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全国高中化学竞赛之化学元素化学-铜锌副族


ⅠB族:Cu Ag Au Ⅱ B族:Zn Cd Hg

(n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2

ds区

ⅠA族 ns1
ⅡA族 ns2 有相似性,但差 异性更大

s区

§8-1 铜族元素
1-1 通性 1-2 单质的物理性质和化学性质

>
1-3 铜族元素的存在和冶炼
1-4 铜族元素的重要化合物 1-5 ⅠB族元素和ⅠA族元素性质的对比

1-1 通 性
元素 性质 元素符号 原子序数 相对原子质量 价层电子构型 主要氧化数 原子半径/pm 离子半径(M +)/pm 离子半径(M2+)/pm 电离能I1/kJ.mol-1 电离能I2/kJ.mol-1 M +水合热/kJ.mol-1 M2+水合热/kJ.mol-1 升华热/kJ.mol-1 电负性(Pauling) 铜 Cu 29 63.55 3d104s1 +1,+2 117 96 72 746 1958 -582 -2121 331 1.90 银 Ag 47 107.9 4d105s1 +1 134 126 89 731 2074 -485 — 284 1.93 金 Au 79 197.0 5d106s1 +1, +3 134 137 85(M3+) 890 1980 -644 — 385 2.54

一、与ⅠA族元素相比较
ⅠA 价层电子结构 氧化数 原子半径 I1 /kJ.mol-1 ns1 +1 > < ⅠB (n-1)d10 ns1 +1、+2、+3 (n-1)d电子参与成键 d10屏蔽效应小, Z*大 原因

金属活泼性
化合物的共价性 形成配合物的能力


< <

I1 ( Ⅰ B ) > I1 ( Ⅰ A )
? ?Ⅰ B>? ?ⅠA 18e-构型;

极化力和变形性较大
ⅠB的(n-1)d-ns-np能量 相近

二、同族内相比较
1、自上而下活泼性降低: 这与ⅠA族不同,这是由于从Cu →Au原子半径

虽然略有增加,但核电荷数明显增加,外层电
子不易失去,故金属活动性依Cu →Ag →Au顺

序依次减弱。

M (s)

△ Ho

M+(aq)
△ Ho水

M (g)


M+(g)
银 金

升华热/kJ· mol-1 第一电离能/kJ· mol-1 M+水合热/kJ· mol-1 总热效应/kJ· mol-1

331 746 - 582 495

284 731 - 485 530

385 890 - 644 631

表18-2 铜族原子转为M+(aq)时的能量

2、酸性介质中Cu(Ⅰ)和Au(Ⅰ)不稳定,易歧化

?

? /V A

CuO+——Cu2+———Cu+
0.337

1.8

0.152

———Cu

0.521

AgO+——Ag2+———Ag+
>1.298 <1.29 3+ 2+ Au ———Au ———Au+
~1.41

2.1

1.98

———Ag
~1.681

0.799

———Au

1.50

1-2 单质的物理性质和化学性质 一、物理性质 二、化学性质

一、物理性质
性 颜色 熔点/K 沸点/K 固体密度/g· cm-3 导电性(Hg=1) 硬度(金刚石=10) 质 铜 紫红色 1356 2840 8.92 57 ② 3 银 白色 1199 2485 10.5 59① 2.7 金 黄色 1337 3080 19.3 40 ③ 2.5

延展性:

金的展性居金属之首,延性次于Pt。
? ? 1gAu可抽成3公里长的丝 Au可展成0.0001mm厚的金箔

(4) 易形成合金
青铜: 80%Cu,15%Sn,5%Zn (坚韧易铸)

黄铜: 60%Cu,40%Zn(耐腐蚀性好)
白铜: 50~70%Cu,18~20%Ni,12~15%Zn(硬)

康铜: 60%Cu,40%Ni
? 18K金: 75%Au,12.5%Ag,12.5%Cu 14K金: 58%Au,14—28%Ag,14—28%Cu 18K白金: 75%Au,16.5%Ni,5%Zn

二、化学性质
1、在空气中: Cu: 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu(OH)2.CuCO3

Ag:含H2S空气中久置变黑
Ag + H2S + 1/2O2 = Ag2S + H2O

Au:不与空气作用
2、与酸反应: Cu + 4HCl(浓) → H3[CuCl4] + 1/2H2↑ Ag + HI → AgI↓+ 1/2H2 ↑ Au + 4HCl + HNO3 = H[AuCl4] + NO ↑+ 2H2O 3、与非金属反应:


1-3 铜族元素的存在和冶炼 一、存在
铜——游离铜(极少); 硫化物:Cu2S(辉铜矿)、CuS(蓝铜)、 CuFeS2(黄铜矿)等; 含氧化合物:Cu2O(赤铜矿)、CuO(黑铜矿)、 CuSO4· 5H2O 、Cu(OH)2· CuCO3(孔雀石)、 CuSiO3· 2H2O(硅孔雀石)。 银——闪银矿( Ag2S) 。 金——游离态:岩脉金,冲积金。

二、冶炼 氧化物 1、铜的冶炼

碳热还原法 湿法冶金

硫化物 —冰铜熔炼法(火法)
(1)富集:将硫化物矿经泡沫浮选获得精矿。

(2)焙烧:除去带有的挥发性杂质。如As2O3, 并进一步富集得到焙砂。 2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2↑ 2FeS+3O2=2FeO+2SO2↑ 此时主要成分为Cu2S和FeS称为焙砂,仍 含有一定量的FeO、SiO2、CaO等杂质。

(3)反射炉形成冰铜: 2 FeS+3O2= 2FeO+2SO2↑ FeO+ SiO2 = FeSiO3 mCu2S+nFeS →冰铜 (4)转炉熔炼: 2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑ 2 Cu2O+ Cu2S=6Cu+SO2↑
吹炼所集粗铜含有0.3%~0.5%的金属杂质(Ni、Fe、 Pd、Sb、Bi、Ag、Au等),粗铜导电性不好,为获得 更纯、高导电性的铜需电解精炼。

(5)电解精炼: 在CuSO4和H2SO4混合液的电解槽内,以 粗铜为阳极,纯铜99.95%为阴极,低压下(约

0.5V)电解。在阴极上得到99.95%的纯铜,在
阳极泥中回收Au,Ag,Pt,Pd,及Se,Te等,

电解液回收Ni。

2、银和金的冶炼: 常用方法—氰化物浸取
? 4Ag+8NaCN+2H2O +O2 =4Na[Ag(CN)2] +4NaOH Ag2S+4NaCN=2Na[Ag (CN)2] +Na2S ? 4Au+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Au(CN)2]+4NaOH ? 然后用Zn置换,使Ag、Au从溶液中析出: 2Na[Ag(CN)2] + Zn = 2Ag + Na2[Zn(CN)4] 2Na[Au(CN)2] + Zn = 2Au + Na2[Zn(CN)4]

