Revise实验20铜银锌镉汞.docx

1、Revise实验20铜银锌镉汞Revise-实验20-铜、银、锌、镉、汞D向三支试管分别盛有0.5ml0.2mol.L-1CdSO4、ZnSO4、CdSO4溶液的离心试管中滴加新配制的1mol.L-1Na2S溶液，观察溶液颜色及状态。Cd2+S2-=CdS 黄色沉淀Zn2+S2-=ZnS 白色沉淀Hg2+S2-=HgS 黑色沉淀ZnS + 2HCl = ZnCl2 +H2S （ZnS能溶于 0.1mol/L的稀HCl）CdS + 2HCl = CdCl2 + H2S （CdS不溶于稀酸，但能溶于浓酸中）3HgS + 12HCl + 2HNO3 = 3H2HgCl4 + 3S+ 2NO+ 4 H

2、2O3HgS+12Cl-+2NO3-+8H+=3HgCl42-+3S+2NO+4H2OHgS不溶于浓酸，在浓硝酸中也难溶，但它能溶于王水。所有的沉淀都能够溶于王水中。这反映出三种沉淀的Ksp存在差异。将沉淀离心分离分成三份：一份加入2 mol.L-1的盐酸，另一份加入浓盐酸，再一份加入王水。性质硫化物颜色溶解性KSP2mol.L-1HCl浓盐酸浓硝酸王水CuS黑不不溶溶8.410-45Ag2S黑不不溶溶1.610-49ZnS白溶溶溶溶1.210-23CdS黄不溶溶溶溶3.610-29HgS黑不溶不溶不溶1.610-52【补充说明： 生成的CdS中，个别学生得到的沉淀是黄色中夹有白色沉淀，有可能

3、是CdS晶形不一样，或有可能是生成Cd(OH)2 白色沉淀。CdS沉淀颜色变化与溶液的酸度及温度有很大关系。在冷氨性、中性或弱酸性溶液中，其沉淀为淡黄；若H + 浓度增大，则沉淀将加变为深黄色。 在Hg(NO3)2 中加入Na2S，开始生成白色沉淀，再加Na2S后变黑。对白色沉淀再加热也不会再变化。个别学生得到白中带有黄色的沉淀。在中性或酸性汞盐溶液中加入S2-，即首先形成一个白色的复合物(HgCl22HgS)：3Hg2+ +2Cl_+2S2- =HgCl2 2HgS 若再加S2-，则白色沉淀黄色棕色黑色：2HgCl2HgS+S2- =3HgS+2Cl-, 此沉淀不溶与其它，只溶于王水、Na2

4、S!三、铜、银、锌、镉、汞的配合物1、氨合物的生成往四支分别盛有0.5ml0.2moll-1的CuSO4、AgNO3、ZnSO4、Hg(NO3)2溶液的试管中滴加2moll-1的氨水。观察沉淀的生成，继续加入过量的氨水，观察现象。比较上述配合物与氨水反应的异同。CuSO4+OH-=Cu2(OH)2SO4 浅蓝绿Cu2(OH)2SO4+NH3H2O=Cu(NH3)42+ 深蓝色溶液Ag+OH-=AgOH 白色沉淀 2AgOH=Ag2O+H2O 黑色沉淀Ag2O+NH3H2O=Ag(NH3)2+ 无色溶液Zn2+2OH-=Zn(OH)2 白色沉淀 Zn(OH)2+NH3H2O=Zn(NH3)42+

5、 Hg2+NH3H2O= Hg(NH3)NO3 (白色沉淀, 不与氨水反应)2、汞配合物的生成和应用（1）、往盛有0.5ml0.2moll-1的Hg(NO3)2溶液中加入0.2moll-1的KI溶液，观察沉淀的颜色，再加入少量KI固体，观察现象。在所得的溶液中，滴入几滴40%KOH溶液，再与氨水反应，观察沉淀的颜色。Hg(NO3)2+2I-=HgI2（红色）+2NO3-HgI2+2I-=HgI42- （无色） 奈斯勒试剂-K2HgI4+KOH补充：Hg22+ 2I- = Hg2I2 （黄绿色沉淀）； Hg2I2+ 2I- = HgI42-Hg（黑色粉末）（2）、往5滴0.2moll-1的Hg(

