+2H2O 2Ag+2H2SO4(浓浓)=Ag2SO4+SO2+2H2O金只能与王水作用：金只能与王水作用：Au+4HCl+HNO3 HAuCl4+NO+2H2O（3）.与硫反应与硫反应 铜可

13、以被硫腐蚀铜可以被硫腐蚀，特别是，特别是银对硫及硫化物银对硫及硫化物（H2S）极为敏感）极为敏感，这是银器暴露在含有这些物，这是银器暴露在含有这些物质的空气层中生成一层质的空气层中生成一层Ag2S的黑色薄膜而使银的黑色薄膜而使银失去银白色光泽的主要原因。失去银白色光泽的主要原因。金不与硫直接反金不与硫直接反应。应。（4）.与卤素反应与卤素反应 铜族元素均能和卤素反应。铜在常温下就能铜族元素均能和卤素反应。铜在常温下就能与卤素反应，银反应很慢，金必须加热才能与干与卤素反应，银反应很慢，金必须加热才能与干燥的卤素反应。燥的卤素反应。(从铜到金越老越难反应从铜到金越老越难反应)三、三、铜族元素的重要

14、化合物铜族元素的重要化合物1.铜的化合物铜的化合物Cu(+1)、Cu(+2)的化合物主要是的化合物主要是氧化物及其氢氧化物、卤氧化物及其氢氧化物、卤化物、硫化物和配合物。化物、硫化物和配合物。Cu()的化合物：的化合物：特点：特点：亚铜化合物是反磁性的，亚铜化合物是反磁性的，d轨道全满轨道全满,没有没有d-d跃迁，通常为无色。跃迁，通常为无色。Cu()的化合物在固态时的化合物在固态时稳定稳定性性高于高于Cu()，但在溶液中容易被氧化为，但在溶液中容易被氧化为Cu()。几几乎所有的乎所有的Cu()化合物都难溶于水化合物都难溶于水，其溶解度顺序为：，其溶解度顺序为：CuClCuBrCuICuSCN

15、CuCNCu2S 氧化物：氧化物：由于极化，由于极化，Cu2O 是共价型化合物。热稳定性高，是共价型化合物。热稳定性高，不溶于水，是一种有毒的物质，具有半导体性质。不溶于水，是一种有毒的物质，具有半导体性质。卤化物：卤化物：除氟因其电负性很大而不能形成除氟因其电负性很大而不能形成CuF外，其他三种外，其他三种都是白色难溶于水的化合物，其溶解度按都是白色难溶于水的化合物，其溶解度按CuX(X=Cl、Br、I)顺序降低顺序降低.卤化亚铜的制备：卤化亚铜的制备：加热加热HCl(浓浓)+Cu+CuCl2=2CuCl2-+2H+生成物用水稀释则得生成物用水稀释则得CuCl白色沉淀。白色沉淀。硫化亚铜 2

16、Cu+S=Cu2SCu2S可溶于热浓硝酸和可溶于热浓硝酸和KCN:3Cu2S+16HNO3(浓)=6Cu(NO3)2+3S+4NO+8H2O Cu2S+4CN-=2Cu(CN)2-+S2-配合物 Cu(+1)能与X-（除F-外）NH3、CN-等配体形成配位数为2、3、4的配合物。这可以从Cu为d10构型，具有空的外层ns、np轨道，能量相近的轨道有利于形成sp杂化轨道。Cu()的化合物：的化合物：特点：特点：Cu()为为9构型，有一个成单电子，构型，有一个成单电子，顺磁性，它的化合物或配合物因顺磁性，它的化合物或配合物因Cu2+可发生可发生跃迁跃迁而呈现颜色。而呈现颜色。Cu()的化合物在固态