1-4 铜族元素的重要化合物
一、氧化数为+1的化合物 二、氧化数为+2的化合物
三、氧化数为+3的化合物

一、氧化数为+1的化合物

1、氧化物和氢氧化物 2、硝酸银

3、卤化物
4、硫化物 5、配合物

1、氧化物和氢氧化物
(1)氧化物
物质

Ag2O+ CO=2Ag + CO2

性质 颜色
酸碱性 热稳定性 与稀硫酸反应

Cu2O 红
弱碱性 稳定 歧化

Ag2O 棕黑
中强碱 573K分解 溶解

在氨水中
氧化性

溶解,无色溶液 溶解,无色溶液
— 有

(2) 氢氧化物
物质

性质

CuOH 浅黄 碱性 不溶

AgOH 白 碱性 不溶

颜色

酸碱性
在NaOH中

在NH3.H2O中
热稳定性

[Cu(NH3)2]+ 差


[Ag(NH3)2]+ 差


氧化性

2.硝酸银 [Cu(Ⅰ)无硝酸盐] (1) 制备: 3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑ +2H2O Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2↑+H2O

注: ①用稀硝酸比浓硝酸:a.价格便宜

b.利用率高

②银常从精练铜的阳极泥中得到,故含有杂质铜

除杂:

a. 2AgNO3
2Cu(NO3)2

713K 473K

2Ag+2NO2↑+O2↑
2CuO+4 NO2↑ +O2↑

控制温度在473-573K可使Cu(NO3)2分解,然后 溶解过滤,除去CuO,并重结晶得纯AgNO3. b.在溶液中加入新沉淀出的Ag2O除去Cu2+ Ag2O + H2O Cu2+ + 2OH2AgOH↓ Cu(OH)2 2Ag+ + 2OH-

SCu(OH)2<SAgOH,所以Cu2+大部分沉淀下来, 过滤并重结晶得AgNO3

(2)性质
①光照、受热分解 2AgNO3


Ag+2NO2 ↑ +O2↑

②氧化性:

? ?Ag+/Ag = 0.799V

遇蛋白质生成黑色蛋白银,对有机组织有破

坏作用,使用时勿使皮肤接触,因此在医药上
用作消毒剂和腐蚀剂。大量AgNO3用于制造照

相底片上的卤化银,是重要的化学试剂。

3.卤化物
(1)CuX : 颜色 溶解度 CuF 红 CuCl 白 CuBr 白 CuI 白 减小

2Cu2++2X-+SO2+2H2O



CuX ↓+4H++SO42浓HCl
+H2O

Cu2++2Cl-+Cu



2CuCl

2H[CuCl2]

2Cu2++4I- =2CuI↓+I2 ↓

CuX 性质主要表现: a. 在潮湿含氧环境下稳定性差 4CuCl +O2+4H2O=3CuO· CuCl 2· 3H2O+2HCl 8CuCl +O2=2Cu2O+4Cu2++8Clb. 在相应卤化物中形成较稳定的卤配离子 CuX +X-=CuX2-(无色) C. 有一定氧化性

4CuI+Hg=Cu2[HgI4]+2Cu
白 暗红

用于检验实验室空气中的汞含量。

(2) AgX
①制备:Ag++X-=AgX (X=Cl、Br、I) Ag2O+2HF=2AgF+H2O ②性质:
AgF 颜色 键型 晶格类型 溶度积 AgCl AgBr AgI


离子


过渡

淡黄
过渡


共价

NaCl型
易溶于水

NaCl型
1.8×10-10

NaCl型
5.0×10-13

ZnS型
9.3×10-17

a.颜色:由电荷迁移跃迁所致

电荷迁移跃迁:在化合物中,电子从一个原子
转移到另一个原子而产生的荷移吸收带。这类 电子跃迁称为~

b.见光分解:
AgBr


Ag + Br

4、硫化物 Cu2S,Ag2S:黑色;难溶于水;溶于热浓硝酸
3Cu2S+16HNO3(浓)


6Cu(NO3)2+3S↓+4NO↑+8H2O 3Ag2S+8HNO3(浓)


6Ag(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O

5、配合物 Cu+ 、 Ag+配合物:X-(F-除外) 、NH3、S2O32- 、 CN-等形成配合物
稳定性: [AgCl2]- < [Ag(NH3)2]+ < [Ag(S2O3)2]3- < Ag(CN)2]AgCl
NH3

[Ag(NH3)2
I-

]+

Br-

AgBr
CN-

S2O32-

[Ag(S2O3)2]3-

AgI

Ag(CN)2]-

2[Ag(NH3)2]+ + HCHO+2OH-→ 2Ag↓+HCOONH4 +3NH3 +H2O

Ag+通常以sp杂化轨道与配体如Cl–、NH3、CN– 、 S2O32–等形成稳定性不同的配离子。
Ksp AgCl 1.8×10–10 NH3 · H2O Ag(NH3)2+ K稳 1.1×107 Br – AgI Ksp 8.9×10–17 CN– Ag(CN)2 – K稳 1.3×1021 S2– Ag2S Ksp 2×10–49

I–

Ag(S2O2)23– K稳4.0×1013

S2O32–

AgBr Ksp 5.0×10–13

二、氧化数为+2的化合物

1、氢氧化铜和氧化铜 2、氯化铜 3、硫酸铜

4、硫化铜
5、配合物 6、Cu2+的氧化性、 Cu2+和Cu+的互相转化

1、氢氧化铜和氧化铜 CuSO4+2NaOH =Cu(OH)2 ↓ +Na2SO4 Cu(OH)2
353~363K

CuO+H2O

(1) 氧化铜
a. 热稳定性:在高温时明显分解
1237K

2CuO

Cu2O +1/2O2↑

b.加热可被H2、CO、NH3还原 3CuO + 2NH3 = 3Cu +3H2O + N2↑

(2)氢氧化铜(浅蓝色) a.微显两性(以碱性为主),可溶于浓强碱
蓝紫

Cu(OH)2 +2OH-

[Cu(OH)4]2-

2[Cu(OH)4]2- +C6H12O6→Cu2O↓+C6H12O7+2H2O+4OH-

b.热稳定性差(比碱金属氢氧化物差得多)

c.溶于氨水
Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2

2、氯化铜
化合物 性质

CuF2 白

CuCl2 棕色

CuBr2 黑色

颜色(无水)

