元素周期表

ⅠA VIIIA (1) ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA (18) (2) (13) (14) (15) (16) (17) ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ B ⅠB ⅡB (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 元素周期表 • 元素的周期与价层电子结构 • 1st Row: 1s1-2; 2nd Row: 2s1-2 2p1-6; 3rd Row: 3s1-2 3p1-6; 4th Row: 3d1-10 4s1-2 4p1-6; 5th Row: 4d1-10 5s1-2 5p1-6; 6th Row: 4f1-145d1-10 6s1-26p1-6; 7th Row: 5f1-146d1-10 7s1-27p1-6;

金属原子半径 • 离子半径第九章 ds区元素 • §9-1 铜族元素 • 1.概述IA IB • 价电子构型 ns1 (n-1)d10ns1

金属通性 金属活泼性金属半径金属活泼性金属半径 I1 I1 减小增加减小增加变化增加不大 IA IB 氧化态: 11 or 2 or 3

金属不活泼，Au最稳定。 Cu在碱性介质中主要表现为还原性； Au(I,III),Ag(I,II)主要表现为氧化性。思考题：比较IB族元素与IA族元素的基本性质，有哪些差别？ IB族元素在水溶液中的活泼性远小于碱金属;

（1）IB族元素金属化学性质不活泼。 • （2）IB族元素,同族元素随着原子序数的增加活泼性降低。 • （3）IB族元素可以形成不同氧化态化合物。

2 Cu + O2 2 单质的化学性质 • （1）在空气气氛中与氧气反应 2 CuO • 2Cu+O2 + CO2 + H2O = Cu(OH)2•CuCO3 • 4Ag + O2 + 2H2S = 2Ag2S + 2 H2O

(3)与氧化性酸反应 • Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2 +2H2O 2Cu +8 HCl(浓） 2H3[CuCl4]+H2 (2) 与非氧化性酸反应 • 2Cu+O2+2H2SO4(稀）= 2 CuSO4+2 H2O • Ag有类似的反应，金只溶于王水。 • Au+4 HCl+HNO3 = HAuCl4+NO+2 H2O

3. 金属的冶炼 • (1) 存在： • 游离金属:Cu, Ag, Au • 黄铜矿 CuFeS2 , 辉铜矿Cu2S, 蓝铜矿2CuCO3·Cu(OH)2,赤铜矿Cu2O; • 辉银矿 Ag2S,角银矿AgCl。

焙烧：2CuFeS2(CuS·FeS)+ O2 Cu2S+2FeS+SO2 2FeS+3O2 2FeO+2SO2 制冰铜：FeO + SiO2 制泡铜： 2 Cu2S + 3 O2 2 Cu2O + 2SO2 6Cu + SO2 2 Cu2O + Cu2S 泡铜 (2) 铜的冶炼（硫化物矿用冰铜熔炼法）： FeSiO3（渣） mCu2S + nFeS: 冰铜

电解精炼 阳极泥：Au, Ag, Pt

Ksp(Cu2S)=210-48; Ksp(FeS)=1.610-19; FeS(s)+2HCl(aq)= FeCl2(aq)+H2S↑ Cu2S+2FeS+SO2 2CuFeS2 + O2 思考题：怎样从黄铜矿CuFeS2制备CuF2？达到分离目的

2Cu2S +3O2 2Cu2O+O2 直接溶于酸行吗？ 2Cu2O+2SO2 ↑ 4CuO CuO(s)+2HF(aq) === CuF2(aq)+H2O

Cu2O+2H+=Cu(s) + Cu2+(aq)+H2O 3 Cu(I)与Cu(II)的转化Cu2+0.158 Cu+ 0.520 Cu • 2Cu+(aq) = Cu (s) + Cu2+ (aq) • K = 1.4106

如何使Cu(II)可以转化为Cu(I) ？ 使右< 左 • o右+0.059lg[Cu+]< o左+0.059lg[Cu2+]/[Cu+] • o右- o左< 0.059(lg[Cu2+]/[Cu+]2) • lg[Cu+]2/[Cu2+]<(o左-o右)/0.059 • [Cu+]2/[Cu2+] <7.410-7若[Cu2+]=1mol·L-1 • 大幅度降低Cu+离子浓度，有利于Cu2+向Cu（I）的转变。

例如：反应Cu2++2I-=CuI+1/2I2为什么发生？ • 解： 1/2I2+e-=I- =0.535(v) • 电极反应：Cu2++e-+I-=CuI =? • CuI=Cu++I-，Ksp(CuI)=1.2710-12mol·L-1 • Cu2++e-=Cu+ =0.158(v) • [Cu+]=Ksp/[I-] • (Cu2+/Cu+) • =(Cu2+/Cu+)+0.059lg([Cu2+]/[Cu+]) • = (Cu2+/Cu+)+0.059lg([Cu2+][I-]/Ksp