17、或水溶液中的化合物在固态或水溶液中都稳定，且易溶于水。都稳定，且易溶于水。氧化铜：氧化铜：性质：碱性氧化物、具有一定的氧化性（能被还性质：碱性氧化物、具有一定的氧化性（能被还原）、热稳定性高（原）、热稳定性高（1273K以上分解成以上分解成Cu2O）。）。氢氧化铜：氢氧化铜：性质：两性偏碱：性质：两性偏碱：Cu(OH)2+OH-Cu(OH)42-作作为沉淀，为沉淀，Cu(OH)2 在溶液中存在的在溶液中存在的pH 范围是范围是5-15。卤化物：卤化物：没有没有CuI2。由于极化的原因，固态时，从。由于极化的原因，固态时，从CuF2（白色）（白色）CuCl2（棕色）（棕色）CuBr2（黑色），颜

18、（黑色），颜色加深。其中重要的是色加深。其中重要的是CuCl2（共价型化合物）。（共价型化合物）。硫酸铜硫酸铜CuSO45H2O胆矾，胆矾，最重要的二价铜盐。最重要的二价铜盐。水解显微酸性，可与水解显微酸性，可与较活泼金属反应、与碱较活泼金属反应、与碱或氨水反应，还可作农或氨水反应，还可作农药。如：波尔多液药。如：波尔多液将将CuSO45H2O、CaO及水按及水按1:1:100配制的乳配制的乳液。液。疑问疑问?从离子电子构型看：从离子电子构型看：Cu+：3d10，Cu2+：3d9等价轨道达到全充满要比没有充满稳定，应该等价轨道达到全充满要比没有充满稳定，应该Cu+比比Cu2+稳定；但是为什么在

19、水溶液中稳定；但是为什么在水溶液中Cu2+比比Cu+稳定？稳定？Cu2+和Cu+的互相转化：CuCu2+Cu+0.153V0.52V0.535VI2I-电极电势：电极电势：，所以，所以Cu+可以发可以发生歧化反应。生歧化反应。0 右右0 左左00()1 0.364lg6.150.05920.0592nK 右右左左261.4 10CuKCu 结论：在水溶液中结论：在水溶液中Cu2+稳定，稳定，Cu+不稳定。不稳定。在水溶液中:水溶液中Cu()的歧化是有条件的相对的：CuCu+较大时，平衡向生成较大时，平衡向生成CuCu2+2+方向移动，发生歧化；方向移动，发生歧化；2Cu+Cu2+Cu歧化歧化

20、反歧化反歧化1.有还原剂存在(如Cu、SO2、I等)。2.有能降低Cu+的沉淀剂或配合剂(如Cl、I、CN等)。CuCu+降低到非常低时，降低到非常低时，(如生成难溶盐，稳定的配离如生成难溶盐，稳定的配离子等子等)，反应将发生倒转，反应将发生倒转(用反歧化表示用反歧化表示)。在水溶液中，要使Cu(I)的歧化朝相反方向进行，必须具备两个条件:Cu(II)的简单配合物大都不如相应的的简单配合物大都不如相应的Cu(I)的配合物稳定。的配合物稳定。原因原因:Cu2+属于交界酸，根据之前学的硬属于交界酸，根据之前学的硬软酸碱原则，它与软碱或硬碱都难形成软酸碱原则，它与软碱或硬碱都难形成稳定的配合物。稳定

21、的配合物。Cu+属于软酸，它与下列离子或分子都能属于软酸，它与下列离子或分子都能形成稳定的配合物，其稳定性按下列顺形成稳定的配合物，其稳定性按下列顺序增强：序增强：Cl-Br-I-SCN-NH3S2O32-CS(NH2)2CN-这一顺序基本上与碱的软度顺序相符合。这一顺序基本上与碱的软度顺序相符合。溶液中溶液中Cu2+的重要反应：的重要反应：OH Cu(OH)2(浅蓝色)CuO(黑色)H OH-过量Cu(OH)42-(深蓝色)NH3 NH3过量 Cu Cu2(OH)2SO4(s)Cu(NH3)42+Cu(NH3)4+OH-过量+葡萄糖 H Cu2O Cu2+Cu H2S CuS(s)CO32-