熔点/K

1223

771

分解

CuCl2
a.CuCl2的颜色:
CuCl2(无水) CuCl2.2H2O [CuCl4]2- [Cu(H2O)4]2+ 棕色 绿色晶体 黄色 蓝色 [Cu(H2O)4]2+ + 4Cl[CuCl4]2- + 4H2O

b. 无水CuCl2为共价化合物,结构为链状 Cl Cl Cl Cu Cu Cl Cl Cl c.受热分解: 2CuCl2
773K

2CuCl+Cl2

3、硫酸铜
CuSO4.5H2O:俗称“胆矾”或“蓝矾” 制备:Cu+2H2SO4(浓) 2Cu+2H2SO4(稀) + O2
加热 加热

CuSO4+SO2 ↑+2H2O 2CuSO4 +2H2O

结构: H2O Cu
H 2O
>375K

OH2

H

O

O

O
OH2 H
423K

S
O O

CuSO4.5H2O

-2H2O

CuSO4.3H2O

-2H2O 523

CuSO4.H2O

-H2O

CuSO4

CuSO4.5H2O 蓝色

CuSO4 白色

CuSO4 : a.吸水性强:吸水后显蓝色 b.受热分解: 2CuSO4
923K

CuO+SO3 ↑

用途:制备铜的化合物的原料;媒染剂;制造

绿色和蓝色的染料;它对低级动物的毒性很大,
加在贮水池中可防止藻类生长, CuSO4.5H2O:

CaO:HO=1:1:100波尔多液

4、硫化铜

Kspo=6×10-36

硫化铜不溶于稀酸,只溶于热的稀硝酸或

浓氰化钠中

3CuS+2NO3-+8H+ 2CuS+10CN-

加热

3Cu2++2NO↑+3S↓+4H2O

2[Cu(CN)4]3-+3S2- + (CN)2↑

5、配合物
Cu2+(3d9型):

易形成配合物—可与X- 、OH- 、 P2O74-等形成配离子;
配位数—4、6;

常见—[Cu(NH3)4]2+ 、[Cu(OH)4]2- 、 [CuX4]2Cu+(3d10型):

易形成配合物—可与X- 、CN-等形成配离子;
配位数—2、3、4;

常见—[CuX2]- 、[CuX3]2- 、 [CuX4]3- 、[Cu(CN)4]3-

Cu2+无CN-配合物
2Cu2+ + 4CN- = CuCN ↓+ (CN)2 ↑ CuCN+ 3CN- =[Cu (CN)4]3-

6、Cu2+的氧化性、 CuⅡ和CuⅠ的互相转化 (1) Cu2+弱氧化剂

??

A /V

Cu

2+ ———————

0.152

Cu

+ ———————

0.522

Cu

0.34

2Cu2++4OH-+C6H12O6=Cu2O↓(红)+2H2O+ C6H12O7 2Cu2+ + 4I- = 2CuI↓(白) + I2 Cu2++e Cu+

Cu2++e + II2 + 2e 2 I-

CuI

? ? =0.152V ? ? =0.84V ? ? =0.535V

Cu + CuCl2+ 2HCl = 2H[CuCl]2

? ?A /V

Cu2+ 0.152 Cu+ 0.522 Cu
0.34

E?= ??+ - ??- = ??Cu2+/Cu+ - ??Cu+/Cu =0.152-0.522<0

??

A /V

Cu

2+ ———————

0.84

CuI——————— Cu

-0.185

0.34

E?= ??+ - ??- = ??Cu2+/CuI - ??CuI/Cu =0.84+0.185>0

??

A /V

Cu

2+ —————

0.48

[CuCl ]
0.34

2 - ——————

0.198

Cu

E?= ??+ - ??- = ??Cu2+/CuCl2- ??CuCl/Cu =0.48-

Cu(I)与Cu(II)的相互转化
铜的常见氧化态为+1和+2,同一元素不同氧化

态之间可以相互转化。这种转化是有条件的、相对
的,这与它们存在的状态、阴离子的特性、反应介 质等有关。 1. 气态时,Cu+(g)比Cu2+(g)稳定,由△rGm的大小可以 看出这种热力学的倾向。 2Cu+(g) == Cu2+(g) + Cu(s)
△rGm

= 897 kJ · mol–1

2. 常温时,固态Cu(I)和Cu(II)的化合物都很稳定。
mol–1 CuO2(s) == CuO(s)+Cu(s)△rGm = 113.4 kJ · 3. 高温时,固态的Cu(II)化合物能分解为Cu(I)化合物, 说明Cu(I)的化合物比Cu(II)稳定。 2CuCl2(s) 4CuO(s)
773K

2CuCl(s) + Cl2↑

1273K

2CuO(s) + O2↑

2CuS(s) 728K Cu2S(s) + S

4. 在水溶液中,简单的Cu+离子不稳定,易发生歧
化反应,产生Cu2+和Cu。

Cu2+ 0.153 Cu+ 0.521 Cu
2Cu+ == Cu + Cu2+ n(E+-E–) = lgK= 0.0592 1×(0.521-0.153) = 6.23 0.0592

K=

[Cu2+]

[Cu+]2

=1.70×106

水溶液中Cu(Ⅰ)的歧化是有条件的相对的:
[Cu+]较大时,平衡向生成Cu2+方向移动,发生歧化; [Cu+]降低到非常低时,(如生成难溶盐,稳定的配离子等), 反应将发生倒转(用反歧化表示)。

2Cu+

歧化 反歧化

Cu2++Cu

在水溶液中,要使Cu(I)的歧化朝相反方向进行,

必须具备两个条件:
有还原剂存在(如Cu、SO2、I–等)。

有能降低[Cu+]的沉淀剂或配合剂(如Cl–、I–、CN–等)。

将CuCl2溶液、浓盐酸和铜屑共煮 △ Cu2++Cu+2Cl– CuCl2–
CuCl2– CuCl↓+Cl– CuSO4溶液与KI溶液作用可生成CuI沉淀: 2Cu2++4I– ==2CuI↓+I2

工业上可用CuO制备氯化亚铜。
2NaCuCl2+2H2O CuO+2HCl+2NaCl == NaCuCl2 ==CuCl↓+NaCl Cu(Ⅰ)与Cu(Ⅱ)的相对稳定性还与溶剂有关。在非 水、非络合溶剂中,若溶剂的极性小可大大减弱Cu(Ⅱ) 的溶剂作用,则Cu(Ⅱ)可稳定存在。

