无机化学之铜锌副族

无机化学之铜锌副族元素笔记，涵盖了不同价态化合物及其方程式，内容详实，结构清晰，逻辑严密，非常值得学习。

铜锌副族

• 铜族元素
  • 通性
    • 活泼性IB<IA
    • IB元素有多种氧化态
    • IB的ψ>0;IA的ψ<0
  • 单质的物理和化学性质
    • 物理性质
      • 特征颜色Cu(紫红)，Ag(银白)，Au(金黄)
      • 熔、沸点较其它过渡金属低，比IA金属高
      • 导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au
      • 延展性好
      • 易形成合金 黄铜（Cu-Zn）
    • 化学性质
      • 与O2作用
        • 2Cu+O2→2CuO(黑)
        • 2Cu+O2+H2O+CO2→Cu2(OH)2CO3(绿)碱式碳酸铜
        • Au、Ag不与O2发生反应，当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应。
        • M=Cu, Ag, Au 4M+O2+2H2O+8CN-→4 [M (CN) 2] +4OH- 4Cu+O2+2H2O+8NH3→4[Cu(NH3)2]+(无色)＋OH- 不能用铜器盛氨水
        • Ag对S、H2S非常敏感； 2Ag+2H2S+O2→2Ag2S+2H2O 银器年久变黑
      • 与酸的反应
        • 均不置换非氧化性稀酸（HCI、H2SO4）中的H+;生成难溶物或配合物，使单质还原能力增强。
          • 2Ag+H2S→Ag2S(s)+H2(g)
          • 2Ag+2H++4I-→2[AgI2]-+H2(g)
        • Cu、Ag、Au可溶氧化性酸三者对强碱稳定
          • Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
          • Ag+2HNO3(浓)→AgNO3+NO2↑+H2O
          • Cu+2H2SO4(浓)→CuSO4+SO2↑+2H2O
          • 2Ag+2H2SO4(浓)→Ag2SO4+SO2↑+2H2O
          • Au+4HCI(浓)＋HNO3(浓)→H[AuCl4]+NO↑+2H2O
  • 铜族元素的存在和冶炼
    • 铜 Cu
      • 单质铜极少见
      • 硫化物矿
        • 黄铜矿CuFeS2
        • 辉铜矿Cu2S
      • 氧化物矿
        • 赤铜矿Cu2O
        • 黑铜矿CuO
      • 碳酸盐矿
        • 孔雀石 CuCO3·Cu (OH) 2
        • 蓝铜矿2CuCO3·Cu (OH) 2
    • 银 Ag
      • 单质银
      • 硫化物矿
        • 辉银矿 Ag2S
      • 氯化物矿
        • 角银矿AgCl
        • 淡红银矿Ag3AsS3
    • 金 Au
      • 单质金 多以极分散的形式分布于砂石中
    • 铜的存在和冶炼
      • 存在
        • 黄铜矿（CuFeS2）
        • 胆矾（CuSO4·5H2O）
        • 赤铜矿（Cu2O）
        • 孔雀石［Cu2(OH)2CO3］
      • 火法（冰铜熔炼法）
        • 2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS(焙砂)＋SO2↑
        • mCu2S+nFeS=冰铜
        • FeO+SiO2=FeSiO3(渣浮上)
        • 2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2
        • 2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2
    • Ag的存在与冶炼
      • Ag以游离态或硫化物矿形式存在于自然界，但常与Pb、Zn、Cu等硫化物共生。
      • 4Ag+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Ag(CN)2]+4NaOH
      • Ag2S+4NaCN=2Na[Ag (CN) 2] +Na2S
      • 2Na [Ag (CN) 2] +Zn=Na2 [Zn (CN) 4] +2Ag
    • Au的存在与冶炼
      • 4Au+8NaCN+2H2O+O2=4Na [Au (CN) 2] +4NaOH
      • 2Na [Au (CN) 2] +Zn=Na2 [Zn (CN) 4] +2Au
  • 铜族元素的重要化合物
    • 氧化物和氢氧化物
      • Ag2O(棕黑色)
        • 微溶于水，碱性，共价化合物，对热不稳定，易溶于HNO3、氨水
        • Ag2O+2HNO3→2AgNO3+H2O
        • Ag2O+4NH3+H2O→2 [Ag (NH3) 2] ++2OH-
