第 22 章 镝区金属22-1 铜族元素 22-1-1 铜族元素通性 22-1-2 铜族元素的单质 22-1-3 铜族元素的重要化合物22-2 锌族元素 22-2-1 锌族元素概述 22-2-2 锌族元素的重要化合物 22-2-3 锌的生物作用和含镉、汞废水的处理作业

22-1 铜族元素 22-1-1 铜族元素通性

问题：1. 铜族元素在电子结构及氧化态表现上与Ⅰ A

族比有哪些特征？2. 铜族元素在金属活泼性及其变化规律、成

键特征、形成配合物能力等方面与Ⅰ A 族比有何不同？

1 ．铜族元素在电子结构及氧化态表现上与ⅠA 族比有哪些特征？ 铜族 ( BⅠ 族 ) 价电子结构： (n-1)d10nS1

氧化态表现：变价 Cu +1 +2

Ag +1 +2

Au +1 +3

ⅠA 族 ( 碱金属 ) 价电子结构： nS1

氧化态表现：单一价态 +1

22-1-1 铜族元素通性

为什么？ 由于 (n-1)d10 的填充，有效核电荷增多，核对外层电子吸引力增大， nS 、 nP 轨道能量降低，使 (n-1)d 、 nS 、 nP 轨道能量相近，部分 (n-1)d 电子可以参与成键。

22-1-1 铜族元素通性

22-1-1 铜族元素通性2 ．铜族元素在在金属活泼性及其变化规律、成键特征、形成配合物能力等方面与Ⅰ A 族比有何不同？ 金属活泼性远低于Ⅰ A 族碱金属，且从上到下金属活泼性降低。 18e 构型的离子，变形性和极化作用都较大，使键的共价性增大。 形成配合物能力强，因为有较多的空轨道和d 电子，可以形成反馈键。

22-1-2 铜族元素的单质

问题：1 ．铜族单质有哪些主要性质和用途？

2 ．铜族元素在自然界如何存在？怎样冶炼？

22-1-2 铜族元素的单质

1 ．铜族单质有哪些主要性质和用途？ 铜加热时与氧作用生成 CuO ，银、金加热也

不能与氧作用。 铜在常温可时与 X2 作用生成 CuX2 ，银常温很

慢生成 AgX ，金加热时与 X2 作用生成 AuX 。铜、银加热时与硫作用生成 Cu2S 、 Ag2S ，金加热也不能与硫作用。

OH4)(])4[Cu(NH

8NHO2HO4Cu

23

322

无色

O2

)(])[Cu(NH 243 蓝

所以不可用铜器盛氨水。

O2HS2AgOS2H2Ag 2222

银器年久变黑。

铜族单质与酸的作用见 P704 。用途：货币金属，电器工业，铜是重要的生命元素。

22-1-2 铜族元素的单质2. 铜族元素在自然界如何存在？怎样冶炼？ 铜族为 18e 构型的离子，变形性和极化作用都较大，易与硫作用，为亲硫元素，自然界主要以硫化物存在。其中金以自然金存在。

冶炼见 P701-702

铜 矿硫化物矿：辉铜矿 (Cu2S), 黄铜矿 (CuFeS2), 斑铜矿 (Cu2FeS4)氧化物矿：赤铜矿 (Cu2O), 孔雀石 (CuCO3·Cu(OH)2) 。

银 矿 闪银矿 (Ag2S)

金 Au 主要以游态存在，岩脉金矿，冲积金

22-1-3 铜族元素的重要化合物问题：1 ． Cu(+ )Ⅰ 的化合物：

Cu2O如何制取？有何用途？有何主要性质？

实验室如何制取 CuCl 、 CuI ？有何主要质？2 ． Cu(+ )Ⅱ 的化合物： (1)CuSO4溶液中分别滴加NaOH和NH3·H2O得到什么产物？Cu(哦)

有何主要性质？

（2）CuSO4·5H2O有何主要性质和用途？

问题：3 ． Cu(+ )Ⅰ 和 Cu(+ )Ⅱ 的化合物何者稳定？为 什么？如何实现 Cu(+ )Ⅰ 和 Cu(+ )Ⅱ 的相互转 化4 ．写出 Ag 与浓 HNO3 和稀 HNO3 反应的方程 式，结合反应的方程式分析，哪种浓度的 HNO3 与 Ag 反应制备 AgNO3 更合理？为什么？5 ． AgX 有何主要性质和用途？