22、Cu2(OH)2CO3(s)Cu+HCl 足量水 CuCl2-CuCl(s)I-I-过量 CuI(s)CuI2-CN-迅速分解 Cu(CN)42-Cu(CN)2-+(CN)2 SCN-SCN-过量 CuSCN(s)Cu(SCN)2-S2O32-Cu2S+S+SO42-CrO42-CuCrO4(s)Fe(CN)64-Cu2Fe(CN)6(s)(红棕色)书上614CuCu2+Cu+0.153V0.52V0.535VI2I-思考题：思考题：由电势图看下列反应似乎不能进由电势图看下列反应似乎不能进行行,但但 实际上却能反应实际上却能反应,这是为什么？这是为什么？Ksp(CuI)5.0610-12Cu2

23、I-CuII2假设溶液中假设溶液中Cu2+和和I-浓度为浓度为1mol/L，则溶液中，则溶液中Cu+为：为：12121.27 101.27 10/1spKCumol LI 220212(/)(/)0.0592lg10.1530.0592lg0.861.27 10CuCuCuCuCuCuV 因为因为 共价 4种卤化银的基本性质 CO32-或HCO3-Ag2CO3(s)OH-OH-过量 Ag2O(s)无反应 NH3 NH3过量 Ag+HCOONH4(HCHO)Ag2O(s)Ag(NH3)2+(AgN3)(放置)H2S H2S Ag2C2(s)(C2H2)Ag2S(s)X-(Cl-、Br-、I-)光

24、 AgX(s)Ag+1/2X2 X-(Cl-、Br-、I-)过量 AgX2-S2O32-S2O32-过量 Ag2S2O3(s)Ag(S2O3)23-放置Ag2S(s)(白黄棕黑)CN-CN-过量 AgCN(s)Ag(CN)2-SCN-SCN-过量 AgSCN(s)Ag(SCN)2-CrO42-NH3 Ag2CrO4(s)(砖红色)Ag(NH3)2+HSO3-Ag2SO3(白色)C2H4 Ag(C2H4)+书本书本618溶液中溶液中 的重要反应：的重要反应：Ag+3金的化合物：在水溶液中，Au()的化合物不溶于水，也不稳定，容易歧化为Au()和Au。Au()的化合物较稳定，在水溶液中多以配合物形

25、式存在。Au()和Au()化合物的氧化性较强。IB族元素和IA族元素部分性质的对比性质对比：性质对比：铜铜 族族 元元 素素 碱碱 金金 属属 元元 素素物理性质物理性质金属键较强，具有较高的熔、沸点金属键较强，具有较高的熔、沸点和升华热，良好的延展性。导电性和升华热，良好的延展性。导电性和导热性最好，密度较大。和导热性最好，密度较大。金属键较弱，熔、沸点较低，硬金属键较弱，熔、沸点较低，硬度、密度也较小。度、密度也较小。化学活泼性和性化学活泼性和性质变化规律质变化规律是不活泼的重金属，同族内金属活是不活泼的重金属，同族内金属活泼性从上至下减小。泼性从上至下减小。是极活泼的轻金属，同族内金属是

26、极活泼的轻金属，同族内金属活泼性从上至下增加。活泼性从上至下增加。氧化态氧化态有有+I、+II、+III三种三种总是呈总是呈+I氧化态氧化态化合物的键型和化合物的键型和还原性等还原性等化合物有较明显的共价性，化合物化合物有较明显的共价性，化合物主要是有颜色的，金属离子易被还主要是有颜色的，金属离子易被还原。原。化合物大多是离子型的，正离子化合物大多是离子型的，正离子一般是无色的，极难被还原。一般是无色的，极难被还原。离子形成配合物离子形成配合物的能力的能力有很强的生成配合物的倾向。有很强的生成配合物的倾向。仅能与极强的配位剂形成配合物，仅能与极强的配位剂形成配合物，因此以碱金属离子做中心原子的

