第 19 章 铜副族和锌副族

1. 第 19 章 铜副族和锌副族

2. 1 2 主 要 内 容 铜副族元素 锌副族元素

3. 铜副族（ⅠB）： 原子核外价层电子的构型 ： （n－1）d10 ns1 常见氧化态: 铜 （＋1，＋2 ） 银 （＋1） 金 （＋1，＋3）

4. 铜Cu 单质铜，黄铜矿 CuFeS2，辉铜矿 Cu2S 铜在地壳中的质量分数为0.005%。 银Ag 单质银，闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 银在地壳中的质量分数为7  10－6 % 。 金Au 单质金，以极分散形式分布于岩石中。 金在地壳中的质量分数为1.1  10－7 %。

5. 原子核外价层电子的构型 ： n－1 d10 ns2 （ ） 常见氧化态: 锌和镉＋2 汞＋2 、＋1 Hg22＋ （ ） 锌副族 （ ⅡB）: Zn Cd Hg

6. 锌Zn 闪锌矿 ZnS，菱锌矿 ZnCO3，锌在地壳中 的质量分数为0.0075 %。 镉Cd 极少单独存在，以 CdS 形式混生于闪锌矿 中，在地壳中的质量分数为1.110－5 %。 汞Hg 辰砂，又名朱砂，HgS，在地壳中的质量 分数为5  10－6 %。

7. 19 － 1铜副族元素 19 － 1 － 1铜副族元素单质 1 铜副族元素单质的性质 （1）物理性质 铜副族元素属于重金属，导电性和 导热性在所有金属中是最好的，银占首 位，铜次之。

8. 均具有很好的延展性， 1 g 金可抽成 3 km 长的丝或压成厚度约为0.0001 mm 的金箔。 铜副族元素之间、铜副族元素与其他 金属都很容易形成合金，例如： 黄铜 Cu －Zn 合金 白铜 Cu －Ni 合金 青铜 Cu －Zn －Sn 合金

9. Cu 与含有 CO2的潮湿的空气反应，生成绿色Cu OH 2 •CuCO3。 （ ） 2 Cu + O2 + H2O + CO2 ——Cu OH 2 •CuCO3 （ ） （2）化学性质 铜副族元素的金属性远比碱金属的弱， 且其金属性随着原子序数的增加而减弱。

10. 空气中若含有 H2S 气体，与银接触后， 银的表面很快会生成一层Ag2S 黑色薄膜 而使银失去银白色光泽。 铜、银、金都不能与稀盐酸或稀硫酸 作用而放出氢气。

11. Cu + 4 HNO3（浓）—— Cu NO3 2 + 2 NO2↑ + 2 H2O （ ） 3 Cu + 8 HNO3（稀）—— 3 Cu NO3 2 + 2 NO↑ + 4 H2O （ ） 铜和银可溶于硝酸或热的浓硫酸： Cu + 2 H2SO4（浓）—— CuSO4 + SO2↑ + 2 H2O

12. 金的金属活性最差，只能溶于王水中： Au + 4 HCl + HNO3 —— H[AuCl4] + NO↑+ 2 H2O 铜在红热时与空气中的氧气反应生成 氧化铜，在高温下又分解为 Cu2O。 银和金没有铜活泼，高温下在空气中 也是稳定的。

13. 2Cu ＋ 8 CN－ ＋ 2H2O —— 2Cu CN 43－ ＋ 2OH－ ＋ H2↑ （ ） 2 Cu ＋ 8 NH3＋O2 ＋2 H2O —— 2 [Cu NH3 4]2＋ ＋ 4 OH－ （ ） Cu与一些强配体作用放出 H2，如 CN－： Cu 与配位能力较弱的配体作用时，要在 氧气存在下方能进行：

14. 4 Ag ＋ 8 CN―＋O2 ＋2 H2O —— 4 [Ag CN 2]―＋ 4 OH－ （ ） 4 Au ＋ 8 CN―＋O2＋2 H2O —— 4 [Au CN 2]―＋ 4 OH－ （ ） Ag，Au 也可以在有氧气存在下，与强 配体作用：

