1、无机化学课件11金属元素学习要求学习要求11.1金属元素通论金属元素通论11.2重要金属重要金属 1理解金属元素的通性，了解金属单质的物理解金属元素的通性，了解金属单质的物理性质，掌握金属单质的化学理性质，掌握金属单质的化学性质；能比较碱金属和碱土金属、性质；能比较碱金属和碱土金属、P区金属、过渡区金属、过渡元素的金属性强弱。元素的金属性强弱。2了解铜、银、锌、汞、铬、锰、铁单质的了解铜、银、锌、汞、铬、锰、铁单质的性质；会描述它们在空气中的性质；会描述它们在空气中的状态、稳定性，能根据它们的酸碱性及化学特性状态、稳定性，能根据它们的酸碱性及化学特性判断有关反应现象。判断有关反应现象。3掌握铜
2、、银、锌、汞、铬、锰、铁的氧化掌握铜、银、锌、汞、铬、锰、铁的氧化物、氢氧化物及重要盐的稳定性，酸碱性，不同氧物、氢氧化物及重要盐的稳定性，酸碱性，不同氧化态之间的转化，氧化还原性及介质酸碱性对其的化态之间的转化，氧化还原性及介质酸碱性对其的影响；能判断相关反应能否发生，会描述反应现象，影响；能判断相关反应能否发生，会描述反应现象，分析反应原理及写出重要反应方程式。分析反应原理及写出重要反应方程式。4了解含银废水、含汞废水、含铬废水的处了解含银废水、含汞废水、含铬废水的处理方法及原理；建立环保意识。理方法及原理；建立环保意识。11.1.1金属元素通性金属元素通性 在已知的在已知的116种元素中
3、，金属占种元素中，金属占80%以上。通常可将金属以上。通常可将金属分为黑色金属与有色金属两大类。黑色金属包括铁、锰和铬及分为黑色金属与有色金属两大类。黑色金属包括铁、锰和铬及其合金，主要是铁碳合金。有色金属是指铁、锰、铬之外的所其合金，主要是铁碳合金。有色金属是指铁、锰、铬之外的所有金属。有金属。1金属元素原子的价电子构型金属元素原子的价电子构型 根据金属元素在周期表中的位置，分为根据金属元素在周期表中的位置，分为P区金属（区金属（AA金属元素）、碱金属和碱土金属、过渡金属（金属元素）、碱金属和碱土金属、过渡金属（BB元素）。元素）。金属的价电子构型有以下几种：金属的价电子构型有以下几种：A和
4、和A金属为金属为ns12；AA金属为金属为ns2np14；过渡金属为；过渡金属为(n-1)d110ns12（Pd除外，除外，为为4d10），其中，其中B和和B为为(n-1)d10ns12。2金属元素的化学活泼性及氧化态金属元素的化学活泼性及氧化态 多数金属元素的原子最外层电子数少于多数金属元素的原子最外层电子数少于4个，少数金属原子如个，少数金属原子如Sn、Pb、Sb、Bi的最外层有的最外层有4个或个或5个电子，但因它们的电子个电子，但因它们的电子层数较多，原子半径较大，有较强的失电子倾向，易形成金属层数较多，原子半径较大，有较强的失电子倾向，易形成金属离子或显正价的共价化合物。所以，金属有较
5、强的还原性。金离子或显正价的共价化合物。所以，金属有较强的还原性。金属原子失去电子的难易决定了金属还原性的强弱，可由标准电属原子失去电子的难易决定了金属还原性的强弱，可由标准电极电势数值判断。极电势数值判断。各种金属的化学活泼性相差很大，所以它们在自然界中的各种金属的化学活泼性相差很大，所以它们在自然界中的存在形式也各不相同。少数不活泼的金属如铂、金只有游离状存在形式也各不相同。少数不活泼的金属如铂、金只有游离状态的，而活泼金属如碱金属和碱土金属总是以化合态存在。态的，而活泼金属如碱金属和碱土金属总是以化合态存在。（1）碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属 碱金属包括锂碱金属包括锂(Li)、钠、钠
6、(Na)、钾、钾(K)、铷、铷(Rb)、铯、铯(Cs)、钫、钫(Fr)。碱土金属包括铍。碱土金属包括铍(Be)、镁、镁(Mg)、钙钙(Ca)、锶、锶(Sr)、钡、钡(Ba)和镭和镭(Ra)。镭、钫是放射性元素。它。镭、钫是放射性元素。它们在同周期元素中原子半径大，最外层电子电离能低，极易们在同周期元素中原子半径大，最外层电子电离能低，极易失去，表现出较强的化学活泼性，在金属活动顺序表中居于失去，表现出较强的化学活泼性，在金属活动顺序表中居于前列。碱土金属的化学活泼性略低于碱金属。同一族从上到前列。碱土金属的化学活泼性略低于碱金属。同一族从上到下，随原子半径增大，活泼性依次递增。这种变化规律可从