(2) CuⅡ和CuⅠ的互相转化
①固态时— CuⅠ稳定 a.离子结构: Cu+—3s23p63d10 Cu2+—3s23p63d9 b.Cu的第一电离能为746kJ.mol-1 Cu的第二电离能为1970kJ.mol-1

CuO 2CuCl2(s) 2CuS (s)

1237K

Cu2O +1/2O2↑ 1237K 2CuCl(s) +Cl2↑ 1237K Cu2S(s) +S

② 水溶液中
??
A /V

Cu

2+ ———————

0.152

Cu

+ ———————

0.522

Cu

0.34

2Cu+

Cu2+ +Cu

K? =1.8×106 (293K)

Cu2+:电荷高、半径小,较高的水合能(-2121kJ.mol-1) Cu+:电荷低、半径大,较低的水合能(-582kJ.mol-1) ∴溶液中Cu2+稳定

Cu+ → Cu2+

Cu2O+H2SO4→CuSO4+ Cu↓ + H2O 歧化 CuCl2· 3H2O+2HCl 氧化剂 4CuCl +O2+4H2O=3CuO· 生成Cu2+难溶物 生成Cu2+配合物

生成Cu+难溶物 Cu2+ → Cu+ 还原剂 生成Cu+配合物

2Cu2++4I- =2CuI↓+I2
Cu + CuCl2+ 2HCl = 2H[CuCl]2 Cu2++CN- →[Cu(CN)4]3-+(CN)2

歧化、氧化剂

Cu+

还原剂、沉淀剂、配合剂

Cu2+

OH H+

Cu(OH)2浅蓝色↓



CuO黑色 Cu(OH)42-深蓝色

NH 3 SO42-

Cu2(OH)2SO4↓


NH 3 过量 H+

Cu(NH3)42+ Cu+Cu2+

Cu

Cu(NH3)2+

OH -过 量 +葡 萄糖 +SO42H 2S CO32-

Cu2O↓

CuS↓ Cu2(OH)2CO3↓ CuCl2CuI↓
足 量水

Cu2+

Cu+HCl ICN -

CuCl↓ CuI 2(CN)2↑ +Cu(CN)2Cu(S CN)2-

过 量I -

Cu(CN)42CuSCN ↓

迅 速分解 SCN -

SCN S2O3 2CrO42-

Cu2S↓ +S↓ +SO42CuCrO4↓ Cu2[Fe(CN)4] ↓红棕色

Fe(CN)64-

CO32-或 HCO3H+ OH NH 3

Ag2CO3↓
OH -过 量 NH 3 过量

Ag2O↓ Ag2O↓
H 2S

无反应 Ag(NH3)2+ Ag2S↓
H 2S

HCHO 放置

Ag+HCOONH4 AgN3

Cl -、Br -、 I -

AgX↓



Ag+1/2X 2↓ AgX2Ag(S2O3 )23-

Cl -、Br -、 I -过 量

Ag+

S2O3 2-

Ag2S2O3↓
放置

S2O3 2-过 量

Ag2S↓白→黄→棕→黑 Ag(CN)2Ag(S CN)2Ag(NH3)2+

CN -

AgCN↓ AgSCN ↓

CN -过量

SCN -

SCN -

CrO42HSO3-

Ag2CrO4↓ Ag2SO3↓白

NH 3

三、氧化数为+3的化合物
2Au+ Au3+ +Au
473K

K? =1013
AuCl3

制备:Au+Cl2

AuCl3结构:g、s为二聚体,平面正方形

Cl
Au

Cl
Au

Cl Cl

Cl

Cl

性质:
1、易溶于水:
2AuCl3 + H2O H [ AuCl3(OH) ]

2、可被某些有机物(甲醛、葡萄糖等)还原 成Au的胶体溶液
523K

3、受热分解:

AuCl3(s)

AuCl(s) +Cl2↑

1-5 ⅠB族元素和ⅠA元素性质的对比
性质 1 物理性质 性质 2 化学性质 变化规律 铜族元素 金属键较强;熔沸点较 高;良好的延展性、导 电导热性;密度较大 不活泼的重金属 从上→下??增大,金属 活泼性降低;不与无氧 化性的稀酸作用 +1、+2、+3 化学键 氧还性 碱性 6 氢氧化物 热稳定性 明显的共价性 金属离子易被还原 很大 较弱 碱金属元素 金属键较弱;熔沸 点低;硬度、密度 小 极活泼的轻金属 从上→下??减小, 金属活泼性增强; 与水作用生成氢气 +1 多数为离子型 极难被还原 很小 很强

3 4 5

氧化态 化合物

离子形成配合物的倾向



极高

§8-2 锌族元素
2-1 通性 2-2 单质的物理性质和化学性质

2-3 锌、汞的存在和冶炼
2-4 锌族元素的重要化合物 2-5 Ⅱ B族元素和ⅡA族元素性质的对比

2-1 通性
元素
性质 元素符号 原子序数 30


Zn


Cd 48


Hg 80

相对原子质量
价层电子构型 主要氧化数 原子半径/pm 离子半径(M2+)/pm 电离能I1/kJ.mol-1 电离能I2/kJ.mol-1

65.38
3d104s2 +2 125 74 906 1733

112.41
4d105s2 +2 148 97 868 1631

200.6
5d106s2 +1, +2 144 110 1007 1810

电离能I3/kJ.mol-1
M2+水合热/kJ.mol-1 升华热/kJ.mol-1

3833
-2060.6 131

3616
-1824.2 112

3300
-1849.7 61.9

气化热/kJ.mol-1
电负性(Pauling)

116
1.65

100
1.69

58.6
2.00

1、ⅡB元素的活泼性低于同周期ⅡA元素
ⅡB①次外层为18电子结构(屏蔽作用小,有效 核电荷数大); ②原子半径小; rZn=133.3pm rCa=197pm ③电负性大; ④I1+I2之和大; χZn=1.65 χCa=1.00 Zn:2675kJ.mol-1

Ca:1735kJ.mol-1
∴最外层ns2电子不易失去

2、锌族元素的活泼性按Zn-Cd-Hg递减,恰与 ⅡA族相反
元素 ??M2+/M Be
-1.847

Mg
-2.73

Ca
-2.76

Sr
-2.899

Ba
-2.913

Zn
-0.76

Cd

Hg

-0.403 +0.851

(1)从M(s)→M2+(aq)时, Zn所需要能量最少, 所以活泼性按Zn-Cd-Hg递减;

