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无机化学
第 18章 铜、锌副族
Chapter 18 Copper and Zinc family
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基本内容和重点要求
Ⅰ B和 Ⅱ B族元素通性
Ⅰ B和 Ⅱ B族单质的物理性质和化学性质
Ⅰ B和 Ⅱ B族元素的重要化合物
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本章重点要求掌握 ds区元素的通性、化学性质和重要
化合物
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18.1 铜族元素
1.1 铜族通性
Ⅰ B族,Cu Ag Au
周期 元素 价电子结构 氧化态 r I1 升华热
四 Cu 3d104s1 +1,+2,+3 117 746 340
五 Ag 4d105s1 +1,+2,+3 134 731 285
六 Au 5d106s1 +1,+2,+3 134 890 385
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铜族与碱金属元素的对比：
? 铜族与碱金属元素性质不同 原因在于它们 电子构型 的不同。铜族元
素次外层比碱金属多 10个 d电子。由于 d电子屏蔽核电荷的作用较小,致使
铜族元素的有效核电荷比相应的碱金属元素增大，核对价电子吸引力增强，
第一电离能增大，活泼性比碱金属差。
? 铜族元素能形成 +1,+2,+3三种氧化态 这是由于铜族元素的 (n-1)d
轨道与 ns 轨道能级差较小。因此,d电子也能参与成键，能形成大于族数
的 +2,+3氧化态化合物。它的多变价体现了过渡元素的特性。
?铜族元素化学活性远小于碱金属 这是由于标准电极电势比碱金属大。
且金属活性从 Cu → Ag →Au 依次降低（与碱金属相反）。 ∵ Z*显著 ↗,
起主导作用； r也 ↗,但次要，以致离子势 ↗, ∴ 金属性降低
18.1 铜族元素
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1.2 铜族单质的物理性质和化学性质
1 物理性质
色泽, 铜 银 金
紫红色 白色 黄色
硬度, Cu,Ag,Au很 柔软,有极好的 延展性及可塑性, Au尤其
如此。 1g金可以辗压成只有 230个原子厚的约 1m2的薄片，拉成直径仅
20μm长达 165m的金线
并且它们有优良的 导电性和导热性 。在所有金属中 银 的导电性居第一
位，铜次之 。 大量的铜应用于电气及冶金工业，电工器材的制造几乎用
去一半以上的铜。铜易与其它金属形成合金，铜合金，如 青铜 （ 80％ Cu、
15％ Sn,5％ Zn） 质坚硬，易铸； 黄铜 （ 60％ Cu,40％ Zn） 广泛用作仪
器零件； 白铜 （ 50～ 70％ Cu,18～ 20％ Ni,13～ 15％ Zn） 用作刀具等。
18.1 铜族元素
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18.1 铜族元素
2 化学性质
? 电势表中，三种金属的标准电极电势都在氢之下，它们不溶于稀盐酸
及稀硫酸中。但当有空气或配位剂存在时，铜能溶于稀酸和浓盐酸：
2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O
2Cu + 8HCl（ 浓） = 2H3[CuCl4] + H2↑
? Cu在常温下不与干燥空气中的氧化合，加热时能产生黑色的氧化铜。
Ag,Au在加热时也不与空气中的氧化合。在潮湿的空气中放久后铜
的表面会慢慢生成一层 铜绿
2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu(OH)2·CuCO3
Ag,Au则不发生这个反应。
? Cu,Ag能和 H2S,S反应：
4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O Au则不能
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18.1 铜族元素
? Cu与 Ag很容易溶解在硝酸或热的浓硫酸中，而 Au只能溶于王水中。
这时，硝酸作为氧化剂，盐酸作为配位剂：
Cu + 2H2SO4（ 浓） = CuSO4 + SO2 + 2H2O
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O
Au + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO + 2H2O
1.3 铜族元素的存在和冶炼
1 铜的存在和冶炼
铜主要以游离 单质 或 硫化物 存在地壳中。此外，还有碳酸盐、氧化
物、氯化物矿等。我国江西有较大的铜矿。
如 辉铜矿（ Cu2S),黄铜矿（ CuFeS2)
赤铜矿（ Cu2O),黑铜矿（ CuO),孔雀石（ Cu(OH)2 ·CuCO3)
银主要以 游离态 或 硫化物 存在；金主要以 游离态 存在
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18.1 铜族元素
1.4 铜族元素的重要化合物
1 铜的化合物
（ 1） Cu(Ⅰ ) 的化合物
? 氧化物
2Cu(OH)42￣ +CH2OH(CHOH)4CHO = Cu2O + 4OH￣ +
CH2OH(CHOH)4COOH + 2H2O
Cu2O对热稳定，溶于稀硫酸，并立即歧化
Cu2O + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O
Cu2SO4 = CuSO4 + Cu
Cu2O溶于氨水或氢卤酸，分别形成络合物
Cu2O + 2NH3 = [Cu(NH3)2] + 无色
[Cu(NH3)2] + + 4NH3 ·H2O + 1/2O2 =2[Cu(NH3)4] 2++ 2OH￣ + H2O
（应用于除去气体中的氧）
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18.1 铜族元素
[Cu(NH3)2]Ac+ CO + NH3 = [Cu(NH3)3]Ac·CO
醋酸二氨合铜 (Ⅰ )
