实验十八 铜、银、锌、镉、汞 及其化合物的性质
铜、银、锌、镉、汞
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色。
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（棕黑色）和HgO（黄色）。
黄色HgO加热则生成桔红色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。
浅蓝色Cu(OH)2在80℃失水成棕黑色CuO，白色Zn(OH)2在125℃开始失水成黄色（冷后为白色）的ZnO，白色Cd(OH)2在250℃变成棕红色的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（黑色），Ag2S（黑色），ZnS（白色），CdS （黄色）和HgS（黑色）。
其中HgS可溶于过量的Na2S，与S2−生成无色的HgS22−配离子。
若在此溶液中加入盐酸又生成黑色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。
金属化合物的性质三
二、实验原理
2. Hg2++离子的配合性
↓ (红色) Hg2++2I- = HgI2
HgI2 +2I- = [HgI4]23. Cu2+离子的氧化性 Cu2+ + I- = CuI↓ + I2
4. 离子分离与鉴定
Cu2+ Ag+ Zn2+ Cd2+ 试液数滴+K4[Fe (CN)6] NaCl, NH3 H2O, HNO3 二苯硫腙,碱性 试液数滴＋硫代乙酰胺， 加热 红棕色沉淀(Cu2 [Fe (CN)6]) 白色沉淀(AgCl)，溶解， 沉淀 红色沉淀 黄色沉淀(CdS)
实验项目 HgCl2 1d 0.1mol⋅L-1 试剂 KI，几滴 0.1mol⋅L-1 KI，过量 2mol⋅L-1 配合物＋ NaOH40% 2d溶液 +NH4Cl 0.1mol⋅L-1 现象 反应方程式
3. Cu2+的氧化性及其与Cu+的转化
实验项目 CuSO4 0.1mol⋅L-1 试剂 KI，少量 0.1mol⋅L-1 KI，过量 2mol⋅L-1 现象 反应方程式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱZn2+ 鉴定Zn
Cu2+ 鉴定Cu
三、实验步骤
1.氢氧化物的酸碱性和稳定性 (P109 1)
实验项目 Mn+ + NaOH (现 象 ) + NaOH （6 mol⋅L-1） (现象) +酸 (现 象 ) 结论 氢氧 化物 室温 稳定性 沸水浴中 稳定性 CuSO4 AgNO3 CdSO4 ZnSO4
氢氧 化物
2. Hg配合物 [P110 2(3)a]
金属化合物性质 (三 )
铜银锌实验报告
一、实验目的1. 了解铜、银、锌三种金属的性质及其在化学反应中的表现。
2. 掌握金属与酸、盐溶液反应的实验操作方法。
3. 通过实验，验证金属活动性顺序。
二、实验原理金属活动性顺序是指金属在化学反应中失电子的难易程度。
在金属活动性顺序中，位置越靠前的金属越容易失电子，表现出较强的还原性。
本实验通过铜、银、锌三种金属与酸、盐溶液反应，观察反应现象，从而判断三种金属的活动性顺序。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 铜、银、锌金属片- 稀盐酸- 硫酸铜溶液- 氯化钠溶液- 滴管- 试管- 烧杯- 玻璃棒- 铁夹- 滤纸2. 实验仪器：- 电子天平- 移液器- 容量瓶- 滴定管- 酸式滴定瓶四、实验步骤1. 铜与酸反应实验（1）将铜片用砂纸打磨干净。
（2）取一只试管，加入少量稀盐酸。
（3）将铜片放入试管中，观察反应现象。
2. 银与酸反应实验（1）将银片用砂纸打磨干净。
（2）取一只试管，加入少量稀盐酸。
（3）将银片放入试管中，观察反应现象。
3. 锌与酸反应实验（1）将锌片用砂纸打磨干净。
（2）取一只试管，加入少量稀盐酸。
（3）将锌片放入试管中，观察反应现象。
4. 金属与盐溶液反应实验（1）取两只试管，分别加入少量硫酸铜溶液和氯化钠溶液。
（2）将铜片、银片、锌片分别放入试管中，观察反应现象。
五、实验结果与分析1. 铜与酸反应实验观察现象：铜片表面无明显变化。
2. 银与酸反应实验观察现象：银片表面无明显变化。
3. 锌与酸反应实验观察现象：锌片表面产生气泡，溶液由无色变为浅绿色。