(2)从M(s)→M2+(aq)时,所需要能量Zn<Cu,所 以Zn比Cu活泼。
活泼性:Zn>Cd>H>Cu>Hg>Ag>Au

3、锌族元素常见氧化态为+2;但Hg还有+1氧 化态 锌族元素(n-1)d与ns轨道的能量差大(与 铜族比较),即I2 << I3 ,故锌族元素常见氧 化态为+2。 4、键型及配合能力: 键型:化合物具有明显的共价性。 配合能力:强,能形成稳定的配合物。

5、锌族金属的特点:低熔点、低沸点,其熔 沸点不仅低于铜族金属,而且还低于碱土 金属,并按Zn-Cd-Hg顺序下降
熔点/K Zn 692 Cd 594 Hg Cu Ca Sr 234 1356 1112 1042 Ba 993

原因:最外层的s电子成对,由于惰性电子对 效应,稳定性增加,而且这种稳定性随 原子序数的增加而增加。 汞是金属中熔点最低、唯一常温下呈液态的金属

2-2 单质的物理性质和化学性质
一、物理性质 1、皆为银白色金属,锌略带蓝色
晶格 熔点/K 沸点/K 硬度(金刚石=1) 密度/g.cm-3 锌 六方紧堆 693 1180 2.5 7.133 镉 六方紧堆 594 1038 2 8.65 汞 斜方六面体 234 630 液体 13.546

2、易形成合金
Hg-Na、K、Ag、Au、Zn、Cd、Pb、Sn等形成汞齐

二、化学性质
1、与空气的反应: 2Zn+O2
2Hg+O2
燃烧 加热至沸

2ZnO

>773K

2HgO

4Zn + 2O2+ 3H2O + CO2 = 2ZnCO3.3Zn(OH)2

2、与酸的反应:Zn、Cd与非氧化性酸反应 Zn、Cd、Hg与氧化性酸反应
3Hg+ 8HNO3


3Hg(NO3)2+ NO ↑ + 4H2O


Hg + 2H2SO4(浓)

HgSO4+ SO2 ↑ + 2H2O

3、与碱的反应:
Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑ Zn为两性金属与Al相似 Zn + 4NH3 + 2H2O = [Zn(NH3)4](OH)2 + H2↑ Al无此反应

2-4 锌族元素的重要化合物
M2+为18电子结构,均为无色,因而一般化合物也 无色。但M2+有极化作用和变形性,当与易变形的阴离 子形成化合物时,强的总极化作用,使化合物往往有显 著的共价性、呈很深的颜色和较低的溶解度。
氧化物
物质 ZnO CdO HgO ZnS

硫化物
CdS HgS ZnI

碘化物
CdI HgI

颜色



棕灰

红或黄





黑或红

无色



红或黄

可溶性

难溶

难溶

极难溶

难溶

难溶

极难溶

易溶

可溶

微溶

2-4 锌族元素的重要化合物

一、氧化数为+2的化合物 二、氧化数为+1的化合物

三、 Hg(Ⅱ)与 Hg(Ⅰ ) 的相互转化

一、氧化数为+2的化合物

1、氢氧化物和氧化物
2、卤化物 3、硫化物

4、配合物

1、氢氧化物和氧化物 (1) 氢氧化物
Zn(OH)2 颜色 酸碱性 热稳定性 白 两性 低 碱性增强 Zn(OH)2 + 2OH -= [Zn(OH)4]2Zn(OH)2 + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+ + 2OHCd(OH)2+4NH3 == [Cd(NH3)4]2++2OH- Cd(OH)2 白 碱性 低
与Al(OH)3 的区别

Hg(OH)2 不存在

(2) 氧化物
ZnO 颜色 热稳定性 白 较稳定 CdO 黄 较稳定 HgO 黄或红 不稳定

加热升华而不分解 ZnO受热时是黄色的,但冷时是白色的,因为晶体缺陷 造成的。ZnO俗名锌白,常用作白色颜料 。 氧化镉在室温下是黄色的,加热最终为黑色,冷却后复

原。这是因为晶体缺陷(金属过量缺陷)造成的。
黄色HgO在低于573K加热时可转变成红色HgO 。两者 晶体结构相同,颜色不同仅是晶粒大小不同所致。黄色晶粒 较细小,红色晶粒粗大。
573K

2HgO

2Hg+O2 ↑

2、卤化物
(1)氯化锌 a. 溶解度很大的固体盐:283K:330g/100gH2O

b.溶于水稍有水解
ZnCl2+H2O=Zn(OH)Cl+HCl

显著的酸性, 能溶解金属 氧化物

ZnCl2 (浓) +H2O=H[ZnCl2(OH)]
FeO+2H[ZnCl2(OH)]=Fe[ZnCl2(OH)]2+ H2O

(2) 氯化汞和碘化汞
①氯化汞(HgCl2) △ 制备:HgSO4+2NaCl HgCl2 ↑ +Na2SO4 加热升华,俗称“升汞” 性质: a.共价化合物,水溶液中电离度很小 HgCl2 HgCl++ClKo=3.3×10-7 HgCl+ Hg2+ + ClKo=1.8×10-7 浓HCl溶液:HgCl2+2Cl[HgCl4]2-

b.水解和氨解 HgCl2 +H2O Cl-Hg-OH+H3O++Cl-

HgCl2 +2NH3

Cl-Hg-NH2 ↓白 +NH4Cl

大量铵盐存在,NH3过量才能生成[Hg(NH3)4]2+ c.氧化性 ? ?HgCl2/Hg2Cl2 =0.63V

2HgCl2 + SnCl2(适量) + 2HCl=Hg2Cl2↓白+ H2SnCl6 HgCl2 + SnCl2(过量) + 2HCl=Hg↓黑+ H2SnCl6

d.毒性:剧毒,内服0.2~0.4g可致命

Hg(NH2)Cl↓

NH3

HgCl2

H2O

Hg(OH)Cl↓ + HCl

SnCl2 Hg2Cl2 ↓ + SnCl4 SnCl2 Hg↓+ SnCl4

② 碘化汞 Hg2+ +2IHgI2 ↓
红色
+2I-

[HgI4]2无色

K2[HgI4]+KOH——奈斯勒试剂
鉴定NH4+ 离子

Hg
2[HgI4]2-+4OH-+ NH4+= [O Hg 红色 NH2]I↓ +7I- +3H2O

3、硫化物
ZnS 颜色 溶度积 稀HCl 浓HCl HNO3 王水 白 溶 溶 溶 溶 CdS 黄 — 溶 溶 溶 HgS 黑和红 减小 — — — 溶

黑色的HgS加热到659K变为比较稳定的红色变体。
3HgS+8H++2NO3- +12Cl- = 3[HgCl4]2- +3S↓ +2NO↑+4H2O

HgS + Na2S

Na2[HgS2]