[Cu(NH3)2]Ac+ CO +
NH3
减压，加热
? 卤化亚铜（ CuX或 Cu2X2）
硫酸铜溶液中加入 KI溶液 →CuI
2Cu2++ 4I ￣ = 2CuI↓ + I2
白色
通入 SO2可使 I2褪色
I2 + SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI
CuCl2和 CuBr2与还原剂如 SO2,SnCl2等作用 → CuCl和 CuBr
2CuCl2 + SO2 + 2H2O = 2CuCl + H2SO4 + 2HCl
或 Cu +CuCl2 = 2CuCl
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18.1 铜族元素
? 硫化亚铜
2Cu + S =Cu2S （ 黑色）
2Cu2++ 2S2O32￣+ 2H2O = Cu2S↓ + S↓ + 2SO42￣ + 4H+
（ 2） Cu(Ⅱ ) 的化合物
? 氧化铜和氢氧化铜
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Cu(OH)2 == CuO + H2O
CuO是碱性氧化物，易被还原
3CuO + 2NH3 = 3Cu + 3H2O + N2
Cu(OH)2微显两性
Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2[Cu(OH)4]
四羟基铜酸钠，蓝色
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? 卤化铜（ CuX2,X=Cl,Br)
无 CuI2
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
CuX2随阴离子变形性增大，颜色加深
CuCl2是共价化合物，易溶于水、乙醇和丙酮等，结构为链状：
2CuSO4 + 2NH3 ·H 2O = (NH4)2SO4 + Cu2(OH)2SO4↓
Cu2(OH)2SO4 + 8NH3 =2[Cu(NH3)4] 2++ 2OH￣ + SO42￣
深蓝色，可溶解纤维
18.1 铜族元素
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CuCl2是与碱金属卤化物反应生成 M[CuCl3]或 M2[CuCl4]型络盐，与盐
酸反应生成络酸 H[CuCl4]
? 硫酸铜
CuSO4·5H2O 胆矾或蓝矾，蓝色斜方晶体。制法：
Cu + 2H2SO4（ 浓） == CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
2Cu + 2H2SO4(稀 ) + O2 == 2CuSO4 + 2H2O
CuSO4·5H2O CuSO4·3H2O CuSO4·H2O CuSO4 CuO 375K 386K 531K 923K
H 2 O O H 2 H
O
SC u
H 2 O O H 2
O
H O
O.,,
.,,
O
CuSO4·5H2O可写成 [Cu(H2O)4]SO4·H2O,平面结构：
18.1 铜族元素
波尔多液,CuSO4·5H2O ? CaO ? H2O = 1?1?100
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18.1 铜族元素
? 硫化铜
CuSO4 + H2S = CuS↓+ H2SO4
CuS,黑色,不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热稀硝酸，也溶于
KCN溶液：
3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 3S↓+ 4H2O
2CuS + 10CN￣ = 2[Cu(CN)4]3￣ + (CN)2↑+ 2S2￣
? 配合物
Cu2+为 d9型，可形成配位数 2,4,6的络离子
Cu(Ⅱ )络离子 有变形八面体或平面正方形，变形八面体有时也用平
面正方形描述。如
[Cu(H2O)4]2+,[Cu(NH3)4]2+,[CuCl4]2￣
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18.1 铜族元素
（ 3） Cu2+和 Cu+的相互转化
? 从离子结构看,Cu+的结构是 3d10,应该比 Cu2+（ 3d9） 稳定。
气态时 Cu+的化合物是稳定的；但，水溶液中,Cu2+水合热比 Cu+的大，
即 Cu+在溶液中是不稳定的。
酸性溶液中,Cu+歧化：
2Cu+ = Cu2+ + Cu(s)
3 6 9 V.0＝0, 1 5 2－0, 5 2 1＝－＝
0, 1 5 2 V
0, 5 2 1 V
/ C uCu/ C uCu
/ C uCu
/ C uCu
2
2
??
?
?
?
?
???
?
?
???
?
?
2
2
6
][ C u
][ C u
1073.1
239.6
059.0
369.01
059.0
lg
?
?
???
?
?
??
K
n
K
??
即平衡时,[Cu2+]占绝对优势
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18.1 铜族元素
? 水溶液中,Cu+ 的化合物除不溶解的或以络离子存在的外，都是不
稳定的。如 CuI2不存在，而 CuI是稳定的：
2Cu2+ + 4I￣ = 2CuI↓+ I2
? 由于 Cu2+的极化作用比 Cu+大，高温下,Cu2+的化合物不如 Cu+ 的
化合物稳定：
4CuO =2Cu2O + O2
两种氧化数的铜化合物各以一定条件而存在，当条件变化时，有
相互转化。
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2 银的化合物
主要是 +1价氧化物
银盐多数不溶于水，能溶的只有 AgNO3,Ag2SO4,AgF,AgClO4
等几种。
(1) 氧化银
2AgNO3 + 2NaOH = 2NaNO3 + Ag2O + H2O
Ag2O是强氧化剂
Ag2O + CO = 2Ag + CO2
Ag2O + H2O2 = 2Ag + H2O + O2↑
(2) 硝酸银
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2↑ (分解温度 713K)
18.1 铜族元素
