无机化学实验二十一 ds区元素(铜银锌镉汞)的性质.doc

实验11 ds区元素（铜、银、锌、镉、汞）的性质 一、实验目的1、掌握铜、锌氢氧化物的酸碱性； 2、掌握铜、银、锌、汞的配合物的生成和性质；6、掌握铜、银、锌、汞离子的分离与鉴定方法。二、实验原理IB IIB Cu Zn Cu（2，1） Zn(+2) Ag Cd Ag（1） Cd(+2) Au Hg Au（1，3） Hg(+2，1) 蓝色的Cu(OH)2呈现两性，在加热时易脱水而分解为黑色的CuO。AgOH在常温下极易脱水而转化为棕色的Ag2O。Zn(OH)2呈两性，Cd(OH)2显碱性，Hg(I, II)的氢氧化物极易脱水而转变为黄色的HgO(II)和黑色的Hg2O(I)。 易形成配合物是这两副族的特性，Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+与过量的氨水反应时分别生成Cu(NH3)42+、Ag(NH3)2+、Zn(NH3)42+、Cd(NH3)42+。但是Hg2+和Hg22+与过量氨水反应时，如果没有大量的NH4+存在，并不生成氨配离子。如： HgCl2 2NH3 Hg(NH2)Cl白 2 NH4Cl Hg2Cl2 2NH3 Hg(NH2)Cl白 Hg黑NH4Cl （观察为灰色） Cu2+具有氧化性，与I反应，产物不是CuI2，而是白色的CuI： Cu2+ I- 2CuI白 I2将CuCl2溶液与铜屑混合，加入浓盐酸，加热可得黄褐色CuCl2的溶液。将溶液稀释，得白色CuCl沉淀： Cu Cu2+ 4Cl 2CuCl2CuCl2稀释CuCl白 Cl 卤化银难溶于水，但可利用形成配合物而使之溶解。例如： AgCl 2NH3 Ag(NH3)2+ Cl-红色HgI2难溶于水，但易溶于过量KI中，形成四碘合汞(II)配离子： HgI2 2I- HgI42黄绿色Hg2I2与过量KI反应时，发生歧化反应，生成HgI42和Hg： Hg2I2 2I- HgI42- Hg黑 三、实验内容1、 氧化物的生成和性质（1） Cu2O的生成和性质Cu2+ 2OH- Cu(OH)2 蓝色 Cu(OH)2 2OH- = Cu(OH)4-2- 蓝色 2Cu(OH)42- C6H12O6 (葡萄糖) Cu2O(红) 4OH-C16H12O72H2O 或：2Cu2+ + 5OH- +C6H12O6 = Cu2O+ C6H11O7- + 3H2O （须加热）分析化学上利用此反应测定醛，医学上利用此反应检查糖尿病。由于制备方法和条件的不同，Cu2O晶粒大小各异，而呈现多种颜色黄、橙黄、鲜红或深棕。红色沉淀Cu2O离心分离后，分为两份：一份加酸：Cu2O + H2SO4 Cu2SO4 H2O CuSO4 Cu H2O 一份加氨水：Cu2O4NH3H2O2Cu(NH3)2+ (无色溶液) 3H2O2OH2Cu(NH3)2+4NH3H2O1/2O2 2Cu(NH3)42+ (蓝色溶液)2OH-3H2O （2）Ag2O的生成和性质2Ag+ + 2OH- = Ag2O（棕色）+ H2O Ag2O + 2HNO3 = 2AgNO3 + H2O Ag2O + 4NH3H2O = 2Ag(NH3)2OH + 3H2O（3）HgO的生成和性质Hg2+ + 2OH- = HgO（黄色） + H2OHgO + 2HCl = HgCl2 + H2OHgO + NaOH= 不反应 (HgO碱性)Hg22+2OH-=Hg+HgO+H2O （歧化反应）2、氢氧化物的生成与性质（1） Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2（蓝色絮状）加热：Cu(OH)2 = CuO (黑色)+ H2O加酸：Cu(OH)2 + 2H+= Cu2+ + 2 H2O加浓碱 ：Cu(OH)2 + 2OH- (6M) = Cu(OH)42-Cu(OH)2两性偏碱，所以需强碱使之生成配离子（2）Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2 (白色)Zn(OH)2 + 2H+ = Zn2+ + 2 H2OZn(OH)2 + 2OH- = Zn(OH)42-Cd2+2OHCd(OH)2白色Cd(OH)2H2SO4 = CdSO4 + H2O (沉淀溶解)Cd(OH)2 + NaOH (6M)= 不反应 (Cd(OH)2碱性)3、硫化物的生成与性质铜、银、锌、镉、汞的硫化物的生成（与饱和硫化氢溶液反应）和溶解性（ZnS白色能溶于稀盐酸，CdS黄色溶于浓盐酸，CuS黑色和Ag2S灰色溶于浓硝酸。