        • 2Ag2O→4Ag+O2↑
      • Cu2O(黄、橙、暗红）
        • 难溶于水的弱碱性共价化合物，能溶于稀酸、氨水，热稳定性高
        • Cu2O+2HCI(稀)→2CuCI↓(白)＋H2O
        • Cu2O+4HCI(浓)→2H[CuCl2]+H2O
        • Cu2O+H2SO4→ (Cu2SO4) →CuSO4+Cu+H2O
        • Cu2O+4NH3++H2O→2 [Cu (NH3) 2]+（无色，不稳定）+2OH-
        • 4 [Cu (NH3) 2] ++O2+8NH3+2H2O=4 [Cu (NH3) 4] 2+（深蓝色）+4OH-
      • CuO
        • 难溶于水的碱性氧化物，易溶于酸，有氧化性，加热易被H2、C、CO、NH3等还原。
      • Cu(OH)2
        • 浅蓝色絮状沉淀，两性偏碱，能溶于酸，氨水，浓强碱
        • Cu (OH) 2=CuO+H2O
        • Cu (OH) 2+2H+=Cu2++2H2O
        • Cu(OH)2+2NaOH(浓）＝Na2[Cu(OH)4]+葡萄糖（－CHO) →Cu2O↓(砖红）
          • 检验糖尿病：红色有病，蓝色没病
        • Cu (OH) 2+4NH3=Cu (NH3) 42++2OH-
        • [CuSO4+4NH3=Cu2 (OH) 2SO4→Cu (NH3) 4SO4]
    • 盐类
      • CuX
        • CuCl2+Cu+2HCI=2H [CuCl2]
        • CuSO4+4KI→2CuI↓+I2+2K2SO4
        • CuCl:难溶于H2SO4,稀HNO3,但能溶于氨水、浓盐酸及碱金属氯化物的浓溶液形成Cu(NH3)2+,CuCl2- (CuCl32-,CuCl43-)
        • CuCl的氨溶液或盐酸溶液能吸收CO,形成配合物［Cu(CO)CI]H2O-测气体混合物中CO含量
      • AgX
        • AgF
        • AgCI↓白
        • AgBr↓浅黄
        • AgI↓黄
      • AgNO3
        • 无色晶体，易溶于水，见光受热易分解。中强氧化剂（ψ=0. 7999V）
        • 皮肤＋AgNO3→黑色蛋白银
      • Ag2SO4
        • 白色晶体，微溶于水，易溶于NH3→Ag(NH3)2+
      • CuCl2
        • 棕黄色固体，共价物，易溶于水及一些有机溶剂。
        • 极浓液［CuCl4］ 2-黄绿色
        • 浓溶液［CuCl4］2-与［Cu(H2O)4］2+绿色
        • 稀溶液［Cu (H2O) 4］2+蓝色
        • 2CuCI2773K2CuCI+CI2
        • 2CuCI2·2H2O△Cu2 (OH) 2CI2+2HCI+2H2O
      • CuSO4
        • 无水CuSO4是白色粉末，吸水性强，吸水后显蓝色。难溶乙醇、乙醚。可用来检验和除去乙醇、乙醚等有机溶剂中的微量水分。
        • 波尔多液：CuSO4·5H2O:CaO:H2O=1:1:100主要组分Cu2(OH)2SO4,农业、果园杀菌剂。
      • 硫化物
        • 2CuS+10NaCN=2Na3 [Cu (CN) 4] +2Na2S+ (CN) 2↑
    • 配合物
      • 银的配合物（sp杂化）
      • Cu(I)的配合物（多为2配位）
      • Cu(Ⅱ)的配合物（多为4配位）
    • Cu(II)与Cu(I)的转化
      • 水溶液中：稳定性 Cu(I)<Cu(II)
      • 有配合剂、沉淀剂、还原剂存在时Cu(I)稳定性提高
      • 高温，固态时：稳定性Cu(I)>Cu(II)
    • Au的化合物
      • 水解
      • 稳定性
      • 配位
• 锌族元素
  • 通性
    • 
  • 单质的物理性质和化学性质
    • 物理性质
      • 低熔沸点
      • 汞的特性
        • 金属中熔点最低，唯一的液态金属
        • 有滚动性，273-573K间，膨胀系数均匀，不润湿玻璃，做温度计
        • 蒸气压低，做气压计
        • 有毒，洒落后用S粉收集
        • 溶解金属（Na、K、Ag、Au、Zn、Cd、Sn、Pb、TI)形成汞齐，铁族金属不形成汞齐，可用铁制容器盛水银
    • 化学性质
      • 与O2反应
        • 干燥空气中稳定
        • 潮湿条件
          • 4Zn+2O2+CO2+3H2O→ZnCO3·3Zn(OH)2 碱式碳酸锌 保护膜，常温不与水作用
      • 与S作用
        • M+S→MS
          • ZnS(白)
          • CdS(黄)
          • HgS(红，朱砂) （黑，辰砂）
      • 与酸作用
      • 与碱作用
    • 单质
