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1、实验十八 铜、银、锌、镉、汞及其化合物的性质一、实验目的1.掌握Cu、Ag、Zn、Cd、Hg氧化物或氢氧化物的酸碱性和稳定性。2.掌握Cu、Ag、Zn、Cd、Hg重要配合物的性质。3.掌握Cu（）和Cu（）、Hg（）和Hg（）的相互转化条件及Cu（）、Ag（）的氧化性。4.掌握Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg22+混合离子的分离和鉴定方法。二、实验原理在周期表中Cu、Ag属B族元素，Zn、Cd、Hg为B族元素。Cu、Zn、Cd、Hg常见氧化值为+2，Ag为+1，Cu与Hg的氧化值还有+1。它们化合物的重要性质如下：1.氢氧化物的酸碱性和脱水性（1）Ag+、Hg2+、Hg22+离子与适
2、量NaOH反应时，产物是氧化物，这是由于它们的氢氧化物极不稳定，在常温下易脱水所致。这些氧化物及Cd(OH)2均显碱性。(2）Cu(OH)2(浅蓝色)也不稳定，加热至90时脱水产生黑色CuO。Cu(OH)2呈较弱的两性（偏碱），Zn(OH)2属典型两性。2.配合性Cu2+、Cu+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+等离子都有较强的接受配体的能力，能与多种配体（如X-, CN-, S2O32-,SCN-, NH3）形成配离子。铜盐与过量Cl-离子能形成黄绿色CuCl42-配离子:Cu2+4Cl- CuCl42-(黄绿色)银盐与过量NaS2O3溶液反应形成无色Ag(S2O3)23-离子: Ag+
3、2S2O32-Ag(S2O3)23-(无色)Hg2+与过量KSCN溶液反应生成Hg(SCN)42-配离子:Hg2+2SCN-Hg(SCN)2(白色)Hg(SCN)2+2SCN-Hg(SCN)42-Hg(SCN)42-与Co2+反应生成蓝紫色的CoHg(SCN)4，可用做鉴定Co2+离子。与Zn2+反应生成白色的ZnHg(SCN)4，可用来鉴定Zn2+离子的存在。（1）Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+与过量的NH3H2O反应时，均生成氨的配离子。Cu2(OH)2SO4、AgOH、Ag2O等难溶物均溶于NH3H2O形成配合物。Hg2+只有在大量NH4+存在时，才与NH3H2O生成配离子。当NH
4、4+不存在时，则生成难溶盐沉淀。例如： HgCl2+NH3H2OHgNH2Cl（白色）+NH4Cl+H2O2Hg2(NO3)2+4NH3H2OHgOHgNH2NO3+Hg+3NH4NO3+3H2O(白色) (黑色)（2）Cu2+、Cu+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+与过量KI反应时，除Zn2+以外，均与I-形成配离子，但由于Cu2+的氧化性，产物是时Cu（I）的配离子CuI2- 。Hg22+较稳定，而Hg（I）配离子易歧化，产物是HgI42-配离子，它与NaOH的混合液为奈斯勒试剂，可用于鉴定NH4+离子。反应式及现象如下： （3）Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+与NH3
5、H2O，KI反应产物的颜色如表13-4。表3-14 一些化合物的颜色Cu2(OH)2SO4蓝色Ag2O褐色Zn(OH)2白色Cd(OH)2白色HgO黄色Cu(NH3)42+深蓝Ag(NH3)22+无色Zn(NH3)42+无色Cd(NH3)42+无色HgNH2Cl黄色CuI白+I2AgI黄色CdI2绿黄色HgI2橙红色Hg2I2黄绿色CuI2-AgI2-CdI42-HgI42-无色HgI42-+Hg3.氧化性从标准电极电势值可知：Cu2+、Ag+、Hg2+、Hg22+和相应的化合物具有氧化性，均为中强氧化剂。Cu2+溶液中加入KI时，I-被氧化为I2, ,Cu2+被还原得到白色CuI沉淀，CuI