22-1-3 铜族元素的重要化合物

1 ． Cu(+ )Ⅰ 的化合物： Cu2O 如何制取？有何用途？有何主要性质？

实验室如何制取 CuCl 、 CuI ？有何主要性质？

强碱性介质中用糖、醛还原 Cu2+ 可得 Cu2O 。

用于检测糖尿病。

Cu2+ ＋ 4OH- ＝ [Cu(OH)4]2-

2[Cu(OH)4]2-+CH2OH(CHOH)4CHO

Cu2O↓+4OH- +CH2OH(CHOH)4COOH ＋ 2H2O

△

性质：①难溶于水； ② 酸中不稳定歧化分解； ③ 溶于氨水生成无色 [Cu(NH3)2]+ ，迅速被空气中的氧氧化为兰色 [Cu(NH3)4]2+ 。

Cu2O ＋ H2SO4 ＝ Cu2SO4 ＋ H2O Cu2SO4 ＝ CuSO4 ＋ Cu ＋H2O

===================

Cu2O ＋ 4NH3·H2O===2[Cu(NH3)2]+ ＋ 2OH- ＋ 3H2O

4[Cu(NH3)2]+ ＋ 8NH3·H2O ＋ O2 ＝ ==

4[Cu(NH3)4]2+ ＋ 4OH- ＋ 6H2O

HCl( 浓 )+Cu+CuCl2===2[CuCl2]-+2H+

　　生成物用水稀释则得 CuCl 白色沉淀。2Cu2++4I-===2CuI↓+I2

性质：难溶于水； CuCl 可溶于浓盐酸、氨水( 溶于氨水与 Cu2O 类似 ) 。

22-1-3 铜族元素的重要化合物

2 ． Cu(+ )Ⅱ 的化合物：（ 1 ） CuSO4 溶液中分别滴加 NaOH 和

NH3·H2O 得到什么产物？ Cu(OH)2 有何主

要性质？（ 2 ） CuSO4·5H2O 有何主要性质和用途？

（ 1 ） Cu(OH)2 、 Cu2(OH)2SO4 ；

Cu(OH)2 微显两性，易溶于酸，可溶于浓强

碱，溶于氨水生成 [Cu(NH3)4]2+ 。

Cu(OH)2 热稳定性差，加热时失水生成 CuO 。

（ 2 ）加热失水变 CuSO4 ； CuSO4·5H2O:CaO:

H2O = 1:1:100 为杀菌剂。

22-1-3 铜族元素的重要化合物

3 ． Cu(+ )Ⅰ 和 Cu(+ )Ⅱ 的化合物何者稳定？为什么？如何实现 Cu(+ )Ⅰ 和 Cu(+ )Ⅱ 的相互转化？

从电子构型看 Cu (+ )Ⅰ 稳定（ 3d10 结构），从电极电势看 Cu(+ )Ⅱ 更稳定：

Cu2+ Cu+ Cu0.161V 0.52V

( 右 ) ＞ ( 左 ) ， Cu+ 易歧化，不稳定。E E

高温下 Cu(+ )Ⅱ 的化合物转变为 Cu (+ ) Ⅰ的化合物，水溶液中要想法生成 Cu (+ )Ⅰ 的难溶物或配合物。

22 O2

1)O(s,Cu

C10002CuO(s) 暗红

2Cu2++4I-===2CuI↓+I2

2-2 (CN))2CuCN(s,4CN2Cu 白

CN-][Cu(CN)2

22-1-3 铜族元素的重要化合物

4 ．写出 Ag 与浓 HNO3 和稀 HNO3 反应的方程式，结合反应的方程式分析，哪种浓度的 HNO3 与Ag 反应制备 AgNO3 更合理？为什么？

Ag + 2HNO3( 浓）＝ AgNO3 + NO2 + H2O

3Ag + 4HNO3( 稀）＝ 3AgNO3 + NO+ H2O

考虑到浓度对速度的影响，用 HNO3: H2O =

1:3 较好。

22-1-3 铜族元素的重要化合物

5． AgX有何主要性质和用途？性质 :① 见光易分解。② AgX 中除 AgF 溶于水外， AgCl 、 AgBr 、 AgI皆不溶于稀硝酸

用途： ① AgCl 、 AgBr 、 AgI具有感光性，可作感光材料。

② AgI 可用于人工降雨。

AgBr=====Ag ＋ Br光

22-2 锌族元素 22-2-1 锌族元素概述

问题：

1.锌族元素在电子结构及氧化态表现上与 AⅡ

族比有哪些特征？

2 ．锌族元素在金属活泼性及其变化规律、成键特征、形成配合物能力等方面与Ⅱ A 族比有何不同？

问题：3 ．从Ⅰ B 到Ⅱ B 金属活泼性变化规律与从ⅠA 到 ⅡA 有何不同？为什么？4 ．锌与 Cd 、汞在性质上有何不同？锌与 Al

有 哪些相似和不同？

22-2-1 锌族元素概述

1. 锌族元素在电子结构及氧化态表现上与Ⅱ A族比有哪些特征？

锌族 : 电子结构： (n-1)d10nS2

氧化态表现： Zn +2

Cd +2

Hg +1 +2

ⅡA 族氧化态表现： +2

对于 Hg(+ )Ⅰ 的形成：为双原子离子 Hg22

+ ，因为汞为第六周期元素，由于 4f14 的填充，使有效核电荷增加较多，使 6S2惰性显著，为保持 32 、 18 、 2 的封闭饱和结构，失去一个电子后，形成具有 [-Hg:Hg-]2+ 结构的亚汞离子。也正是这一原因，单质汞的金属键特别的弱，使汞成为常温下唯一呈液态的金属。

