大學無機化學 d區(qū)元素二大連理工PPT課件

17.1 銅族元素銅族元素 銅族元素的單質(zhì)銅族元素的單質(zhì) 水溶液中銅族元素的水溶液中銅族元素的 離子及反應離子及反應 銅族元素的化合物銅族元素的化合物第1頁/共50頁 銅族元素的單質(zhì)銅族元素的單質(zhì)單質(zhì)：Cu，Ag，Au礦物：孔雀石：Cu2(OH)2CO3 輝銀礦：Ag2S 碲金礦：AuTe21.存在2.物理性質(zhì)特征顏色：Cu(紫紅)，Ag(白)，Au(黃)熔點、沸點較其它過渡金屬低導電性、導熱性好，且AgCuAu延展性好第2頁/共50頁3.3.化學性質(zhì)與O2作用)2CuO(O2Cu2黑堿式碳酸銅Au，Ag不與O2發(fā)生反應，當有沉淀劑或配合劑存在時，可反應。)(CO(OH)Cu COOHO2Cu322222綠第3頁/共50頁AuAg,Cu,M )()Cu(NH243藍所以不可用銅器盛氨水。O2HS2AgOS2H2Ag2222O2銀器年久變黑。OH4)()4Cu(NH 8NHO2HO4Cu23322無色4OH4M(CN)8CNO2HO4M222第4頁/共50頁與X2作用2ClCu常溫下反應活潑性：CuAgAu只能在加熱條件下進行2ClAu常溫下反應較慢2ClAg第5頁/共50頁(g)H)2CuCS(NH)4CS(NH2H2Cu(g)H2AgI4I2H2Ag(g)HS(s)AgSH2Ag2222222-2222HCl硫脲與酸作用Cu,Ag,Au不能置換稀酸中的H+(還原性差)；生成難溶物或配合物,使單質(zhì)還原能力增強；第6頁/共50頁 Cu,Ag,Au可溶于氧化性酸。O2H2NO)Cu(NO)(4HNOCu22233濃OH2NO(g)HAuCl )(HNO)4HCl(Au243濃濃O2HSO(s)SOAg)(SO2H2Ag224242濃O2HSOCuSO)(SO2HCu22442濃OHNOAgNO)(2HNOAg2233濃第7頁/共50頁難溶物： CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu2S1.銅的化合物 銅族元素的化合物銅族元素的化合物Ksp大 小第8頁/共50頁幾種常見的銅的化合物：氧化態(tài)+2+2+2+2+1化合物氧化銅CuO硫酸銅CuSO4 5H2O硝酸銅Cu(NO3)23H2O氯化銅CuCl22H2O氯化亞銅CuCl顏色和狀態(tài)棕黑色粉末藍色晶體藍色晶體綠色晶體白色四面體晶體密度(g/cm-2)6.326.432.292.052.503.533.68熔點/受熱時的情況11481000時分解為，加熱時能被 H2、CO 還原為Cu2O 或 Cu260以上變?yōu)闊o水白色CuSO4粉末，653以上分解為CuO 和 SO31145熔化，強熱時分解為堿式鹽。后變?yōu)?。用和乙醇溶液浸濕的紙，干后可自燃?140150時在干燥的 HCl 氣流中加熱可得無水CuCl2，呈黃褐色，比重為 3.05425熔化約1000沸騰溶解度(g/100gH2O)(無水鹽)幾乎不溶于水(2.310-3%)，易溶于氨水20.7，無水CuSO4易吸水137.8(0)在濕空氣中易潮解，能溶于乙醇77.0，能溶于乙醚和丙醇中，易溶于甲醇和乙醇中1.5（25） ，難溶于水。在空氣中吸濕后變綠，溶于氨水-3 第9頁/共50頁配合物:CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-例：)CuCl(s,白H2OCu(I)的配合物多為2配位銅的配合物 形成Cu(NH3)2+，但不穩(wěn)定，易被空氣氧化而非歧化。0.013V-0.128V243)Cu(NH23)Cu(NHCu 小 大K f)(2CuCl)4HCl(CuCu22泥黃色濃+4H+第10頁/共50頁Cu(II)的配合物多為4配位2422Cu(OH)(s)Cu(OH)Cu),(OH濃過量)(OH 適量淺藍深藍62727222)OCu(P)(OPCuCu-472)(OP過量s淺藍藍)(適量-472OP2434222)Cu(NH(s)SO(OH)CuCu3)(NH 過量3)(NH 適量淺藍深藍4OHO2HOHCO(s)Cu OHC2Cu(OH)271262612624檢驗糖尿病：紅色為有病，藍色沒有病第11頁/共50頁4C25824C11324C10224CuSOOHCuSO O3HCuSOO5HCuSO 對Cu(H2O)4SO4H2O結(jié)構(gòu)的解釋有兩種)10( )(CuCl)(4ClCu-4.64-242黃濃262O)Cu(HH2OO5HCuSO24OHSOO)Cu(H2442也是配合物第12頁/共50頁2.