7、下，随原子半径增大，活泼性依次递增。这种变化规律可从电负性的变化表现出来。因此，碱金属和碱土金属元素的化电负性的变化表现出来。因此，碱金属和碱土金属元素的化合物多为离子型。它们在形成化合物时，均表现一种氧化态，合物多为离子型。它们在形成化合物时，均表现一种氧化态，即碱金属为即碱金属为+1，碱土金属为，碱土金属为+2。Li、Be的性质与同族元素相比具有特殊性。的性质与同族元素相比具有特殊性。Li与与Mg、Be与与Al有许多相似之处，如有许多相似之处，如Li和和Mg在过量的氧气中燃烧都生成在过量的氧气中燃烧都生成正常氧化物正常氧化物Li2O和和MgO而不是过氧化物；而不是过氧化物；LiOH和和Mg
8、(OH)2都都是难溶的中强碱，受热分解。是难溶的中强碱，受热分解。铍和铝都是活泼亲氧金属，表面易生成氧化物保护膜，铍和铝都是活泼亲氧金属，表面易生成氧化物保护膜，在空气中不易被腐蚀；遇浓硝酸都会被钝化；在空气中不易被腐蚀；遇浓硝酸都会被钝化；Be和和Al的单质、的单质、氧化物、氢氧化物都有两性；氧化物、氢氧化物都有两性；Be和和Al的氧化物都是熔点高、的氧化物都是熔点高、硬度大的物质；硬度大的物质；BeCl2和和AlCl3都是共价型卤化物。这种在周期都是共价型卤化物。这种在周期表中某一元素的性质与其右下方的元素相似的现象，称为表中某一元素的性质与其右下方的元素相似的现象，称为对对角线规则角线规
9、则。这种现象在。这种现象在Li和和Mg、Be和和Al、B和和Si之间表现明之间表现明显。显。（2）P区金属区金属 在在A中，中，Al、Ga、In、Tl的最高氧化数的最高氧化数为为+3，最低氧化数为，最低氧化数为+1，从，从Al 到到Tl低氧化态趋向稳定。锗分低氧化态趋向稳定。锗分族元素的氧化数有族元素的氧化数有+4、+2，从，从Ge到到Pb低氧化态趋向稳定。低氧化态趋向稳定。A的的Sb、Bi氧化数为氧化数为+3、+5，Bi的的+3氧化态稳定。氧化态稳定。P区金属的金属性比较弱。区金属的金属性比较弱。P区的一些金属及化合物具有区的一些金属及化合物具有半导体性质，如锗、砷化镓、锑化镓等。本区金属的
10、氧化物半导体性质，如锗、砷化镓、锑化镓等。本区金属的氧化物多显不同程度的两性，如多显不同程度的两性，如Al2O3、PbO2、Sb2O3等。等。P区金属区金属除铝外在自然界多以各种组成的硫化物矿存在。除铝外在自然界多以各种组成的硫化物矿存在。（3）过渡金属过渡金属 过渡元素原子的共同特点是最外层只有过渡元素原子的共同特点是最外层只有12个个s电子，次外层有电子，次外层有110个电子。除个电子。除s电子外，电子外，d电子可以电子可以部分或全部参加成键，使过渡元素表现出多种氧化态。例如部分或全部参加成键，使过渡元素表现出多种氧化态。例如Mn有有+2、+3、+4、+6、+7等多种氧化数。这种连续变化的
11、等多种氧化数。这种连续变化的氧化态与主族元素不同。氧化态与主族元素不同。过渡元素的原子半径一般比主族元素小。同一周期元素过渡元素的原子半径一般比主族元素小。同一周期元素的原子半径从左到右只略有减小，不如主族元素减小得那样的原子半径从左到右只略有减小，不如主族元素减小得那样明显。到明显。到B和和B，因次外层，因次外层d亚层填满而略有增大。同一亚层填满而略有增大。同一族的过渡元素的原子半径自上而下也增加不大。族的过渡元素的原子半径自上而下也增加不大。过渡金属的活泼性差别较大，第一过渡系（第四周期从过渡金属的活泼性差别较大，第一过渡系（第四周期从Sc到到Zn）金属比较活泼，其电极电势除铜外都是负值，
12、第二）金属比较活泼，其电极电势除铜外都是负值，第二过渡系（第五周期从过渡系（第五周期从Y到到Cd）、第三过渡系（第六周期从）、第三过渡系（第六周期从La到到Hg）较不活泼。）较不活泼。过渡元素的离子在水溶液中以水合离子的形式存在，常过渡元素的离子在水溶液中以水合离子的形式存在，常显示出一定的颜色。这种现象与过渡金属离子具有未成对的显示出一定的颜色。这种现象与过渡金属离子具有未成对的d电子有关。没有未成对电子有关。没有未成对d电子的过渡金属离子都是无色的。常电子的过渡金属离子都是无色的。常见过渡元素水合离子颜色（见过渡元素水合离子颜色（见链接见链接）由于过渡元素离子或原子有由于过渡元素离子或原子