15. 2 铜副族元素的提取 （1）铜的冶炼 将矿石粉碎，以增大接触面积， 采用“浮选法” 将 Cu 富集到 15 ~ 20%。 将得到的精矿焙烧，除去部分的硫和挥发性杂质，并使部分硫化物氧化成氧化物:

16. 2 CuFeS2 + O2 —— Cu2S + 2 FeS + SO2 2 FeS + 3O2 —— FeO + 2 SO2 将焙烧过的矿石与沙子混合，在反射炉 中加热到 1273 K 左右，FeS 进一步氧化为 FeO，大部分 FeO与 SiO2 形成熔渣 FeSiO3 ，浮于上层: FeO + SiO2 —— FeSiO3

17. Cu2S 和剩余的 FeS 熔融在一起形成所谓 “冰铜”，冰铜较重，沉于下层。 将冰铜放入转炉熔炼，鼓入大量的空气， 得到大约含铜 98% 的粗铜。 2 Cu2S+ 3 O2 ——2 Cu2O + 2SO2 2 Cu2O + Cu2S—— 6 Cu + SO2 ↑

18. 工业上采用电解法将粗铜精炼以除去杂 质。在一个盛有 CuSO4和H2SO4混合物溶 液的电解槽中，以粗铜为阳极，纯铜为阴极 进行电解： 阳极反应： Cu （粗铜）—— Cu2+ +2e― 阴极反应： Cu2+ +2e― —— Cu（精铜，99.95%）

19. 4 Ag + 8 NaCN + 2 H2O + O2 —— 4 Na[Ag CN 2] + 4 NaOH （ ） Ag2S ＋ 4 NaCN —— 2 Na[Ag CN 2] ＋ Na2S （ ） （2）银和金的提取 以游离态和以化合态的银都可以用氰化 钠浸取：

20. 2 [Ag CN 2]－+ Zn —— [Zn CN 4]2－+ 2 Ag （ ） （ ） 再用锌等较活泼的金属还原即可得到 单质银： 从矿石中炼金的方法有两种，即汞齐 法和氰化法。

21. 4 Au + 8 CN－+ 2 H2O + O2 —— 4 [Au CN 2 ]－+ 4 OH－ （ ） 汞齐法将矿石粉与汞混合生成金汞齐，加 热时汞挥发掉即得到单质金。 氰化法提金首先用氰化钠浸取矿粉，将金 溶出：

22. 再用锌还原 [Au CN 2 ]－ 得单质金： （ ） （ ） 2 [Au CN 2 ]－ + Zn—— [Zn CN 4 ]2－ + 2 Au （ ） 或者电解 Na[Au CN 2] 溶液，在阴极上 得到金： （ ）

23. 阴极主要反应： [Au CN 2]― + e― ——Au + 2CN― （ ） 阳极主要反应： CN― + 2OH―― 2e― ——CNO― + H2O 2CNO― + 4OH― ― 6e― —— 2CO2 + N2 + 2H2O

24. 氧化亚铜可以通过在碱性介质中还原 Cu Ⅱ化合物得到。 （ ） 19 － 1 － 2铜的化合物 1 氧化数为 ＋1 的化合物 （1）氧化物和氢氧化物

25. 2[CuOH4]2－+ CH2OHCHOH4CHO —— Cu2O ↓+ CH2OHCHOH4COOH + 2H2O + 4OH－ （ ） （ ） （ ） 用葡萄糖作还原剂时，反应如下：

26. Cu2＋和酒石酸根C4H4O62－ 的配位化合 物，其溶液呈深蓝色，有机化学中称为斐林 （Fehling）溶液。 斐林溶液可用来鉴定醛基，其现象是生 成红色的Cu2O沉淀。

27. 实验室里，Cu2O可由CuO热分解得到 4 CuO —— 2 Cu2O ＋ O2 ↑ Cu2＋盐的碱性溶液与其它还原剂反应， 也得到 Cu2O，如与联氨反应： 4 Cu2＋＋ 8 OH－ ＋ N2H4—— 2 Cu2O↓ ＋ N2↑＋ 6 H2O