銀和金的化合物幾種銀和金的常見化合物 氧化銀 硝酸銀 硫酸銀 三氯化金 顏色和狀態(tài) 暗棕色粉末 無色菱形片狀晶體 白色晶體 深紅色吸水性固體 密度(g/cm-2) 7.52 4.355 5.40 2.44 熔點/ 受熱時的變化 300以上即分解為 Ag 和O2 208.5， 強熱時分解，混有機物時見光變黑 660，1085時分解為Ag，SO2和O2 196 溶解度 (g/100gH2O) 0.0020.005 (20)，微溶于水，呈堿性，易溶于HNO3和 NH3水中 2.22(20)，水溶液呈中性，易溶于甘油，可溶于乙醇，幾乎不溶于濃 HNO3 0.75(18)，1.4（100） ，易溶于 NH3水，不溶于醇類，較易溶于濃 H2SO4中 溶于少量水中呈紅棕色， 在大量水中呈紅黃色， 易溶于醇、 醚中， 在酸性溶液中穩(wěn)定， 中性溶液中則析出Au 第13頁/共50頁銀的化合物的特點：難溶的多易溶：AgNO3, AgF, AgClO4難溶：AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN, Ag2S, Ag2CO3, Ag2CrO4。熱穩(wěn)定性差 （見光、受熱易分解）I) Br,Cl,(X X21AgAgXO212AgC300OAgO2NO2AgC4402AgNO2h22223第14頁/共50頁顏色AgCl AgBr AgI Ag2O Ag2CrO4 Ag2S白 淺黃 黃 褐 磚紅 黑第15頁/共50頁 水溶液中銅族元素的離子及反應水溶液中銅族元素的離子及反應1.Cu2+的氧化性22I)2CuI(s,4I2Cu白2-2(CN)2CuCN(s,4CN2Cu白) 色 無(CuI-2Cu(CN)2I-2.Cu2+的鑒定：(弱酸性)(s)Fe(CN)CuFe(CN)2Cu62462紅棕CN-第16頁/共50頁OHCuCuSOSOHOCu24422水溶液中：穩(wěn)定性 Cu(I)Cu(II)OHCO )2CuO(s,C200CO(OH)Cu22322棕黑2O212Cu(s) 22Cl21CuCl(s)C990(s)CuCl180022O21)O(s,CuC10002CuO(s)暗紅第19頁/共50頁4.Ag(I)離子的反應銀鏡反應：O2H4NH2AgHCOO 3OHHCHO)2Ag(NH23-23OH)O(s,Ag2OH2Ag22-褐-232322OH)2Ag(NHOH4NHOAg42232NHO(s)AgOH2NH2Ag OH4NH2AgOHC 2OHOHC)2Ag(NH237126-612623第20頁/共50頁2H(s)CrO2AgOHOCr4Ag422-272-3232232)OAg(S)(OS2Ag過量)S(s,AgOH )(s,OSAg)(OS2Ag22322-232黑白少量-2423342CrO)2Ag(NH4NHCrOAg 第21頁/共50頁鑒定S2O32-：)S(s,AgSOH OH)(s,OSAg2422322黑白第22頁/共50頁5.Ag+序AgAgCl23)Ag(NHAgBr(s)3232)OAg(SAgI(s)2 Ag(CN)S(s)Ag23 HNOHCl3NH-Br332OS-I2AgICN-2S-I7231067. 1)Ag(NH(K f133232109 . 2)OAg(S(K f2021048. 2)Ag(CN)(K f第23頁/共50頁6.Ag+的鑒定 233)Ag(NHNH )AgCl(s,HClAg3234232332NHAgI(s)I)Ag(NH2NHAgCl(s)Cl2H)Ag(NHCl)Ag(NH2NHAgClHAgCl(s)HClAg)AgCl(s,白),AgI(s 黃I-HNO3第24頁/共50頁17.2 鋅族元素鋅族元素 水溶液中鋅族元素的水溶液中鋅族元素的 離子及反應離子及反應 鋅族元素的化合物鋅族元素的化合物 鋅族元素的單質(zhì)鋅族元素的單質(zhì)第25頁/共50頁 鋅族元素的單質(zhì)鋅族元素的單質(zhì)熔點低： Zn：419，Cd：321，Hg：-39。汞是室溫下唯一的液態(tài)金屬易形成合金黃銅：Cu-Zn汞齊：Na-Hg,Au-Hg,Ag-Hg 用于提取貴金屬。