27、因此以碱金属离子做中心原子的配合物极少。配合物极少。氢氧化物的碱性氢氧化物的碱性和稳定性和稳定性氢氧化物碱性较弱，易脱水形成氧氢氧化物碱性较弱，易脱水形成氧化物。化物。氢氧化物是强碱，对热非常稳定。氢氧化物是强碱，对热非常稳定。2 21 1 锌族元素通性锌族元素通性2 22 2 锌族单质锌族单质2 23 3 锌族元素的重要化合物锌族元素的重要化合物2 24 4 锌族元素与碱土金属的对比锌族元素与碱土金属的对比17172 2 锌族元素锌族元素2 21 1 锌族元素概述锌族元素概述 一、锌族元素的通性一、锌族元素的通性 锌锌 镉镉 汞汞元元 素素 符符 号号 Zn Cd Hg价电子构型价电子构型

28、(n-1)d10ns2氧氧 化化 态态 +2 +1+2 +1+2活活 泼泼 性性 强强 弱弱锌族元素的次外层锌族元素的次外层d电子不参与成键，这是锌族与铜族电子不参与成键，这是锌族与铜族的最大区别。的最大区别。锌族元素价电子构型为锌族元素价电子构型为(n-1)d10ns2，由于，由于d电子与电子与s电子的电离势相差较大，较难从已滿的电子的电离势相差较大，较难从已滿的d轨道中轨道中失去电子，只能失去失去电子，只能失去s电子而呈电子而呈+2的氧化态。因此锌族的氧化态。因此锌族元素的特征氧化数为元素的特征氧化数为+2，镉和汞还能形成氧化态为，镉和汞还能形成氧化态为+1(Hg22+，Cd22+)的化合

29、物。的化合物。+氧化态没有简单氧化态没有简单M+离子离子，其存在形式为，其存在形式为双聚或多聚离子。双聚或多聚离子。锌锌 镉镉 汞汞 Zn Cd Hg氧氧 化化 态态 +2 +1+2 +1+2氧化态活泼性1.与碱土金属相比：与碱土金属相比：由于锌族元素次外层具有由于锌族元素次外层具有18个电子，它对核的屏蔽作用个电子，它对核的屏蔽作用小，有效核电荷较大，对最外层电子中及引力较强，小，有效核电荷较大，对最外层电子中及引力较强，其第一、第二电离势之和以及电负性都比碱土金属大，其第一、第二电离势之和以及电负性都比碱土金属大，因此因此活泼性小于碱土金属活泼性小于碱土金属。2.与铜族元素相比：与铜族元素

30、相比：IB族元素与族元素与B族元素相比，活泼顺序：族元素相比，活泼顺序：ZnCdHCuHgAgAu总之总之锌族元素比铜族元素活泼锌族元素比铜族元素活泼，锌和镉在化学性质相近，锌和镉在化学性质相近，汞与它们相差较大，在性质上汞类似于铜族元素。汞与它们相差较大，在性质上汞类似于铜族元素。配位能力 锌族元素的原子或离子作为中心原子形成配合物的能力很强。但弱于铜族元素。原因在于：1、M2+是d10 结构，难于形成内轨型配合物；2、次外层d 电子不参与成键，不能形成反馈键，因此没有羰基、亚硝基、烯烃类配合物。合金合金 由于锌族元素的熔点低，使得本族元素易于形成由于锌族元素的熔点低，使得本族元素易于形成合

31、金。合金。其中汞的合金称为其中汞的合金称为汞齐汞齐，除铁系元素外，所有金，除铁系元素外，所有金属皆可形成相应的汞齐。属皆可形成相应的汞齐。汞齐中的其他金属仍然汞齐中的其他金属仍然保留其原有性质。保留其原有性质。汞齐一方面在化学性质上与其汞齐一方面在化学性质上与其它合金相似，同时又有其特点：由于汞在常态下它合金相似，同时又有其特点：由于汞在常态下是液体，因此当其它金属溶解在汞中形成汞齐时，是液体，因此当其它金属溶解在汞中形成汞齐时，若溶解的金属较少，则形成的汞齐是液态或糊状若溶解的金属较少，则形成的汞齐是液态或糊状的。的。闪锌矿闪锌矿辰砂辰砂（二）单质的性质（二）单质的性质物理性质：物理性质：都