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18.1 铜族元素
(3) 卤化银
Ag+ + X￣ = AgX↓
AgF AgCl AgBr AgI
白色 白色 淡黄 黄色
可溶 难溶 难溶 难溶
X￣离子变形性增大
2 银的化合物
颜色加深
电子跃迁愈易
吸收波长向长波方向移动
AgF制备 Ag2O + 2HF = 2AgF + H2O
AgCl,AgBr,AgI均不溶于稀硝酸，都具有感光性
AgBr == Ag + Brhυ
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18.1 铜族元素
(4) 络合物
Ag+易与 NH3,S2O32￣,CN ￣等形成络离子
Ag+ + 2Cl￣ ? [AgCl2]￣
Ag+ + 2NH3 ? [Ag(NH3)2]+
Ag+ + 2S2O32￣ ? [Ag(S2O3)2]3￣
Ag+ + 2CN ￣ ? [Ag(CN)2]￣
AgCl AgBr AgI
浓氨水 易溶 微溶 不溶
Na2S2O3溶液 易溶 易溶 微溶
KCN溶液 易溶 易溶 易溶
银镜反应
2[Ag(NH3)2]+ + RCHO +2OH￣ = RCOONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O
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3 铜族元素与碱金属元素的对比
（ 1）物理性质
Ⅰ A族熔点、沸点、硬度均较低；而 Ⅰ B族熔点、沸点较高，且导电、
导热、延展性好
（ 2）化学活性和性质变化规律
Ⅰ A族性质活泼，且从上到下活泼性增加，是强还原剂，可从水中置
换出氢气； Ⅰ B族性质不活泼，从上到下活泼性降低，不能从水和稀酸
中置换出氢气
（ 3）化合物特征
Ⅰ A族化合物多为可溶无色离子型，且氢氧化物为强碱；而 Ⅰ B族化
合物具较明显共价性，多数有颜色，且氢氧化物碱性较弱
（ 4）成络能力
18.1 铜族元素
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18.2 锌族元素
2.1 锌族元素通性
Ⅱ B族,Zn Cd Hg
周期 元素 价电子结构 氧化态 r I1 升华
热
四 Zn 3d104s2 +2 125 906 131
五 Cd 4d105s2 +2 141 68 112
六 Hg 5d106s2 +1,+2 144 1007 62
S电子与 d电子电离势差较大
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18.2 锌族元素
2.1 锌族元素通性
Ⅱ B族与 Ⅱ A族比较：
? 锌族元素活泼性不如碱土金属
? 锌族元素活泼性次序从上到下降低，而碱土金属活性从上到下增强
? 同周期比较，锌族比铜族活泼 活泼性 Zn > Cu,Cd > Ag,Hg > Au
锌族和铜族金属活性次序,Zn > Cd > H > Cu > Hg > Ag > Au
+1价汞常以 Hg22+稳定存在, [― Hg ?Hg―] 2+
2.2 锌族单质的物理性质和化学性质
低熔点、低沸点，低于铜族和碱土金属
从上到下熔点、沸点依次降低
汞是常温下唯一的液态金属，有流动性；
汞能溶解许多金属形成 汞齐
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X 2
2 H +
N a O H
O 2
Z n
N a 2 [ Z n ( O H ) 4 ]
水 蒸 气
Z n C l 2Z n O
Z n + + H 2 Z n SS
Z n O 高 温
锌族重要反应：
H N O 3
H C l
H 2 S O 4
C d
空 气 中 燃 烧
C d ( N O 3 ) 2 4 H 2 OC d S O 4
C d O
.
C d C l 2 C d S
H 2 S
18.2 锌族元素
2.2 锌族单质的物理性质和化学性质
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H
2
S
稀 H
2
S O
4
H g
有 限 的 C l
2
H g ( N O
3
)
2
H
2
O
H g
2
C l
2
.
H g O
H g S
N a C l
过 量 的 C l
2
H g C l
2
H g
2
( N O
3
)
2
2 H
2
O
热 稀 H N O
3
.
热 浓 H N O
3
H g O （ 黄 ）
N a O H
（ 红 ） H g S O
4
稀 H
2
S O
4
（ 黑 ）
18.2 锌族元素
2.2 锌族单质的物理性质和化学性质
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反应举例：
4Zn + 2O2 + 3H2O + CO2 = ZnCO3·3Zn(OH)2
3Hg + 8HNO3 = 3Hg(NO3)2 + 2NO + 4H2O
6Hg + 8HNO3 = 3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O 过量的汞
Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑ 锌是两性金属
Zn + 4NH3 + 2H2O = [Zn(NH3)4]2+ + H2↑+ 2OHˉ
18.2 锌族元素
2.2 锌族单质的物理性质和化学性质
2.3 锌族存在和冶炼
闪锌矿焙烧制锌 2ZnS + 3O2 =2ZnO + 2SO2
2C + O2 =2CO
ZnO + CO = Zn + CO2
辰砂焙烧或与石灰共热制汞 HgS + O2 = Hg + SO2
4HgS + 4CaO = 4Hg + 3CaS + CaSO4
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2.4 锌族重要化合物
1 氧化物和氢氧化物
锌、镉、汞与氧反应或碳酸盐热解均可得到氧化物
ZnO CdO HgO
颜色 白色 棕灰 红色或黄色
水溶性 不溶 不溶 不溶
热稳定性 稳定 稳定 分解
2HgO == 2Hg + O2
18.2 锌族元素
锌盐或镉盐与强碱作用可得到对应氢氧化物
ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + 2NaCl
