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无机化学-22 ds区金属 (2)-059

1953年,水俣镇又陆续出现奇怪病人,起初是口齿不清,后来麻痹抽筋, 进而是耳聋眼瞎,全身麻木,最后精神失常,身如弯弓。
后来发现,当地一个化肥厂生产氯乙烯时,使用低成本的甲基汞作催 化剂,排出的废水,使鱼有毒、猫、狗、人吃了毒鱼相继发病。
俄罗斯卡顿山区的“水妖湖”
三 含镉、汞废水的处理
1. 含Cd废水处理 ① 中和沉降法 ② 离子交换法 Cd2+与阳离子交换树脂交换
② CuX
CuF
CuCl CuBr CuI 白色沉淀
2Cu2+ + 4 I- = 2 CuI ↓ + I2
③ Cu2S: 2Cu + S = Cu2S (黑色) Ksp(Cu2S) = 2×10-47
④ 配合物
如[CuCl2][Cu(CN)4]3-等
2、Cu(II)的化合物
CuO 不溶于水,显碱性; CuO + 4 HCl(浓) = [CuCl4]2-(棕色) + 2H+ + H2O
二、Cd和Hg的毒性
Cd中毒 在人的肾及肝脏,引起肾衰竭,肌肉萎缩,骨痛症,关节 变形,高血压、心脏病等。
痛痛病
1955年在日本富山县神岗矿区出现了一种奇怪的病。得病之 初,会感到全身有轻微的疼痛,后来渐如针刺。数年之后,骨骼 严重变形,发脆易折,轻微活动甚至咳嗽都会引起骨折。医生将 病人的骨头作光谱分析,结果是镉中毒。
22-1-2 铜、银、金单质
一、冶炼
(1) 存在 Cu:黄铜矿CuFeS2、辉铜矿Cu2S、
赤铜矿Cu2O、蓝铜矿2CuCO3·Cu(OH)2; Ag: Ag2S形式, 常与PbS共生; Au:主要以单质形式存在,散布在岩石和砂砾中。
山东、黑龙江、新疆金矿较多。 (2) 冶炼
Cu:黄铜矿CuFeS2 富集→焙烧 →冰铜(mCu2S + nFeS) → 泡铜 (含量约98%) → 精铜(99.5-99.7Cu(NH3)4]2+ 表示,平面正方形(dsp2杂化) 。
3、Cu(I) 和 Cu(II) 的互相转化
水溶液中,简单的Cu+离子不稳定
Cu2+ 0.158 Cu+ 0.522 Cu
歧化
2Cu+
Cu2++ Cu
② 常温时,固态Cu(I)和Cu(II)的化合物都很稳定。
Ag、Au矿石中含量低,采用氰化 + Zn还原法:
Ag的冶炼:
Ag2S + 4CN-=2[Ag(CN)2]- + S22[Ag(CN)2]- + Zn=2Ag + [Zn(CN)4]2-
Au的冶炼:
4Au + 8CN- + O2 + 2H2O =4[Au(CN)2]- + 4OH2[Au(CN)2]- + Zn=2Au + [Zn(CN)4] 2-
531K
923K
→ CuSO4 → CuO + SO3
波尔多液: CuSO4∙5H2O : CaO : H2O = 1:1:100
2 CuSO4 + Ca(OH)2 = Cu2(OH)2SO4↓+ CaSO4 ↓
④ Cu(II)的配合物
最常见的配位数4(四面体) 或 6(八面体) 如:[CuX4]2–(X = Cl – ,Br – )为的四面体。 如:[Cu(NH3)4(H2O)2]2+ 八面体
2. 含Hg废水处理 ① 还原法 ② 化学沉降法
标准化练习-22
1-10 CDCDD BDDBC 11-20 DACDB DCBCD 21-26 BABAD B
2[HgI4]2-+4OH- +NH4+==
Hg
[O
NH2]I (红棕色↓)+7I-+3H2O
Hg
22-2-3 锌的生物作用和含Cd、Hg废水处理
一、 锌的生物作用
• Zn是有益的微量元素,成年人体中约含有2g。
可防止动脉硬化、皮肤疾病等,生长发育期要及时补锌;
葡萄糖酸锌:Ca(C6H11O7)2 + ZnSO4==Zn(C6H11O7)2 + CaSO4↓
2Cu+(g) == Cu2+(g) + Cu(s) △rGm = 897 kJ ·mol–1
Cu(II)的生理作用
血红蛋白中Fe(II)转化为Fe(III)需Cu(II)参与,缺铜会诱发贫血。
此外,Cu(II)可聚集在流感病毒表面,使病毒破裂而死亡, 当人体摄入足够铜时,可预防流行性感冒。
人们在饮食中对铜元素的摄取普遍不足,平时要多吃些 虾、动物的肝、豆类和果仁等。
Hg2Cl2用来制甘汞电极:
Hg2Cl2 + 2e == 2Hg( l ) + 2Cl-
Hg(I)与Hg(II)相互转化:
Hg2+ 0.920 Hg22+ 0.797 Hg Hg22+在水溶液中可以稳定存在。
HgCl2(s)+Hg (s) 研磨 Hg2Cl2(s)
鉴定NH4+
K2[HgI4]和KOH的混合溶液,称为奈斯勒试剂(纸)
HgO 红(大颗粒)/黄(小颗粒)
Zn2+ + OH– == Zn(OH)2 (白, 两性) +4NH3 ==[Zn(NH3)4]2+ +2OH-
Cd2+ + OH– == Cd(OH)2 (黄) +4NH3 == [Cd(NH3)4]2++2OH-
Hg2+ + 2OH – == Hg(OH)2(易分解) == HgO + H2O
二、Ag的化合物
溶解性:多难溶
难溶:AgCl AgBr AgI (共价) AgCN AgSCN
白 浅黄



