青海大学无机化学第五章d区元素(二)解析.doc

第五章:d区元素(二) §5.1　铜族元素 铜族元素简介 ??????? 周期系第ⅠB元素，包括铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)3种元素，通常称为铜族元素。价电子构型为(n-1)d10ns1。 ???? 在自然界中，铜族元素除了以矿物形式存在外，还以单质形式存在。常见的矿物有辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[Cu2(OH)2CO4]、辉银矿(Ag2S)、碲金矿(AuTe2)等。 5.1.1 铜族元素的单质 ?1.物理性质 ?? ★?铜、银、金都有特征颜色：Cu(紫红)、Ag(白)、Au(黄)。 ?? ★?铜、银、金的熔沸点不太高。 它们的导电性、导热性、延展性特别突出。它们的导电性顺序为：Ag＞Cu＞Au。由于铜的价格较低，所以，铜在电器工业上得到了广泛的应用。 2.化学性质 ??? 铜、银、金的化学活泼性较差，在室温下看不出它们与氧或水作用。在含有CO2的潮湿空气中，铜的表面会逐渐蒙上绿色的铜锈(铜绿—碳酸羟铜Cu2(OH)2CO3)。 ???? 2Cu + O2 + H2O + CO2?→?Cu2(OH)2CO3 ?? 在加热条件下，铜与氧化合成CuO,而银、金不发生变化。此所谓“真金不怕火炼”！ 注意：当沉淀剂或配合剂存在时，铜、银、金也可与氧发生作用： 5.1.2 铜族元素的化合物 1.铜的化合物 ?? 铜的常见化合物的氧化值为+1和+2。Cu(Ⅰ)为d10构型，没有d—d跃迁，Cu(Ⅰ)的化合物一般是白色或无色的。Cu(Ⅱ)为d9构型，它们的化合物中常因Cu2+发生d—d跃迁而呈现颜色。 (1) 铜(Ⅰ)的化合物 ?? ★?一般说来，在高温、固态时，Cu(Ⅰ)的化合物比Cu(Ⅱ)的化合物稳定，例如： ??????? ?? ★?在水溶液中，Cu(Ⅰ)易被氧化为Cu(Ⅱ)，水溶液中Cu(Ⅱ)的化合物较稳定。 ?? ★?Cu(Ⅰ)的化合物都难溶于水，常见的Cu(Ⅰ)化合物在水中的溶解度顺序为： ???? ?????? CuCl＞CuBr＞CuI＞CuSCN＞CuCN＞Cu2S ?Cu(Ⅰ)的配合物多位2配位的，其稳定性顺序为： ??????? ?(2) 铜(Ⅱ)的化合物 ?CuO的制备与性质 Cu(OH)2的性质及Cu(Ⅱ)的氧化性 与葡萄糖在加热条件下反应，有暗红色的Cu2O沉淀析出： ???????? ?? 这一反应在有机化学中用来检验某些糖的存在。 Cu(Ⅱ)的化合物易溶于水的较多。 ?? 常见的五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)俗称胆矾，晶体呈蓝色，完全脱水后变为白色粉末CuSO4 ???? 无水CuSO4易吸水，吸水后呈蓝色，常被用来鉴定液态有机物中的微量水。工业上常用硫酸铜作为电解铜的原料。在农业上，用它与石灰乳的混合液来消灭果树上的害虫。 [Cu(H2O)6]2+的水解： ?[Cu(H2O)6]2+呈蓝色，水解程度小。 ??????? Cu2+的鉴定：(弱酸性) Cu(Ⅱ)的配合物：多为4配位 Cu(Ⅱ)配合物不如Cu(Ⅰ)配合物稳定。 [CuCl4]2- [CuCl2]- +H2O ?? ★?[Cu(H2O)6]+是无色的，水溶液中很不稳定，容易歧化为Cu2+和Cu： ?????????? ???????? 例如：Cu2O + H2SO4?→?CuSO4 + Cu + H2O ???????? 所以在水溶液中Cu(Ⅱ)比Cu(Ⅰ)稳定。 ?? ★?有配合剂、沉淀剂存在时，Cu(Ⅰ)的稳定性提高。 ?????? ???? Cu2O + 2HCl?→?2CuCl(s) + H2O ???? ???????????? Cu2+ + 4Cl- + Cu?→?2[CuCl2]-(泥黄素) ?? 所以，常利用CuSO4或CuCl2溶液与浓盐酸和铜屑混合，在加热条件下制取[CuCl2]-溶液。 ?? ★?Cu2+具有一定的氧化性： ???? ?? 思考：如何鉴定溶液中是否存在Cu2+？ ?? Cu(Ⅱ)的配合物多位4配位的，例如： ??????? ?????? ?? CuSO4·5H2O也是配合物，即[Cu(H2O)4]SO4·H2O 2.银和金的化合物 在银的化合物中，Ag(Ⅰ)的化合物最稳定，而金则以Au(Ⅲ)的化合物较为常见，但在水溶液中多以配合物形式存在。 银(Ⅰ)化合物的特点： ★?热稳定性差(见光，受热易分解)。 ???????? ?? ★?难溶的多。 ???????? 易溶：AgNO3, AgF, AgClO4 ???????? 难溶：AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN, Ag2S, Ag2CO3, Ag2CrO4等。 ?? ★