6、能溶于过量KI中形成配离子。2Cu2+4I-2CuI（白色）+I2CuCl2溶液中加入Cu屑，与浓HCl共煮得到棕黄色CuCl2-配离子。CuCl2+Cu(s)+2HCl(浓)=2HCuCl2（棕黄色）生成的配离子CuCl2-不稳定，加水稀释时，可得到白色的CuCl沉淀。在碱性介质中，Cu2+与葡萄糖共煮，Cu2+被还原成Cu2O红色沉淀。2Cu2+4OH-(过量)+C6H12O6Cu2O（红色）+2H2O+C6H12O7或 2Cu(OH)42-+C6H12O6Cu2O（红色）+4OH-+2H2O+C6H12O7此反应称为“铜镜反应”，可用于定性鉴定糖尿病。银盐溶液中加入过量NH3H2O，再与
7、葡萄糖或甲醛反应，Ag+被还原为金属银。Ag+6NH3+2H2O2Ag(NH3)2+2NH4+2OH-2Ag(NH3)2+C6H12O6+2OH-2Ag+C6H12O7+4NH3+H2O或 Ag(NH3)2+HCHO+2OH-2Ag+HCOONH4+3NH3+H2O此反应称“银镜反应”，曾用于制造镜子和保温瓶夹层上的镀银。HgCl2与少量SnCl2反应，得到白色的Hg2Cl2沉淀，继续与SnCl2反应， Hg2Cl2可以进一步被还原为黑色的Hg。2HgCl2+SnCl2（适量） Hg2Cl2（白色）+SnCl4Hg2Cl2+SnCl2（过量） 2Hg（黑色）+SnCl4此反应常用来鉴定Hg2+
8、或Sn2+离子。4.离子鉴定（1）Cu2+: 在中性或弱酸性（HAc）介质中，与亚铁氰化钾K4Fe(CN)6反应生成红褐色沉淀：2Cu2+Fe(CN)64-Cu2Fe(CN)6 （红褐色） （2）Ag+: 在AgNO3溶液中，加入Cl-离子，形成AgCl白色沉淀，AgCl溶于NH3H2O生成无色Ag(NH3)2+配离子，继续加HNO3酸化，白色沉淀又析出，此法用于鉴定Ag+离子的存在。另外银盐与K2CrO7反应生成Ag2CrO4砖红色沉淀：2Ag+CrO42-Ag2CrO4（砖红色）（3）Cd2+: 铬盐与Na2S溶液反应生成黄色沉淀。Cd2+S2-CdS（黄色） 三、仪器与药品仪器：试纸，点
9、滴板固体：铜屑酸： HCl（2 mol/L，浓）、HNO3(2 mol/L,6 mol/L)碱：NaOH(2 mol/L，6 mol/L，40%)，NH3H2O(2 mol/L，6 mol/L，浓)盐：（1）0.1 mol/L盐溶液： KI，KBr，KSCN，K2CrO4, K4Fe(CN)6，Na2S2O3，Na2S，NaCl，NH4Cl，MgSO4，SnCl2，Pb(NO3)2，CrCl3，MnSO4，FeCl3，CoCl2，CuSO4，AgNO3，ZnSO4，CdSO4，HgCl2，Hg(NO3)2，Hg2(NO3)2 （2）KI(0.5 mol/L)，Na2S(0.5 mol/L)，C
10、uCl2(1 mol/L)，Cu2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+混合液其它：甲醛（2%），葡萄糖（10%），CCl4 四、实验内容1.银的配合物（1）取数滴0.1 mol/L AgNO3，加入等量0.1 mol/L NaCl溶液，静置片刻，弃去清液。将沉淀分盛两支试管，一支试管中加入2mL mol/L NH3H2O，沉淀溶解，为什么？滴加6 mol/L HNO3，又产生白色沉淀，为什么？另一支试管中加入少量0.1 mol/L Na2S2O3溶液，沉淀溶解，为什么？写出反应方程式。（2）制取少量AgBr沉淀，按实验（1）试验它们在NH3H2O和Na2S2O3溶液中的溶解情况，写出有关反