以礦物形式存在：閃鋅礦(ZnS),辰砂(HgS)物理性質(zhì)：第26頁/共50頁化學性質(zhì)與O2的作用：（在干燥空氣中穩(wěn)定）堿式碳酸鋅 3Zn(OH)ZnCO O3HCO2O4Zn23222)2CdO(s,O2Cd)2ZnO(s,O2Zn22紅棕色白穩(wěn)定性下降360470加熱：潮濕：)2HgO(s, O2Hg2紅、黃第27頁/共50頁與S的作用M+S MSZnS(白)CdS(黃)HgS(紅，朱砂) (黑，辰砂)第28頁/共50頁與酸反應O4H2NO )(NO3Hg)(8HNO)6Hg(22323冷稀過量鋅與OH-，NH3反應2-242HZn(OH)O2H2OHZnCd)Zn,(M HM)(2HM22稀O2HSOHgSO)(SO2HHg22442濃O2H2NO)Hg(NO)(4HNOHg22233濃O4H2NO)Hg(NO),(8HNO3Hg2233過量稀2OHH)Zn(NHO2H4NHZn224323第29頁/共50頁 鋅族元素的化合物鋅族元素的化合物1.鹵化物汞的化合物直線型共價分子,有甜味,難溶于水,無毒。HgBr2,HgI2同HgCl2,但HgF2為離子型化合物。ClHgHgClHg2Cl2：甘汞,直線型共價分子,易升華,微溶于水,劇毒。ClHgClHgCl2：升汞,第30頁/共50頁2.硝酸鹽Hg2+ 0.9083V Hg22+ 0.7955V Hg制備：Hg(NO3)2，Hg 2(NO3)2是離子型化合物,易溶于水。2233OH)Hg(NO2HNOHgO22233OH22NO)Hg(NO) 濃(4HNOHg23223)(NOHg)Hg(NOHg）不歧化，（不同于CuHg 2208 HgHgHg222K第31頁/共50頁 水溶液中鋅族元素的離子及反應水溶液中鋅族元素的離子及反應1.與OH-的作用2Cd2Cd(OH)CdO(s)-OHH523K2.與NH3H2O的作用Cd)Zn,(M 2NHM(OH)OH2NHM42232O2H)M(NH2NH2NHM(OH)22433422Zn) 白s,(Zn(OH)2-24Zn(OH)ZnO(s)H)(OH-過量398K)(OH-適量第32頁/共50頁3.與S2-的作用稀酸性條件沉淀完全，溶于6.0molL-1HCl。氨堿性條件沉淀完全，溶于0.3molL-1HCl的特征反應。為鑒定2Cd)(s,BaSOZnSBaS(aq)(aq)ZnSO44白鋅鋇白(立德粉)白22 +2H+ )ZnS(s,SHZn黃22 )CdS(s,SHCd+2H+第33頁/共50頁4.Zn2+的鑒定（堿性條件）二苯硫腙 (CCl4溶液)綠色粉紅色 (水層)上棕色 (CCl4層)下21第34頁/共50頁汞的重要反應2.與S2-的反應HgHgSSHg)HgS(s,SHg-22222黑1.與OH-的反應HgHgO(s)O(s,HgHgO21Hg(s)C400)HgO(s,OHHg22222褐黃第35頁/共50頁若Hg2+是由Hg(NO3)2溶液提供，則：-3-223232-322NO)3HgS(s,S2HgS)Hg(NO)(s, 2HgS)Hg(NO2S2NO3Hg黑黃色HgS -0.758V Hg2S -0.598V Hg-22-22423HgSSHgSO4H3S2NO HgCl3H12HCl2HNO3HgSHgS： =1.610-52Ksp可見：Hg(I)在游離時不歧化，形成沉淀 (除Hg2Cl2)、配合物時歧化。第36頁/共50頁胺基氯化汞3.與NH3的反應2Cl)Hg(NH4NHHgCl24332ClNHHg(l)HgCl(s)NH2NHClHg 42322-4232ClNHHgCl(s)NH2NHHgCl 只有在含有NH4Cl的過量氨水中，HgCl2才能生成243)Hg(NH2433223Cl)Hg(NH2NHCl)Hg(NHNH4ClHgCl2 + 2NH3 Hg (NH3)2Cl2第37頁/共50頁43223-3223NH2Hg) (s,白HgNONHHgO OH4NHNO2Hg 43223-323NH ) (s,白HgNONHHgO OH4NHNOHg OHNO)2Hg(NH 4NH3NHHgNONHHgO2-32433432 )Hg(NH4NHHg24332加 有利于平衡右移 NH4第38頁/共50頁4-24NHNesslerHgI 試劑，用于鑒定為-IHgHgI-244.