22-2-1 锌族元素概述2 ．锌族元素在金属活泼性及其变化规律、成

键特征、形成配合物能力等方面与Ⅱ A 族比有何不同？

金属活泼性及其变化规律：小于碱土金属，大于铜族；同样也遵从从上到下金属活泼性降低。

成键特征：共价性 形成配合物能力：易形成配合物

22-2-1 锌族元素概述

3 ．从Ⅰ B 到Ⅱ B 金属活泼性变化规律与从ⅠA 到Ⅱ A 有何不同？为什么？

ⅠB→ BⅡ 金属活泼性增强，Ⅰ A→ AⅡ 金属活泼性减弱；

由于锌族的 (n-1)d10nS2 稳定结构，金属键较弱。

22-2-1 锌族元素概述4 ．锌与 Cd 、汞在性质上有何不同？锌与 Al 有哪

些相似和不同？ 锌为两性金属可与酸、碱作用； Cd 、汞只能

与酸作用。 Al 也为两性金属可与酸、碱作用，但因为是主

族元素形成配合物的能力差，不能与氨作用，锌可与氨作用。

2OHH)Zn(NHO2H4NHZn 224323

2-2

42 HZn(OH)O2H2OHZn

22-2-2 锌族元素的重要化合物

问题：

1.Zn、Cd、Hg

的氧化物及氢氧化物在性质上有何不同？

2.Zn、Cd、Hg

的硫化物在颜色及性质上有何不同？如何利用其硫化物性质的不同，进行Zn2+、Cd2+、Hg2+的鉴定和分离？

问题：3. 何谓甘汞？何谓升汞？如何鉴别和分离二 者？4 .根据汞的元素电势图，判断 Hg(+ )Ⅰ 和 汞 (+ )Ⅱ 何者在水溶液中较稳定？如何实

现 汞 (+ )Ⅰ 和汞 (+ )Ⅱ 的相互转化？

22-2-2 锌族元素的重要化合物

1.Zn 、 Cd 、 Hg 的氧化物及氢氧化物在性质上有何不同？

Zn(OH)2 Cd(OH)2 HgO

白色 白色 黄色 两性 碱性极弱酸性 碱性

22-2-2 锌族元素的重要化合物

2. Zn 、 Cd 、 Hg 的硫化物在颜色及性质上有何不同？如何利用其硫化物性质的不同，进行 Zn2+ 、 Cd2+ 、Hg2+ 的鉴定和分离？

ZnS CdS HgS

白色 黄色 黑色 溶于稀盐酸 溶于浓盐酸 溶于王水及 Na2S

溶液

22-2-2 锌族元素的重要化合物

3 ．何谓甘汞？何谓升汞？如何鉴别和分离二 者？

Hg2Cl2(甘汞 ) HgCl2(升汞 )

难溶于水 微溶于水（剧毒）易升华 与氨作用歧化 与氨作用生成氨基盐

22-2-2 锌族元素的重要化合物

4 ．根据汞的元素电势图，判断 Hg(+ )Ⅰ 和 Hg(+

)Ⅱ 何者在水溶液中较稳定？如何实现 Hg(+

)Ⅰ 和 Hg(+ )Ⅱ 的相互转化？

6.119 HgHgHg 22

2 K

）不歧化，（不同于 CuHg 22

Hg2+ 0.920V Hg22+ 0.797V Hg

通过生成 Hg(+ )Ⅱ 的难溶物或配合物 ： Hg2 Cl2+ NH3 = HgNH2Cl↓ + Hg↓

Hg22+ ＋ 2OH- ＝ Hg↓ ＋ HgO↓ ＋ H2O

Hg22+ ＋ H2S ＝ HgS↓ ＋ Hg↓ ＋ 2H+

Hg2I2+ 2KI =K2[KgI4]+ Hg

另外， [HgI4]2- 也较重要，它的碱性溶液称为奈氏试剂，可用于鉴定 NH4

+ 离子。

22-2-3 锌的生物作用和含镉、汞废水的处理

锌在人体内的含量为 1.5-2.5克，与铁相当，但却是人体必不可少的微量元素之一。它参与人体的免疫、认知、调节人体生命活动等多种功能。

　　 缺锌症以慢性的、非炎性皮炎为特征，该病以皮肤增厚。皮屑增多、掉毛、搔痒为特征。胎儿的发育早期缺锌可引起致畸性。儿童急性缺锌可引发癫痫病。

锌是相对无毒的，但当膳食中的锌过多时，亦会产生锌中毒。人体内锌中毒的表现症状为胃部不适、眩晕、恶心。人每日摄取超过 1

50毫克的锌可引起催吐作用，完全肠外营养时，大剂量补充锌可发生死亡。在补充非常大量锌 (300毫克 /日 ) 时，可发生其他的慢性影响，包括免疫功能下降和胆固醇量降低。

作业P730 22-7 ， 22-11 ， 22-13 ， 22-15

22-6 ， 22-8 ， 22-9 ， 22-18