6、NO3)2溶液中，逐滴加入0.1moll-1的KSCN，最初生成白色Hg(SCN)2沉淀，继续滴加，沉淀溶解生成配离子，再加入ZnSO4溶液得到ZnHg(SCN)4。Hg(NO3)2 + 2KSCN = Hg(SCN)2(白) + 2KNO3Hg(SCN)2 + 2KSCN = K2Hg(SCN)4 (无色)K2Hg(SCN)4 + ZnSO4 = ZnHg(SCN)4(白) + K2SO4（白色，在中性或微酸性溶液中稳定） 四、铜、银、汞的氧化还原1、氧化亚铜的生成和性质取0.5ml0.2moll-1的CuSO4，加入过量NaOH溶液，然后再加入1ml葡萄糖溶液，混匀后微热，生成黄色沉淀，进

7、而变成红色沉淀。将沉淀分成两份，分别加入硫酸和氨水，观察现象。Cu2+2OH-Cu(OH)2 蓝色 Cu(OH)22OH- = 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）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/

8、2O2 2Cu(NH3)42+ (蓝色溶液)2OH-3H2O【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。Cu2O为共价化合物，呈弱碱性，对热十分稳定。在实验中大多数学生得到“铜镜”。加稀HCl溶解。】2、氯化亚铜的生成和性质取10 ml 0.2mol L-1的CuCl2，加入3ml浓盐酸和少量铜屑，加热沸腾至其中液体呈现深棕色（绿色完全消失）。将此溶液全部倒入100ml蒸馏水中，将白色沉淀洗涤至无蓝色为止。将沉淀分成两份，分别与浓氨水和浓盐酸作用，观察现象。CuCu2+ 4Cl加热2CuCl2-

9、深棕色 CuCl2- 稀释CuCl白Cl-一份：CuCl2NH32Cu(NH3)2+Cl 2Cu(NH3)2+4NH3H2O1/2O22Cu(NH3)42+2OH-3H2O 另一份：CuClCl-(浓)CuCl2- 深棕色, 若稀释又生成沉淀。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）。 【加浓盐酸的目的：Cu作还原剂时，CuCl不溶于水的，生成的CuCl很容易附着在铜的表面上，这样反应不久就会停止，为使反应能继续进行，利用CuCl能溶于浓盐酸的性质，需加入浓HCl使CuCl溶解生成配离子CuCl2-，使溶液中的C

10、u2+浓度降低到非常小，加浓盐酸后能保证反应进行彻底。再者，浓HCl还抑制CuCl的水解。当把反应得到的棕色溶液倒入大量的水中时，浓盐酸的浓度大大降低，反应会向左进行，CuCl沉淀析出！】3、碘化亚铜的生成和性质取0.5ml0.2moll-1的CuSO4，滴家0.2moll-1的KI溶液得到棕黄色溶液，再加入Na2S2O3除去过量的碘。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)CuII(饱和)CuI2 (刚好使沉淀溶解，加水稀释时反应逆转又析出CuI)I-即是还原剂又是沉淀剂，因为CuI是沉淀

11、剂，所以在I-存在时Cu2+的氧化性大大增强：Cu2+I-+e=CuI =0.86VI2+2e =2I- =0.536V加Na2S2O3溶液应适量，将I2还原。若Na2S2O3加过量：2CuI+2S2O32-(过量)=Cu(S2O3)22-+2I-有的学生加Na2S2O3后，上部溶液显黄绿色，是因为CuSO4加过量。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。4、汞()和汞()的相互转化(1)、汞()的氧化性在Hg(NO3)2溶液中，加入SnCl2溶液并过量，观察现象。Hg(NO3)2+SnC