32、是银白色的金属，都是银白色的金属，锌表面因有一层锌表面因有一层ZnCO33Zn(OH)2而略显蓝灰色，熔沸点较低，不仅而略显蓝灰色，熔沸点较低，不仅低于碱土金属，还低于铜族元素，按锌到汞的顺序低于碱土金属，还低于铜族元素，按锌到汞的顺序下降。这是下降。这是由于锌族元素的由于锌族元素的d 电子不参与成键，且电子不参与成键，且s 电子成对，成键能力较弱，因此，电子成对，成键能力较弱，因此，锌族元素参与锌族元素参与形成金属键的电子少，形成金属键的电子少，金属键较弱金属键较弱。其中，。其中，Hg 的的6s2 电子相对最难参与形成金属键，金属键最弱，电子相对最难参与形成金属键，金属键最弱，汞是金属中熔点

33、最低的，是唯一的液体金属，有流汞是金属中熔点最低的，是唯一的液体金属，有流动性。动性。化学性质：（以锌和汞为例）与非金属反应：2Zn+O2=2ZnO(1273K)2Hg+O2=2HgO(773K)Zn+S=ZnS Hg+S=HgS(亲硫元素)Zn+X2=ZnX2 4Zn+2O2+3H2O+CO2=ZnCO33Zn(OH)2与酸反应：Zn+2HCl=ZnCl2+H2Hg+2H2SO4(浓)=HgSO4+SO2+2H2O (加热)3Hg+8HNO3=3Hg(NO3)2+2NO+4H2O与碱反应：Zn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2Zn+4NH3+2H2O=Zn(NH3)4(OH)

34、2+H2(不同于铝)锌是两性金属，既溶于酸也溶于碱，与氨能形成配离子溶于氨水。汞与氧化合较慢，而与硫、卤素则容易反应，Hg只能溶于氧化性酸汞蒸气有毒，吸入人体会产生慢性中毒。汞蒸气有毒，吸入人体会产生慢性中毒。处理方法：处理方法：1.使用时要注意，撒落到地面上应尽量收集，再用使用时要注意，撒落到地面上应尽量收集，再用S粉处粉处理使汞变为硫化汞。理使汞变为硫化汞。2.室温下，汞的蒸气与碘的蒸气相遇室温下，汞的蒸气与碘的蒸气相遇时，能生成碘化汞，因此可以把碘升华为气体，以除去空时，能生成碘化汞，因此可以把碘升华为气体，以除去空气中的汞蒸气。气中的汞蒸气。三、锌族元素的重要化合物三、锌族元素的重要化

35、合物颜色：颜色：氧化数为氧化数为+的离子：的离子：M2+，d10结构，无结构，无色，抗磁性。氧化数为色，抗磁性。氧化数为+的离子，由于其双聚的的离子，由于其双聚的原因，也没有成单电子，无色，抗磁性。原因，也没有成单电子，无色，抗磁性。极化：极化：虽然虽然M2+和和Hg22+离子无色，但其化合物离子无色，但其化合物一样具有颜色。这在于极化的结果。一样具有颜色。这在于极化的结果。M2+是是18电电子构型的离子，极化能力、变形性都很强。并且，子构型的离子，极化能力、变形性都很强。并且，依依Zn2+、Cd2+、Hg2+的顺序，半径增大，变形的顺序，半径增大，变形性增强，极化作用增强，使得其同类型化合物