11、应方程式。2.铜的配合物（1）取数滴0.1 mol/L CuSO4溶液，加入适量6 mol/L NH3H2O，生成天蓝色沉淀，加入过量6 mol/L NH3H2O，沉淀溶解，得到深蓝色Cu(NH3)4SO4溶液，将溶液分成两试管，在一支试管中加入数滴2 mol/L NaOH；另一支加入数滴0.1 mol/LNa2S溶液，记录现象， 写出离子反应方程式。（2）取1mL0.5 mol/L CuCl2溶液，加入固体NaCl，振荡试管使之溶解，观察溶液颜色变化，加水稀释溶液颜色又有何变化。写出离子反应方程式。3.汞的配合物（1）取数滴0.1 mol/L HgCl2溶液，加入几滴0.1 mol/L KI
12、溶液，观察沉淀颜色，继续加入过量0.5 mol/L KI溶液，沉淀溶解，为什么？写出离子反应方程式。在所得的溶液中，加入数滴40%NaOH溶液，即得奈斯勒试剂。在点滴板上加2滴0.1 mol/L NH4Cl溶液，再加入自制的奈斯勒试剂2滴，观察现象，写出离子方程式。（2）取数滴0.1 mol/L Hg2(NO3)2溶液，加入几滴0.1 mol/L KI溶液，观察沉淀颜色，继续加入过量0.5 mol/L KI，记录现象，写出离子反应方程式。4.Cu（II）的氧化性和Cu（I）与Cu（II）的转化（1）取数滴0.1 mol/L CuSO4溶液，滴加0.1 mol/L KI溶液，观察溶液颜色变化，分
13、离和洗涤沉淀，且观察其颜色，往沉淀中滴加0.5 mol/L KI，观察其溶解情况，写出反应方程式。（2）取1 mol/L CuCl2溶液，加少量铜屑和2mL浓盐酸，加热至沸，待溶液呈棕黄色，用滴管取几滴溶液于少量去离子水中，至有白色沉淀时，将棕色溶液全部倾入盛有去离子水小烧杯中，观察白色沉淀的生成。静置，用倾析法洗涤白色沉淀两次，用滴管取沉淀，分别进行下列实验：（a）将少量白色沉淀置于空气中；（b）将沉淀加入浓HCl中；（c）将沉淀加入浓NH3H2O中；观察与记录实验现象，写出对应的反应方程式。（3）取少量0.1 mol/LCuSO4溶液，加入过量6 mol/LNaOH溶液，使蓝色沉淀溶解，
14、再往此溶液中加入少量葡萄糖溶液，振荡，微热，观察沉淀的颜色，写出反应方程式。5.Ag（I）的氧化性 在洁净的试管中加入2mL0.1 mol/L AgNO3，滴加2 mol/L NH3H2O，使褐色沉淀溶解，再多加数滴NH3H2O，然后加入少量10%葡萄糖（或2%甲醛溶液）摇匀后于水浴中加热，观察管壁银镜的生成，写出反应方程式（管壁的银要回收，银镜如何清洗？）6氢氧化物的酸碱性和稳定性使用0.1 mol/L CuSO4、AgNO3、CdSO4、 HgCl2、Hg2(NO3)2 、ZnSO4溶液和2 mol/L NaOH、2 mol/L HNO3，设计一个实验方案，通过实验比较氢氧化物的酸碱性，氢
15、氧化物在室温和沸水浴中的稳定性。记录实验现象（沉淀，溶解，颜色），写出对应的反应方程式。7试选用一种试剂将 Fe3+ , Co2+ , Cu2+ , Zn2+和Hg2+ 5种离子加以区别。五、思考题1.CuCl（s）溶于浓NH3H2O（或浓HCl）后，生成的产物呈蓝色（或棕黄色），为何物？此蓝色是Cu(NH3)2+配离子的颜色吗？2在CuSO4溶液中加入KI即产生白色CuI沉淀，而加入NaCl溶液为何不产生白色CuCl沉淀？3.为何先将AgNO3制成Ag(NH3)2+配离子，然后，用葡萄糖还原制取银镜。若用葡萄糖直接还原AgNO3溶液能否制得？为什么？4.Cu2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+混合离子分离时（1）加入过量6 mol/L NH3H2O是利用什么性质？将哪种离子分离出来？