CdCl2 + 2NaOH = Cd(OH)2↓ + 2NaCl
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18.2 锌族元素
汞盐与碱作用，得到的是黄色的 HgO
Hg2+ + 2OH￣ = HgO↓ + H2O
Zn(OH)2是两性氢氧化物
Zn(OH)2 + 2H+ = Zn2+ + 2H2O
Zn(OH)2 + 2OH￣ = Zn(OH)42￣
2H2OZn2+ + 2OH￣ Zn(OH)
2 2H+ + Zn(OH)42￣
Zn(OH)2离解平衡
Zn(OH)2和 Cd(OH)2可溶于氨水
Zn(OH)2 + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+ + 2OHˉ
Cd(OH)2 + 4NH3 = [Cd(NH3)4]2+ + 2OHˉ
锌、镉、汞的氧化物和氢氧化物都是共价型化合物，共价性依次增强
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18.2 锌族元素
2 硫化物
Zn2+, Cd2 +, Hg2+溶液中通入 H2S生成相应硫化物沉淀
ZnS CdS HgS
白 黄 黑
稀酸 可溶 不溶 不溶
CdS可溶于 浓酸, HgS是溶解度最小的金属硫化物，只溶于 王水
3HgS + 12HCl + 2HNO3 = 3[HgCl4]2￣+ 6H+ + 3S↓ + 2NO↑ + 2H2O
HgS还可溶于浓 Na2S溶液中，生成二硫合汞酸钠：
HgS+Na2S（ 浓溶液） = Na2[HgS2]
ZnS与 BaSO4共结晶得 锌钡白 （ 立德粉 ）：
ZnS （ 溶液） + BaSO4 （ 溶液） = ZnS·BaSO4↓
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18.2 锌族元素
3 卤化物
（ 1）氯化锌 ZnCl2
在水中可水解
ZnCl2 + H2O = Zn(OH)Cl +HCl↑
在浓溶液中生成络合酸 -----羟基二氯络锌酸，该酸能溶解金属氧化物
ZnCl2 + H2O = H[ZnCl2 (OH)]
FeO + 2H[ZnCl2 (OH)] = Fe[ZnCl2 (OH)]2 + H2O
（ 2）氯化汞 HgCl2
白色针状，微溶于水；有毒，医院手术刀常用消毒剂
HgO溶于盐酸或 HgSO4与 NaCl作用均可制得 HgCl2
HgSO4 + 2NaCl = HgCl2 + Na2SO4
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18.2 锌族元素
? HgCl2在水中稍有水解
HgCl2 + H2O = Hg(OH)Cl + HCl
? HgCl2可与氨水作用
HgCl2 + 2NH3 = Hg(NH2)Cl↓ + NH4Cl
白色
? 在酸性溶液中是强氧化剂
2HgCl2 + SnCl2 + 2HCl = H2SnCl6 + 2Hg2Cl2↓
白色
Hg2Cl2 + SnCl2 + 2HCl = H2SnCl6+ 2Hg↓
黑色
（可应用于检验 Hg2+,Sn2+ ）
? Hg2+与 I￣ 的作用：
Hg2+ + 2I￣ == HgI2↓== [HgI4]2￣ 2I￣
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18.2 锌族元素
奈斯特试剂 -----K2[HgI4]与 KOH的混合溶液，该试剂可用于鉴定微量
NH4+或 Hg2+离子
K = = 6 9, 4[ H g ]
2 +
[ H g ]2 +
2
Hg22+不易歧化,Hg 和 Hg2+基本都转变为 Hg22+
2 K 2 [ H g I 4 ] + 4 K O H + N H 4 C l = + K C l + 7 K I + 3 H 2 OH gO IH g N H 2
红棕色
（ 3）氯化亚汞 Hg2Cl2
无色，味甜，俗称甘汞，无毒，光照分解
Hg2(NO3)2 + 2HCl = Hg2Cl2↓+ 2HNO3
（ 4） Hg2+与 Hg22+的相互转化
Hg + Hg2+ ? Hg22+
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如 Hg(NO3)2 + Hg = Hg2(NO3)2
HgCl2 + Hg = Hg2Cl2
Hg2(NO3)2易水解
Hg2(NO3)2 + H2O = Hg2(OH) NO3↓+ HNO3
某些条件下可促使 Hg22+歧化反应的进行
Hg22+ + 2OH￣ = HgO↓ + Hg↓ + H2O
Hg22+ + H2S = HgS↓ + Hg↓ + 2H+
Hg2Cl2 + 2NH3 = Hg(NH2)Cl↓ + Hg↓ + NH4Cl
白色 黑色
可用于鉴别 Hg2+ 和 Hg22+
18.2 锌族元素
（ 5）配合物
本族离子为 18电子层结构，极化能力强，变形性大，形成配合物的
倾向大，能与 NH3,X￣,CN￣,SCN￣等形成配位离子
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? 氨配合物
Zn2+, Cd2+ 离子与氨水反应生成稳定的 氨配合物
Zn2+ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+ 无色
Cd2+ + 6NH3 = [Cd(NH3)6]2+ 无色
? 氰配合物
Zn2+, Cd2+, Hg2+离子与 KCN能生成稳定的 氰配合物
Zn2+ + 4CN￣= [Zn(CN)4]2￣
Cd2+ + 4CN￣ = [Cd(CN)4]2￣
Hg2+ + 4CN￣ = [Hg(CN)4]2￣
? 其它配合物
Hg2+与 X￣,SCN￣ 形成一系列配合物
Hg2+ + 4SCN￣ = [Hg(SCN)4]2￣
18.2 锌族元素
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Hg2+ + 4Cl￣ = [HgCl4]2￣
Hg2+ + 2I￣ = HgI2↓ 红色
Hg2+ + 4I￣ = [HgI4]2￣ 无色
又如，前面 奈斯特试剂 与 NH4+离子的反应
2.5 IIB族元素和 IIA族元素性质的对比
（ 1）熔点沸点 比碱土金属低
（ 2）化学活泼性 比碱土金属差
