第八章 ds区: IB和IIB族元素 （Copper and Zinc group elements）
学习要求：1. 了解Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg单质的性质、制备及应用.
2. 掌握Cu、Ag、Au、Cd、Hg的氧化物、氢氧化物以及重要盐的结构、性质及制备；以及它们形成配合物的重要特征.
3. 掌握Cu2+与Cu+，Hg2+与Hg22+之间的相互转化条件. 4. 学会它们离子彼此分离和鉴定反应. 5. 熟记本族涉及的重要反应.
周期表的ds区的IB和IIB, 二族的共性不多.IB族更接近于d区的过渡金属元素，存在多变的氧化数+1、+2、+3，且易形成稳定的配合物.IIB族与其他过渡金属元素性质相差较大，更接近于IIA金属元素.它们的特征氧化数为+2（但Hg可存在Hg2+及Hg22+为什么？[问题1]二族均为亲硫元素，自然界主要以硫化物的形式存在，为什么？[问题2] IB族的+1氧化数的阳离子M+，IIB族的+2氧化数的M2+为18e-构型具有很强的极化作用和明显的变形性, 其中Hg2+的极化作用和变形性均很强，形成的化合物绝大部分是共价化合物，且溶解度很小，化合物均具有很深的颜色，其颜色可否用d—d轨道跃迁来解释呢？[问题3]
§8—1 IB族元素（Cu、Ag、Au）
1—1 IB族元素的通性.
一. 价电子层结构及氧化态
ds区, IB族: (n-1)d10ns1 +1氧化数的M+（18e-构型）因此，+1氧化数是本族的重要特征.这一点与IA族的盐相类似.如：M2O、MX、M2SO4 etc.但二者毕竟有很大不同. Cu +1、+2、+3 主要是+2
Ag +1、+2 主要是+1
Au +1，+3 主要是+3. 即：本族稳定的特征氧化数为“2 1 3”.
二. IB族元素的成键特征
1.+1氧化数的共价化合物—— Cu+、Ag+. 2.+2氧化数的化合物—— Cu2+ 3.+3氧化数的化合物—— Au3+ .
4. 形成稳定的配合物——最重要的成键特征.
IB族 M+的Cu+、Ag+ 、Au+可形成CN =2的sp杂化成键的直线型配合物CuX2-、Ag(NH3)2+、Au(SCN)2- etc，+2氧化数的往往形成CN = 4的平面方形结构的配合物Cu(H2O)42+、Cu(NH3)42+、Cu(OH)42-.但不能用dsp2杂化来解释，为什么？[问题4]+3
氧化数的Au3+往往形成CN = 4的dsp2杂化成键的平面方形结构的配合物AuCl4-. 三.IB族元素的基本性质.
活泼性Cu—Ag—Au↓为什么？[问题4] 解释 ① 结构上.
② φ大小φ
θ
θ
Cu+/Cu= 0.523V φ
θ
Ag+/Ag=0.7991V φ
θ
Au+/Au=1.68V
③ I1的大小
四. 元素电势图
显然，Ag+在酸性条件可稳定存在. Cu+、 Au+难以稳定存在可发生歧化反应. 2Cu+ === Cu2+ + Cu K = 1.44×106
θ
五. Cu2+与Cu+的稳定性问题.
水溶液中 Cu2+要比Cu+稳定，但在固态或高温时，Cu+要比Cu2+稳定，为什么？[问题5] 从结构上, Cu+ 3d10结构，应比Cu2+ 3d9稳定.又因Cu的第二电离能I2 =1970kJ/mol较大，因此高温固态时Cu+的化合物是稳定的.但是水溶液中Cu2+的电荷高，离子半径小.与H2O的溶剂化作用强, △Hθh = －2127kJ/mol很大，Cu+ 相反, △Hθh =－582kJ/mol.因此水溶液中Cu2+稳定.Cu+不稳定易歧化. 1—2 IB族的单质
1.存在与状态
Cu可以以单质的形式存在，目前世界上发现的最大单粒矿石重达42吨 Cu 紫红色 Ag 银白色 Au 亮黄色 2.制备
〈1〉Cu的提取——自学.
CuFeS2（黄铜矿）Cu2O（赤铜矿）Cu2(OH)2CO3（孔雀石））CuSO4·5H2O（胆矾）. 〈2〉Ag、Au——氰化法 湿法： 冶金——（掌握其原理）[问题6]
首先用NaCN溶液浸取金矿砂：
4Au ＋ 8CN- ＋ O2 ＋ 2H2O ＝ 4 [Au(CN)2]- ＋ 4OH-
后用Zn粉还原：
2Au(ON)2 ＋ Zn ＝ 2Au ＋ Zn(CN)42
－
－
再电解精炼 HAuCl4溶液为电解液
3.性质 〈1〉物理性质
Ag导电热性第一，Cu第二位.Au的延展性最好，IB族易形成合金：黄铜（Cu60%，Zn40%） 如何来验证？［问题7］青铜（Cu80% Sn15%Zn5%）白铜（Cu、Ni、Zn），
它们均与Hg形成汞齐——可以制作吸汞器.