28. Cu2O基本属于共价化合物，不溶于水。 Cu2O呈弱碱性，溶于稀酸，并立即歧 化为Cu和Cu2＋： Cu2O + 2H＋—— Cu ＋+ Cu2＋+ H2O Cu2O十分稳定，在1235 ℃ 熔化但不 分解。

29. Cu2O + 4 NH3+ H2O —— 2 [CuNH32]＋+ 2OH－ （ ） Cu2O溶于氨水，生成无色的络离子： 铜的 +1 价氢氧化物很不稳定，易脱水 变为相应的氧化物 Cu2O。 用 NaOH 处理 CuCl 的冷盐酸溶液时， 生成黄色的 CuOH 沉淀，但沉淀很快变为 橙色，最后变为红色成为 Cu2O。

30. （2）卤化物 CuCl，CuBr和CuI均为白色，都是难 溶化合物，且溶解度依次减小。 CuCl，CuBr和CuI都可以通过二价铜 离子在相应的卤离子存在的条件下被还原： 2 Cu2＋+ 4 I－—— 2 CuI ↓ + I2

31. 在热的浓盐酸中，用铜粉还原 CuCl2，生成土黄色的 [CuCl2]–： Cu2+ + Cu + 4Cl– —— 2[CuCl2]– 用水稀释 [CuCl2]–溶液，能得到难溶的 CuCl 白色沉淀： 2[CuCl2]– —— CuCl + Cl–

32. CuCl 不溶于硫酸、稀硝酸，但可溶 于氨水、浓盐酸及碱金属的氯化物溶液 中，形成 [Cu NH32]＋， [CuCl2]－， [CuCl3]2－ 或 [CuCl4]3－ 等配离子。 （ ）

33. S2–的离子半径比 O2–的大，更易失电 子，因此 S2– 与 Cu Ⅰ间的极化作用更强， 硫化物呈深色，水中溶解度比相应的氧化物 小。 （ ） （3） 硫化物 硫化亚铜 Cu2S 是黑色物质，难溶于水。 用金属单质与 S 直接化合生成硫化物，也可以向 Cu Ⅰ溶液中通入 H2S 制备硫化 物。 （ ）

34. 3 Cu2S+16 HNO3 —— 6 Cu NO32+ 3 S + 4 NO ↑+ 8 H2O （ ） Cu2S+ 4 CN－ ——2 [CuCN 2]－+ S2－ （ ） Cu2S 只能溶于浓、热硝酸或氰化钠（钾）溶液中:

35. [Cu NH3 2]＋ 不稳定，遇到空气则变成 深蓝色的[Cu NH3 4]2＋： （ ） （ ） （4） 配位化合物 Cu＋ 可与单齿配体形成配位数为 2、3、 4 的配位化合物，由于 Cu＋ 的价电子构型为 d10，所以配位化合物不会由于 d－d 跃迁而产 生颜色。

36. （ ） 4 [Cu NH3 2]＋+ O2 + 8 NH3 + 2 H2O —— 4 [Cu NH3 4]2＋+ 4 OH－ （ ） 利用这个性质可除去气体中的痕量 O2。

37. [Cu NH3 2]+ + CO + NH3 —— [Cu CO NH3 3]+ （ ） （ ） （ ） 在合成氨工业中常用醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收能使催化剂中毒的 CO 气体：

38. 2Cu NO3 2 —— 2CuO ＋ 4 NO2 ↑＋ O2↑ （ ） 2 氧化数为 ＋2 的化合物 （1）氧化物和氢氧化物 氧化铜 CuO，可由某些含氧酸受热 分解或在氧气中加热铜粉而制得： 2Cu ＋ O2 —— 2 CuO