ZnS可用作白色颜料,它同BaSO4共沉淀所形成的混合晶体
ZnS· BaSO4叫做锌钡白或立德粉,是一种优良的白色颜料。 ZnSO4(aq)+BaS(aq) == ZnS· BaSO4↓ 在晶体ZnS中加入微量的金属作活化剂, 经光照后能发出不

同颜色的荧光 ,这种材料叫荧光粉,可制作荧光屏、夜光表等,
如: 加银为蓝色 加铜为黄绿色 加锰为橙色

CdS用做黄色颜料,称为镉黄。纯的镉黄可以是CdS,也可 以是 CdS· ZnS的共熔体。

4、配合物
M2+为18电子构型,极化力和变形性都大,能与X-(F除外) 、NH3、SCN- 、CN- 等形成四配位的配离子 Zn2+ + 4NH3 Zn2+ + 4CNHg2+ + 4Cl[Zn(NH3)4]2+ [Zn(CN)4]2[HgCl4]2K稳o=2.9×109 K稳o=5.0×1016 K稳o=1.2×1015

Hg2+ + 4BrHg2++ 4SCNHg2+ + 4IHg2+ + 4CN-

[HgBr4]2[HgI4]2[Hg(CN)4]2-

K稳o=1.0×1021
K稳o=6.8×1029 K稳o=2.5×1041

[Hg(SCN)4]2- K稳o=1.7×1021

说明: (1) CN-形成的配合物最稳定, Hg2+的配合物比 Zn2+ 、Cd2+的配合物稳定 (2) Hg2+与X-所形成的配合物常是Cl- < Br-<I- ,

Zn2+ 、Cd2+与X-所形成的配合很不稳定;

二、氧化数为+1的化合物
Hg2+ + Hg 1、 Hg22+的制备 Hg22+ Ko=166

Hg(NO3)2 + Hg

研磨

Hg2(NO3)2

HgCl2 + Hg

研磨

Hg2Cl2

2、Hg2Cl2性质

Hg2(NO3)2 +HCl= Hg2Cl2 ↓ +2HNO3
味甜,通常称为甘汞,无毒 不溶于水的白色固体 Hg2Cl2 由于Hg(I)无成对电子,因此Hg2Cl2 有抗磁性。


对光不稳定 Hg2Cl2

HgCl2 +Hg

与氨水反应:
Hg2Cl2 +2NH3=Hg(NH2)Cl↓(白)+Hg↓(黑)+NH4Cl

与碱反应:
Hg2Cl2 +2OH-=HgO↓ (黄) +Hg↓ (黑) +2Cl-

甘汞与升汞的性质对照表
试剂 Hg2Cl2 HgCl2 HgCl2 + 2OH- = HgO↓+H2O+2ClHgCl2+2NH3=HgNH2Cl↓+NH4Cl 2HgCl2+SnCl2 +2HCl= Hg2Cl2↓+H2SnCl6 Hg22++2I- = Hg2I2 ↓ → HgI2 ↓ + 2Hg ↓ Hg2Cl2+ H2O=Hg2OHCl+HCl Hg22++S2- = HgS ↓+Hg ↓ Hg2++2I- = HgI2 HgCl2+ H2O=HgOHCl+HCl Hg2++S2- = HgS ↓

NaOH Hg2Cl2+2OH- =HgO↓+Hg↓+H2O+2ClNH3 SnCl2 (适量) KI H2O S Hg2Cl2+2NH3=HgNH2Cl↓+Hg↓+NH4Cl Hg2Cl2+SnCl2+2HCl=2Hg ↓ +H2SnCl6

三、 Hg(Ⅱ)与 Hg(Ⅰ ) 的相互转化 Hg2+
0.905V

Hg22+
Hg22+

0.7966V

Hg

Hg2+ + Hg

Ko=166

1、Hg(Ⅱ)→ Hg(Ⅰ )的转化
研磨

HgCl2 + Hg

Hg2Cl2

2HgCl2+SO2+2H2O =Hg2Cl2 ↓ +H2SO4+2HCl 2HgCl2+SnCl2 (适量) +2HCl=Hg2Cl2 ↓ +H2SnCl6

2、Hg(Ⅰ)→ Hg(Ⅱ)的转化
Hg22++2I- = HgI2 ↓ + Hg ↓ Hg22++S2- = HgS ↓ + Hg ↓

Hg2Cl2+2NH3=HgNH2Cl↓+Hg↓+NH4Cl
Hg2Cl2+2OH- =HgO↓+Hg↓+H2O+2ClHg(Ⅱ)
还原剂 氧化剂、沉淀剂或配合剂

Hg(Ⅰ)

2-5 ⅡB元素ⅡA元素和性质的对比 一、熔沸点: ⅡB族< ⅡA族 二、化学活泼性: 1、ⅡB族< ⅡA族 2、ⅡB族内:Zn>Cd>Hg ⅡA族内:Be<Mg<Ca<Sr<Ba 三、键型及配位能力: 共价性—ⅡB族>ⅡA族; 形成配离子的能力—ⅡB族>ⅡA族

四、氢氧化物的酸碱性、热稳定性及其变化规律

1、酸碱性:

Ⅱ B族 < Ⅱ A 族

2、热稳定性: ⅡB族< ⅡA族

3、变化规律:
碱性:ⅡB族内,自上→下依次增强

ⅡA族内,自上→下依次增强
热稳定性:ⅡB族内,自上→下依次减弱 ⅡA族内,自上→下依次增强

五、盐的水解:ⅡB族盐水解 ⅡA 族Be、Mg盐水解 六、化合物颜色: 简单离子:都无色;

化合物:ⅡB族有颜色的化合物比ⅡA多

竞赛题回放

习题 1、在酸度较大的水溶液中也不溶解的盐是 ( )

(A) Ag2SO4
产物是 ( )