（ 3）键型及配位能力 共价性及配位倾向比碱土金属强
（ 4）氢氧化物的酸碱性及其变化规律
锌的氢氧化物是两性，镉和汞的氢氧化物是弱碱性，从上到下碱
性增强，而金属活泼性减弱
（ 5）盐的水解
18.2 锌族元素
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化合物
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18.1 铜族元素
1.1 铜族通性
Ⅰ B族,Cu Ag Au
周期 元素 价电子结构 氧化态 r I1 升华热
四 Cu 3d104s1 +1,+2,+3 117 746 340
五 Ag 4d105s1 +1,+2,+3 134 731 285
六 Au 5d106s1 +1,+2,+3 134 890 385
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铜族与碱金属元素的对比：
? 铜族与碱金属元素性质不同 原因在于它们 电子构型 的不同。铜族元
素次外层比碱金属多 10个 d电子。由于 d电子屏蔽核电荷的作用较小,致使
铜族元素的有效核电荷比相应的碱金属元素增大，核对价电子吸引力增强，
第一电离能增大，活泼性比碱金属差。
? 铜族元素能形成 +1,+2,+3三种氧化态 这是由于铜族元素的 (n-1)d
轨道与 ns 轨道能级差较小。因此,d电子也能参与成键，能形成大于族数
的 +2,+3氧化态化合物。它的多变价体现了过渡元素的特性。
?铜族元素化学活性远小于碱金属 这是由于标准电极电势比碱金属大。
且金属活性从 Cu → Ag →Au 依次降低（与碱金属相反）。 ∵ Z*显著 ↗,
起主导作用； r也 ↗,但次要，以致离子势 ↗, ∴ 金属性降低
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1.2 铜族单质的物理性质和化学性质
1 物理性质
色泽, 铜 银 金
紫红色 白色 黄色
硬度, Cu,Ag,Au很 柔软,有极好的 延展性及可塑性, Au尤其
如此。 1g金可以辗压成只有 230个原子厚的约 1m2的薄片，拉成直径仅
20μm长达 165m的金线
并且它们有优良的 导电性和导热性 。在所有金属中 银 的导电性居第一
位，铜次之 。 大量的铜应用于电气及冶金工业，电工器材的制造几乎用
去一半以上的铜。铜易与其它金属形成合金，铜合金，如 青铜 （ 80％ Cu、
15％ Sn,5％ Zn） 质坚硬，易铸； 黄铜 （ 60％ Cu,40％ Zn） 广泛用作仪
器零件； 白铜 （ 50～ 70％ Cu,18～ 20％ Ni,13～ 15％ Zn） 用作刀具等。
18.1 铜族元素
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18.1 铜族元素
2 化学性质
? 电势表中，三种金属的标准电极电势都在氢之下，它们不溶于稀盐酸
及稀硫酸中。但当有空气或配位剂存在时，铜能溶于稀酸和浓盐酸：
2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O
2Cu + 8HCl（ 浓） = 2H3[CuCl4] + H2↑
? Cu在常温下不与干燥空气中的氧化合，加热时能产生黑色的氧化铜。
Ag,Au在加热时也不与空气中的氧化合。在潮湿的空气中放久后铜
的表面会慢慢生成一层 铜绿
2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu(OH)2·CuCO3
Ag,Au则不发生这个反应。
? Cu,Ag能和 H2S,S反应：
4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O Au则不能
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18.1 铜族元素
? Cu与 Ag很容易溶解在硝酸或热的浓硫酸中，而 Au只能溶于王水中。
这时，硝酸作为氧化剂，盐酸作为配位剂：
Cu + 2H2SO4（ 浓） = CuSO4 + SO2 + 2H2O
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O
Au + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO + 2H2O
1.3 铜族元素的存在和冶炼
1 铜的存在和冶炼
铜主要以游离 单质 或 硫化物 存在地壳中。此外，还有碳酸盐、氧化
物、氯化物矿等。我国江西有较大的铜矿。
如 辉铜矿（ Cu2S),黄铜矿（ CuFeS2)
赤铜矿（ Cu2O),黑铜矿（ CuO),孔雀石（ Cu(OH)2 ·CuCO3)
银主要以 游离态 或 硫化物 存在；金主要以 游离态 存在
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18.1 铜族元素
1.4 铜族元素的重要化合物
1 铜的化合物
（ 1） Cu(Ⅰ ) 的化合物
? 氧化物
2Cu(OH)42￣ +CH2OH(CHOH)4CHO = Cu2O + 4OH￣ +
CH2OH(CHOH)4COOH + 2H2O
Cu2O对热稳定，溶于稀硫酸，并立即歧化
Cu2O + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O
Cu2SO4 = CuSO4 + Cu
Cu2O溶于氨水或氢卤酸，分别形成络合物
Cu2O + 2NH3 = [Cu(NH3)2] + 无色
[Cu(NH3)2] + + 4NH3 ·H2O + 1/2O2 =2[Cu(NH3)4] 2++ 2OH￣ + H2O
（应用于除去气体中的氧）
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18.1 铜族元素
[Cu(NH3)2]Ac+ CO + NH3 = [Cu(NH3)3]Ac·CO
醋酸二氨合铜 (Ⅰ )
[Cu(NH3)2]Ac+ CO +
NH3
减压，加热
? 卤化亚铜（ CuX或 Cu2X2）
硫酸铜溶液中加入 KI溶液 →CuI
2Cu2++ 4I ￣ = 2CuI↓ + I2
白色
通入 SO2可使 I2褪色
I2 + SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI
