2020高中化学竞赛实验讲义设计-无机实验-ds区元素(铜、银、锌、镉、汞)

ds区元素(铜、银、锌、镉、汞)
一、实验目的与要求
1.了解铜、银、锌、镉、汞氧化物或氢氧化物的酸碱性,硫化物的溶解性。
2. 掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)重要化合物的性质及相互转化条件。
3. 熟悉铜、银、锌、镉、汞的配位能力,以及Hg22+和Hg2+的转化。
二、教学重点与难点:
了解铜、银、锌、镉、汞氧化物或氢氧化物的酸碱性,硫化物的溶解性,熟悉铜、银、锌、镉、汞的配位能力,以及Hg22+和Hg2+的转化;掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)重要化合物的性质及相互转化条件,
三、教学方法与手段:讲授法;演示法
四、教学课时: 4课时
五、课的类型:实验课
一、铜、银、锌、镉、汞氧化物或氢氧化物的生成和性质
1、铜、锌、镉氧化物的生成和性质
向三支试管分别盛有0.5ml 0.2mol.L-1CuSO4、ZnSO4、CdSO4溶液的试管中滴加新配制的2mol.L-1NaOH溶液,观察溶液颜及状态。将沉淀分成两份, 一份加硫酸另一份加NaOH溶液,观察现象。
Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓  (蓝沉淀)
蓝沉淀,溶解于酸,微溶于过量的碱,得到深蓝溶液[Cu(OH)4]有起子2-Cu(OH)2两性偏碱,所以需强碱使之生成配离子
Zn2++2OH-=== Zn(OH)2↓  (白沉淀)
白沉淀, 溶解于酸和过量的碱,典型的两性化物。
Cd 2++2OH-===Cd(OH)2↓    白沉淀,溶于酸, 不溶于碱。
Cd(OH)2 + NaOH (6M)= 不反应 (Cd(OH)2碱性)
Cu(OH)2
Zn(OH)2
发光眼镜
Cd(OH)无心磨床自动上料机2
酸碱性
两性偏碱性
两性
两性偏碱性
H2SO4
溶解
溶解
溶解
NaOH
溶于浓碱
溶解
只缓慢溶于热浓强碱中
NH3.H2O
溶解
溶解
溶解
2. 银、汞氧化物的生成和性质
(1)、氧化银的生成和性质
取0.5ml 0.1mol.L-1AgNO3溶液,滴加新配制的2mol.L-1的NaOH溶液,观察沉淀的颜和状态。洗涤并离心,将沉淀分成两份,一份加入HNO3,另一份加入氨水,观察现象。
Ag++OH-===AgOH↓ 白沉淀
2AgOH===Ag2O+H2O 黑沉淀
Ag2O+2HNO3===2AgNO3+H2O
Ag2O+2NH3.H2O==2[Ag(NH3)2]++2OH-+H2O
氢氧化银不稳定,很容易被氧化成黑的Ag2O,此黑沉淀溶于硝酸得到银离子,加入氨水得到银氨络合溶液。Ag2O微溶于水,溶液呈微碱性。它的△fHm很小,不稳定,加热易分解,具有氧化性。
    (2)、的生成和性质
取0.5ml 0.2mol l-1的Hg(NO3)2溶液,滴加新配置的2mol.L-1的NaOH溶液,观察溶液颜和状态。将沉淀分成两份一份2mol.L-1的HNO3,另一份加40%的NaOH溶液,观察现象。
Hg2++OH-===Hg(OH)2↓白沉淀 ==HgO↓+H2O
HgO+2HNO3==Hg(NO3)2+H2O
HgO+NaOH(40℅)-----溶解
补充:Hg22++2OH-=Hg↓+HgO↓+H2O (歧化反应)
    沉淀不稳定,脱水得到HgO红/黄沉淀,沉淀溶于酸不溶于碱。HgO有黄和红变体,结构相同,颜差别因其颗粒大小不同所致, 黄晶粒细小, 红颗粒较大。
二、锌、镉、汞硫化物的生成和性质
向三支试管分别盛有0.5ml0.2mol.L-1CdSO4、ZnSO4、HgSO4溶液的离心试管中滴加新配制的1mol.L-1Na2S溶液,观察溶液颜及状态。
Cd2++S2-===CdS    黄沉淀
Zn2++S2-===ZnS    白沉淀
Hg2++S2-===HgS    黑沉淀
ZnS + 2HCl === ZnCl2 +H2S    (ZnS能溶于 0.1mol/L的稀HCl
软毡CdS + 2HCl === CdCl2 + H2S  (CdS不溶于稀酸,但能溶于浓酸中
3HgS + 12HCl + 2HNO3 === 3H2[HgCl4] + 3S↓+ 2NO↑+ 4 H2O
FABS-034
3HgS+12Cl-+2NO3-+8H+=3[HgCl4]2-+3S+2NO+4H2O
HgS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
溶解性
KSP
2mol.L-1HCl
浓盐酸
浓硝酸
王水
CuS
8.4×10-45
Ag2S
1.6×10-49
ZnS
1.2×10-23
CdS
不溶
3.6×10-29
HgS
不溶
不溶
1.6×10-52
补充说明
生成的CdS中,个别学生得到的沉淀是黄中夹有白沉淀,有可能是CdS晶形不一样,或有可能是生成Cd(OH)2 白沉淀。CdS沉淀颜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。
在Hg(NO3)2 中加入Na2S,开始生成白沉淀,再加Na2S后变黑。对白沉淀再加热也不会再变化。个别学生得到白中带有黄的沉淀。
在中性或酸性汞盐溶液中加入S2-,即首先形成一个白的复合物(HgCl2·2HgS):
3Hg2+ +2Cl_+2S2- ====HgCl2 ·2HgS 若再加S2-,则白沉淀→黄→棕→黑:2HgCl·2HgS+S2- ====3HgS+2Cl-, 此沉淀不溶与其它,只溶于王水、Na2S!
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-1CuSO4AgNO3ZnSO4Hg(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。
把震动开关开到最大CuSO4+OH-===Cu2(OH)2SO4        浅蓝绿
Cu2(OH)2SO4+NH3·H2O====[Cu(NH3)4]2+  深蓝溶液

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