第18章 铜、锌副族（课件）- 《无机化学》同步教学（吉林大学版）

第十八章 铜、锌副族 基本要求： 1．掌握铜、银、锌、汞单质的性质和用途。 2．掌握铜、银、锌、汞的氧化物、 氢氧化物及其重要盐类的性质。 3．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(11)；Hg(1)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化。 4．掌握IA和IB；IIA和IIB族元素的性质对比。 The Copper Subgroup and Zinc Subgroup 2024/1/14 1 1、 两族元素属ds区，铜族为(n-1)d10ns1，锌族为(n-1)d10ns2。氧化态和化合物性质与IA、IIA族部分相似，但又有差异。 2、活泼性：与IA族比，半径小，第一电离势大，较不活泼。 3、氧化态：IB族有+1，+2，+3三种，IA族只有+1一种。 4、标准电极电势 ： 铜族元素比碱金属为正，如 Cu+/Cu= +0.521V，而 K+/K = -2.93V，所以铜族元素在水溶液中的化学活泼性远小于碱金属，且其活泼性从Cu到Au降低。 5、某一价态的稳定性与其存在状态有关系，固态时，Cu+能稳定存在，在水溶液中Cu+很不稳定，立即歧化成Cu2+和Cu。 1.1 通性 §18.1 铜族元素 ★ 铜(copper)、银(silver)和金(gold) 2024/1/14 2 特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄) 熔点、沸点较其它过渡金属低 导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au 延展性好 1.物理性质 1-2 单质的物理和化学性质 2024/1/14 3 1、与O2作用 碱式碳酸铜 Au，Ag不与O2发生反应。 铜族的化学活泼性远较碱金属为低，且按Cu，Ag，Au的顺序递减。 铜在干燥空气中比较稳定，在水中亦无反应，与含有C02的潮湿空气接触，在表面逐渐生成一层绿色的铜锈： 2Cu+02+H20+CO2=Cu(OH)2·CuC03 2.化学性质 2024/1/14 4 2、与卤素作用： 其活泼性按Cu，Ag，Au的顺序降低，铜在常温下能与卤素作用，银作用慢，而金与干燥的卤素只有在加热时才能反应。 3、铜和银在加热时能与硫直接化合 生成CuS和Ag2S，而金则不能直接生成硫化物。 4、与稀盐酸或稀硫酸作用： 铜、银、金都不能与稀盐酸或稀硫酸作用放出氢气，但铜和银溶于硝酸或热的浓硫酸，而金只能溶于王水： Cu+4HN03(浓)=Cu(N03)2+2NO2 ↑ +2H20 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(N03)2+2NO ↑ +4H20 Cu+2H2SO4(浓)=CuS04+SO2 ↑ +2H2O 2Ag+2H2SO4(浓)＝Ag2SO4+S02 ↑ +2H20 Au+4HCI+HNO3=HAuCl4+NO ↑ +2H20 2024/1/14 5 存在：铜矿石可分为三类： （1）硫化矿，如黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)和辉铜矿(Cu2S)等； （2）氧化矿，如赤铜矿(Cu2O)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]、蓝铜矿[2CuCO3·Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO3·2H2O)等； （3）自然铜。 铜矿石中铜的含量在1％左右（0.5％～3％）的便有开采价值，因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量较高（8％～35％）的精矿砂。 1.3 铜族元素的存在和冶炼 1. 铜的存在和冶炼 2024/1/14 6 2024/1/14 7 2024/1/14 8 2024/1/14 9 冶炼方法随矿石性质而不同。如氧化物矿可直接用碳热还原，硫化物矿常用冰铜熔炼法（火法）。氧化物矿还可用湿法冶金，如用稀硫酸或其他络合物浸出，然后进行电解。 从黄铜矿提炼。冶炼过程大致分为： （1）、富集：将硫化物矿进行浮选。 （2）、焙烧：把得到的精矿进行焙烧，除去部分的硫和挥发性杂质如As2O3等，并使部分硫化物变成氧化物，主要反应如下： 2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS十S02 冶炼： 2024/1/14 10 （5）、精炼：电解精炼是为了获得高导电性的更纯的铜和提取贵重金属(金，银等)。一般火法精炼后的铜，大约含99．5%-99．7%的铜和0．5%-0．3%的杂质(Ni，As、Sb、S，Pb，Fe，Ag，Au等)。这种铜的导电性还不够高，不符合电气工业的要求。 （3）、制粗铜－冰铜 把焙烧过的矿石与砂子混合，在反射炉中加热到1273K左右，FeS转化为FeO以后，FeO又和Si02形成熔渣(FeSiO3)，它因密度小而浮在上层，而Cu2S和剩余的FeS熔融在一起生成所谓“冰铜”，冰铜较重，沉于下层： FeO+SiO2=FeSiO3 mCu2S+nFeS=冰铜 （4）、制泡铜：把冰铜