CuCl2和 CuBr2与还原剂如 SO2,SnCl2等作用 → CuCl和 CuBr
2CuCl2 + SO2 + 2H2O = 2CuCl + H2SO4 + 2HCl
或 Cu +CuCl2 = 2CuCl
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18.1 铜族元素
? 硫化亚铜
2Cu + S =Cu2S （ 黑色）
2Cu2++ 2S2O32￣+ 2H2O = Cu2S↓ + S↓ + 2SO42￣ + 4H+
（ 2） Cu(Ⅱ ) 的化合物
? 氧化铜和氢氧化铜
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Cu(OH)2 == CuO + H2O
CuO是碱性氧化物，易被还原
3CuO + 2NH3 = 3Cu + 3H2O + N2
Cu(OH)2微显两性
Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2[Cu(OH)4]
四羟基铜酸钠，蓝色
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? 卤化铜（ CuX2,X=Cl,Br)
无 CuI2
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
CuX2随阴离子变形性增大，颜色加深
CuCl2是共价化合物，易溶于水、乙醇和丙酮等，结构为链状：
2CuSO4 + 2NH3 ·H 2O = (NH4)2SO4 + Cu2(OH)2SO4↓
Cu2(OH)2SO4 + 8NH3 =2[Cu(NH3)4] 2++ 2OH￣ + SO42￣
深蓝色，可溶解纤维
18.1 铜族元素
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CuCl2是与碱金属卤化物反应生成 M[CuCl3]或 M2[CuCl4]型络盐，与盐
酸反应生成络酸 H[CuCl4]
? 硫酸铜
CuSO4·5H2O 胆矾或蓝矾，蓝色斜方晶体。制法：
Cu + 2H2SO4（ 浓） == CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
2Cu + 2H2SO4(稀 ) + O2 == 2CuSO4 + 2H2O
CuSO4·5H2O CuSO4·3H2O CuSO4·H2O CuSO4 CuO 375K 386K 531K 923K
H 2 O O H 2 H
O
SC u
H 2 O O H 2
O
H O
O.,,
.,,
O
CuSO4·5H2O可写成 [Cu(H2O)4]SO4·H2O,平面结构：
18.1 铜族元素
波尔多液,CuSO4·5H2O ? CaO ? H2O = 1?1?100
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18.1 铜族元素
? 硫化铜
CuSO4 + H2S = CuS↓+ H2SO4
CuS,黑色,不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热稀硝酸，也溶于
KCN溶液：
3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 3S↓+ 4H2O
2CuS + 10CN￣ = 2[Cu(CN)4]3￣ + (CN)2↑+ 2S2￣
? 配合物
Cu2+为 d9型，可形成配位数 2,4,6的络离子
Cu(Ⅱ )络离子 有变形八面体或平面正方形，变形八面体有时也用平
面正方形描述。如
[Cu(H2O)4]2+,[Cu(NH3)4]2+,[CuCl4]2￣
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18.1 铜族元素
（ 3） Cu2+和 Cu+的相互转化
? 从离子结构看,Cu+的结构是 3d10,应该比 Cu2+（ 3d9） 稳定。
气态时 Cu+的化合物是稳定的；但，水溶液中,Cu2+水合热比 Cu+的大，
即 Cu+在溶液中是不稳定的。
酸性溶液中,Cu+歧化：
2Cu+ = Cu2+ + Cu(s)
3 6 9 V.0＝0, 1 5 2－0, 5 2 1＝－＝
0, 1 5 2 V
0, 5 2 1 V
/ C uCu/ C uCu
/ C uCu
/ C uCu
2
2
??
?
?
?
?
???
?
?
???
?
?
2
2
6
][ C u
][ C u
1073.1
239.6
059.0
369.01
059.0
lg
?
?
???
?
?
??
K
n
K
??
即平衡时,[Cu2+]占绝对优势
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18.1 铜族元素
? 水溶液中,Cu+ 的化合物除不溶解的或以络离子存在的外，都是不
稳定的。如 CuI2不存在，而 CuI是稳定的：
2Cu2+ + 4I￣ = 2CuI↓+ I2
? 由于 Cu2+的极化作用比 Cu+大，高温下,Cu2+的化合物不如 Cu+ 的
化合物稳定：
4CuO =2Cu2O + O2
两种氧化数的铜化合物各以一定条件而存在，当条件变化时，有
相互转化。
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2 银的化合物
主要是 +1价氧化物
银盐多数不溶于水，能溶的只有 AgNO3,Ag2SO4,AgF,AgClO4
等几种。
(1) 氧化银
2AgNO3 + 2NaOH = 2NaNO3 + Ag2O + H2O
Ag2O是强氧化剂
Ag2O + CO = 2Ag + CO2
Ag2O + H2O2 = 2Ag + H2O + O2↑
(2) 硝酸银
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2↑ (分解温度 713K)
18.1 铜族元素
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18.1 铜族元素
(3) 卤化银
Ag+ + X￣ = AgX↓
AgF AgCl AgBr AgI
白色 白色 淡黄 黄色
可溶 难溶 难溶 难溶
X￣离子变形性增大
2 银的化合物
颜色加深
电子跃迁愈易
