无机化学性质实验报告

课程名称：无机化学实验实验名称 ：铜银锌镉汞    

一．实验目的。

1.        了解ds 区元素单质及化合物的结构对性质的影响。

2.       掌握ds区元素单质的氧化物或氢化物的性质。

3.       掌握ds区元素单质的金属离子形成配合物的特征。

4.       掌握Cu(Ⅰ)与Cu(Ⅱ)的相互转化条件。

5.       学习ds区元素离子的鉴定。

二．实验原理。

铜银锌镉汞皆是周期系ds区元素。在化合物中，铜银锌镉汞常见的氧化物通常是+2，其中铜和汞也有+1；银的氧化数通常是+1.

1.       蓝色的Cu（OH）₂具有两性。Ag+与适量的NaOH反应只能得到Ag₂O沉淀，因AgOH极其不稳定，在室温下即可脱水生成Ag₂O 。   Ag⁺+2O H ^-＝＝＝Ag₂O＋Ｈ_２Ｏ   

铜二价与过量的氨水作用可生成深蓝色的四氨合铜配离子，银离子与适量的氨水作用可生成氧化银沉淀，过量时生成无色Ag(NH₃)₂⁺配离子。

Hg2+ 、Hg₂2+与过量氨水反应时，首先生成难溶于水的白色氨基化合物，在没有大量NH₄⁺存在的条件下，氨基化合物不宜形成氨配离子。在有大量NH₄⁺存在的条件下，氨基化合物可溶于氨水形成配离子。

Cu²能在中性或弱碱性环境中与K₄[Fe(CN)₆] 反应生成红棕色的Cu₂【Fe(CN)₆】沉淀，可以利用这个反应来鉴定Cu^2。

2.锌的氧化物和氢氧化物均显两性。

3镉的氧化物和氢氧化物均显碱性。

4汞一价二价的氧化物和氢氧化物均显碱性。

5．Cu²⁺ 、Ag⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg₂²⁺ 、Hg²⁺溶液中通入H₂S都可生成相应的硫化物沉淀，其中ZnS的K_SP^θ较大，通入H₂S是必须控制溶液的pH值。HgS沉淀极难溶，但可溶于过量的Na₂S。通常，在实验室中用王水溶解HgS。Hg₂S沉淀不稳定，见光即分解为HgS和Hg。

6.在水溶液中  具有一定的氧化性，能氧化I-和SCN-等，白色的Cu₂I₂  能溶于过量的ＫＩ或ＫＳＣＮ溶液中生成［ＣｕＩ_２］^－或【Ｃｕ（ＳＣＮ）_２】配离子，这两种离子在稀释时由沉淀为　Cu₂I₂　　和　　Ｃｕ（ＳＣＮ）_２。

在加热的碱性溶液中， Cu²⁺能氧化醛或糖类，并生成砖红色的Cu₂O.

7,在水溶液中银离子有一定的氧化性。在盐溶液中加入过量的氨水，在加热时，能将醛类或某些糖类氧化，本身被还原成银单质，应用这个反应来制备银镜。

8.Zn²⁺在强碱性溶液中与二苯硫腙反应生成粉红色的螯合物，Cd²⁺与饱和溶液反应能生成黄色的CdS沉淀。　　

三．思考题集讨论。

1.       氢氧化铜的性质; ①热稳定性较碱金属的氢氧化物差得多，受热易分解，加热至253k 时脱水转变为CuO;②氢氧化铜溶于氨水可形成铜氨配离子；③氢氧化铜略显两性，即可溶于酸又可溶于浓碱溶液中。

铜主要有+1和+2 两种氧化态，气态时，Cu⁺的化合物较稳定，在水溶液中中，Cu²⁺较稳定。

3.银的卤化物的溶解性从氯到碘逐渐减小。氯化银很好溶于氨水中，溴化银很好溶于硫代硫酸钠溶液，碘化银可以溶于KCN溶液中。

4.锌与少量氨水反应生成白色沉淀，与过量氨水生成配合物【Zn(NH₃)₄】⁺而显无色。镉与氨水只生成氢氧化镉。

6.在水溶液中，由铜的电势图  E_A^θ/V   Cu²⁺0.153 Cu⁺ 0.521  Cu    可知，E^θ_右> E^θ_左，Cu+转化为Cu²⁺的趋势很大，经行的很彻底。使Cu²⁺ 转化为Cu⁺时，除了还原剂的存在外，还必须有Cu⁺的沉淀剂或配位剂，以降低溶液中Cu²⁺的浓度，使之成为难溶物或难解离的化合物，易于转化。

