Chapter 17 第十七章 铜锌分族 the copper subgroup and zinc subgroup 1. copper subgroup 2. zinc subgroup

第一过渡系列第二过渡系列

原子化能

§1 铜分族 the copper subgroup 一、 General properties 1.The first ionization energy ： 2.Oxidation state: IB 族元素的第一电离能比 IA 族 元素高得多，这是因为 ns 电子穿 透了 3(n-1)d 电子的屏蔽；从 Cu 到 Ag 第一电离能降低是因为 Ag 有较高的主量子数，价电子离核 远，较易失去价电子，而 Au 的第 一电离能却更大，这是由于 Au 的 6s 电子不仅穿透 5d 而且还穿透 4f 电子的屏蔽。 CuAgAu

3.Covalence properties: Cu 、 Ag 、 Au 形成共价键的倾向大于碱金属. 4.Complexes (figure)figure 5. Existence in nature: CuFeS 2 : copper pyrite (chalcopyrite) 黄铜矿 Cu 2 O: Cuprite 赤铜矿 CuCO 3Cu(OH) 2 : malachite 孔雀石 Cu 2 S: copper glance 辉铜矿 银存在于 Pb,Zn,Cd 等硫化物矿中， Cu 、 Ag 和 Au 也共生 于砷化物、锑化物以及硫化物 - 砷化物中。 Cu 、 Ag 特别是 Au 也有天然态存在.

Oxidation state Electron configuration Coordination number Spatial constructTypical compounds +1 2Linear 4Tetrahedral +2 4Square 6Distorted octahedral +34square

二、 the simple substance 1.Physical properties: Cu red, Ag white, Au yellow, 都是立方面心晶体 （ face-centered cubic crystal ）, 由 于 ns 和 (n-1)d 上的一个或几个电子都能参与 成键，所以它们的熔沸点较高，导电、导热 性能好，有良好的延展性，特别是金 (Au) ， 它们都能形成合金（ alloy ）

2. Chemical properties: (1) 与酸反应 :

(2) 与 O 2 的反应： 在潮湿空气中： (3) 与 H 2 S,S 反应： Au 不与 S 反应，空气中含 H 2 S 时， Ag 变 黑，生成 Ag 2 S 。配制含小苏打和食盐的稀溶液于铝制容器中， 将发黑的银器与铝制容器接触， Ag 2 S 可溶解，发黑银器变亮. (4)Cu,Ag,Au 溶于含氧的碱性氰化物中： (5) Cu 可溶于含氧的氨水中 :

3.Preparation: (1) 铜的冶炼 CuFeS 2 （黄铜矿）的冰铜熔炼法 : 熔炼

（ 2 ）银、金的冶炼 ： 无论是 M 或 MX 都可以用氰化法浸取

三 Their compounds 1.[+1]O.S. （ 1 ）铜族元素的 +1 氧化态的绝大多数是固态或配合物， 都是反磁性和无色的，但 Cu 2 O 是例外，它是黄色或 红色. （ 2 ）除了 Ag(I) 在固态和水溶液中都稳定存在外， Cu(I) 和 Au(I) 在水中都发生歧化反应： CuCl 的盐酸溶液能吸收 CO 形成 [Cu(CO)ClH 2 O] 2 （可 测定气体混合物中 CO 的含量） （ 3 ） CuX, 除 CuF （易歧化）是红色外，其余的都是白 色，都可用适当的还原剂（ SO 2 ， Cu ）在有卤素存 在的条件下，还原 Cu （ II ）制得：

(4) 与浓硝酸，氰根离子的反应： (5) 氧化还原反应：

2.[+2] O.S ( 以 Cu(II) 为主 ) (1) (2) Salts a.CuCl 2 溶于水，也易溶于乙醇和丙酮 浓 CuCl 2 吸收 NO ，颜色变成棕黑色，但稀释时放出 NO