36、，性增强，极化作用增强，使得其同类型化合物，按此顺序颜色加深，溶解度降低。如：按此顺序颜色加深，溶解度降低。如：ZnS（白）、（白）、CdS（黄）、（黄）、HgS（黑），依此顺序，颜色加深，（黑），依此顺序，颜色加深，溶解度降低。溶解度降低。1.1.氧化物与氢氧化物：氧化物与氢氧化物：2Zn+O2=2ZnO ZnCO3=ZnOCO2 568K ZnO是白色粉末，难溶于水，俗名锌白，常用作白色颜料。ZnO是两性化合物，溶于酸形成锌（II）盐，溶于碱形成锌酸盐如Zn(OH)42-。在锌盐和镉盐溶液中加入适量强碱，可以得到它们的氢氧化物。Zn（OH）2是两性氢氧化物，Zn(OH)2和Cd(OH)2均

37、可溶于氨水生成氨配离子。Zn2+/Cd2+2OH =Zn(OH)2 /Cd(OH)2 Zn(OH)22OH-=Zn(OH)42-Zn(OH)24NH3 =Zn(NH3)42+2OHCd(OH)2 4NH3 =Cd(NH3)42+2OH-特例：当汞盐溶液与碱作用时，得到的不是特例：当汞盐溶液与碱作用时，得到的不是Hg(OH)2，因不稳定，立即分解成黄色的因不稳定，立即分解成黄色的HgO，黄色，黄色HgO在低于在低于573K加热时可转变成红色加热时可转变成红色HgO。两者晶体结构相同，颜。两者晶体结构相同，颜色不同仅是晶粒大小不同所致。黄色晶粒较细小，红色色不同仅是晶粒大小不同所致。黄色晶粒较细小

38、，红色晶粒粗大。晶粒粗大。Hg2+2OH =HgO+H2OZn(OH)2 Cd(OH)2 HgO碱性增强2.2.硫化物硫化物 Ksp 颜颜 色色 溶解情况溶解情况HgS3.51053黑黑溶于王水与溶于王水与Na2SCdS 3.61029 黄黄 可溶于浓可溶于浓HClZnS1.21023白白可溶于稀可溶于稀 HCl3HgS8H+2NO312Cl=3HgCl423S2NO4H2O HgSNa2S=Na2HgS2（二硫合汞酸钠）二硫合汞酸钠）3.3.卤化物卤化物 (1)ZnCl2 是固体盐中溶解度最大的（283K，333g/100g水），溶于水有少量水解如将氯化锌溶液蒸干：ZnCl2H2O Zn(O

39、H)ClHCl ZnCl2吸水性强，可在有机合成上用作脱水剂（2）HgCl2 HgCl2熔点低（熔点低（549K），加热能升华，俗称升汞。极毒，内服），加热能升华，俗称升汞。极毒，内服0.20.4g可致死，可致死，微溶于水微溶于水，是，是共价型化合物，其晶体为分子型晶体。共价型化合物，其晶体为分子型晶体。在水中很少电离，主要以在水中很少电离，主要以HgCl2分子形式存在分子形式存在，在过量，在过量Cl-存在下而存在下而溶解：溶解：HgCl2+2Cl-=HgCl42-HgCl2NH3Hg(NH2)Cl H2OHg(OH)Cl+HClSnCl2Hg2Cl2+SnCl4SnCl2Hg+SnCl4(3

40、)Hg2Cl2 Hg2Cl2味甜，通常称为甘汞，无毒味甜，通常称为甘汞，无毒 不溶于水的白色固体不溶于水的白色固体 由于由于Hg(I)无成对电子，因此无成对电子，因此Hg2Cl2有抗磁性。有抗磁性。对光不稳定对光不稳定：Hg2Cl2 光光 HgCl2+HgHg2Cl2常用来制做甘汞电极，电极反应为：常用来制做甘汞电极，电极反应为：Hg2Cl2+2e=2Hg(l)+2Cl HgHgClCl直线型分子4、Hg(I)与Hg(II)相互转化 Hg2+Hg22+Hg0.905V0.799V存在下列平衡存在下列平衡:Hg2HgHg22K69.4常利用Hg2+与Hg反应制备亚汞盐，如：Hg(NO3)2Hg