4. 金属与盐溶液反应实验观察现象：铜片与硫酸铜溶液反应，溶液颜色加深；银片与硫酸铜溶液反应，无明显现象；锌片与硫酸铜溶液反应，溶液颜色变浅；铜片与氯化钠溶液反应，无明显现象；银片与氯化钠溶液反应，无明显现象；锌片与氯化钠溶液反应，无明显现象。
根据实验结果，可以得出以下结论：1. 锌的活动性最强，能与稀盐酸反应产生氢气。
2. 铜的活动性次之，不能与稀盐酸反应，但能与硫酸铜溶液反应。
实验二十一 ds区金属（铜、银、锌、镉、汞）
与s区元素相比，离子有较强的极化力，变 形性大，其化合物有一定的共价性。
φ /V
A
CuO+
AgO+ Au3+
1.8 2.1 ~1.41
Cu2+
Ag2+ Au+
0.152 1.98 ~1.68
Cu+
Ag+ Au
0.521 0.799
Cu
Ag
ds ⅡB族 区
Zn
锌
Cd
铬
Hg
汞
价层电子构型 3d104s2
HNO3
NH3∙H2O或 NaOH
浓HNO3: 浓HCl 二、锌、镉、汞硫化物的生成和性质 = 1:3
颜色 CuS Ag2S ZnS CdS HgS
稀HCl 浓HCl 浓HNO3 王水
三、铜、银、锌、汞的配合物 1. 氨合物的生成
2. 汞配合物的生成和应用
（1）不能加入过量的KI固体； （ K2[HgI4]+KOH称为“奈斯勒试剂”，是 用于检验NH4+的方法之一。）
< -0.2 0.789
Cd Hg
2+
易发生： Hg2+ + Hg → Hg22+
实验内容
一、铜、银、锌、镉、汞氢氧化物或氧化 物的生成和性质 1. 铜、锌、镉氢氧化物的生成和性质
Cu(OH)2 Zn(OH)2 Cd(OH)2
颜色
H2SO4 NaOH
2. 银、汞氧化物的生成和性质
AgOH Ag2O 颜色 Hg(OH) HgO 2
思考题
• Cu(I)和Cu(II)稳定存在和转化的条件是 什么？ • 在AgNO3中加入NaOH为什么得不到 AgOH？ • 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？
铜、银、锌、镉、汞
实验内容
卤化银沉淀与银配合物
Ag+
Cl-
AgCl
NH3· H2O
[Ag(NH3)2]+
Br-
AgI
I-
[Ag(S2O3)2
]3-
Na2S2O3
AgBr
实验内容
Hg(I)与Hg(II)的相互转化
– HgCl2 + SnCl2，观察Hg2Cl2生成（白）；+ 过量 SnCl2，观察Hg生成（灰黑） – Hg(NO3)2 + NaCl，观察（无现象） – Hg(NO3)2 + Hg，生成Hg22+（需反应一段时间）
Hg22+ + S2- = Hg2S = HgS + Hg Hg22+ + 2OH- = Hg2O + H2O，Hg2OHgO + Hg Hg22+ + 2I- = Hg2I2，Hg2I2 + 2I- = [HgI4]2- + Hg Hg2(NO3)2 + 2NH3 = Hg(NH2)(NO3) + Hg + NH4NO3
铜、银、锌、镉、汞
实验目的
实验铜、银、锌、镉、汞的氢氧化物、氨配 合物及硫化物的生成和性质 实验并掌握Cu(I)与Cu(II)、Hg(I)与Hg(II)的相 互转化 掌握相关金属离子的鉴定方法
实验内容
CuSO4 AgNO3 ZnSO4 CdSO4 2mol· dm-3 NaOH 6mol· dm-3 NaOH 6mol· dm-3 HCl Hg(NO3)2
溶
溶 白 稀HCl
溶
溶 黄 浓HCl
溶
不溶 HgNH2NO3 黑 王水
ds区金属铜银锌镉汞
实验 ds 区金属（铜、银、锌、镉、汞）一、实验目的：1、了解铜、银、锌、镉、汞的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、试验并熟悉铜、银、锌、镉、汞的配位能力，以及Hg2 2+ 和Hg 2+ 的转化。
二、实验用品：仪器：试管、烧杯、离心机、离心试管固体药品：碘化钾、铜屑液体药品： HCl(2mol/L、 浓)、 H2SO4(2mol/L)、 HNO3(2mol/L、 浓)、 NaOH(2mol/L、 6mol/L、 40%)、氨水(2mol/L、浓)、CuSO4(0.2mol/L)、ZnSO4(0.2mol/L)、CdSO4(0.2mol/L)、 CuCl2(0.5mol/L) 、 Hg(NO3)2(0.2mol/L) 、 SnCl2(0.2mol/L) 、 AgNO3(0.1mol/L) 、 Na2S(0.1mol/L)、KI(0.2mol/L)、KSCN(0.1mol/L)、Na2S2O3(0.5mol/L)、NaCl(0.2mol/L)、 金属汞、葡萄糖溶液（10%）材料：pH试纸、玻璃棒三、实验内容：（一）铜、银、锌、镉、汞氧化物或氢氧化物的生成和性质1、铜、锌、镉氢氧化物的生成和性质在分别装有 0.5mL0.2mol/L CuSO4、ZnSO4、CdSO4 溶液的三支试管中滴加新配制 的2mol/L NaOH溶液，观察溶液颜色及状态。