13、有ns和和np空轨道，空轨道，(n-1)d轨道也轨道也是部分空或全空，具有接受配位体孤对电子的条件，能形成是部分空或全空，具有接受配位体孤对电子的条件，能形成一些特殊的配合物。如铁、镍原子和一些特殊的配合物。如铁、镍原子和CO形成羰基配合物形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4，Fe3+、Ni2+离子与离子与CN-离子形成离子形成Fe(CN)63-、Ni(CN)42-配合物。配合物。B包括铜、银、金三种元素，又称包括铜、银、金三种元素，又称铜副族铜副族。原子次外层。原子次外层有有18个电子，其原子半径比同周期的碱金属小，电离能大。个电子，其原子半径比同周期的碱金属小，电离能大。因此活泼性
14、远不如碱金属，是不活泼金属，并按因此活泼性远不如碱金属，是不活泼金属，并按Cu、Ag、Au的顺序递减。铜副族有的顺序递减。铜副族有+1、+2、+3三种氧化态。铜副族元素化三种氧化态。铜副族元素化合物多为共价型。合物多为共价型。B包括锌、镉、汞三种元素，又称包括锌、镉、汞三种元素，又称锌副族锌副族。与。与B相似，相似，由于原子的次外层有由于原子的次外层有18个电子，核对外层电子引力较大，故金个电子，核对外层电子引力较大，故金属活泼性较小。锌族元素比铜族元素活泼。锌族元素的化学活属活泼性较小。锌族元素比铜族元素活泼。锌族元素的化学活泼性，依锌、镉、汞顺序递减。锌族有泼性，依锌、镉、汞顺序递减。锌族
15、有+1、+2两种氧化态。两种氧化态。11.1.2金属单质通性金属单质通性 1金属的物理性质金属的物理性质 常温时除汞是液体外，其余金属都是固体。锂、钠、钾比常温时除汞是液体外，其余金属都是固体。锂、钠、钾比水轻，其他金属密度较大（水轻，其他金属密度较大（见链接见链接）。）。金属硬度一般较大，如铬、钨坚硬如钢。但有些质软，可金属硬度一般较大，如铬、钨坚硬如钢。但有些质软，可用刀切，如钠、钾。以金刚石的硬度为用刀切，如钠、钾。以金刚石的硬度为10（见链接见链接）。）。有金属光泽。绝大多数金属呈钢灰色或银白色光泽。此外有金属光泽。绝大多数金属呈钢灰色或银白色光泽。此外铜显红色、金显黄色、铅显灰蓝色、
16、铋显淡红色。铜显红色、金显黄色、铅显灰蓝色、铋显淡红色。大多数金属有良好的导电性和导热性。导电性强的金属导大多数金属有良好的导电性和导热性。导电性强的金属导热性也好。常见金属的导电和导热能力由大到小顺序为：热性也好。常见金属的导电和导热能力由大到小顺序为：Ag、Cu、Au、Al、Zn、Pt、Sn、Fe、Pb、Hg。大多数金属有延性，可抽成丝。大多数金属有展性，可压大多数金属有延性，可抽成丝。大多数金属有展性，可压成薄片。常见金属延性强弱由大到小顺序为：成薄片。常见金属延性强弱由大到小顺序为：Pt、Au、Ag、Al、Cu、Fe、Ni、Zn、Sn、Pb。常见金属展性强弱由大到小顺序。常见金属展性强
17、弱由大到小顺序为：为：Au、Ag、Al、Cu、Sn、Pt、Pb、Zn、Fe、Ni。金属熔点差别较大。钨是最难熔的金属，汞在常温下是液金属熔点差别较大。钨是最难熔的金属，汞在常温下是液体，铯和镓在手上受热就能熔化。锌族与体，铯和镓在手上受热就能熔化。锌族与P区元素中的区元素中的Sn、Pb、Sb、Bi等合称为低熔点金属（等合称为低熔点金属（见链接见链接）。）。2金属的化学性质金属的化学性质 金属与氧的作用金属与氧的作用 碱属金属和碱土金属很易失去电子与碱属金属和碱土金属很易失去电子与氧化合。在空气中，锂氧化得较慢，钠、钾氧化得很快，铷和氧化合。在空气中，锂氧化得较慢，钠、钾氧化得很快，铷和铯会发生
18、自燃；钙比同周期的钾氧化得慢。所以，碱金属和碱铯会发生自燃；钙比同周期的钾氧化得慢。所以，碱金属和碱土金属土金属(Be、Mg除外除外)在空气中极易被氧化。在空气中极易被氧化。有些金属如铍、铝、铬、锰、钴、镍形成的氧化物结构致有些金属如铍、铝、铬、锰、钴、镍形成的氧化物结构致密，它紧密覆盖在金属表面，防止金属继续被氧化。所以这些密，它紧密覆盖在金属表面，防止金属继续被氧化。所以这些金属在空气中不易被腐蚀。铁在空气中易被腐蚀是因为生成的金属在空气中不易被腐蚀。铁在空气中易被腐蚀是因为生成的氧化物结构松散，不起保护作用。氧化物结构松散，不起保护作用。金属与氧反应的难易程度和金属活动顺序大致相同。位于
19、金属与氧反应的难易程度和金属活动顺序大致相同。位于金属活动顺序表后面的金属如铜、汞等必须在加热条件下才能金属活动顺序表后面的金属如铜、汞等必须在加热条件下才能与氧化合，而银、金即使在炽热条件下也很难与氧反应。与氧化合，而银、金即使在炽热条件下也很难与氧反应。金属与水的作用金属与水的作用 金属与水作用生成金属氢氧化物和氢金属与水作用生成金属氢氧化物和氢气。反应能否发生与金属的活泼性和生成物的可溶性有关。常气。反应能否发生与金属的活泼性和生成物的可溶性有关。常温下，纯水中温下，纯水中H+浓度为浓度为10-7mol/L，(H+/H2)=-0.41V，因此电，因此电极电势小于极电势小于-0.41V的金