若[Cu2+]=[I-]=1mol·L-1 • (Cu2+/CuI)=0.158+0.059lg(1/Ksp) • = 0.86 (V) • (Cu2+/CuI)> (I2/I-) • 由于CuI难溶物的生成，Cu2+离子的氧化性增加； • 同理，在有I-离子存在时，金属Cu的还原性增加。 • Cu+ 0.520 Cu • CuI+e-=Cu+I-= - 0.1852(v)

2Cu2++2X-+SO2+2H2O +4H++SO42- Cu2++2Cl- +Cu {Cu2++4Cl-+Cu CuCl +Cl-} 2CuX [CuCl2]- CuCl (1)溶液中CuX制备： 2[CuCl2]- • 2Cu2++4CN-= 2CuCN +(CN)2 • CuCN+3CN-=[CuCN4]3-

2[Cu(OH)4]2-+CH2OH(CHOH)4CHO=Cu2O +4OH-+ CH2OH(CHOH)4COOH+2H2O Cu2O共价型，弱碱性化合物。 Cu2++2OH-=Cu(OH)2 （2）溶液中Cu2O的制备： Cu(OH)2+2OH- = [Cu(OH)4]2- Cu2O+4NH3·H2O=2[Cu(NH3)2]++2OH-+3H2O

2Cu2++2S2O32-+2H2O=Cu2S +S +2SO42- +4H+ (3)溶液中Cu2S的制备 Ksp(Cu2S)=2 10-47 Cu2S+8CN-=2[Cu(CN)4]3-+S2- K稳=2 1030

4CuO • （4）固相反应， • 熵增加反应 • Cu2O：1508K熔化而不分解。 • CuS,CuCl2,CuBr2加热至高温都分解为Cu(I)化合物。 2Cu2O + O2

4 铜族元素的氧化还原性质 2AgNO3+H3PO3+H2O=H3PO4+2Ag+2HNO3 Ag2O+CO=2Ag+CO2 • Au+在溶液中有与Cu+类似的歧化反应： • 3Au+(aq)=Au3+(aq)+2Au • [Au(CN)2]-, • AuCl3 AuCl+Cl2

计算下列各个半电池反应的电极电势 Cu2+ Cu+ Cu ] 练习 • [已知 Ksp(Cu2S)=1.0×10－48; • Ksp(CuS)=7.94×10－36

1. 电极反应： CuS+2e- Cu+S2- (Cu2+/Cu) Cu2++2e- Cu 解： • 2. 1=(CuS/Cu)

Ksp(CuS) CuS Cu2++S2- [Cu2+]= Ksp(CuS)/[S2-] (CuS/Cu) = (Cu2+/Cu) = (Cu2+/Cu) +（0.059/2）lg[Cu2+] = (Cu2+/Cu) +（0.059/2）lg Ksp(CuS) = - 0.70(v)

Cu2S Ksp(CuS) Cu2++e- Ksp(Cu2S) CuS Cu+ Cu2++S2- 2Cu++S2- 电极反应： CuS+e- 1/2Cu2S+1/2S2- (Cu2+/Cu+) 3. 2=(CuS / Cu2S) (CuS/Cu2S) = (Cu2+/Cu+) = (Cu2+/Cu+) +0.059lg[Cu2+]/[Cu+] = (Cu2+/Cu+) +0.059lg (Ksp(CuS)/Ksp1/2(Cu2S) = - 0.50(V)

(Cu+/Cu) Cu++e- Cu Ksp(Cu2S) Cu2S 2Cu++S2- 1/2Cu2S+e- Cu+1/2S2- 电极反应： 4. 3=(Cu2S/Cu) • (Cu2S /Cu) = (Cu+/Cu) • = (Cu+/Cu) +0.059lg[Cu+] • = (Cu+/Cu) +0.059lg Ksp1/2(Cu2S) • = - 0.90 (V)

简单配离子 Cu2+(dsp2杂化）： [Cu(H2O)4]2+（蓝色） [Cu(NH3)4]2+ （深蓝色）；[CuCl4]2-(绿色） 5 重要化合物（1）配合物

Cu+, Ag+(sp杂化)： • [AgX2]-; [Ag(S2O3)2]3-; [Ag(CN)2] -; [Cu(NH3)2]+; [Au(CN)2]-; • [Cu(CN)4]3-(sp3杂化） • [Au(X)4]- (X=F, Cl, Br, I, CN, SCN, NO3) (dsp2杂化）

