铜、银、锌、镉、汞
实验目的
1．试验并了解ds 区元素的氢氧化物（或氧化物）的酸碱性及对热稳定性
日盲紫外探测器2．了解铜、银、锌、镉、汞的金属离子形成配合物的特征
3．了解Cu(Ⅱ)与Cu(Ⅰ)，Hg(Ⅱ)与Hg(Ⅰ)的相互转化条件
4．了解铜、银、锌、镉、汞的离子鉴定
实验提要
ds区元素包括铜、银、锌、镉和汞。它们的价电子层结构分别为(n-1)d10ns1和(n-1)d10ns2。在化合物中常见的氧化值。铜为＋2 和＋1，银为＋1，锌和镉为＋2，汞为＋2 和＋1。这些元素的简单阳离子具有或接近18e的构型。在化合物中与某些阳离子有较强的相互极化作用，成键的共价成分较大。多数化合物较难溶于水，对热稳定性较差，易形成配位化合物，化合物常显不同的颜。
例如，这些元素的氢氧化物均较难溶于水，且易脱水变成氧化物。银和汞的氢氧化物极不稳定。常温下即失水变成Ag2O（棕黑）和HgO（黄）。黄HgO加热则生成桔红HgO变体。 Cu(OH)2、Zn(OH)2和Cd(OH)2在常温下较稳定，但受热亦会失水成氧化物。浅蓝Cu(OH)2在80℃失水成棕黑CuO，白Zn(OH)2在125℃开始失水成黄（冷后为白）的ZnO，白Cd(OH)2在250℃变成棕红的CdO。
Zn(OH)2呈典型的两性氢氧化物，Cu(OH)2呈较弱的两性（偏碱），Cd(OH) 2和Hg(OH)2(HgO)呈碱性，而AgOH为强碱性。Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+与Na2S溶液反应都生成难溶的硫化物，即CuS（黑），Ag2S（黑），ZnS（白），CdS （黄）和HgS（黑）。其中HgS可溶于过量的Na2S，与S2−生成无的HgS22−配离子。若在此溶液中加入盐酸又生成黑HgS沉淀。此反应可作为分离HgS的方法。根据ZnS、CdS、Ag2S、CuS和HgS溶度积大小，ZnS可溶于稀酸，CdS溶于6mol•L−1HCl 溶液，Ag S和2 CuS溶于氧化性的HNO3，而HgS溶于王水。 ds区元素阳离子都有较强的接受配体的能力，易与H2O、NH3、X−、CN−、SCN−和en等形成配离子。例如Cu(en)22+、Ag(SCN)2−、Zn(H2O)42+、Cd(NH3)42+和HgCl42−等。Hg2+与I−反应先生成桔红HgI2沉淀，加入过量的I−则生成无的HgI42−配离子，它和KOH的混合溶液称为奈斯勒试剂，该试剂能有效地检验铵盐的存在。Cu2+、Ag+、Zn2+、
Cd2+与氨水反应生成Cu(NH3)42+(深蓝)、Ag(NH3)2+(无)，Zn(NH3)42+(无)，
Cd(NH3)42+(无)等配离子。Hg2+只有在过量的铵盐存在下才与NH3生成配离子。当铵盐不存在时，
则生成氨基化合物沉淀。如：
扩音喇叭HgCl2＋2NH3＝HgNH2Cl↓＋NH4Cl
Hg22+在NH3•H2O中不生成配离子，而发生歧化反应。
2Hg2(NO3)2＋4NH3＋H2O＝HgO•HgNH2NO3↓＋2Hg↓＋3NH4NO3
难溶物和配合物的形成，可以改变元素的电极电位，影响元素的性质。以铜为例加以说明。铜的部分电位图为：
在水溶液中，Cu+难于存在，它易发生歧化
2Cu+＝Cu＋Cu2+
要使上述平衡向左移动，可使Cu+生成难溶盐或配合物
在CuSO4 溶液中加入过量的Na2SO3 溶液能将Cu2+ 还原为Cu+ ，同时形成
Cu(SO3)35−配离子：
如果移去Cu+难溶盐的阴离子或配合物的配体，Cu+又发生歧化分解。Hg2+与Hg22+在一定条件下能相互转化。它们有如下平衡：
Hg2+＋Hg＝Hg22+ K＝166
反应的方向将取决于对反应条件的控制。例如，在配位剂存在下或当pH≥3 时，Hg22+发生歧化反应：
若Hg2+形成难溶沉淀物或稳定的配合物，上述平衡右移，Hg22+发生歧化。
抗裂抹面砂浆离子的鉴定
Cu2+：Cu2+与黄血盐K4[Fe(CN)6]反应，生成红棕Cu2[Fe(CN)6]沉淀，方法灵敏。Fe3+有干扰。
Zn2+：Zn2+与硫氰合汞酸铵(NH4)2[Hg(SCN)4]生成白的Zn[Hg(SCN)4]沉淀。
Cd2+：Cd2+与S2−生成黄沉淀。若要消除其它金属离子的干扰，可在KCN存在时鉴定。
Hg2+和Hg22+：Hg2+可被SnCl2分步还原，还原产物由白（Hg2Cl2）变为灰或黑（Hg）沉淀。
仪器和药品
（除特别注明外，试剂浓度单位为mol•L−1）
离心机，点滴板
CuSO4(0.1)，AgNO3(0.1)，ZnSO4(0.1)，CdSO4 (0.1)，Hg(NO3)2(0.1)，Na2S(0.1)，
Na2SO3(0.5)，NaCl(0.1)，KBr(0.1)，KI(0.1)，Na2S2O3(0.1)，CuCl2(饱和)，NaOH(2、