20、属都可与水反应。钠、钾在常温下就与的金属都可与水反应。钠、钾在常温下就与水剧烈反应，钙与水作用缓慢，铁在炽热条件下与水蒸气反应。水剧烈反应，钙与水作用缓慢，铁在炽热条件下与水蒸气反应。但有些金属如镁、铝，生成的氢氧化物难溶于水，覆盖在金属但有些金属如镁、铝，生成的氢氧化物难溶于水，覆盖在金属表面，使反应难于继续进行，因此这些金属在常温时也不溶于表面，使反应难于继续进行，因此这些金属在常温时也不溶于水。镁只能与沸水反应。水。镁只能与沸水反应。金属与酸的反应金属与酸的反应 在酸性溶液中，电极电势为负值的金在酸性溶液中，电极电势为负值的金属都可以与非氧化性酸反应放出氢气。但有的金属与酸作用生属都可以
21、与非氧化性酸反应放出氢气。但有的金属与酸作用生成难溶沉淀，覆盖在金属表面而使反应难于进行，如铅难溶于成难溶沉淀，覆盖在金属表面而使反应难于进行，如铅难溶于硫酸，就是因为生成的硫酸，就是因为生成的PbSO4难溶并覆盖在铅的表面。难溶并覆盖在铅的表面。电极电势为正值的金属不能被非氧化性酸氧化，只能被氧电极电势为正值的金属不能被非氧化性酸氧化，只能被氧化性酸（硝酸和浓硫酸）氧化。铝、铬、铁等金属在冷的浓硫化性酸（硝酸和浓硫酸）氧化。铝、铬、铁等金属在冷的浓硫酸、浓硝酸中由于钝化而不溶。酸、浓硝酸中由于钝化而不溶。金属与碱的反应金属与碱的反应 除少数显两性的金属外，一般都不与除少数显两性的金属外，一般
22、都不与碱反应。金属与碱的反应可以看成是金属先与水反应生成氢氧碱反应。金属与碱的反应可以看成是金属先与水反应生成氢氧化物和氢气，然后氢氧化物再与碱作用。碱性溶液中化物和氢气，然后氢氧化物再与碱作用。碱性溶液中 (H2O/H2)=-0.8277V，只有在碱性溶液中金属的，只有在碱性溶液中金属的 -0.8277V，且生成的氢氧化物显两性的金属才能与碱反应。如铝在碱性溶且生成的氢氧化物显两性的金属才能与碱反应。如铝在碱性溶液中液中 (Al(OH)3/Al)=-2.31V，Al(OH)3显两性，所以铝能溶于强碱显两性，所以铝能溶于强碱溶液。溶液。2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2Al(OH)3+
23、NaOH NaAlO2+2H2O 总反应方程式：总反应方程式：2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2 锌、铍、镓、铟、锡、锗等都能溶于强碱溶液。锌、铍、镓、铟、锡、锗等都能溶于强碱溶液。写出锌、铍与酸和碱反应的化学写出锌、铍与酸和碱反应的化学 反应方程式。反应方程式。11.2.1铜及其化合物铜及其化合物 1铜铜 铜在自然界有游离的单质存在，主要以硫化矿的铜在自然界有游离的单质存在，主要以硫化矿的形式存在。形式存在。在常温下，铜在干燥的空气中稳定，只有在加热的条在常温下，铜在干燥的空气中稳定，只有在加热的条件下与氧反应生成黑色的氧化铜。但在潮湿的空气中件下与氧反应生成黑色的氧化铜。
24、但在潮湿的空气中表面易生成一层铜绿（碱式碳酸铜）：表面易生成一层铜绿（碱式碳酸铜）：2Cu+O2+H2O+CO2 Cu(OH)2CuCO3 铜在常温下能和卤素发生反应，在高温下也不与铜在常温下能和卤素发生反应，在高温下也不与氢、氮、碳反应。不溶于稀盐酸，但可溶于硝酸和热氢、氮、碳反应。不溶于稀盐酸，但可溶于硝酸和热的浓硫酸。铜能溶于浓的氰化钠溶液，放出氢气。的浓硫酸。铜能溶于浓的氰化钠溶液，放出氢气。2Cu+2H2O+8CN-2Cu(CN)43-+2OH-+H2 铜、银、金相互之间或与其他金属都易形成合金。铜、银、金相互之间或与其他金属都易形成合金。例如例如,广泛用作仪器零件材料的黄铜和青铜分
25、别是铜锌合金广泛用作仪器零件材料的黄铜和青铜分别是铜锌合金和铜锡合金。和铜锡合金。2铜的化合物铜的化合物 铜通常有铜通常有+1、+2两种氧化态的化合物，以两种氧化态的化合物，以Cu()常见。常见。从电子构型看从电子构型看Cu+比比Cu2+稳定，所以在固态时，稳定，所以在固态时，Cu()的化合物稳定。自然界存在的辉铜矿（的化合物稳定。自然界存在的辉铜矿（Cu2S）、赤铜）、赤铜矿（矿（Cu2O）都是）都是Cu()化合物。但化合物。但Cu2+能形成稳定能形成稳定的的Cu(H2O)42+配离子，所以在水溶液中，配离子，所以在水溶液中，Cu2+反而反而比比Cu+稳定，这一点也可用电极电势来说明。稳定，