吸收波长向长波方向移动
AgF制备 Ag2O + 2HF = 2AgF + H2O
AgCl,AgBr,AgI均不溶于稀硝酸，都具有感光性
AgBr == Ag + Brhυ
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18.1 铜族元素
(4) 络合物
Ag+易与 NH3,S2O32￣,CN ￣等形成络离子
Ag+ + 2Cl￣ ? [AgCl2]￣
Ag+ + 2NH3 ? [Ag(NH3)2]+
Ag+ + 2S2O32￣ ? [Ag(S2O3)2]3￣
Ag+ + 2CN ￣ ? [Ag(CN)2]￣
AgCl AgBr AgI
浓氨水 易溶 微溶 不溶
Na2S2O3溶液 易溶 易溶 微溶
KCN溶液 易溶 易溶 易溶
银镜反应
2[Ag(NH3)2]+ + RCHO +2OH￣ = RCOONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O
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3 铜族元素与碱金属元素的对比
（ 1）物理性质
Ⅰ A族熔点、沸点、硬度均较低；而 Ⅰ B族熔点、沸点较高，且导电、
导热、延展性好
（ 2）化学活性和性质变化规律
Ⅰ A族性质活泼，且从上到下活泼性增加，是强还原剂，可从水中置
换出氢气； Ⅰ B族性质不活泼，从上到下活泼性降低，不能从水和稀酸
中置换出氢气
（ 3）化合物特征
Ⅰ A族化合物多为可溶无色离子型，且氢氧化物为强碱；而 Ⅰ B族化
合物具较明显共价性，多数有颜色，且氢氧化物碱性较弱
（ 4）成络能力
18.1 铜族元素
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18.2 锌族元素
2.1 锌族元素通性
Ⅱ B族,Zn Cd Hg
周期 元素 价电子结构 氧化态 r I1 升华
热
四 Zn 3d104s2 +2 125 906 131
五 Cd 4d105s2 +2 141 68 112
六 Hg 5d106s2 +1,+2 144 1007 62
S电子与 d电子电离势差较大
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18.2 锌族元素
2.1 锌族元素通性
Ⅱ B族与 Ⅱ A族比较：
? 锌族元素活泼性不如碱土金属
? 锌族元素活泼性次序从上到下降低，而碱土金属活性从上到下增强
? 同周期比较，锌族比铜族活泼 活泼性 Zn > Cu,Cd > Ag,Hg > Au
锌族和铜族金属活性次序,Zn > Cd > H > Cu > Hg > Ag > Au
+1价汞常以 Hg22+稳定存在, [― Hg ?Hg―] 2+
2.2 锌族单质的物理性质和化学性质
低熔点、低沸点，低于铜族和碱土金属
从上到下熔点、沸点依次降低
汞是常温下唯一的液态金属，有流动性；
汞能溶解许多金属形成 汞齐
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X 2
2 H +
N a O H
O 2
Z n
N a 2 [ Z n ( O H ) 4 ]
水 蒸 气
Z n C l 2Z n O
Z n + + H 2 Z n SS
Z n O 高 温
锌族重要反应：
H N O 3
H C l
H 2 S O 4
C d
空 气 中 燃 烧
C d ( N O 3 ) 2 4 H 2 OC d S O 4
C d O
.
C d C l 2 C d S
H 2 S
18.2 锌族元素
2.2 锌族单质的物理性质和化学性质
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H
2
S
稀 H
2
S O
4
H g
有 限 的 C l
2
H g ( N O
3
)
2
H
2
O
H g
2
C l
2
.
H g O
H g S
N a C l
过 量 的 C l
2
H g C l
2
H g
2
( N O
3
)
2
2 H
2
O
热 稀 H N O
3
.
热 浓 H N O
3
H g O （ 黄 ）
N a O H
（ 红 ） H g S O
4
稀 H
2
S O
4
（ 黑 ）
18.2 锌族元素
2.2 锌族单质的物理性质和化学性质
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反应举例：
4Zn + 2O2 + 3H2O + CO2 = ZnCO3·3Zn(OH)2
3Hg + 8HNO3 = 3Hg(NO3)2 + 2NO + 4H2O
6Hg + 8HNO3 = 3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O 过量的汞
Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑ 锌是两性金属
Zn + 4NH3 + 2H2O = [Zn(NH3)4]2+ + H2↑+ 2OHˉ
18.2 锌族元素
2.2 锌族单质的物理性质和化学性质
2.3 锌族存在和冶炼
闪锌矿焙烧制锌 2ZnS + 3O2 =2ZnO + 2SO2
2C + O2 =2CO
ZnO + CO = Zn + CO2
辰砂焙烧或与石灰共热制汞 HgS + O2 = Hg + SO2
4HgS + 4CaO = 4Hg + 3CaS + CaSO4
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2.4 锌族重要化合物
1 氧化物和氢氧化物
锌、镉、汞与氧反应或碳酸盐热解均可得到氧化物
ZnO CdO HgO
颜色 白色 棕灰 红色或黄色
水溶性 不溶 不溶 不溶
热稳定性 稳定 稳定 分解
2HgO == 2Hg + O2
18.2 锌族元素
锌盐或镉盐与强碱作用可得到对应氢氧化物
ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + 2NaCl
CdCl2 + 2NaOH = Cd(OH)2↓ + 2NaCl
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18.2 锌族元素
汞盐与碱作用，得到的是黄色的 HgO
Hg2+ + 2OH￣ = HgO↓ + H2O