HgS黑色溶于王水。3HgS+12Cl-+2NO3-+8H+=3HgCl42-+3S+2NO+4H2O4、配合物的生成与性质（1）Ag的配合物Ag+ + Cl- AgCl (白) Ag+ Br- AgBr (淡黄)Ag+ + I- AgI (黄)AgCl + NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl- AgCl+ S2O32- Ag(S2O3)23- + Cl-AgBr + S2O32- = Ag(S2O3)23- + Br-（2）Hg的配合物 Hg2+ + 2I- = HgI2 （红色沉淀） HgI2+ 2I- = HgI42- （无色溶液） Hg22+ 2I- = Hg2I2 （黄绿色沉淀） Hg2I2+ 2I- = HgI42- Hg（黑色粉末）5、CuX的生成与性质（1）CuCl的生成与性质Cu Cu2+ 4Cl 加热 2CuCl2- 深棕色 CuCl2- 稀释CuCl白 Cl-注：CuCl2在很浓的溶液中显黄绿色（CuCl4-配离子），浓溶液中显绿色，在稀溶液中显蓝色（Cu(H2O)62+配离子）。 一份：CuCl 2NH32Cu(NH3)2+ Cl 2Cu(NH3)2+ 4NH3H2O1/2O2 2Cu(NH3)42+2OH-3H2O 另一份：CuCl Cl-(浓) CuCl2- 深棕色 若稀释又生成沉淀 （2）CuI的生成与性质Cu2+ I- 2CuI白 I2（棕色）消除I2干扰：I2 + 2 S2O32- = 2I- + S4O62- (注意应严格控制S2O32-的用量)CuI I(饱和) CuI2 刚好使沉淀溶解，加水稀释时反应逆转又析出CuI。CuI + KSCN = CuSCN（白色或灰白色）+ KICuSCN + SCN- = Cu(SCN)2- 加水稀释时反应逆转又析出CuSCN。6、Hg（II）和Hg（I）的转化Hg2+ + Hg=Hg22+ (注意Hg的取用，回收)Hg22+ Cl- Hg2Cl2（白色）Hg2（NO3）2 + 2 NH3H2O = HgNH2NO3（白色） + Hg（黑色）+ NH4NO3 + 2H2OHg2+和Hg22+与过量氨水反应时，如果没有大量的NH4存在，并不生成氨配离子7、离子鉴定（1）Cu2+离子的鉴定（弱酸性或中性介质）2Cu2+ + Fe（CN）64- = Cu2 Fe(CN)6 （红棕色沉淀）Cu2 Fe(CN)6 +8NH3 = 2Cu(NH3)42+ Fe(CN)64-（2）Ag+的鉴定Ag+ + Cl- = AgCl（白色沉淀） AgCl + 2 NH3H2O = Ag(NH3)2Cl + 2H2OAg(NH3)2 Cl + 2HNO3 = AgCl+ 2NH4NO3（3）Zn2的鉴定 中性或弱酸性介质下 Zn2+ + Hg（SCN）42- = ZnHg（SCN）4 （白色沉淀）（4）Hg2+的鉴定2HgCl2 + SnCl2 = SnCl4 + Hg2Cl2（白色沉淀） Hg2Cl2 + SnCl2 = SnCl4 +2Hg（黑色沉淀）四、注意事项1、 本实验涉及的化合物的种类和颜色较多，需仔细观察。2、 涉及汞的实验毒性较大，做好回收工作。五、思考题： 1Cu(I)和Cu(II)稳定存在和转化的条件是什么？ Cu(I)在水溶液中不稳定，Cu2+ 0.158 Cu+ 0.522 Cu，易歧化。在有机溶剂和生成沉淀或某些配合物时可以稳定存在。 Cu2+ I 2CuI白 I2 CuI I(饱和) CuI2 转化：Cu(I)Cu(II)：水中歧化Cu2O4H Cu2+ Cu Cu(II)Cu(I)：加入沉淀剂或配位剂 Cu Cu2+ 4Cl