(B) Ag3PO4

(C) Ag2CO3 (D) Ag2S

2、在 CuSO4溶液中加入过量的碳酸钠溶液,常形成的 (A)Cu(HCO3)2 (C) Cu2(OH)2CO3 (B) CuCO3 (D) Cu(OH)2

3、组成黄铜合金的两种金属是 ( ) (A) 铜和锡 (B) 铜和锌 (C) 铅和锡 (D) 铝和铜

4、Cu+的磁矩是 ( ) (A) 3.88 (B) 5.0 (C) 2.83 (D) 0

5.下述有关银的性质的正确论述是 ( ) (A) 从稀盐酸中置换出氢 (B) 从浓盐酸中置换出氢

(C) 从氢碘酸中置换出氢

(D) 从稀硫酸中置换出氢

6.要从含有少量 Cu2+离子的 ZnSO4溶液中除去 Cu2+ 离子最好的试剂是 ( ) (A) Na2CO3 (B) NaOH (C) HCl (D) Zn

7.能共存于溶液中的一对离子是 ( ) (A) Fe3+和 I- (C) Ag+和 PO43- 最好的是 ( ) (B) Pb2+和 Sn2+ (D) Fe3+ 和 SCN-

8.欲除去CuSO4酸性溶液中少量Fe3+,加入下列试剂效果 (A) 氨水 (B) NaOH (C) H2S水 (D) Cu2(OH)2CO3

9.Cu2O 和稀 H2SO4 反应,最后能生成 ( )

(A) Cu2SO4+ H2O
(C) CuSO4+ Cu + H2O

(B) CuSO4+ H2O
(D) CuS

10.五水硫酸铜可溶于浓盐酸,关于所得溶液的下列说法中,

正确的是 ( )

(A) 所得溶液成蓝色;

(B) 将溶液煮沸时释放出氯气,留下一种Cu(I) 的配合物溶液;

(C) 这种溶液与过量的氢氧化钠溶液反应,不生成沉淀;

(D) 此溶液与金属铜一起加热,可被还原为一种Cu(I)的氯配合物。

11.铜的氧化物和酸反应生成硫酸铜和铜,这氧化物和酸分别是 ( ) (A) 铜的黑色氧化物和亚硫酸 (C) 铜的红色氧化物和稀硫酸 (B) 铜的红色氧化物和过二硫酸 (D) 铜的黑色氧化物和稀硫酸

12.因 Ag 中常含有少量的铜 ,在制备 AgNO3 时必须除去 Cu ,可 用的方法是 ( ) (A) 控制温度热分解含 Cu(NO3)2的 AgNO3 (B) 向 AgNO3 溶液中加新制备的 Ag2O (C) 电解 AgNO3 溶液 (D) (A) (B) (C)均可

13.已知:Ag++ e- = Ag

?? = 0.80 V ,KspAgCl = 2.8×10-10 .

在 25℃时,AgCl + e-= Ag + Cl-的??1为 ( ) (A) ??1 = ??+ 0.059 lgKspAgCl (B) ??1=?? - 0.059 lgKspAgCl (C) ??1 = 0.059 lgKspAgCl 14.已知:KSpAgSCN = 1.1×10-12,KspAgI= 1.5×10-16, KspAg2CrO4 = 1.0×10-11 则上述难溶盐与其金属组成的电对的??值大小顺序为 ( ) (A) AgSCN>AgI>Ag2CrO4 (C) Ag2CrO4>AgSCN>AgI (B) AgI>AgSCN>Ag2CrO4 (D) Ag2CrO4>AgI>AgSCN

16. 反应:AgCl(s) + 2S2O32-(aq) → Ag(S2O3)23-(aq) + Cl-(aq) 在反应中起 Lewis 酸和 Lewis 碱作用的是 ( ) (A)AgCl和Ag(S2O3) (C)Ag+ 和Cl(B)AgCl和S2O32(D)Ag+和S2O32-

17.Hg22+中汞原子之间的化学键为 ( )
(A) 离子键 (B) σ键 (C) π键 (D) 配位键

18.加NH3· H2O水于Hg2Cl2上,容易生成的是 ( ) (A)Hg(OH)2 (C) [Hg(NH3)2]+ (B) [Hg(NH3)4]2+ (D) HgNH2Cl+Hg

19.在工业上欲除去 ZnSO4溶液中的 Fe3+杂质,需加入 最合适的试剂是 ( ) (A) NaOH (B) Na2CO3 (C) ZnCO3 (D) Zn

20.下列的阳离子中,能与 Cl-离子在溶液中生成白色沉 淀 ,加氨水时又将转成黑色的是 ( ) (A) 铅(II) (B) 银(I) (C) 汞(I) (D) 锡(II)

21.下列金属单质可以被 HNO3 氧化成最高价态的是 ( )

(A) Hg

(B) Ti

(D) Pb

(D) Bi

22.已知:Cd2++ CN[Cd(CN)]+ + CN[Cd(CN)2] + CNCd2++ 4CN则 [Cd(CN)3-+ CN(A) K4 = 103.57 (C) K4 = 1013.32

[Cd(CN)]+
[Cd(CN)2] [Cd(CN)3] [Cd(CN)4]2-

K1 = 105.48
K2 = 105.12 K3 = 104.63 K稳= 1018.80

[Cd(CN)4]2-的K4 ( ) (B) K4 = 1015.23 (D) K4 = 1013.68

23.黄色 HgO 低于 573 K 加热时可以转化成红色 HgO,
这是因为 ( ) (A)加热改变了结构类型 (B)加热使晶体出现了缺陷

(C)结构相同,仅仅由于晶粒大小不同
(D)加热增强了Hg2+对O2-的极化作用

24.氧化锌长时间加热将由白色变成黄色,这是由于加热

过程 (D )
(A) 产生异构化 (B) 晶粒变小

(C) Zn2+对O2-的极化作用增强

(D) 晶体出现了缺陷

25.下列各对离子用4mol· dm-3 NaOH 溶液可分离的是 ( ) (A)Cu2+,Ag+ (C) Cr3+,Fe3+ (B) Cr3+,Zn2+ (D) Zn2+,Al3+

26.下列化合物中,既能溶于浓碱,又能溶于酸的是 ( )

(A) Ag2O

(B) Cu(OH)2

(C) HgO

(D) Cd(OH)2

27.在含有 0.1 mol· dm-3 的 Pb2+,Cd2+,Mn2+ 和 Cu2+ 的 0.3
mol· dm-3HCl 溶液中通入 H2S,全部沉淀的一组离子是 ( )

(A) Mn2+,Cd2+,Cu2+
(C) Pb2+,Mn2+,Cu2+

(B) Cd2+,Mn2+
(D) Cd2+,Cu2+,Pb2+

28.能共存于酸性溶液中的一组离子是 ( )
(A) K+ ,I-,SO42-, MnO4(C) Ag+ ,AsO43-,S2-,SO32(B) Na+ ,Zn2+ ,SO42-,NO3(D) K+ ,S2-,SO42-,Cr2O72-