_7．用氨水，可由上面实验1、2得到。

 

第二篇：无机化学实验二十一 ds区元素(铜银锌镉汞)的性质

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)₄]²⁺、[Ag(NH₃)₂]⁺、[Zn(NH₃)₄]²⁺、[Cd(NH₃)₄]²⁺。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^－ ＝ 2[CuCl₂]^－

[CuCl₂]^－←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^- ＝ [HgI₄]^2－

黄绿色Hg₂I₂与过量KI反应时，发生歧化反应，生成[HgI₄]^2－和Hg：

Hg₂I₂＋ 2I^- ＝ [HgI₄]^2-＋ 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

2[Cu(OH)₄]^2-＋ C₆H₁₂O₆ (葡萄糖) ＝Cu₂O↓(红) ＋ 4OH^-＋C₁₆H₁₂O₇＋2H₂O

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：Cu₂O＋4NH₃?H₂O＝2[Cu(NH₃)₂]⁺ (无色溶液)＋ 3H₂O＋2OH^－

2[Cu(NH₃)₂]⁺＋4NH₃?H₂O＋1/2O₂ ＝2[Cu(NH₃)₄]²⁺ (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 = 2[Ag(NH₃)₂]OH + 3H₂O

（3）HgO的生成和性质

Hg²⁺ + 2OH^- = HgO↓（黄色） + H₂O

HgO + 2HCl = HgCl₂ + H₂O

HgO + 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)₄]^2-

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 H₂O

Zn(OH)₂ + 2OH^- = Zn(OH)₄^2-

Cd²⁺＋2OH^－＝Cd(OH)₂↓白色

Cd(OH)₂＋H₂SO₄ = 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⁺=3[HgCl₄]^2-+3S+2NO+4H₂O

4、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+ S₂O₃^2- →[Ag(S₂O₃)₂]^3- + Cl^-

AgBr + S₂O₃^2- = [Ag(S₂O₃)₂]^3- + Br^-

（2）Hg的配合物

①  Hg²⁺ + 2I^- = HgI₂ （红色沉淀）

    HgI₂+ 2I^- = HgI₄^2- （无色溶液）

②

③   Hg₂²⁺+ 2I^- = Hg₂I₂ （黄绿色沉淀）

     Hg₂I₂+ 2I^- = HgI₄^2- ＋ 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＝ 2[CuCl₂]^- 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 ＋ 2NH3＝2[Cu(NH3)₂]+ ＋ Cl^－ 

2[Cu(NH₃)₂]⁺ ＋ 4NH₃?H₂O＋1/2O₂ ＝ 2[Cu(NH₃)₄]²⁺＋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 S₂O₃^2- = 2I^- + S₄O₆^2-  (注意应严格控制S₂O₃^2-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）+ KI

CuSCN + 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 + 2H₂O

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

7、离子鉴定

（1）Cu²⁺离子的鉴定

（弱酸性或中性介质）

2Cu²⁺ + [Fe（CN）₆]^4-  = Cu₂ [Fe(CN)₆] ↓ （红棕色沉淀）

Cu₂ [Fe(CN)₆] +8NH₃ = 2[Cu(NH₃)₄]²⁺+ [Fe(CN)₆]^4-

（2）Ag⁺的鉴定

Ag⁺ + Cl^-  = AgCl（白色沉淀）

          AgCl + 2 NH₃H₂O = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

[Ag(NH₃)₂] Cl + 2HNO₃ = AgCl↓+ 2NH₄NO₃

（3）Zn^2＋的鉴定

①  中性或弱酸性介质下

          Zn²⁺ + Hg（SCN）₄^2- = Zn[Hg（SCN）₄] （白色沉淀）

②（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：

1．Cu(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Cu₂O＋4H^＋ ＝ Cu²⁺ ＋ Cu

Cu(II)－Cu(I)：加入沉淀剂或配位剂

Cu ＋ Cu²⁺ ＋ 4Cl^－ ＝ 2[CuCl₂]^－ 

Cu²⁺ ＋ I^－ ＝ 2CuI↓白 ＋ I₂

2．在AgNO₃中加入NaOH为什么得不到AgOH？

AgOH不稳定，易失水变成Ag₂O

3．用平衡移动原理说明在Hg₂(NO₃)₂溶液中通入H₂S气体会生成什么沉淀？

Hg₂^2＋ ＝ Hg²⁺＋Hg 歧化反应

加入H₂S气体，会发生 Hg^2＋ ＋ H₂S＝HgS ＋ 2 H^＋ K_sp(HgS)=4×10^－53 ，会促进歧化反应的进行。