與I-，SCN-的反應2-2)(s,HgI2IHg 金紅色-24-2)(aq,HgI2IHgI 無色222-22HgHgI)(s,IHg2IHg 草綠色2-O3H7I 2-244)I(s,NH HgHg 4OH2HgINH紅棕色O第39頁/共50頁-26-222-2622-22SnCl)2Hg(l,4ClSn(s)ClHgSnCl)(s,ClHg8ClSnHg2黑白反之：可利用HgCl2鑒定Sn2+5.Hg2+的鑒定)(aq,Hg(SCN)2SCNHg(SCN)-24-2無色(s)Hg(SCN)2SCNHg 2-2第40頁/共50頁1、一棕黑色固體(A)不溶于水，但可溶于濃鹽酸，生成近乎無色溶液(B)和黃綠色氣體(C)。在少量(B)中加入硝酸和少量NaBiO3(s)，生成紫紅色溶液(D)。在(D)中加入一淡綠色溶液(E)，紫紅色褪去，在得到的溶液(F)中加入KNCS溶液又生成血紅色溶液(G)。再加入足量的NaF則溶液的顏色又褪去。在(E)中加入BaCl2溶液則生成不溶于硝酸的白色沉淀(H)。試確定各字母所代表的物質(zhì) 物質(zhì)推斷第41頁/共50頁A：MnO2；B：Mn2+(MnCl2)；C：Cl2 D：NaMnO4 (MnO4- ) E：FeSO4 F：Fe3+ ；G：Fe(NCS)63- 第42頁/共50頁紅 色 固 體 粉 末 （ 1 ）HNO3棕 色 沉 淀（ 2 ）溶 液 （ 3 ）濃 HCl白 色 沉 淀 （ 4） 溶 于 熱 水氣 體 （ 5）K2CrO4現(xiàn) 象 （ 7）產(chǎn) 物 （ 8）通 入 KI溶 液（ 6）CCl4層 紫 紅 色第43頁/共50頁(1) Pb3O4 (2) PbO2 (3) Pb(NO3)2 (4) PbCl2 (5) Cl2 (6) I2 (7)黃色沉淀 (8) PbCrO4Pb3O4 +4HNO3 = 2Pb(NO3)2 +PbO2 +2H2OPbO2 + 4HCl(濃) = PbCl2 + 2H2O + Cl2Pb2+ + CrO42- = PbCrO4Cl2 + 21- = 2Cl- + I2第44頁/共50頁簡答題：Fe3+能腐蝕Cu，而Cu2+又能腐蝕Fe， 從有關電對的標準電極電勢解釋上述現(xiàn)象，并寫出有關方程式。 Fe3+ 0.771V Fe2+ -0.44V Fe， Cu2+ 0.337V Cu322FeFe(Cu /Cu)EE（）22Cu /Cu)(Fe /Fe)EE（Fe3 Cu Fe2+ Cu2+， （2分）Cu2+ Fe Cu Fe2+， 第45頁/共50頁計算題 1、450時HgO的分解反應為：2HgO (s) 2Hg (g) + O2 (g)，若將0.05mol HgO固體放在1L密閉容器中加熱到450，平衡時測得總壓力為108.0KPa,求該反應在450時的平衡常數(shù)K及HgO的轉(zhuǎn)化率。 第46頁/共50頁解：Hg蒸汽的分壓為：2/3108.0kPa =72.0 kPa O2的分壓為：1/3108.0 kPa = 36.0 kPa所以：K = (p(Hg)/p)2 (p(O2)/p) = 0.722 0.36 = 0.187 = -2.303RTlg K = -2.3038.314(450 + 273.15)lg0.187 = 10.1 kJmol-1 pV = nRT72 1 = n 8.314 (450 + 273.15)求得：n = 0.012 mol 所以轉(zhuǎn)化率為：0.012/0.05 100% = 24.0% 第47頁/共50頁2、原電池 Pt Fe2+(1.0mol/L )，F(xiàn)e3+(1.010-4 mol/L)I-(1.010-4 mol/L ) I2 ，Pt已知: E (Fe3+/Fe2+)=0.770 V，E (I2 /I-)= 0.535 V .(1) 寫出電極反應和電池反應；(2) 求E (Fe3+/Fe2+)，E (I2 /I-) 和該電池的電動勢； (3) 計算 r Gm 。（已知法拉第常數(shù)F:96500C/mol）第48頁/共50頁-I22IFeI2IFeE(I /Iee23+2+2+3+222、解：(1)根據(jù)原電池符號，相應的電極反應為：正極（+）負極（-）FeFe-2-423+3+2+3+2+3+0.05921)=E (I /I )+lg2c(I )/0.059210.535 V+lg21.0 10 0.772Vc(Fe )/E(Fe /Fe )=E (Fe /Fe )+0.0592lgc(Fecc2-4-3+2+)/1.0 100.770 V+0.0592lg10.533VE=E(I /I )-E(Fe /Fe )=0.239V(2)2 96500 0.239=-46.13KJ/rmcGzFE 2mol第49頁/共50頁感謝您的觀看！第50頁/共50頁