将各沉淀分成两份：分别加入2mol/L H2SO4 和2mol/L NaOH，观察现象。
CuSO4 + 2NaOH === Cu(OH)2↓(兰)+ Na2SO4ZnSO4 + 2NaOH === Zn(OH)2↓(白) + Na2SO4CdSO4 + 2NaOH === Cd(OH)2↓(白)+ Na2SO4Cu(OH)2 + H2SO4 === CuSO4 + 2H2OCu(OH)2 + 2NaOH === Na2[Cu(OH)4]Zn(OH)2 + H2SO4 === ZnSO4 + 2H2OZn(OH)2 + 2NaOH === Na2[Zn(OH)4]Cd(OH)2 + H2SO4 === CdSO4 + 2H2OCd(OH)2 酸性特别弱，不易溶于强碱中，只缓慢溶于热、浓的强碱中。
铜银锌镉汞
思考题
• Cu(I)和Cu(II)稳定存在和转化的条件是 什么？
• 在AgNO3中加入NaOH为什么得不到 AgOH？
• 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？
• 总结[CuCl2]- 和CuCl， [CuI2]- 和CuI实 现转化的条件。
下次实验：实验二十三 请同学们回到实验室进行实验!
用于检验NH4+的方法之一。） （2）生成Zn[Hg(SCN)4]沉淀可采用微热或玻
璃棒摩擦试管内壁的方法。
（ 该反应用于检验Zn2+的方法。）
四、铜、银、汞的氧化还原性 1. 氧化亚铜的生成和性质
水浴
Cu(OH)2+10％葡萄糖 加热 红色Cu2O
说明：分析化学上利用此反应测定醛，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。
Au+
Au
ds 区
ⅡB族
Zn 锌
Cd 铬
Hg 汞
价层电子构型 3d104s2 4d105s2 5d106s2 离子极化力、变形性增强，
主要氧化数 其+化2、合金+1物属溶活+解泼2、度+性1减减小弱+2。、+1 E (M2+/M)/V -0.763 -0.403 0.854
φ /V A Zn2+ -0.763 Zn Cd2+ > -0.6 Cd22+ < -0.2 Cd
+1
4d105s1
+3、+2、 +1
5d106s1
+3、+2、 +1
与s区元素相比，离子有较强的极化力，变 形性大，其化合物有一定的共价性。
无机化学实验报告：Ds区元素(铜、银、锌、镉、汞)
Hg2+＋4SCN ＝Hg (SCN) 42
－ －
－
Zn2++Hg (SCN) 42 ＝Zn[Hg (SCN) 4]↓
） （反应速度相当缓慢，如有Zn2+存在时，Co2+与试剂的反应加快。
四、铜、银、汞的氧化还原性。 内容 操作 现象 解释
0.5 mL 0.2 mol·L-1 CuSO4 →过量 6 mol·L-1 NaOH→ → 1mL 10% 葡 萄糖溶液△→ ↓→ 两份 (黄↓→红↓) 2 mol·L-1 H2SO4 →静置→△ 1mL 浓氨水→静 置
［问题讨论］ 1、使用汞应注意什么？为什么要用水封存？
1、 选用什么试剂溶解？ 物质 试剂 Cu(OH)2 稀 HCl CuS 热稀HNO3 CuBr2 氨水 AgI Na2S2O3
4、区别：Hg(NO3)2 、Hg2(NO3)2、AgNO3 物质 KI 液 过量氨水 Hg(NO3)2 红色↓ 白色↓ Hg2(NO3)2 灰色↓ 灰黑色↓ AgNO3 黄色↓ 先产生白色↓后溶解
2、Hg2+ 转化为Hg22+ 0.2 mol·L-1 Hg2+ →1 滴金属汞 清夜→0.2 mol·L-1NaCl 清夜→0.2 mol·L-1NH3·H2O
金属汞溶解 白色↓ 灰色↓
Hg2+ + Hg＝Hg22+ Hg22+ +2Cl ＝Hg2Cl2↓白色
－
Hg22++2NH3+NO3－=[ NH2 Hg] NO3↓＋2Hg↓+NH4+
Ag+
Ag2O 褐↓
HNO3 溶 溶 无色
氨水 溶 NaOH 不溶
Ag2O+ 4NH3 + H2O =2Ag(NH3)2+ +2OH