26、这一点也可用电极电势来说明。/V 在溶液中，在溶液中，Cu+易发生歧化反应，所以溶液中易发生歧化反应，所以溶液中Cu2+最稳定。因此，制得的亚铜化合物必须迅速从溶最稳定。因此，制得的亚铜化合物必须迅速从溶液中滤出并立即干燥，密闭包装。液中滤出并立即干燥，密闭包装。A 铜的氧化物铜的氧化物 氧化亚铜氧化亚铜 氧化亚铜（氧化亚铜（Cu2O）为暗红色不溶）为暗红色不溶于水的固体，是制造玻璃和搪瓷的红色颜料。有毒，于水的固体，是制造玻璃和搪瓷的红色颜料。有毒，不溶于水，对热稳定，但在潮湿空气中缓慢被氧化不溶于水，对热稳定，但在潮湿空气中缓慢被氧化成成CuO。具有半导体性质，可作整流器材料。此外，。具有
27、半导体性质，可作整流器材料。此外，在农业上可作杀菌剂。在农业上可作杀菌剂。氧化亚铜能溶于氨水和氢卤酸，分别形成稳定氧化亚铜能溶于氨水和氢卤酸，分别形成稳定的无色配合物的无色配合物Cu(NH3)2+、CuX2-。Cu(NH3)2+易易被空气中的氧氧化成深蓝色的被空气中的氧氧化成深蓝色的Cu(NH3)42+，利用此，利用此反应除去气体中的氧。反应除去气体中的氧。氧化亚铜能溶于稀酸，但立即歧化分解。氧化亚铜能溶于稀酸，但立即歧化分解。Cu2O+2HCl CuCl2+Cu+H2O 氧化铜氧化铜 氧化铜（氧化铜（CuO）为黑色不溶于水的粉）为黑色不溶于水的粉末。氧化铜对热稳定，加热到末。氧化铜对热稳定，
28、加热到1000时开始分解生时开始分解生成氧化亚铜，放出氧气。成氧化亚铜，放出氧气。将铜粉和氧化铜的混合物在密闭容器内煅烧即得将铜粉和氧化铜的混合物在密闭容器内煅烧即得氧化亚铜。氧化亚铜。Cu+CuO Cu2O CuO和和Cu2O都是碱性氧化物，溶于稀酸。都是碱性氧化物，溶于稀酸。氢氧化铜氢氧化铜 Cu(OH)2为浅蓝色不溶于水的粉末，为浅蓝色不溶于水的粉末，对热不稳定；微显两性，碱性强于酸性。易溶于酸，对热不稳定；微显两性，碱性强于酸性。易溶于酸，只能溶于浓的强碱，生成蓝色四羟基合铜只能溶于浓的强碱，生成蓝色四羟基合铜()离子。离子。Cu(OH)2+2OH-Cu(OH)42-Cu(OH)2溶于
29、氨水生成碱性的铜氨溶液，显深蓝溶于氨水生成碱性的铜氨溶液，显深蓝色。色。Cu(OH)2+4NH3 Cu(NH3)42+2OH-向可溶性铜盐溶液中加入适量的强碱，有浅蓝色向可溶性铜盐溶液中加入适量的强碱，有浅蓝色的的Cu(OH)2沉淀生成。沉淀生成。CuCl2+2NaOH Cu(OH)2+2NaCl 煅烧 但新生成的氢氧化铜极不稳定，稍受热（但新生成的氢氧化铜极不稳定，稍受热（30）就会分解生成氧化铜。就会分解生成氧化铜。Cu(OH)2 CuO+H2O 铜铜()盐盐 氯化铜氯化铜 除碘化铜不存在外，其他卤化铜都可除碘化铜不存在外，其他卤化铜都可以利用氧化铜与氢卤酸反应制得。以利用氧化铜与氢卤酸反
30、应制得。CuCl22H2O为绿色结晶，在潮湿空气中容易潮为绿色结晶，在潮湿空气中容易潮解，在干燥空气中容易风化。无水解，在干燥空气中容易风化。无水CuCl2为棕黄色固为棕黄色固体，是共价化合物，结构为链状体，是共价化合物，结构为链状CuCl2可溶于水。在其溶液中，可溶于水。在其溶液中，CuCl2可形成可形成CuCl42-和和Cu(H2O)42+两种配离子，两种配离子，CuCl42-显黄色，显黄色，Cu(H2O)42+显蓝色，显蓝色，CuCl2溶液的颜色取决于其浓度，溶液的颜色取决于其浓度，浓度由大到小显黄绿色、绿色到蓝色。浓度由大到小显黄绿色、绿色到蓝色。CuCl42-+4H2O Cu(H2O
31、)42+4Cl-黄色黄色 蓝色蓝色 硫酸铜硫酸铜 CuSO45H2O为蓝色结晶，俗称为蓝色结晶，俗称胆矾胆矾或或蓝矾，在空气中易风化。加热胆矾，随温度升高逐步蓝矾，在空气中易风化。加热胆矾，随温度升高逐步脱水，最后生成白色粉末状无水硫酸铜。无水硫酸铜脱水，最后生成白色粉末状无水硫酸铜。无水硫酸铜极易吸水，遇水又会变成蓝色的水合物，借此可检验极易吸水，遇水又会变成蓝色的水合物，借此可检验有机物中的微量水分，也可作干燥剂。有机物中的微量水分，也可作干燥剂。硫酸铜溶液有较强的杀菌能力，能抑制藻类生长，硫酸铜溶液有较强的杀菌能力，能抑制藻类生长，控制水体富营养化。在农业上同石灰乳混合配成控制水体富营养