12、l2（适量）=Hg2Cl2(白色)+Sn(NO3)4Hg2Cl2+SnCl2(过量)=2Hg(黑色)+H2SnCl6Hg2Cl2 + SnCl2 = SnCl4 +2Hg（黑色沉淀） ？在酸性溶液中Hg()是一个较强的氧化剂。 (2)、Hg2+转化为Hg22+和的Hg22+歧化分解在0.5ml0.2moll-1的Hg(NO3)2溶液中,滴入1滴金属汞，充分震荡，将清液分成两份分别加入NaCl和氨水。Hg2+HgHg22+ClHg2Cl2 白色Hg22+NH3H2O=HgNH2NO3(白) +Hg(黑) 离心机的使用:离心管是偶数，对称放置，溶液的量也应装得差不多。因离心机的转速快，若飞出来打到

13、人身上脑袋上会开花！（定时已经坏！）。盖上上面的盖子，然后开启电源开关，转速由小逐渐加到大，不可一步将转速加到最大！若震荡动荡很剧烈，需要减小转速。若打到最大转速，2分钟可以达到离心沉淀效果。单质Hg(有毒)试剂如何取用? 用水封住Hg, 原因是水银的密度大(1小瓶1斤多!). 滴管插入到瓶子底部吸取Hg, 把多余的滴下去, 只需要滴一滴到试管中做实验用。若万一洒落大量的Hg在桌子上, 用吸管吸取大部分返回到原试剂瓶中。桌面余下的未吸干净的Hg，洒上一层硫磺粉进行覆盖(不能直接用大量的硫磺粉覆盖，很可能几天都没有反应完！)。试管中未反应完的Hg应倒入到专用Hg收集烧杯中，不能直接倒入到下水道。

14、其它重金属废液也有毒，应倒入到废液桶里面。补充材料: 实验原理IB Cu(+2, +1) ； Ag(1)； Au(+1, +3)IIB Zn(+2)； Cd(+2) ； 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(N

15、H3)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： HgCl22NH3Hg(NH2)Cl白2 NH4Cl Hg2Cl22NH3Hg(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： CuCu2+4Cl2CuCl2CuCl2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： AgCl2NH3Ag(NH3)2+Cl-红色HgI

16、2难溶于水，但易溶于过量KI中，形成四碘合汞(II)配离子： HgI22I-HgI42黄绿色Hg2I2与过量KI反应时，发生歧化反应，生成HgI42和Hg： Hg2I22I-HgI42-Hg黑铜和银是周期系第B族元素，价层电子构型分别为3d104s1和4d105s1。铜的重要氧化值为+1和+2，银主要形成氧化值为+1的化合物。 锌、镉、汞是周期系第B族元素，价层电子构型(n-1)d10ns2，它们都形成氧化值为+2的化合物，汞还能形成氧化值为+1的化合物。 Zn(OH)2是两性氢氧化物。Cu(OH)2两性偏碱，能溶于较浓的NaOH溶液。Cu(OH)2的热稳定性差，受热分解为CuO和H2O。Cd

17、(OH)2是碱性氢氧化物。AgOH，Hg(OH)2，Hg2(OH)2都很不稳定，极易脱水变成相应的氧化物，而Hg2O也不稳定，易歧化为HgO和Hg。 某些Cu()，Ag()，Hg()的化合物具有一定的氧化性。例如，Cu2+能与I-反应生成CuI和I2；Cu(OH)42-和Ag(NH3)2+都能被醛类或某些糖类还原，分别生成Ag和Cu2O；HgCl2与SnCl2反应用于Hg2+或Sn2+的鉴定。 水溶液中的Cu+不稳定，易歧化为Cu2+和Cu。CuCl和CuI等Cu()的卤化物难溶于水，通过加合反应可分别生成相应的配离子CuCl2-和CuI2-等，它们在水溶液中较稳定。CuCl2溶液与铜屑及浓H