Zn(OH)2是两性氢氧化物
Zn(OH)2 + 2H+ = Zn2+ + 2H2O
Zn(OH)2 + 2OH￣ = Zn(OH)42￣
2H2OZn2+ + 2OH￣ Zn(OH)
2 2H+ + Zn(OH)42￣
Zn(OH)2离解平衡
Zn(OH)2和 Cd(OH)2可溶于氨水
Zn(OH)2 + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+ + 2OHˉ
Cd(OH)2 + 4NH3 = [Cd(NH3)4]2+ + 2OHˉ
锌、镉、汞的氧化物和氢氧化物都是共价型化合物，共价性依次增强
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18.2 锌族元素
2 硫化物
Zn2+, Cd2 +, Hg2+溶液中通入 H2S生成相应硫化物沉淀
ZnS CdS HgS
白 黄 黑
稀酸 可溶 不溶 不溶
CdS可溶于 浓酸, HgS是溶解度最小的金属硫化物，只溶于 王水
3HgS + 12HCl + 2HNO3 = 3[HgCl4]2￣+ 6H+ + 3S↓ + 2NO↑ + 2H2O
HgS还可溶于浓 Na2S溶液中，生成二硫合汞酸钠：
HgS+Na2S（ 浓溶液） = Na2[HgS2]
ZnS与 BaSO4共结晶得 锌钡白 （ 立德粉 ）：
ZnS （ 溶液） + BaSO4 （ 溶液） = ZnS·BaSO4↓
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18.2 锌族元素
3 卤化物
（ 1）氯化锌 ZnCl2
在水中可水解
ZnCl2 + H2O = Zn(OH)Cl +HCl↑
在浓溶液中生成络合酸 -----羟基二氯络锌酸，该酸能溶解金属氧化物
ZnCl2 + H2O = H[ZnCl2 (OH)]
FeO + 2H[ZnCl2 (OH)] = Fe[ZnCl2 (OH)]2 + H2O
（ 2）氯化汞 HgCl2
白色针状，微溶于水；有毒，医院手术刀常用消毒剂
HgO溶于盐酸或 HgSO4与 NaCl作用均可制得 HgCl2
HgSO4 + 2NaCl = HgCl2 + Na2SO4
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18.2 锌族元素
? HgCl2在水中稍有水解
HgCl2 + H2O = Hg(OH)Cl + HCl
? HgCl2可与氨水作用
HgCl2 + 2NH3 = Hg(NH2)Cl↓ + NH4Cl
白色
? 在酸性溶液中是强氧化剂
2HgCl2 + SnCl2 + 2HCl = H2SnCl6 + 2Hg2Cl2↓
白色
Hg2Cl2 + SnCl2 + 2HCl = H2SnCl6+ 2Hg↓
黑色
（可应用于检验 Hg2+,Sn2+ ）
? Hg2+与 I￣ 的作用：
Hg2+ + 2I￣ == HgI2↓== [HgI4]2￣ 2I￣
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18.2 锌族元素
奈斯特试剂 -----K2[HgI4]与 KOH的混合溶液，该试剂可用于鉴定微量
NH4+或 Hg2+离子
K = = 6 9, 4[ H g ]
2 +
[ H g ]2 +
2
Hg22+不易歧化,Hg 和 Hg2+基本都转变为 Hg22+
2 K 2 [ H g I 4 ] + 4 K O H + N H 4 C l = + K C l + 7 K I + 3 H 2 OH gO IH g N H 2
红棕色
（ 3）氯化亚汞 Hg2Cl2
无色，味甜，俗称甘汞，无毒，光照分解
Hg2(NO3)2 + 2HCl = Hg2Cl2↓+ 2HNO3
（ 4） Hg2+与 Hg22+的相互转化
Hg + Hg2+ ? Hg22+
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如 Hg(NO3)2 + Hg = Hg2(NO3)2
HgCl2 + Hg = Hg2Cl2
Hg2(NO3)2易水解
Hg2(NO3)2 + H2O = Hg2(OH) NO3↓+ HNO3
某些条件下可促使 Hg22+歧化反应的进行
Hg22+ + 2OH￣ = HgO↓ + Hg↓ + H2O
Hg22+ + H2S = HgS↓ + Hg↓ + 2H+
Hg2Cl2 + 2NH3 = Hg(NH2)Cl↓ + Hg↓ + NH4Cl
白色 黑色
可用于鉴别 Hg2+ 和 Hg22+
18.2 锌族元素
（ 5）配合物
本族离子为 18电子层结构，极化能力强，变形性大，形成配合物的
倾向大，能与 NH3,X￣,CN￣,SCN￣等形成配位离子
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? 氨配合物
Zn2+, Cd2+ 离子与氨水反应生成稳定的 氨配合物
Zn2+ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+ 无色
Cd2+ + 6NH3 = [Cd(NH3)6]2+ 无色
? 氰配合物
Zn2+, Cd2+, Hg2+离子与 KCN能生成稳定的 氰配合物
Zn2+ + 4CN￣= [Zn(CN)4]2￣
Cd2+ + 4CN￣ = [Cd(CN)4]2￣
Hg2+ + 4CN￣ = [Hg(CN)4]2￣
? 其它配合物
Hg2+与 X￣,SCN￣ 形成一系列配合物
Hg2+ + 4SCN￣ = [Hg(SCN)4]2￣
18.2 锌族元素
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Hg2+ + 4Cl￣ = [HgCl4]2￣
Hg2+ + 2I￣ = HgI2↓ 红色
Hg2+ + 4I￣ = [HgI4]2￣ 无色
又如，前面 奈斯特试剂 与 NH4+离子的反应
2.5 IIB族元素和 IIA族元素性质的对比
（ 1）熔点沸点 比碱土金属低
（ 2）化学活泼性 比碱土金属差
（ 3）键型及配位能力 共价性及配位倾向比碱土金属强
（ 4）氢氧化物的酸碱性及其变化规律
锌的氢氧化物是两性，镉和汞的氢氧化物是弱碱性，从上到下碱
性增强，而金属活泼性减弱
（ 5）盐的水解
18.2 锌族元素
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