39. △ 4 CuO —— 2 Cu2O + O2↑ CuO 属于碱性氧化物，难溶于水，可溶于酸： CuO ＋ 2 H＋—— Cu2＋ ＋ H2O CuO 的热稳定性较好，加热到 1000 ℃ 时分解。 CuO 具有氧化性，高温下可被一些还原 剂还原。

40. CuSO4 + 2 NaOH —— Cu OH 2↓ + Na2SO4 （ ） 可溶性的 Cu Ⅱ盐中加入强碱，得到蓝绿色的氢氧化铜： （ ）

41. Cu OH 2不稳定，加热分解： （ ） （ ） Cu OH 2 —— CuO + H2O Cu OH 2＋ 4 NH3•H2O —— [Cu NH3 4]2＋ ＋ 2OH– + 4 H2O NH4+ （ ） （ ） 在 NH4＋ 存在时，氢氧化铜可溶于氨水 形成铜氨配离子:

42. Cu OH 2略显两性，既可溶于酸，也可溶于过量的浓碱溶液中： （ ） Cu OH 2＋ H2SO4 —— CuSO4＋ 2 H2O （ ） Cu OH 2＋ 2 NaOH —— Na2[Cu OH 4] （ ） （ ）

43. （2）卤化铜 CuF2 白色， CuCl2 黄褐色和 CuBr2 黑色 ，带有结晶水的 CuF2•2 H2O 蓝色和蓝绿色的 CuCl2•2 H2O 。 无水 CuCl2为无限长链结构。每个 Cu 处于 4 个 Cl 形成的平面正方形的中心:

44. CuCl2稀溶液显蓝色，这是因为溶液中存在 [Cu H2O 4]2+的缘故： （ ） [CuCl4]2― + 4 H2O —— [Cu H2O 4]2+ + 4 Cl― （ ） CuCl2 易溶于水，在很浓的CuCl2 水溶 液中，可形成黄色的[CuCl4]2－： Cu2＋ ＋ 4 Cl－—— [CuCl4]2－

45. 2 CuCl2 • 2H2O —— Cu OH 2 • CuCl2＋ 2 HCl↑＋ 2 H2O （ ） HCl 气流 2CuCl2 ———— 2 CuCl + Cl2 ↑ △ CuCl2 • 2H2O 受热时分解： 由于脱水时发生水解，所以用脱水方法制备无水CuCl2时，要在HCl气流中进行。无水 CuCl2进一步受热：

46. （3）含氧酸的铜盐 无水CuSO4 为白色粉末，易溶于水，有很强的吸水作用，吸水后显出水合铜离子的特征蓝色。 此特性用来检验一些有机物如乙醇、乙醚等中的微量水分。也可用作燥剂。

47. CuSO4 在 650 ℃ 下部分发生分解成 CuO，SO3，SO2及 O2。 CuSO4 具有杀菌能力，被用于蓄水池、游泳池以防止藻类生长。与石灰乳混合配制的波尔多液，农业上用来消灭植物病虫害。

48. Cu2＋ 与单齿配体一般能形成配位数 4 的正方形配位单元，如： [Cu NH3 4]2＋ ，[Cu H2O 4]2＋， [CuCl4]2－。 （ ） （ ） （4） 配位化合物 Cu2＋ 为d9 构型，有一个成单电子，具有顺磁性。由于可以发生d－d 跃迁，化合物都有颜色，比如，CuSO4 • 5H2O 和许多水合铜盐都是蓝色。

49. O H O C NH Cu Cu 2– HN O H NH C O 　 此外，Cu2＋ 还可以与一些有机配体，如缩二脲 NH2CONHCONH2 与CuSO4反应呈现特征紫色，生成下列两种离子：

50. O C NH Cu HN 2– NH C O 　 此外，Cu2＋ 还可以与一些有机配体，如缩二脲 NH2CONHCONH2 与CuSO4反应呈现特征紫色，生成下列两种离子：