高中化学热力学复习 15 关于Cu、Ag、Au和Zn、Cd、Hg活泼性的讨论课件.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－1I1I2I3I1I2I3I1I2I3Cu74519583554Ag73120733361Au8901978Zn90617333833Cd86816313616Hg100718103300相应于电离出s电子的I1和电离出d电子I3Cu、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(H2g)M(s)＋2H＋(aq)────→H2(g)＋M2＋(aq)△atmHmθ(Ms)△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－1Zn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。