32、化。在农业上同石灰乳混合配成“波波尔多液尔多液”作杀虫剂。作杀虫剂。想一想 根据根据 (Cu2+/Cu+)=0.153V、(I2/I-)=0.535V、(Cu2+/CuI)=0.86V，判断，判断CuSO4与与KI能否能否反应？反应？AA 10.2.2银及其化合物银及其化合物 1银银 银在自然界主要以硫化物形式存在。常温下，银银在自然界主要以硫化物形式存在。常温下，银在空气中是稳定的，加热也不与空气中的氧化合。空在空气中是稳定的，加热也不与空气中的氧化合。空气中如含有气中如含有H2S气体，银接触后表面就能生成一层黑气体，银接触后表面就能生成一层黑色色Ag2S薄膜而变暗。薄膜而变暗。4Ag+2H
33、2S+O2 2Ag2S+2H2O 银在常温下能与卤素缓慢作用，能溶于硝酸或热银在常温下能与卤素缓慢作用，能溶于硝酸或热的浓硫酸，还能溶于含有氧的氰化钠溶液中的浓硫酸，还能溶于含有氧的氰化钠溶液中4Ag+8NaCN+2H2O+O2 4NaAg(CN)2+4NaOH 银与铜、金一样都易形成配合物，利用这一性质银与铜、金一样都易形成配合物，利用这一性质用氰化物从用氰化物从Ag、Au的硫化物矿中提取银和金。的硫化物矿中提取银和金。Ag2S+4NaCN 2NaAg(CN)2+Na2S 然后用锌置换出银：然后用锌置换出银：2NaAg(CN)2+Zn Na2Zn(CN)4+2Ag 银的单质及可溶性化合物都有
34、杀菌能力。银的单质及可溶性化合物都有杀菌能力。2银的化合物银的化合物 银通常形成氧化数为银通常形成氧化数为+1的化合物。常见银的化合的化合物。常见银的化合物只有物只有AgNO3、AgF溶于水，其他卤化银如溶于水，其他卤化银如Ag2SO4、Ag2CO3均难溶。均难溶。Ag()易形成配合物，常见配体有易形成配合物，常见配体有NH3、Cl-、Br-、I-、CN-、S2O32-等，把难溶银盐转化成配合物是溶解难溶等，把难溶银盐转化成配合物是溶解难溶银盐的重要方法。例如银盐的重要方法。例如AgCl(s)+Cl-AgCl2-AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+Cl-AgBr+2S2O32-A
35、g(S2O3)2 3-+Br-AgI(s)+2CN-Ag(CN)2-+I-银的化合物都有不同程度的感光性。例如银的化合物都有不同程度的感光性。例如AgCl、Ag2SO4都是白色固体，都是白色固体，AgBr、AgI、Ag2CO3为黄色为黄色固体，见光分解都变成黑色。所以银盐都用棕色瓶包固体，见光分解都变成黑色。所以银盐都用棕色瓶包装，有的瓶外包上黑纸。装，有的瓶外包上黑纸。硝酸银硝酸银 硝酸银是最重要的可溶性银盐，以它硝酸银是最重要的可溶性银盐，以它为原料，可制多种银的化合物。为原料，可制多种银的化合物。硝酸银见光分解析出单质银：硝酸银见光分解析出单质银：2AgNO3 2Ag+2NO2+O2 硝
36、酸银有一定的氧化能力硝酸银有一定的氧化能力 (Ag+/Ag)=0.7996V，可被微可被微A 光 写出利用硝酸银制取写出利用硝酸银制取AgBr、Ag2SO4、Ag2S、Ag2CO3的反应方程式。的反应方程式。氧化银氧化银 在硝酸银溶液中加入在硝酸银溶液中加入NaOH，首先析，首先析出白色出白色AgOH。常温下。常温下AgOH极不稳定，立即脱水生极不稳定，立即脱水生成棕黑色成棕黑色Ag2O。量有机物和铜、锌等金属还原成单质。皮肤或工作服量有机物和铜、锌等金属还原成单质。皮肤或工作服沾上硝酸银后逐渐变成黑色。沾上硝酸银后逐渐变成黑色。银氨溶液能把醛和含有醛基的糖类氧化，生成单银氨溶液能把醛和含有醛
37、基的糖类氧化，生成单质银。质银。2Ag(NH3)2+HCHO+2OH-HCOONH4+3NH3+2Ag+H2O硝酸银对人体有烧蚀作用。硝酸银对人体有烧蚀作用。10的的AgNO3溶液在医药溶液在医药上作消毒剂。大量硝酸银用于制造卤化银、制镜、电上作消毒剂。大量硝酸银用于制造卤化银、制镜、电镀及电子工业。镀及电子工业。AgNO3+NaOH AgOH+NaNO32AgOH Ag2O+H2O 氧化银微溶于水，溶液呈微碱性。氧化银有较强氧化银微溶于水，溶液呈微碱性。氧化银有较强的氧化性的氧化性,能氧化能氧化CO、H2O2。Ag2O+CO 2Ag+CO2Ag2O+H2O2 2Ag+O2+H2O Ag2O和