〈2〉化学性质
①. 铜绿的形成（湿空气中） Cu在潮湿的空气中发生如下化学反应：
2Cu + CO2 + O2 + H2O == Cu2(OH)2CO3（铜绿）
碱式碳酸铜也称为铜蓝，具有杀菌消毒、清热祛火的作用，可以和香油混合涂抹治疗黄水疮。
② Ag , Cu可被NH3·H2O腐蚀 因此铜制容器不能用来装NH3·H2O！
4Ag + 8NH3·H2O + O2 === 4Ag(NH3)2+ + 4OH- + 6H2O
2Cu + 8NH3·H2O + O2 === 2Cu(NH3)42+ + 4OH- + 6H2O ③ Au与王水的反应
Au + NO3- + 4 Cl- + 4 H3O+ == AuCl4- + NO + 6H2O
④ Ag在空气中会发暗（为什么？）能微溶于水，具有杀菌作用，所以在过去常用来
制作餐具供宫廷用，现在一些高级酒店也有银制餐具.Ag+的特性
1—3 IB族的重要化合物
IB族的特征氧化数 Cu2+ +2，Ag+ +1，Au3+ +3. Cu2+ d9结构，水合离子呈浅蓝色（d—d轨道跃迁所致）.Ag+ 4d10，Au3+ d8结构，它们形成配合物的倾向都很大！ 一.+1氧化数的化合物 （Cu+、Ag+）
酸性条件下只有Ag+稳定存在，Cu+易发生歧化反应： 2Cu+ === Cu2+ + Cu Kθ = 1.44×106
因Kθ较大，要使平衡左移，需加入Cu+的沉淀剂，如 ：Cl-、I- etc或配合剂如CN- ，但必然注意高温固态时Cu+较Cu2+稳定，因此考虑Cu2+与Cu+在不同条件下的相对稳定性及相互转化条件，是学习Cu化学的关键.
1. M2O MOH Ag2O Cu2O
颜色 棕黑色 砖红色 （因制备不同可能呈黄色）
水溶解性 难溶 难溶
酸碱性 湿时中强碱 弱碱性 化合物类型 共价化合物 共价化合物 H2SO4 Ag2SO4（s，白） 歧化反应
Cu2O + 2H3O+ === Cu2+ + Cu + 3H2O NH3·H2O Ag(NH3)2+ Cu(NH3)2+ 在空气中放置呈深紫蓝色
2Cu2O + 16NH3·H2O + O2 == 4 Cu(NH3)42+ + 8OH- + 12H2O
2. AgNO3 为什么难以存在CuNO3？［问题9］ 方法一
① 用稀HNO3溶解粗银币: 3Cu + 8HNO3 == 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
3Ag + 4HNO3 == 3AgNO3 + NO↑+ 2H2O
② 蒸发浓缩结晶得到固体，加热至473~673K， Cu(NO3)2分解，AgNO3难分解。
2Cu(NO3)2 == CuO + 4NO2↑+ O2↑
③ 混合物溶解于水，过滤后，滤液重结晶可得到纯的AgNO3 晶体.得到的CuO 沉淀用
H2SO4溶液溶解后蒸发、浓缩重结晶可得到CuSO4·5H2O.
方法二：在方法一第一步中得到的 Ag+、Cu2+ 混合液中加入适量新沉淀的Ag2O使
Cu(OH)2 沉淀?析出，用H2SO4 溶解可得到CuSO4·5H2O . 滤液重结晶可得到AgNO3.
Cu(NO3)2 ＋ Ag2O ＋ H2O === Cu(OH)2? ＋ 2AgNO3
性质：AgNO3是很好的常用化学试剂，但它见光分解，通常配好的溶液和固体，棕色试剂
瓶中保存，它可使皮肤变黑. 3. 卤化物
①Cu+卤化物 CuF CuCl CuBr CuI
颜色 红色 白色 水溶解性 易歧化 难溶
NH3·H2O 均溶解成为无色溶液 在空气中放置呈深紫蓝色
4CuCl + 16 NH3·H2O + O2 == 4Cu(NH3)42+ + 4Cl- + 4OH- + 14H2O
浓HCl 均溶解于浓HCl CuCl2-
注：Cu(NH3)2+溶液可以吸收O2 ！
A、制备 2Cu2+ + SO2 + 2X- + 2H2O == 2CuX? (白色) +SO42- + 4H+
其中CuCl可采用如下方法： Cu2 ＋ Cu ＋ 4Cl === 2[CuCl2]土黄色
＋
－
－
CuI的制备： 2 Cu2+ + 5I- == 2CuI? (白色) + I3-(棕黄色) 这里I- 既是沉淀剂又是还原剂.——碘量法的原理. B、CuCl的盐酸溶液可以定量吸收CO形成二聚体结构的物质 2CuCl + 2CO + 2H2O === (CuCl·CO·H2O)2
Cu+采用sp3杂化成键.
CuI可用来鉴定空气中的Hg含量：CuI的纸条若变为暗红色表明空气中Hg含量超标. 4CuI + Hg === 2Cu + Cu2HgI4(暗红色) ② Ag+的卤化物——用离子极化作用讨论的典型实例. 4. 硫化物 -------自学
Cu2S 与 Ag2S 可溶解CN- 溶解缓慢
相关推荐：
loading