29.按照软硬酸碱理论,下列反应不能按正向进行的 是 (C) (A) CaS + 2H2O → Ca(OH)2 + H2S (B) HgF2 + BeI2 → HgI2 + BeF2 (C) CH3HgI + HCl→ CH3HgCl + HI

(D) [AgCl2]- + 2CN-→ [Ag(CN)2]- + 2Cl30.从Ag+,Hg2+,Hg22+ ,Pb2+的混合液中分离出 Ag+ ,可加入的试剂为 ( ) (A) H2S (B) SnCl2 (C) NaOH (D) NH3· H2O

31.向下述两平衡体系:

A .2Cu+ (aq) = Cu2+ (aq) + Cu(s)
B .Hg22+ (aq) = Hg2+ (aq) + Hg

A 和 B 中,分别加过量 NH3· H2O 则 ( )
(A)A向左,B向右 (C)A,B均向左 (B)A,B均向右 (D)A向右,B向左

32.在下列反应中:
① Cu2+ + I- →

② Cu2+ + CN-→
③ Cu2+ + S2O32-+ H2O →

④ Hg22+ + I-(适量) →
⑤ Hg22+ + NH3· H2O → 金属离子氧化态发生变化的是 (B) (A)①②③④ (C)①②④⑤ (B)①②③⑤ (D)②③④⑤

33.已知下列五组物质性质差异为: Mg(OH)2 > Cd(OH)2 ,H2SiF6> HF , H2PbCl6> PbCl4 , AgF > CaF2,Au+ > Hg22+ ,它们依次表示的 性质是 ( ) (A) 碱性,酸性,稳定性,溶解度,歧化容易;

(B) 碱性,酸性,水解度,溶解度,氧化性;
(C) 碱性,酸性,稳定性,溶解度,水解度;

(D) 碱性,酸性,稳定性,溶解度,配位能力(与NH3)。

氧化数 原子半径
第一电离能

ⅠA +1 >

ⅠB +1,+2,+3

< 活泼性增强 活泼性减弱

从上到下

CuCl 的盐酸溶液能吸收CO,形成氯化羰基铜(Ⅰ) Cu(CO)Cl· H2O,若过量CuCl 存在,该溶液对 CO的吸收几乎是定量的。所以该反应可以测定气 体混合物中CO含量。

OC
Cu H 2O

Cl
Cu Cl

CO
OH2

Cu2O+H2SO4→Cu2SO4+H2O
Cu2SO4 →Cu↓+CuSO4

Cu2O+4NH3.H2O

2[Cu(NH3)2]++2OH-+3H2O

2[Cu(NH3)2]+ + 4NH3+1/2O2 == 2[Cu(NH3)4]2+
加压、降温 加热、降压

[Cu(NH3)2]Ac+CO + NH3

[Cu(NH3)3]Ac.CO

Ag2O+H2O2→2Ag↓+H2O+O2 ↑

[Cu (H2O)6]2+

[Cu(NH3)4(H2O)2]2+

M (s)

△rHo

M2+(aq)
△ Ho水

M (g)
铜 △Ho升/kJ· mol-1 I1 +I2 /kJ· mol-1 △Ho水/kJ· mol-1 总热效应/kJ· mol-1 331 2706 -2121 920 锌 131 2639 -2060 709

M2+(g)
镉 112 2499 -1824 786.8 汞 62 2817 -1849.7 1031

Ag+的氧化性
2NH2OH+2AgBr →N2 ↑ +2Ag ↓ +2HBr+2H2O

N2H4+4AgNO3 → N2 ↑ +4Ag ↓ +4HNO3 H3PO3+2AgNO3+H2O ↓→ H3PO4+2Ag ↓ +2HNO3

一、与ⅠA族元素相比较 1、ⅠB原子半径小,电离能高,密度大:
ⅠB族次外层为18e,对核 的屏蔽效应小,z*多,对 外层电子的吸引力强所致。

2、具有可变氧化态:
Cu:+1,+2;Ag:+1;Au:+1,+3,

而ⅠA族:+1
(n-1)d电子与ns

电子能量差

3、 ⅠB化学活性较差:
第一电离势: ⅠB >ⅠA 水溶液中:

? ?Ⅰ B>? ?ⅠA

半径 小,电子屏 蔽效应小,对外 层电子吸引强。

4、ⅠB许多化合物有明显的共价性

18e-构型:极化力 和变形性较大 5、良好的配合物形成体: ⅠB的 (n-1)d ns np轨道能量相近,能级较低的空 轨道较多,故能形成稳定的配合物。 而碱金属元素无此特征。

2-3 锌、汞的存在和冶炼
一、存在 Zn—ZnS(闪锌矿)、ZnCO3(菱锌矿)、 ZnO(红锌矿) Hg—HgS(辰砂) 二、冶炼

Hg(NO3)2 + Hg
+2 I△

Hg2 (NO3)2



? ?Ag+/Ag
HgCl2+2Cl>337K

酸式电离

[HgCl4]2-

Cu+

=Cu2+

-H2O

+Cu

Ko=1.2×106

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
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第三题(19分) 用黄铜矿炼铜按反应物和生成物可将总反应可以写成: CuFeS2+SiO2+O2Cu+FeSiO3+SO2 事实上冶炼反应是分步进行的。 ①黄铜矿在氧气作用下生成硫化亚铜和硫化亚铁; ②硫化亚铁在氧气作用下生成氧化亚铁,并与二氧化硅反应生成矿渣; ③硫化亚铜与氧气反应生成氧化亚铜; ④硫化亚铜与氧化亚铜反应生成铜。 1.写出上述各个分步反应(①,②,③,④)的化学方程式。 2.给出总反应方程式的系数。 3.据最新报道,有一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌在氧气存在下可以 将黄铜矿氧化成硫酸盐。反应是在酸性溶液中发生的。试写出配平的化学方 程式。 4.最近我国学者发现,以精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中和O2 (空气)反应, 生成物冷却后经溶解、除铁、结晶,得到CuSO4· 5H2O,成本降低了许多。 实验结果如下: 沸腾炉温度/℃560580600620640660生成物水溶性 Cu/%90.1291.2493.5092.3889.9684.23酸溶性 Cu/%92.0093.6097.0897.8298.1698.19酸溶性 Fe/%8.566.723.462.782.372.28回答如下问题: (1)CuFeS2和O2主要反应的方程式为 (2)实际生产过程的沸腾炉温度为 600~620℃。控制反应温度的方法是 (3)温度高于600~620℃生成物中水溶性Cu(%)下降的原因是


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