实验四 铜、银、锌、镉、汞 - 陕西师范大学

实验4 铜、银、锌、镉、汞

一、实验目的

1．了解铜、银、锌、镉、汞的氧化物、氢氧化物的生成和性质

2．了解铜、锌、镉、汞的配合物的形成和性质

3．试验并掌握Cu(I)、Cu(II)重要化合物的性质及相互转化的条件

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)

蓝色的Cu(OH)2呈现两性，在加热时易脱水而分解为黑色的CuO。AgOH在常温下极易脱水而转化为棕色的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色的HgO(II)和黑色的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(NH3)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 （观察为灰色）

Cu2+具有氧化性，与I－反应，产物不是CuI2，而是白色的CuI：

Cu2+＋I－＝ 2CuI↓白＋I2

将CuCl2溶液与铜屑混合，加入浓盐酸，加热可得黄褐色[CuCl2]－的溶液。将溶液稀释，得白色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－

红色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－

黄绿色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．铜的化合物

（1）氢氧化铜和氧化铜的生成和性质

Cu2+＋ 2OH－＝Cu(OH)2↓蓝色絮状

Cu(OH)2＋H2SO4 = CuSO4 + H2O 沉淀溶解

Cu(OH)2＋ 2NaOH(浓) = Na2[Cu(OH)4] 沉淀溶解

Cu(OH)2＝80-90℃＝ CuO↓黑色＋H2O

CuO＋ 2HCl ＝ CuCl2＋H2O

Cu(OH)2两性偏碱，所以需强碱使之生成配离子。

CuO 碱性氧化物

注:CuCl2在很浓的溶液中显黄绿色（CuCl4－配离子），浓溶液中显绿色，在稀溶液中显蓝色（Cu(H2O)62＋配离子）。

（2）Cu(II)氨配合物的生成和性质

Cu2+＋ SO42－＋ 2NH3＝2NH4＋＋Cu2(OH)2SO4↓浅蓝色碱式硫酸铜氨水量少时Cu2(OH)2SO4＋ 8NH3＝ 2[Cu(NH3)4]2+＋ SO42－＋2OH－深蓝色溶液

A：[Cu(NH3)4]2+＋4H＋＝ Cu2+＋4NH4＋

B：[Cu(NH3)4]2+ ＋2OH－＝ 4NH3＋

CuO↓黑色＋H2O

注：反应式中的OH－为原反应溶液提供的（碱性条件下）

（3）Cu(II)的氧化性和Cu(I)的配位化合物

A：Cu2+＋I－＝ 2CuI↓白＋I2用淀粉溶液检验

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。B：Cu2+＋ 2OH－＝Cu(OH)2↓蓝色

Cu(OH)2＋ 2OH－ = [Cu(OH)4]2－蓝色

[Cu(OH)4]2－＋C16H12O6(葡萄糖) ＝加热＝ Cu2O↓红＋ 4OH－＋C16H12O7＋2H2O 或：[Cu(OH)4]2－＋CH2OH(CHOH)4CHO＝Cu2O↓红＋4OH－＋CH2OH(CHOH)4COOH＋2H2O 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，而呈现多种颜色黄、橙黄、鲜红或深棕。