Ag2O 褐
Ag2S 黑
Ag2CO3 Ag2CrO4 Ag3PO4

砖红
黄色
Ag4[Fe(CN)6] 浅黄色
Ag3[Fe(CN)6] 桔黄色
易溶:AgF(离子化合物) AgNO3 AgClO4
第22章 ds区金属
IB:Cu、Ag、Au 铜族元素 ds区元素
IIB:Zn、Cd、Hg 锌族元素
22-1-1 铜族元素的通性 P698 表22-1
价电子构型为 (n-1)d10ns1; 金属活泼性按Cu、Ag、Au顺序降低 ; 比同周期相应的IA(碱金属)活泼性弱 ; 易形成共价化合物和配合物(18e构型)。
Hg(NH2)Cl↓白
NH3 HgCl2 H2O Hg(OH)Cl↓ + HCl
SnCl2 Hg2Cl2↓+ SnCl4
SnCl2 Hg↓黑+ SnCl4
Hg2+和Sn2+的检验 HgCl2 + SnCl2(过量)+ 2HCl =Hg↓+ H2[SnCl6]
(3)Hg2Cl2 (味甜,甘汞,无毒) 不溶于水的白色固体
一、元素通性
① 特征氧化态都是 +II, Hg有稳定的 +I ② 金属活泼性按Zn、Cd、Hg降低;
Hg22+ ;
活泼次序: Zn>Cd>H>Cu>Hg>Ag>Au
③ 金属活泼性不如碱土金属;比同周期的Cu、Ag、Au 强。
二、锌族单质的性质
① (n-1)d10ns2
熔点 Zn (693K) Cd (594K) Hg (234K) Ca (1123K) Sr (1043K) Ba (977K)
Cu2O (s) == CuO(s) + Cu(s) △rGm = 113.4 kJ ·mol–1
③ 高温时,Cu(I)比Cu(II)稳定。
2CuCl2(s) 773K 2CuCl(s) + Cl2↑ 4CuO(s) 1273K 2Cu2O(s) + O2↑ 2CuS(s) 728K Cu2S(s) + S ④ 气态时,Cu+(g)更稳定。
NH3·H2O Ag(I) S2O32–
CN–
[Ag(NH3)2]+ K稳 1.1×107
Ag[(S2O3)2]3– K稳4.0×1013 [Ag(CN)2] – K稳 1.3×1021
三、 Au(III) 和 Au(I)
AuCl3 气态或固态时
易溶于水,并水解 AuCl3+ H2O == H[Au(OH)Cl3]
Au + 4HCl + HNO3=H[AuCl4] + NO↑ + 2H2O
22-1-3 铜族元素的重要化合物
1、Cu(I)的化合物 (3d104s0)
① Cu(I)的氧化物
高温
Cu + O2 == Cu2O
[Cu(OH)4]2- + 醛高→温 Cu2O↓ + 酸
检查糖尿病
(1)若溶液仍为蓝色,表明尿液中不含糖,用“-”表示; (2)若溶液变为绿色,表明尿液中含少量糖,用“+”表示; (3)若溶液呈黄绿色,表明尿糖稍多,用“++”表示; (4)若溶液呈土黄色,表明尿糖较多,用“+++”表示; (5)若溶液呈砖红色浑浊,说明尿糖很多,用“++++”表示。
1. Ag2O (氧化性)
Ag2O + H2O2=== 2Ag + H2O + O2 ↑
2. AgNO3
hu
2AgNO3 == 2Ag + 2NO2↑ + O2 ↑
或713K
3. AgX 见光、受热易分解

2AgX
2Ag + X2
AgCl、AgBr、AgI都有感光分解的性质,可作感光材料。
4. 银配合物
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