      • 锌 Zn
        • 闪锌矿ZnS
        • 菱锌矿 ZnCO3
      • 镉 Cd
        • 以CdS 形式混生于闪锌矿中
      • 汞 Hg
        • 辰砂HgS(又名朱砂)
        • 辰砂晶体色泽艳红、美丽，粒度大者称珠宝砂，含辰砂的叶蜡石俗称“鸡血石”
  • 锌、汞的存在和冶炼
  • 锌族元素的重要化合物
    • 特征
      • 18电子构型，离子均无色
      • Zn2+→Cd2+→Hg2+极化力，变形性均增大，与易变形的S2-、I形成化合物。呈很深的颜色和较低的溶解度
      • 
    • 氧化物和氢氧化物
      • 氧化物
        • ZnO
          • 白，难溶于水，两性，高温升华不分解
        • CdO
          • 棕，难溶于水，弱碱性，高温升华不分解
        • HgO
          • 红或黄，极难溶于水，碱性，受热易分解
      • 氢氧化物
        • Zn(OH)2,白↓,两性，溶酸、碱、氨水
        • Cd(OH)2,白↓,两性偏碱、溶酸、浓强碱、氨水
        • HgO,碱性，溶酸
        • IB、2B所有氢氧化物均易脱水为氧化物，Ag、Au、Hg的氧化物受热易分解为单质。
    • 盐类
      • 卤化物
        • ZnCl2
          • 白色易潮解固体，溶解度是固体盐中最大的，吸水性强，有机合成中做脱水剂。
          • ZnCl2浓溶液（镪水），强配位酸，能溶解许多金属氧化物
          • 用途：焊接金属时，清除金属表面上的氧化物，而不损害金属表面，水分蒸发后，熔化物覆盖在金属表面，使之不再氧化。
        • HgCl2(升汞)CI-Hg-CI
          • 直线型共价分子，易升华，微溶于水，水中主以分子形式存在，剧毒
          • HgCl2+2NH3=Hg(NH2)CI↓(白)＋NH4CI
          • 2HgCl2+SnCl2+2HCI=Hg2Cl2↓+H2SnCl6 Hg2Cl2+SnCl2+2HCI=2Hg↓+H2SnCl6
          • 用途：HgCl2的稀溶液有杀菌作用，在外科上做消毒剂
        • Hg2Cl2(甘汞)：CI-Hg-Hg-CI
          • 直线型共价分子，有甜味，难溶于水，无毒。
          • Hg2Cl2+SnCl2+2HCI=2Hg↓+H2SnCl6
          • 见光易分解：Hg2Cl2 =2HgCl2+Hg
          • 制备（研磨）：2HgCl2+Hg=Hg2Cl2
          • 用途：在医药上用做泻剂和利尿剂。
      • 硝酸盐
        • Hg(NO3)2,Hg2(NO3)2是离子型化合物，易溶于水。
        • Hg(NO3)2
          • 水解
            • Hg(NO3)2+H2O=Hg(OH)NO3↓+HNO3
          • 稳定性
            • 2Hg(NO3)2=2HgO+4NO2↑+O2↑
          • 与NH3反应
            • 2Hg(NO3)2+4NH3+H2O=HgO·Hg(NH2)NO3↓(白色)＋3NH4NO3
          • 与OH-反应
            • Hg2++2OH-=HgO↓(黄色)＋H2O
          • 与KI反应
            • Hg2++2I-=HgI2↓(橘红) HgI2+2KI=K2[HgI4](无色) K2[HgI4]+KOH→奈氏试剂（检验NH4+离子）
        • Hg2 (NO3) 2
          • 制备
            • Hg(NO3)2+Hg=Hg2(NO3)2
          • 氧化
            • 2Hg2(NO3)2+O2+4HNO3=4Hg(NO3)2+2H2O
          • 水解
            • Hg2(NO3)2+H2O=Hg2(OH)NO3↓+HNO3
          • 与NH3反应
            • Hg2(NO3)2+2NH3= Hg↓+Hg(NH2)NO3↓+NH4NO3
          • 与OH-反应
            • Hg22++2OH-=HgO↓+Hg↓+H2O
          • 与KI反应
            • Hg22++2I=Hg2I2↓(黄绿色) Hg2I2+2KI=K2 [HgI4] +Hg↓
      • 硫化物
        • ZnS-BaSO4 锌钡白（立德粉）
  • 配合物
    • Zn2+、Cd2+、Hg2+能与X-(F除外)、NH3、CN、SCN-等形成四配位的配离子，Hg22+形成配合物的倾向较小。
  • Hg2+与Hg22+的相互转化
    • 研磨条件
      • 2HgCl2+Hg =Hg2Cl2
    • 振荡条件
      • 2Hg(NO3)2+Hg = Hg2(NO3)2
    • 当Hg2+生成难溶物或稳定配合物，Hg22+→Hg2+
• 均共价化合物，溶于酸