ds区金属

ds区金属：铜 银 锌 镉 汞

一、实验目的

l.熟悉铜、银、锌、镉、汞氢氧化物的酸碱性质和热稳定性；

2.熟悉铜、银、锌、镉、汞配合物的性质和应用；

3.掌握Cu(I)、Cu(II)重要化合物的性质和相互转化条件；

4.熟悉Hg22+、Hg2+的转化，了解锌、镉、汞离子的鉴定反应。

二、实验原理

铜、银、锌、镉、汞，分别属于ds区IB和ⅡB簇，常见水合离子有Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Hg22+。Cu(I)在高温或干态时表现稳定，在水溶液中只以一些配离子形式存在。

室温下，Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+与适量NaOH反应，分别形成Cu(OH)2、Ag2O、Zn(OH)2、Cd(OH)2、HgO，Cu(OH)2在加热时分解生成黑色的CuO。这些（氢）氧化物中，Zn(OH)2为典型的两性；Cu(OH)2也呈两性，但其碱性大于酸性；Cd(OH)2则主要呈碱性反应，仅缓慢溶于热的浓强碱液中；Ag2O与HgO基本上呈碱性。

Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+与适量氨水反应时，Cu2+生成相应的碱式盐沉淀。Ag+生成AgO沉淀，Zn2+、Cd2+生成Zn(OH)2、Cd(OH)2，它们与过量的NH3·H2O 反应都生成氨配合物。与此不同，在氨水作用下，氯化汞生成氯化氨基汞盐沉淀物，硝酸汞则生成硝酸氨基氧汞。在有大量铵盐存在时硝酸氨基氧汞可溶于过量NH3·H2O形成氨配合物，但HgNH2Cl不溶于过量NH3·H2O。

HgCl2+2NH3 =Hg(NH2)Cl↓(白色)+NH4Cl

2Hg(NO3)2+4NH3+ H2O = HgO·Hg(NH2)NO3↓(白色)+3NH4NO3 Hg22+与过量氨水反应时，同时发生歧化反应，生成氨基汞化合物和汞。

2Hg2(NO3)2+4NH3+H2O = HgO·Hg(NH2)NO3↓+2 Hg↓+ 3NH4NO3

Cu2+与I-反应即生成CuI白色沉淀。CuI又可溶于过量I-生成(CuI2)-，也可溶于KNCS生成[Cu(SCN)2]-配离子。这两种离子在稀释时又重新生成CuI和Cu(SCN)沉淀。

2Cu2++4I-=2CuI↓+I2

与Cu2+不同，Hg2+与I-的反应先生成HgI2桔红色沉淀，与过量I-作用则生成无色的[HgI4]2-配离子。K2[HgI4]和KOH的混合溶液被称为奈斯勒试剂，用于鉴定NH4+。

NH4++2[HgI4]2-+4OH-= [Hg2(NH2)O]I↓+3H2O+7I-

由标准电势图和可以看出,Cu(I)有很强的歧化趋势，Hg(I)歧化趋势很小。Cu(I)不能以Cu+存在于水溶液中，而它的某些难溶盐和配离子是稳定的。将CuCl2溶液与铜屑混合，加入浓盐酸，加热可得泥黄色配离子[CuCl2]-溶液，稀释后则得白色Cu2Cl2沉淀：

Cu2++Cu+4Cl-= 2[CuCl2]-

2[CuCl2]-= CuCl↓+2Cl-

Hg(I)可以由Hg(II)与金属Hg一起振荡制备。由于歧化平衡的存在，Hg(I)有时也发生歧化。例如Hg2(NO3)2在氨水中的歧化反应。再如Hg22+与I-反应，可生成淡绿色的Hg2I2沉淀；若I-过量，则因生成[HgI4]2-配离子而使Hg(I)发生歧化反应：

Hg2I2+2I-= [HgI4]2-(无色) +Hg↓(黑色)

Ag+、C u2+、Hg2+、Hg22+都有一定的氧化性．例如Ag+在氨性溶液中能够氧化醛类，自身被还原为金属银。可用于制备银镜和检验醛的存在。

2Ag++2NH3+H2O = Ag2O+2NH4+

Ag2O+4NH3+H2O = 2Ag(NH3)2++2OH-

2Ag(NH3)2++HCHO+2OH-= 2Ag↓+NH4OOCH+3NH3+ H2O

该反应可用于制备银镜。

Hg2+作为氧化剂能氧化Sn2+，生成的Hg22+能够被Sn2+进一步还原成为单质Hg。该反应可用于Sn2+或Hg2+的鉴定。

Cu2+能与K4[Fe(CN)6]反应而生成红棕色Cu2[Fe(CN)6]沉淀，此反应可用来鉴定Cu2+。Fe3+的存在能与K4[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，干扰Cu2+的鉴定。除去Fe3+的方法，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合物留在溶液中。

Zn2+可借与二苯硫腙反应而生成粉红色鳌合物来鉴定。

铜、银、锌、镉、汞硫化物均难溶于水，都有特征的颜色，例如CuS（黑色）、Ag2S（黑色）、ZnS（白色）、CdS（黄色）、HgS（黑色）。Cd2+与H2S饱和溶液反应而生成黄色CdS沉淀，可用于Cd2+离子的鉴定。

三、实验用品

固体试剂: 铜屑

液体试剂（下列药品除特别注明外，单位均为mo1·L-1）:

HCl（2、6、浓）、HNO3（2、6、浓）、H2SO4（2）、HAc（2）、NaOH（2、6、40％）、氨水 （2、6）、K SCN（0.1）、CuSO4（0.1、0.2）、CuCl2（1）、Zn SO4（0.1）、AgNO3（0.1）、Cd(NO3)2（0.1）、Hg(NO3)2（0.1）、Hg2(NO3)2（0.1）、Zn(NO3)2（0.1、0.5）、KI（0.1、饱和）、Na2S2O3（0.2）、SnCl2（0.1）、Cu(NO3)2（0.1）

四、实验内容

1．铜、银、锌、镉、汞氢氧化物和氧化物的生成和性质

(1)用0.1mo1·L-1CuSO4制取Cu(OH)2，把沉淀分为三份，将其中一份加热，观察有何变化？其余两份分别加入2mo1·L-1H2SO4和过量6mo1·L-1NaOH溶液，观察实验现象。写出反应方程式。

(2)在一盛有0.1mo1·L-1AgNO3溶液的离心试管中，慢慢滴加新配制的NaOH 溶液，观察沉淀的颜色和状态。离心分离，用蒸馏水洗涤沉淀后将沉淀分为两份，分别与2mo1·L-1HNO3和2mo1·L-1氨水反应。观察现象，写出反应式。

(3)制备Zn(OH)2和Cd(OH)2，试验它们分别在2mo1·L-1H2SO4和2mo1·L-1 NaOH 溶液中的溶解性，写出反应方程式并加以解释。

(4)取少量0.1mo1·L-1Hg(NO3)2溶液和0.1mo1·L-1Hg2(NO3)2溶液，分别与2 mo1·L-1NaOH作用，观察沉淀的颜色和状态，试验沉淀在2mo1·L-1HNO3和40％NaOH中的溶解性，写出反应方程式。

总结Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Hg22+（氢）氧化物的酸碱性与稳定性。2．铜、银、锌、镉、汞硫化物的生成和性质

参见附注。