第18章ds区金属
18.l 为什么Cu(II)在水溶液中比Cu(I)更稳定，Ag(I)比Ag(II)稳定,Au易形成+III氧化态化合物? 解：(1)Cu2+离子半径比Cu+离子的小，而电荷又多一倍，所以Cu2+的溶剂化作用要比Cu+
的强得多；Cu2+的水化能(－2121kJ·mol－1)已超过铜的第二电离能。所以Cu2+在水溶液中比Cu+稳足。
(2)Ag2+和Ag+的离子半径都较大，其水化能相应就小，而且银的第二电离能又比铜的第
二电离能大，因此Ag+比较稳定。
(3)金的离子半径明显比银的大，金的第3个电子比较容易失去，再加上d8离子的平面
正方形结构具有较高的晶体场稳定化能，这就使得金容易形成+Ⅲ氧化态。
18.2 简述：(1)怎样从闪锌矿冶炼金属锌?(2)怎样从辰砂制金属汞?
解：(1)闪锌矿通过浮选法得到含有40％～60％ZnS的精矿石，焙烧使其转化为ZnO，再将ZnO
和焦炭混合在鼓风炉中加热至1373~1573K，使Zn以蒸气逸出，冷凝得到纯度为99％的锌焙烧
2ZnS+3O2========= 2ZnO+2SO2 2 C+O2=======2CO ZnO+CO=======Zn(g)+CO2↓
(2)辰砂中制金属汞
辰砂碎石经粉碎，浮选富集之后，在空气在中焙烧或与石灰共热，然后使汞蒸馏出来。
HgS+ O2=======Hg+ SO2↑ 4HgS+4CaO====== 4Hg+3CaS+CaSO4
18.3电解法精炼铜的过程中,粗铜(阳极)中的铜溶解，纯铜在阴极上沉积出来，但粗铜中的Ag、
Au、Pt等杂质则不溶解而沉于电解槽底部形成阳极泥，Ni、Fe、Zn等杂质与铜一起溶解，但并不在阴极上沉积出来，为什么?
解：因电解过程是一个氧化还原的过程，从下面各金属离子电对的电极电势可以看出：Cu2+
的氧化能力大于Ni2+、Fe2+、Zn2+而小于Ag+、Au3+、Pt2，所以在电解过程中，Ni、Fe、Zn
+
粉：
失去电子转入溶液中，而Ag、Au、Pt沉入阳极底部。
φ M2+/ M ： Cu： 0.342 V, Ni：－0.257V，Fe：－0.44V，Zn：－0.762 V，Ag+：0.78 V，
Au3+：1.498V，Pt：1．2V
18.4 有一份硝酸铜和硝酸银的混合物，试设计一个分离它们的方案。 解：根据AgNO3和Cu(NO3)2的热分解温度不同分离
712K 472K
2AgNO3====== 2Ag +2 NO2↑+O2 Cu(NO3)2=====2CuO+4NO2↑+ O2↑
控制温度在472～712 K之间加热,然后溶解过滤出CuO，将滤液重结晶便得到纯的硝酸银；将CuO溶于稀硝酸再结晶便得到硝酸铜。
18.5 lmL 0.2 mol·dm－3HCl溶液中含有Cu2+5mg，若在室温及101.325kPa下通入H2S气体至
饱和,析出CuS沉淀,问达到平衡时,溶液中残留的Cu2+浓度(mg·mL－1)为多少? 解：Ksp(CuS)＝1.27×10－36 H2S： Ka1＝5. 7×10－8 Ka2＝1. 2×10－15
由于CuS的Ksp很小，可以认为Cu2+完全生成CuS Cu2++H2S====CuS↓+2H+ H2S====2H++ S2－ [S2－]＝
Ka1·Ka2 [H2S] [H+]
1
－8－15
5. 7×10×1. 2×10×0.1 ＝3.42×10－23 代入数值 [S]＝
0