[Cu(en)2]2+ Cu(CH3COO)2·H2O 螯合物

(2) 湿法冶金提取银，金 • Ag2S + 4 NaCN = 2 Na[Ag(CN)2] + Na2S • 2 Na[Ag(CN)2]+Zn=2Ag + Na2[Zn(CN)4] • 提取金 • 4Au+8 NaCN+2 H2O+O2=4Na[Au(CN)2]+4 NaOH • 2 Na[Au(CN)2] + Zn = 2 Au + Na2[Zn(CN)4]

(3)盐CuSO4·5H2O(蓝色):[Cu(H2O)4]SO4·H2O • CuSO4:无色晶体，可作干燥剂。 • Cu2+离子水解，溶液显酸性 • 2CuSO4+2NH3·H2O=(NH4)2SO4+Cu2(OH)2SO4 (浅蓝色)

Cu(NO3)2 ·3H2O Cu(NO3)2 ·Cu(OH)2 CuO • Cu(NO3)2 ·xH2O(x=3,6,9)：

Ag(I)的易溶盐： AgNO3，AgF, AgClO4；难溶盐： AgOH（白色），Ag2O(棕色) ， AgX(X:Cl,Br,I) 银的重要化合物

作业 • 22-4，22-6，22-7

§9-2 锌族元素1. IIB与IIA 族元素性质的比较 • IIB IIA • 价电子构型 (n-1)d10ns2 ns2 • 氧化态 +2,Cd(I)Hg(I) +2 • 原子半径 • 从上向下增大幅度小增大 • I1从上向下增加减小 • 金属活泼性 • 从上向下减小增加

2 单质的化学性质 Zn主要表现为金属的还原性 Hg金属的还原性弱，主要表现为离子的氧化性

4Zn+2O2+3H2O +CO2=ZnCO3·3Zn(OH)3 • 3Hg + 8HNO3 = 3Hg(NO3)2 +2NO + 4 H2O • 6Hg(过量）+ 8 HNO3(冷)= 3Hg2(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O • Zn与Al的相似形与差别： • 写出与NaOH反应，与NH3·H2O反应的方程式。

Zn在碱中比在酸中更易溶 • Zn+2OH-+2H2O=[Zn(OH)4]2-+H2(g) • Zn+4NH3+2H2O=[Zn(NH3)4]2++H2(g)+2OH-

Zn(g) + CO ZnO + C ３　单质的提取 • 存在：闪锌矿 ZnS, 辰砂HgS • 由闪锌矿提取锌2ZnS + 3 O2 = 2 ZnO + 2 SO2 • HgS + O2 = Hg + SO2

4 Hg(I)与Hg(II)的转化 • （1）汞的重要化合物 • Hg(NO3)2，HgO(红或黄），HgS（黑），HgCl2(升汞)，HgI2（红色），[Hg(CN)4]2-,[HgX4]2-,[Hg(SCN)4]2-, [Hg2O(NH2)]I(红棕色) ，Hg2Cl2(甘汞),Hg2(NO3)2

NH4Cl + 2K2[HgI4]+4KOH= 柰斯勒试剂K2[HgI4]强碱性溶液 +KCl+7KI+3H2O

（2）Hg(I)与Hg(II)的转化Hg2+0.905 Hg22+0.7986 Hg • Hg2+ + Hg = Hg22+ • K=69.4 • Hg22+稳定性小，自发生成Hg2+的稳定的配合物和难溶物。 • 试剂OH-S2- • 产物 Hg+HgO Hg + HgS • 试剂 CN- NH3 • 产物 Hg+[Hg(CN)4]2- Hg+HgNH2Cl

(3)Hg(I)与Hg(II)的氧化性 • 2HgCl2 + SnCl2 = Hg2Cl2 + SnCl4 • Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg + SnCl4 • Hg2Cl2 HgCl2 + Hg

（４）镉，汞的毒性与废水的处理 金属还原法化学沉淀法

练习 • １　试设计一个可用H2S能将含有Cu2+、Ag+、Zn2+、Hg2+、Bi3+、Pb2+离子的混合溶液进行分离和鉴定的方案。

２：试设计一个不用H2S而能使下述离子分离的方案：Ag+、Hg22－、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+和Al3+。２：试设计一个不用H2S而能使下述离子分离的方案：Ag+、Hg22－、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+和Al3+。

作业 • ２２－１３；　２２－１８； • 　２２－２３

计算下列各个半电池反应的电极电势 [已知Ksp(Cu2S)=1.0×10－48; Ksp(CuS)=7.94×10－36 Cu2+ Cu+Cu ] 解：练习

元 素 周 期 表