18、Cl混合后加热可制得CuCl2-，加水稀释时会析出CuCl沉淀。 Cu2+与K4Fe(CN)6在中性或弱酸性溶液中反应，生成红棕色的Cu2Fe(CN)6沉淀，此反应用于鉴定Cu2+。 Ag+与稀HCl反应生成AgCl沉淀，AgCl溶于NH3H2O溶液生成Ag(NH3)2+，再加入稀HNO3有AgCl沉淀生成，或加入KI溶液，生成 AgI沉淀。利用这一系列反应可以鉴定Ag+。 当加入相应的试剂时，还可以实现下列依次的转化： Ag(NH3)2+AgBr(s)Ag(S2O3)23-AgI(s)Ag(CN)2-Ag2S(s) AgCl，AgBr，AgI也能通过加合反应分别生成AgCl2-，AgBr2-

19、，AgI2-等配离子。 Cu2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+与饱和H2S溶液反应都能生成相应的硫化物。ZnS能溶于稀HCl。CdS不溶于稀HCl，但溶于浓HCl。利用黄色CdS的生成反应可以鉴定Cd2+。CuS和Ag2S溶于浓HNO3。HgS溶于王水。 Cu2+，Cu+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+都能形成氨合物。Cu(NH3)2+是无色的，易被空气中的O2氧化为深蓝色的Cu(NH3)42+。Cu2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+与适量氨水反应生成氢氧化物、氧化物或碱式盐沉淀，而后溶于过量的氨水(有的需要有NH4Cl 存在)。 Hg22+在水溶液中较稳定，不易歧化为H

20、g2+和Hg。但Hg22+与氨水、饱和H2S或KI溶液反应生成的Hg()化合物都能被歧化为Hg()的化合物和Hg。例如：Hg22+与I-反应先生成Hg2I2，当I-过量时则生成HgI42-和Hg。 在碱性条件下，Zn2+与二苯硫腙反应生成粉红色的螯合物，此反应用于鉴定Zn2+。铜、银是周期系IB族元素，价电子层结构为(n-1)d10ns1，在化合物中，铜的氧化数通常是+2，但也有+1，银的氧化数通常是+1。锌、汞是周期系IIB族元素，价电子层结构为(n-1)d10ns2，在化合物中，锌的氧化数一般为+2，汞的氧化数除了+2外，也有+1。铜、银、锌、汞的氢氧化物酸碱性及其脱水性列于表23-1。氢

21、氧化物颜色酸碱性脱水性（对热稳定性）氧化物颜色Cu(OH)2蓝两性偏碱性受热脱水CuO(黑)AgOH白碱性常温脱水Ag2O(棕)Hg(OH)2/极易脱水HgO(黄)Zn(OH)2白两性较稳定（高温脱水）ZnO(白)Cu2+、Ag+、Zn2+、Hg2+易形成配合物，与氨水的反应物于表23-2。Cu2+Ag+Zn2+HgCl2氨水（适量）Cu2(OH)2SO4(蓝色)Ag2O(棕)Zn(OH)2(白)NH2HgCl(s)氨水（过量）Cu(NH3)42+Ag(NH3)2+Zn(NH3)42+NH4HgCl(s)颜色深蓝色无色无色白色沉淀注：HgCl2只有在大量NH4Cl存在下，才能与氨水形成Hg(N

22、H3)42+配离子。如只有氨水存在，则只能形成氨基氯化汞沉淀，而不形成氨配离子。Cu2+、Ag+、Zn2+、Hg2+离子与H2S作用成难溶的并具有不同颜色的硫化物：CuS(黑)、Ag2S(黑)、ZnS(白)、HgS（黑）。由于硫化物的溶解度不同，它们可溶于不同的酸。ZnS溶解度较小，当用稀HCl（非氧化性酸）溶解时，生成H2S，使溶液中S2-离子浓度降低，致使溶液中c(Zn2+)c(S2-)Ksp(ZnS)而使ZnS溶解。CuS、AgS等这一类溶解度更小的硫化物，如单独用HCl溶解，则溶解0.1moldm-3 CuS所需c(H+)高达106moldm-3,因此，是不可能溶于HCl的，但可用稀硝