医用消毒灭菌6)，HCl(浓)，NH3•H2O(2，6，浓)，H2SO4(1，2)，HNO3(1，浓)，乙二胺(0.1)，EDTA(0.1)，
K4[Fe(CN)6](0.1)，KSCN(25%，m)，葡萄糖(10%，m)，汞，Cu片，TAA。
实验内容
请用表格报告实验结果。解释实验现象时，若涉及化学反应，均要求写出反应方程式。实验废液回收在指定容器中。
1．氢氧化物（或氧化物）的生成和性质
在数滴CuSO4溶液中，滴加适量的2mol•L−1NaOH溶液，生成沉淀后离心分离。将沉淀分成3 份，其中1 份加热，试验其对热的稳定性；其它2份分别试验沉淀在
6mol•L−1NaOH和2mol•L−1H2SO4溶液中溶解的情况。分别用ZnSO4、CdSO4、AgNO3和Hg(NO3)2溶液代替CuSO4溶液，将制得的沉淀分别试验其对热、对稀酸和强碱作用的情况。
2．配合物
（1）氨合物：在AgNO3溶液中滴加2mol•L−1NH3•H2O，观察沉淀的生成与溶解。再用沉淀溶解后的溶液试验其对热稳定性和与酸、碱作用的情况。分别用CuSO4、ZnSO4和CdSO4溶液代替AgNO3溶液重复上述实验。 （2）铜的其它配合物
①取几滴CuSO4溶液于试管中，先滴加2mol•L−1NH3•H2O至使生成的沉淀溶解，转加乙二胺溶液，观察溶液颜的变化，再滴加EDTA溶液，溶液颜又有何变化？比较以上3 种铜的配合物的稳定性并解释之。
②试验CuSO4溶液与K4[Fe(CN)6]溶液的作用，观察沉淀的颜。此反应常用于鉴定Cu2+离子。
（3）配合反应与沉淀反应：利用实验提供的下列试剂：AgNO3、NaCl、KBr、KI、Na2SO3和2mol•L−1NH3•H2O等溶液设计试管实验，比较AgCl、AgBr、AgI的溶解度和Ag(NH3)2−、Ag(S2O3)23−稳定性的大小。
3．Cu(Ⅱ)与Cu（I）的相互转化
（1）氧化亚铜的生成和性质：在数滴CuSO4溶液中加入过量的6mol•L−1NaOH溶液，使生成的沉淀溶解后再加入数滴葡萄糖溶液。摇匀，水浴微热，观察现象。将沉淀离心分离，弃去清液，沉淀用蒸馏水洗涤后加入2mol•L−1H2SO4溶液，水浴加热，观察沉淀溶解的情况，溶液的颜，剩余沉淀是何物？
（2）碘化亚铜的形成：取数滴CuSO4溶液于离心试管中，滴加KI溶液，观察现象。
CuI是什么颜？如何消除I2颜的干扰？
（3）CuCl的形成：在小烧杯中，加入约1mL饱和的CuCl2溶液和约2mL浓HCl，再加入少许铜屑，小火加热片刻，此时溶液颜加深，继续加热微沸片刻，待溶液颜由深变浅时，将溶液倾入约100mL水中，观察产物的颜和状态。
4．汞的化合物
（1）HgS的生成与性质：于两支离心试管中，各加入2 滴Hg(NO3)2溶液，分别滴加TAA溶液，观察沉淀的颜。离心分离，弃去清液，将沉淀洗涤后，于一支试管加入Na2S溶液，观察现象。于另一支试管加入几滴6mol•L−1HNO3溶液，搅匀、观察沉淀是否溶解？若不溶解再滴加几滴王水（HNO3：
浓HCl＝1:3）搅匀，此时有何变化？双绞线视频传输器
（2）Hg2+配合物的生成及其应用
甲醇灶①在2滴Hg(NO3)2溶液中，逐滴加入KI溶液，观察沉淀的颜。继续加入KI，观察沉淀的溶解，再加入几滴2mol•L−1NaOH溶液并摇匀。然后试验上述溶液与NH4Cl溶液作用的情况。
②取2 滴Hg(NO3)2溶液于试管中，加入数滴KSCN溶液，观察现象。将溶液分成两份，分别试验该溶液与硫酸锌溶液和氯化钴溶液作用的情况。此反应常用来鉴定Zn2+和Co2+。
5．Hg(II)和Hg(I)的相互转化
（1）取2 滴Hg(NO3)2溶液于试管中，加入数滴NaCl溶液，观察现象。再加入
2mol•L−1NH3•H2O有何变化？
（2）取4 滴Hg(NO3)2溶液于试管中，加入l滴汞（小心取用，切勿洒出瓶外！），振荡试管。将清液转移至另外两支试管（余下的汞要回收！），于其中一支加入数滴NaCl溶液，观察现象。于另一支加入几滴2mol•L−1NH3•H2O，观察现象。并与（1）实验作比较。
选做部分
（1）用下列试剂设计Cu+的歧化和反歧化实验。CuSO4(0.1mol•L−1)，Na2SO3
(0.5mol•L−1)，H2SO4(2mol•L−1)和浓NH3•H2O。
（2）现有Cu2+、Ag+、Zn2+和Hg2+等4 种离子的混合液，根据氯化物和硫化物的性质，将它们分离并检出。混合液取0.1mol•L−1的下列试剂：CuSO4、AgNO3、ZnSO4和Hg(NO3)2溶液各3滴配成。
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