一份：Cu2O＋4H＋＝ Cu2+＋Cu Cu2+ 0.158 Cu+ 0.522 Cu

另一份：Cu2O＋4NH3•H2O＝2[Cu(NH3)2]+无色溶液＋ 3H2O＋2OH－

2[Cu(NH3)2]+＋ 4NH3•H2O＋1/2O2＝ 2[Cu(NH3)4]2+蓝色溶液＋2OH－＋3H2O

0.401-0.02>0

C： Cu ＋ Cu2+＋ 4Cl－＝加热＝ 2[CuCl2]－深棕色

[CuCl2]－＝稀释＝CuCl↓白＋ Cl－

一份：CuCl ＋ 2NH3＝2[Cu(NH3)2]+＋ Cl－

2[Cu(NH3)2]+＋ 4NH3•H2O＋1/2O2＝ 2[Cu(NH3)4]2+蓝色溶液＋2OH－＋3H2O

另一份：CuCl＋ Cl－(浓) ＝ [CuCl2]－深棕色若稀释又生成沉淀

2．氧化银的生成和性质

Ag+＋ OH－＝AgOH↓白色（不稳定，极易失水）

2AgOH ＝ Ag2O↓暗棕色＋H2O

Ag2O＋2H＋＝ 2Ag+＋H2O

Ag2O＋4NH3•H2O＝2[Ag(NH3)2]+ ＋ 3H2O＋2OH－

3．锌镉汞的化合物

（1）锌和镉氢氧化物的生成和性质

Zn 2+ ＋ 2OH －

＝Zn(OH)2↓白色 Zn(OH)2 ＋ H 2SO 4 = ZnSO 4 ＋H 2O （Zn(OH)2＋ 2H ＋ ＝Zn 2+ ＋2H 2O ） 沉淀溶解 Zn(OH)2 ＋ 2NaOH = Na 2[Zn(OH)4] （Zn 2+ ＋ 4OH － ＝Zn(OH)4－） 沉淀溶解 Zn(OH)2两性

Cd 2+ ＋ 2OH －

＝Cd(OH)2↓白色 Cd(OH)2 ＋ H 2SO 4 = CdSO 4 + H 2O （Cd(OH)2＋ 2H ＋ ＝Cd 2+ ＋2H 2O ） 沉淀溶解 Cd(OH)2碱性。

（2）氧化汞的生成和性质

Hg 2+ ＋ 2OH －

＝HgO 2↓黄色＋H 2O HgO ＋ 2HNO 3 = HgNO 3 ＋ H 2O （HgO 2＋ 2H ＋ ＝Hg 2+ ＋H 2O ） 沉淀溶解 HgO ＋ NaOH = 不反应

HgO 碱性

（3）锌镉汞的配合物

A ．锌镉汞的氨合物

Zn 2+ ＋ 2NH 3•H 2O(适量)＝ Zn(OH)2↓白色 ＋ 2 NH 4＋

K sp ＝1.2×10－7 Zn 2+ ＋ 4NH 3•H 2O(过量) ＝[Zn(NH 3)4]2+无色溶液＋4H 2O K 稳＝5.0×108 Zn(OH)2 ＋ 4NH 3•H 2O ＝[Zn(NH 3)4]2+＋ 2OH －＋4H 2O K ＝K 稳×K sp ＝60

Cd 2+ ＋ 2NH 3•H 2O(适量)＝ Cd(OH)2↓白色＋2 NH 4＋ K sp ＝5.27×10－15 Cd 2+ ＋ 4NH 3•H 2O(过量) ＝[Cd(NH 3)4]2+无色溶液＋4H 2O K 稳＝1.4×106 Cd(OH)2 ＋ 4NH 3•H 2O ＝[Cd(NH 3)4]2+＋ 2OH －＋4H 2O K ＝K 稳×K sp ＝10－9

HgCl 2 ＋ 2NH 3•H 2O ＝ Hg(NH 2)Cl ↓白＋ 2

NH 4Cl Hg 2+不生成氨配合物 B ．汞配合物的生成和应用

Hg 2+ ＋ 2I －

＝ HgI 2↓红色 HgI 2 ＋ 2I －(过量) ＝ [HgI 4]2－

无色溶液 2[HgI 4]2－＋NH 4＋＋ 4OH － ＝Hg 2NI •H 2O ↓红色＋ 7I －＋3H 2O Hg 2NH •H 2O 一水合碘化二汞铵[Hg=N －Hg]＋I

－ ｛[HgI 4]2－与碱溶液的混合液称为碘化氨基•氧合二汞(II)（或碘化氧二汞铵）｝

奈斯勒试剂 用于检验NH 4＋NH 4Cl ＋ 2K 2[HgI 4] ＋ 4NaOH ＝ ↓红色 + KCl + 4NaI + 3H 2O O Hg

NH Hg

2I

四、注意事项： 在Cu(I)和Cu(II)互相转化实验中，[Cu(NH 3)2]+ 的无色溶液不稳定，很容易被氧化为蓝