23、酸溶解。HNO3是一种氧化性酸（氧化剂），它将溶液中S2-离子氧化为游离的S，使溶液中S2-离子浓度大大降低，从而使c(Cu2+)c(S2-)Ksp(CuS)、c2(Ag+)c(S2-)Ksp(Ag2S)而使CuS、Ag2S溶解。HgS是比CuS、Ag2S更难溶的硫化物，单独用HNO3氧化S2-离子时，还不能使HgS溶解，如改用王水1作溶剂，王水可使S2-离子氧化为固体S，同时王水中存在大量Cl-离子又可以与Hg2+离子结合成HgCl42-配离子，这样使c(S2-)和c(Hg2+)同时降低，导致溶液中c(Hg2+)c(S2-)Ksp(HgS）,而使HgS溶解。HgS是具有酸性的硫化物。当Hg2

24、+与Na2S作用，最初生成HgS沉淀，沉淀又溶于过量Na2S形成（硫汞酸根）。人们常利用HgS具有酸性这一性质与一些碱性硫化物CuS、PbS、Ag2S等进行分离。硫代酸盐不稳定，遇酸分解，重新析出HgS沉淀。Cu2+、Ag+、Hg2+都具有氧化性。在水溶液中，Cu2+离子的氧化性不是很强的，如从下列电对的值来看，Cu2+似乎很难得I-离子氧化I2。 但实际上却能发生下列反应：这是由于Cu+与I-离子反应生成难溶于水的CuI沉淀，使溶液中Cu+离子的浓度变为很小，相对来说Cu2+离子的氧化性增强了，即大于，当然也大于，因此Cu2+离子可以把I-离子氧化。另外从铜的电势图可以看出Cu+离子在溶液中

25、能歧化为Cu2+和Cu。又从下列反应式看： Cu+离子歧化反应的K值较大，同样说明Cu+离子在水溶液中不稳定，但当Cu+离子形成配合物后，它能较稳定地存在于溶液中，例如配离子就不易歧化为Cu2+和Cu，这可从其相应的电势图看出：所以在溶液中是较稳定的。因此在实验中常利用CuSO4或CuCl2溶液与浓HCl和Cu屑混合，在加热的情况下，制定配离子溶液。 或将制得的溶液倒入大量水中稀释，会有白色氯化亚铜CuCl沉淀析出。CuCl沉淀也不易歧化为Cu2+和Cu，这同样可由下列电势图得知：Hg+离子能与反应生成红棕色沉淀，这个反应可用来鉴定Cu2+离子。但Fe3+离子的存在有干扰，因为生成蓝色沉淀。为

26、消除干扰，可先加入氨水和NH4Cl溶液，使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+则与氨水形成可溶性配离子留在溶液中。Ag+离子可利用其能生成难溶性卤化物及形成氨配离子性质来确定Ag+离子的存在（见P52）。Zn2+离子与二苯硫腙反应生成粉红色螯合物，可用于鉴定Zn2+。王水的组成：HNO3 + 3HCl = Cl2(g) + NOCl + 2H2OZnS溶于稀酸，可加数滴2 moldm-3氨水使其沉淀完全。Hg(NO3)2与少量H2S反应生成白色HgS Hg(NO3)2沉淀，过量H2S使之转为黑色HgS沉淀。 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？ Hg

27、22 Hg2+Hg 歧化反应，加入H2S气体，会发生 Hg2 H2SHgS 2 H Ksp(HgS)=41053 ，会促进歧化反应的进行。二、实验原理在周期系中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由上可知：（1）、Ag+, Hg2+, Hg22+离子与适量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。C

28、u(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。例：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+2S2O32-=Ag(S2O3)23-(无色)有机物二苯硫腙（HDZ）（绿色），在碱性条件下与Zn2+反应生成粉红色的Zn(DZ)2,常用来鉴定Zn2+的存在。反应式为：Zn2+2HDZ

29、=Zn(DZ)2+2H+(碱性介质)再如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+只有再大量NH4+存在时，才与NH3H2O生成配离子。当NH4+不存在时，则生成难溶盐沉淀。 例：HgCl2+NH3H2O=HgNH2Cl (白色)+NH4Cl+H2O2Hg2(NO3)2+4NH3H2O=HgOHgNH2NO3 (白色)+Hg +3NH4NO3+3H2O （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，产物时Cu（I）的配离子