41、振荡 Hg2(NO3)2 HgCl2Hg 研磨 Hg2Cl2 因因平衡常数不大平衡常数不大当改变条件，使当改变条件，使Hg2+生成沉淀或配合物大生成沉淀或配合物大大降低大降低Hg2+浓度，歧化反应便可以发生，如：浓度，歧化反应便可以发生，如：Hg22+S2 =HgS(黑)Hg Hg22+4CN =Hg(CN)42 HgHg22+4I=HgHgI42 Hg22+2OH =Hg HgO H2O5 5、配合物、配合物 由于锌族的离子为由于锌族的离子为18电子层结构，具有很强的极化力与明电子层结构，具有很强的极化力与明显的变形性，因此比相应主族元素有较强的形成配合物的显的变形性，因此比相应主族元素有较

42、强的形成配合物的倾向。在配合物中，倾向。在配合物中，常见的配位数为常见的配位数为4，Zn2+的配位数为的配位数为4或或6。（1 1）氨配合物氨配合物 Zn2+、Cd2+离子与氨水反应，生成稳定的氨配合物：离子与氨水反应，生成稳定的氨配合物：Zn2+4NH3=Zn(NH3)42+K稳1.01016Cd2+4NH3=Cd(NH3)42+K稳1.31018 2.2.氰配合物氰配合物 Zn2+、Cd2+、Hg2+离子与氰化钾均能生成很离子与氰化钾均能生成很稳定稳定的的氰配合物：氰配合物：Zn2+4CN =Zn(CN)42K稳稳1.01016Cd2+4CN =Cd(CN)42K稳稳1.31018Hg2+

43、4CN =Hg(CN)42K稳稳3.31041 K都很大都很大Hg22+离子形成配离子的倾向较小离子形成配离子的倾向较小。3.3.其他配合物其他配合物 Hg2+离子可以与卤素离子和离子可以与卤素离子和SCN离子形成离子形成一系列一系列配离子：配离子：Hg2+4Cl=HgCl42K稳1.61015 配离子的组成同配位体的配离子的组成同配位体的浓度浓度有密切关系，在有密切关系，在0.1mol/L Cl离子溶液中，离子溶液中，HgCl2、HgCl3和和HgCl42的浓度大致相等的浓度大致相等;在在1 mol/L Cl离子的溶液中主要存在离子的溶液中主要存在的是的是HgCl42离子。离子。Hg2+与卤

44、素离子形成配合物的稳定性依与卤素离子形成配合物的稳定性依ClBrI顺序增强。顺序增强。四、四、BB族元素与族元素与AA族元素性质对比族元素性质对比 1 1熔沸点：熔沸点：B族金属的熔、沸点比族金属的熔、沸点比A族金属低，族金属低，汞常温下是液体。汞常温下是液体。2 2化学活泼性：化学活泼性：B族元素化学活泼性比族元素化学活泼性比A族元素族元素低，它们的金属性比碱土金属弱，低，它们的金属性比碱土金属弱，并按并按ZnCdHg 的顺的顺序减弱，与碱土金属递变的方向相反。序减弱，与碱土金属递变的方向相反。3 3键型和配位能力：键型和配位能力：B族元素形成共价化合物和配族元素形成共价化合物和配离子的倾向

45、比碱土金属强得多。离子的倾向比碱土金属强得多。4 4氢氧化物的酸碱性及变化规律：氢氧化物的酸碱性及变化规律：Zn(OH)2 Cd(OH)2 HgO 两两 性性 弱弱 碱碱 弱弱 碱碱 碱性增强，金属活泼性减弱碱性增强，金属活泼性减弱 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 强强 碱碱 强强 碱碱 强强 碱碱 碱性增强，金属活泼性增强碱性增强，金属活泼性增强 5 5 盐的性质：盐的性质：两族元素的硝酸盐都易溶于水，B族元素的硫酸盐是易溶的，而钙、锶、钡的硫酸盐则是微溶的。两族元素的碳酸盐又都难溶于水。B族元素的盐在族元素的盐在溶液中都有一定程度的水解，而钙、锶、钡盐则不水解溶液中都有一定程度的水解，而钙、锶、钡盐则不水解。