3.[+3] O.S ( 以 Au(III) 为主 ) 1. Preparation ： Au+Cl 2 =AuCl 3 2Cu(OH) 2 +NaClO+2NaOH=2NaCuO 2 +NaCl+3H 2 O 2. Properties ： 1. Au(III) 的卤化物、氧化物和氢氧化物都呈两性 2. 分解 : AuCl 3 =AuCl+Cl 2 3. 氯金酸盐不仅能溶于水, 也能溶于乙醚、乙酸乙酯 等有机溶剂中，可利用来萃取金。 4. AgO 是 diamagnetism, 这说明 AgO 为 Ag(I) Ag(III) 的混合氧化物， ? 但 CsAuCl 4 的溶解 度非常小， 可利用来鉴别金元 素。

§2 锌分族 The zinc subgroup 一、 General properties 1. first ionization energy: 与 IB 相似，解释也相同. 2. Oxidation number ： 3. Zn,Cd 的化学性质相似， 而与汞的性质差别很大： 标准电极电势： ZnCl 2 ， CdCl 2 的离子性比 HgCl 2 强。 4. 存在： ZnS 闪锌矿 ( zinc blende) ，与纤锌矿 (wurtzite) 不同， HgS 辰砂 (cinnabar) ， Zn 2 CO 3 菱 锌矿 (smithsonite) ， CdS 硫镉矿 ( greenockite) ZnCdHg +1 +2

锌分族 二、 The simple substance 1. Physical properties 1. 熔沸点低，不仅低于 IA 族，也低于 IB 族， 汞是唯一的液态金属（在室温下）。 2. 汞能形成汞齐（ amalgams ） fluid or paste-like, （ Mn 、 Fe 、 Ni 难与汞形成汞 齐） 汞的第一电 离势高

锌分族 2.Chemical properties: 1. Zn 两性（ amphoteric ） 2. Cd 除了是碱性金属外，其它性质都与 Zn 相似， 3. Hg+S=HgS 汞液态，接触面积大，两者新合力较强, 只溶于氧化性酸反应： 3Hg+8HNO 3( 稀 ) =3Hg(NO 3 ) 2 +2NO+4H 2 O 3.Preparation: 1. Zn:2ZnS+3O 2 =2ZnO+2SO 2 2C+O 2 =2CO ZnO+CO=Zn+CO 2 2. Hg: HgS+O 2 =Hg+SO 2 HgS+Fe=Hg+FeS 4HgS+4CaO=4Hg+3CaS+CaSO 4

锌分族 三、 Their compounds [+2] O.S ： 1.Color and solubility ： ZnS( 白色，难溶 ) CdS( 黄色，难溶 ) HgS( 黑或红，难溶 ) ZnI 2 ( 无色，易溶 ) CdI 2 ( 黄绿，可溶 ) HgI 2 ( 红，难溶 ) ZnO( 白色，难溶 ) CdO( 棕色，难溶 ) HgO( 红或黄，难溶 ) 2.Oxides and hydroxides: 1. ZnO 两性 CdO 碱性，极弱的酸性 HgO 碱性 2. HgO 的制备： 2Hg(NO 3 ) 2 =2HgO+4NO 2 +O 2 大颗粒，红色 Hg(NO 3 ) 2 +2NaOH=2NaNO 3 +HgO+H 2 O 小颗粒，黄色 3. △ 

锌分族 3.Sulfides ： ZnS 可溶于 0.3M 的盐酸 ZnSBaSO 4 锌钡白 CdS 溶于浓盐酸， HgS 只能溶于王水或硫化物溶液 中： 4.Halides  ZnCl 2 是固体盐中溶解度最大的（ 333g/100gH 2 O ）溶于水 发生水解，具有显著的酸性，能溶解金属氧化物。 FeO+2H[Zn(OH)Cl 2 ]=Fe[Zn(OH)Cl 2 ] 2 +H 2 O  汞的卤化物 （ 1 ） HgCl 2 （升汞）有剧毒，稍溶于水，易升华 制备： HgSO 4 +2NaCl=HgCl 2 ↑+Na 2 SO 4 所以在焊接时 用其浓溶液可以溶 解金属表面氧化物。

锌分族 （ 2 ） HgI 2

锌分族 5. 硝酸汞 水解： 氨解： 2.[+1]O.S 除 外其余的在水溶液中都不稳定。 均不易得到，因为歧化 过量 物均难溶。