一、实验目的
1、掌握铜、锌氢氧化物的酸碱性;
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)
蓝的Cu(OH)2呈现两性,在加热时易脱水而分解为黑的CuO。AgOH在常温下极易脱水而转化为棕的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的HgO(II)和黑的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(NH当铺网3)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)
Cu2+具有氧化性,与I-反应,产物不是CuI2,而是白的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[CuCl2]-的溶液。将溶液稀释,得白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
Cu(OH)2 + 2OH- = [Cu(OH)4]-2- 蓝
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,而呈现多种颜黄、橙黄、鲜红或深棕。
红沉淀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]+ (无溶液)+ 3H2O+2OH-
2[Cu(NH3)2扣具]++4NH3•H2O+1/2O2 =2[Cu(NH3)4]2+ (蓝溶液)+2OH-+3H2O
(2)Ag2O的生成和性质
2Ag+ + 2OH- = Ag2O↓(棕)+ 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) + H2O
HgO + 2HCl = HgCl2 + H2O
HgO + NaOH= 不反应 (HgO碱性)
Hg22++2OH-放血槽=Hg↓+HgO↓+H2O (歧化反应)
2、氢氧化物的生成与性质
(1) Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2↓(蓝絮状)
加热:Cu(OH)2 = CuO↓ (黑)+ 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)
Zn(OH)2 + 2H+ = Zn2+ + 2 H2O
Zn(OH)2 + 2OH- = Zn(OH)42-
Cd2++2OH-=Cd(OH)2↓白
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白能溶于稀盐酸,CdS黄溶于浓盐酸,CuS黑和Ag2S灰溶于浓硝酸。HgS黑溶于王水。
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+ S2O32- →[Ag(S2O3)2]3- + Cl-
AgBr + S2O32- = [Ag(S2O3)2]3- + Br-
(2)Hg的配合物
① Hg2+ + 2I- = HgI2 (红沉淀)
HgI2+ 2I- = HgI42- (无溶液)
②
③ Hg22++ 2I- = Hg2I2 毛发收集器(黄绿沉淀)
Hg2I2+ 2I- = HgI42- + Hg(黑粉末)
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
[CuCl2]- =稀释=CuCl↓白 + Cl-
注:CuCl2在很浓的溶液中显黄绿(CuCl4-配离子),浓溶液中显绿,在稀溶液中显蓝(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 若稀释又生成沉淀
(2)CuI的生成与性质
Cu2+ + I- = 2CuI↓白 + I2(棕)
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↓(白或灰白)+ 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)
Hg2(NO3)2 + 2 NH3H2O = HgNH2NO3↓(白) + Hg↓(黑)+ 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(白沉淀)
AgCl + 2 NH3H2O = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
[Ag(NH3)2] Cl + 2HNO3 = AgCl↓+ 2NH4NO3
(3)Zn2+的鉴定
① 中性或弱酸性介质下
Zn2+ + Hg(SCN)42- = Zn[Hg(SCN)4] (白沉淀)巴氏杀菌锅
②(4)Hg2+的鉴定
2HgCl2 + SnCl2 = SnCl4 + Hg2Cl2↓(白沉淀)
Hg2Cl2 + SnCl2 = SnCl4 +2Hg↓(黑沉淀)
四、注意事项
1、本实验涉及的化合物的种类和颜较多,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?
Hg22+ = Hg2++Hg 歧化反应
加入H2S气体,会发生陶瓷颗粒 Hg2+ + H2S=HgS + 2 H+ Ksp(HgS)=4×10-53 ,会促进歧化反应的进行。