38、和MnO2、CuO、Co2O3的混合物在室温下的混合物在室温下能将能将CO迅速氧化成迅速氧化成CO2，可用在防毒面具中。，可用在防毒面具中。氧化银与易燃物接触能引起燃烧。尤其是氧化银氧化银与易燃物接触能引起燃烧。尤其是氧化银的氨水溶液的氨水溶液Ag(NH3)2OH，在放置过程中会分解生成，在放置过程中会分解生成爆炸性很强的黑色物质爆炸性很强的黑色物质Ag3N，因此，此溶液不宜久置，因此，此溶液不宜久置，且盛溶液的器皿应立即清洗干净。若要破坏银氨配离且盛溶液的器皿应立即清洗干净。若要破坏银氨配离子，可加入盐酸。子，可加入盐酸。含银废水、废渣的处理含银废水、废渣的处理 银是贵重金属，且对人体有害，
39、所以对含银废水、银是贵重金属，且对人体有害，所以对含银废水、废渣要处理回收后排放。废渣要处理回收后排放。含银废水的处理含银废水的处理 首先向废水中加入盐酸，生首先向废水中加入盐酸，生成成AgCl沉淀。过滤后加入氨水，将沉淀。过滤后加入氨水，将AgCl沉淀转化为沉淀转化为银氨溶液，最后加入硝酸，把比较纯净的氯化银过滤银氨溶液，最后加入硝酸，把比较纯净的氯化银过滤出去即可。反应如下：出去即可。反应如下：AgCl+2NH3 Ag(NH3)2Cl Ag(NH3)2Cl+2HNO3 AgCl+2NH4NO3 含银废渣的处理含银废渣的处理 含银废渣以含银废渣以Ag2O为例。首先为例。首先向废渣中加入硝酸，
40、把向废渣中加入硝酸，把Ag2O转化为转化为AgNO3溶液，过溶液，过滤后向溶液中加盐酸，得到滤后向溶液中加盐酸，得到AgCl沉淀，再加氨水，把沉淀，再加氨水，把AgCl转化为银氨溶液，最后加入硝酸，经过滤即可。转化为银氨溶液，最后加入硝酸，经过滤即可。最后得到比较纯净的氯化银，用锌粉还原即可得最后得到比较纯净的氯化银，用锌粉还原即可得到单质银。到单质银。知识窗知识窗 11.2.3锌及其化合物锌及其化合物 1锌锌 锌是银白色金属，略带蓝色。在自然界主要以硫锌是银白色金属，略带蓝色。在自然界主要以硫化物形式存在，如闪锌矿化物形式存在，如闪锌矿ZnS。锌在干燥的空气中稳定。但在潮湿空气中，表锌在干燥
41、的空气中稳定。但在潮湿空气中，表面形成一层致密的碱式碳酸锌薄膜，对内层金属有保面形成一层致密的碱式碳酸锌薄膜，对内层金属有保护作用。护作用。4Zn+2O2+3H2O+CO2 ZnCO33Zn(OH)2 基于这一性质，常把锌镀在铁皮上，称白铁皮或基于这一性质，常把锌镀在铁皮上，称白铁皮或镀锌铁。镀锌铁。在常温下，锌与卤素作用缓慢，锌粉和硫磺粉共热可在常温下，锌与卤素作用缓慢，锌粉和硫磺粉共热可形成硫化锌。锌在加热时与形成硫化锌。锌在加热时与O2反应得到氧化锌。反应得到氧化锌。锌是一种典型的两性金属。锌不仅溶于盐酸、硫锌是一种典型的两性金属。锌不仅溶于盐酸、硫酸，也溶于醋酸；锌与铝不同，锌不仅能溶
42、于强碱，酸，也溶于醋酸；锌与铝不同，锌不仅能溶于强碱，还能溶于氨水。还能溶于氨水。Zn+2HAc ZnAc2+H2Zn+2NaOH+2H2O Na2Zn(OH)4（即（即Na2ZnO22H2O）+H2Zn+2H2O+4NH3 Zn(NH3)4(OH)2+H2 2锌的化合物锌的化合物 锌通常形成氧化数为锌通常形成氧化数为+2的化合物。的化合物。氧化锌和氢氧化锌氧化锌和氢氧化锌 氧化锌氧化锌 ZnO为白色粉末，商品名为锌白或锌氧为白色粉末，商品名为锌白或锌氧粉，是一种优良的白色染料。不溶于水，是一种两性粉，是一种优良的白色染料。不溶于水，是一种两性氧化物。氧化物。ZnO+2HCl ZnCl2+H2
43、OZnO+2NaOH Na2ZnO2+H2O ZnO无毒性，具有收敛性和一定的杀菌能力，医无毒性，具有收敛性和一定的杀菌能力，医药上用于治疗表皮溃烂和各种皮肤病。药上用于治疗表皮溃烂和各种皮肤病。ZnO是制备各是制备各种锌化合物的基本种锌化合物的基本原料。原料。氢氧化锌氢氧化锌 Zn(OH)2为白色粉末，不溶于水。是为白色粉末，不溶于水。是两性氢氧化物，在溶液中有两种解离方式。两性氢氧化物，在溶液中有两种解离方式。Zn2+2OH-Zn(OH)2 2H+ZnO22-碱式解离碱式解离 酸式解离酸式解离 在酸性溶液中，平衡向左移动，酸度足够大得到在酸性溶液中，平衡向左移动，酸度足够大得到Zn2+盐；
44、在碱性溶液中，平衡向右移动，碱度足够大盐；在碱性溶液中，平衡向右移动，碱度足够大得到锌酸盐。得到锌酸盐。Zn(OH)2可溶于氨水，这与氢氧化铝不同。因此可溶于氨水，这与氢氧化铝不同。因此可利用氨水分离溶液中的可利用氨水分离溶液中的Al3+和和Zn2+离子。离子。Zn(OH)2+4NH3 Zn(NH3)42+2OH-Zn(OH)2受热至受热至125时分解成时分解成ZnO。锌盐锌盐 硫化锌硫化锌 在锌盐溶液中，加入在锌盐溶液中，加入(NH4)2S，可析出，可析出白色白色ZnS沉淀。由于沉淀。由于ZnS溶于酸，在锌盐的酸性或中溶于酸，在锌盐的酸性或中性溶液中通入性溶液中通入H2S,ZnS沉淀不完全。
