2016年高中化学热力学复习优质课件：15 关于CU、AG、AU和ZN、CD、HG活泼性的讨论.ppt

关于Cu、Ag、Au和Zn、Cd、Hg活泼性的讨论事实上，就单个原子而言，Cu、Ag、Au确实比Zn、Cd、Hg活泼。
比较一下Cu、Ag、Au和Zn、Cd、Hg的电离能就能看到这点：
In/kJ·mol－1I1I2I3I1I2I3I1I2I3
Cu74519583554Ag73120733361Au8901978
Zn90617333833Cd86816313616Hg100718103300
相应于电离出s电子的I1和电离出d电子I3，Cu、Ag、Au都比Zn、Cd、Hg的值小，说明前者的原子把持外层电子的能力比后者小，即前者电离出相应的外层电子比后者容易。I2的次序相反是由于Cu、Ag、Au是电离出一个d电子的电离能而Zn、Cd、Hg是电离出第二个s电子的电离能的缘故，理所当然后者的I2应比前者小。
因此，就单个原子考虑，Cu、Ag、Au的金属性比Zn、Cd、Hg强，这个事实与从原子结构所作的推断相一致。而就金属单质而言，Zn、Cd、Hg比Cu、Ag、Au活泼。
金属Zn比金属Cu活泼的重要事实是Zn能从盐酸中置换出H2，而Cu则不行，且在金属活动顺序中已知有如下的顺序：
ZnCdHCuHgAgAu
即Zn位于Cu之前，Cd位于Ag之前，Hg位于Au之前。－2△IHmθ(H)
2H＋(g)────→2H(g)
－2△hydHmθ(H+,g)－2△atmHmθ(H2,g)
M(s)＋2H＋(aq)────→H2(g)＋M2＋(aq)
△atmHmθ(M,s)△hydHmθ(M2+,g)
M(g)───────────────→M2＋(g)对于Cu，△rHmθ电池＝338＋(－2099)＋745＋1958＋常数
＝338＋604＋常数
对于Zn，△rHmθ电池＝131＋(－2047)＋906＋1733＋常数
＝131＋592＋常数

可见，Cu的I1比Zn低，I2比Zn高，Cu总电离能I1＋I2比Zn稍大，但Cu的水合焓(负值)也稍大，两项相加，其和十分接近。因而电离能和水合焓不是引起Zn和Cu性质差异悬殊的原因。

事实上，造成这种差异的主要原因在原子化焓，Cu是338kJ·mol－1，Zn是131kJ·mol－1，即Zn比Cu活泼的主要原因是Zn的原子化焓比Cu小得多。

金属单质的原子化焓是其金属键强度的量度，而金属键的强度又同“可用于成键”的平均未成对电子数有关。这里的“可用于成键”的电子数是指处于最低激发态的成键电子数。根据推断Cu的最低激发态为3d84s14p2，可参与成键的未电对电子数为5；Zn的最低激发态为3d104s14p1，可参与成键的未电对电子数为2。

由于Zn的10个3d电子都进入原子实内部,所以d电子能量低，不能参与形成金属键，故其金属键较弱,原子化焓小，故化学性质活泼;而Cu的d轨道刚刚充满,d电子能量高,有部分还能被激发、成键。因此，Cu的金属键较强，单质Cu的化学性质不活泼。

Cd、Hg也存在与Zn相似的情况，Cd、Hg的原子化焓最低，Hg是唯一的液态金属。

由此可得出结论：
①比较元素的性质应明确是元素单个原子的性质还是单质的性质。
②就单个原子而言,由电离能发现,Cu、Ag、Au比Zn、Cd、Hg活泼。
③就单质而言，Zn、Cd、Hg比Cu、Ag、Au活泼。