45、因在沉淀过程中，沉淀不完全。因在沉淀过程中，H+的浓度增加，阻碍了的浓度增加，阻碍了ZnS的进一步沉淀。只有在碱的进一步沉淀。只有在碱溶液中通入溶液中通入H2S才能沉淀出才能沉淀出ZnS。Zn2+H2S ZnS+2H+ZnS与与BaSO4共沉淀所形成的等物质的量的混合共沉淀所形成的等物质的量的混合物物ZnSBaSO4叫叫锌钡白锌钡白，俗称，俗称立德粉立德粉。其遮盖能力比。其遮盖能力比锌白强，没有毒性，大量用作白色油漆颜料。锌白强，没有毒性，大量用作白色油漆颜料。氯化锌氯化锌 ZnCl2为白色极易潮解的固体，吸水性为白色极易潮解的固体，吸水性很强，可用作干燥剂。可由金属锌和氯气直接合成。很强，可
46、用作干燥剂。可由金属锌和氯气直接合成。浓溶液因形成配位酸而有显著的酸性。浓溶液因形成配位酸而有显著的酸性。ZnCl2+H2O HZnCl2(OH)它能溶解金属氧化物如它能溶解金属氧化物如FeO，可作焊药，在焊接，可作焊药，在焊接时用时用ZnCl2清除金属表面的氧化物就是根据这一性质。清除金属表面的氧化物就是根据这一性质。如果将氯化锌溶液蒸干，只能得到碱式氯化锌而如果将氯化锌溶液蒸干，只能得到碱式氯化锌而得不到无水氯化锌。得不到无水氯化锌。ZnCl2+H2O Zn(OH)Cl+HCl知识窗知识窗 锌是活泼金属，能与无机酸反应。但锌与硫锌是活泼金属，能与无机酸反应。但锌与硫酸反应速率很慢，且锌越纯
47、，反应越慢。生产上通常酸反应速率很慢，且锌越纯，反应越慢。生产上通常将大块锌锭加热熔融后，徐徐倒入大量冷水中淬成锌将大块锌锭加热熔融后，徐徐倒入大量冷水中淬成锌花，以增大接触面积。并且混入一些较不活泼的金属花，以增大接触面积。并且混入一些较不活泼的金属杂质，如杂质，如Cu、Ag、Fe等，形成微电池，等，形成微电池，H2从这些金从这些金属表面放出，使反应加速。所以在制备硫酸锌时，用属表面放出，使反应加速。所以在制备硫酸锌时，用铁锅熔化锌，使锌花中混入少量铁，反应顺利进行。铁锅熔化锌，使锌花中混入少量铁，反应顺利进行。11.2.4 汞及其化合物汞及其化合物 1汞汞 汞是银白色的液态金属。汞在自然界
48、主要是以化汞是银白色的液态金属。汞在自然界主要是以化合物的形式存在，如辰砂合物的形式存在，如辰砂HgS。汞受热均匀膨胀且不湿润玻璃，用于制温度计、汞受热均匀膨胀且不湿润玻璃，用于制温度计、血压计、气压计。汞和汞的化合物都有毒，会引起头血压计、气压计。汞和汞的化合物都有毒，会引起头痛、震颤、语言失控、四肢麻木甚至变形。痛、震颤、语言失控、四肢麻木甚至变形。汞有挥发性，汞蒸气被人体吸收会发生慢性中毒。汞有挥发性，汞蒸气被人体吸收会发生慢性中毒。使用时如溅落，汞无孔不入，必须把溅落的水银尽可使用时如溅落，汞无孔不入，必须把溅落的水银尽可能收集起来。用锡箔把微小的汞滴沾起，对遗留在缝能收集起来。用锡箔
49、把微小的汞滴沾起，对遗留在缝隙处的汞要覆盖上硫磺粉使其生成难溶的隙处的汞要覆盖上硫磺粉使其生成难溶的HgS。储存。储存汞必须密封。汞必须密封。汞能溶解许多金属，如汞能溶解许多金属，如Na、K、Ag、Au、Zn、Cd、Sn、Pb等，形成汞齐。利用此性质，冶金中用等，形成汞齐。利用此性质，冶金中用汞来提炼金和银。汞齐有许多重要用途。钠汞齐与水汞来提炼金和银。汞齐有许多重要用途。钠汞齐与水反应缓慢放出氢气，在有机合反应缓慢放出氢气，在有机合合成中常用作还原剂。合成中常用作还原剂。汞只能溶于硝酸和热的浓硫酸。汞只能溶于硝酸和热的浓硫酸。2汞的化合物汞的化合物 汞有氧化态为汞有氧化态为+1和和+2的两类
50、化合物。的两类化合物。Hg+强烈有形成二聚体的倾向，亚汞离子不是强烈有形成二聚体的倾向，亚汞离子不是Hg+而是而是Hg22+。汞的元素电势图如下：汞的元素电势图如下：/V 在溶液中，在溶液中，Hg2+与与Hg逆歧化生成逆歧化生成Hg22+的倾向较大，的倾向较大，只要有金属汞存在，就会将只要有金属汞存在，就会将Hg2+还原成还原成Hg22+。A想一想 汞溶于过量的硝酸产物是什么？如果汞过量汞溶于过量的硝酸产物是什么？如果汞过量会有何不同？写出反应方程式。会有何不同？写出反应方程式。氧化汞氧化汞 氧化汞有两种不同颜色的变体。一种是氧化汞有两种不同颜色的变体。一种是黄色氧化汞，密度黄色氧化汞，密度1
