過渡族元素（二）

實驗目的： 

1. 掌握銅、銀、鋅、鎘、汞氧化物和氫氧化物的性質。 

2. 掌握銅() Ⅰ與(yu) 銅()Ⅱ之間、汞()Ⅰ與(yu) 汞()Ⅱ之間的轉化反應及條件。 

3. 了解銅、銀、鋅、鎘、汞硫化物的生成與(yu) 溶解。 

4. 掌握銅()Ⅰ、銀、汞鹵化物的溶解性。 

5. 掌握銅、銀、鋅、鎘、汞配合物的生成與(yu) 性質。 

6. 學習(xi) Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+的鑒定方法。 

實驗原理：  

銅和銀是周期係第BⅠ族元素，價(jia) 層電子構型分別為(wei) 3d104s1和4d105s1。銅的重要氧化值為(wei) +1和+2，銀主要形成氧化值為(wei) +1的化合物。 

鋅、鎘、汞是周期係第BⅡ族元素，價(jia) 層電子構型(n-1)d10ns2，它們(men) 都形成氧化值為(wei) +2的化合物，汞還能形成氧化值為(wei) +1的化合物。 

Zn(OH)2是兩(liang) 性氫氧化物。Cu(OH)2兩(liang) 性偏堿，能溶於(yu) 較濃的NaOH溶液。Cu(OH)2的熱穩定性差，受熱分解為(wei) CuO和H2O。Cd(OH)2是堿性氫氧化物。AgOH，Hg(OH)2，Hg2(OH)2都很不穩定，極易脫水變成相應的氧化物，而Hg2O也不穩定，易歧化為(wei) HgO和Hg。 

某些Cu()Ⅱ，Ag()Ⅰ，Hg()Ⅱ的化合物具有一定的氧化性。例如，Cu2+能與(yu) I-反應生成CuI和I2；[Cu(OH)4]2-和[Ag(NH3)2]+都能被醛類或某些糖類還原，分別生成Ag和Cu2O；HgCl2與(yu) SnCl2反應用於(yu) Hg2+或Sn2+的鑒定。 

水溶液中的Cu+不穩定，易歧化為(wei) Cu2+和Cu。CuCl和CuI等Cu()Ⅰ的鹵化物難溶於(yu) 水，通過加合反應可分別生成相應的配離子[CuCl2]-和[CuI2]-等，它們(men) 在水溶液中較穩定。CuCl2溶液與(yu) 銅屑及濃HCl混合後加熱可製得[CuCl2]-，加水稀釋時會(hui) 析出CuCl沉澱。 

Cu2+與(yu) K4[Fe(CN)6]在中性或弱酸性溶液中反應，生成紅棕色的Cu2[Fe(CN)6]沉澱，此反應用於(yu) 鑒定Cu2+。 

Ag+與(yu) 稀HCl反應生成AgCl沉澱，AgCl溶於(yu) NH3·H2O溶液生成[Ag(NH3)2]+，再加入稀HNO3有AgCl沉澱生成，或加入KI溶液，生成 AgI沉澱。利用這一係列反應可以鑒定Ag+。 

當加入相應的試劑時，還可以實現下列依次的轉化： 

  [Ag(NH3)2]+→AgBr(s)→[Ag(S2O3)2]3-→AgI(s)→[Ag(CN)2]-→Ag2S(s) 

AgCl，AgBr，AgI等也能通過加合反應分別生成[AgCl2]-，[AgBr2]-，[AgI2]-等配離子。 

Cu2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+與(yu) 飽和H2S溶液反應都能生成相應的硫化物。ZnS能溶於(yu) 稀HCl。CdS不溶於(yu) 稀HCl，但溶於(yu) 濃HCl。利用黃色CdS的生成反應可以鑒定Cd2+。CuS和Ag2S溶於(yu) 濃HNO3。HgS溶於(yu) 王水。 

Cu2+，Cu+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+都能形成氨合物。[Cu(NH3)2]+是無色的，易被空氣中的O2氧化為(wei) 深藍色的[Cu(NH3)4]2+。Cu2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+與(yu) 適量氨水反應生成氫氧化物、氧化物或堿式鹽沉澱，而後溶於(yu) 過量的氨水(有的需要有NH4Cl 存在)。 

Hg22+在水溶液中較穩定，不易歧化為(wei) Hg2+和Hg。但Hg22+與(yu) 氨水、飽和H2S或KI溶液反應生成的Hg()Ⅰ化合物都能被歧化為(wei) Hg()Ⅱ的化合物和Hg。例如：Hg22+與(yu) I-反應成Hg2I2，當I-過量時則生成[HgI4]2-和Hg。 

在堿性條件下，Zn2+與(yu) 二苯硫腙反應生成粉紅色的螯合物，此反應用於(yu) 鑒定Zn2+。 

儀(yi) 器、藥品及材料 

儀(yi) 器：點滴板、水浴鍋 

藥品： 

酸：HNO3(2.0mol·L-1，濃)，HCl(2.0mol·L-1，6.0mol·L-1，濃)，HAc(2.0mol·L-1)，H2SO4(2.0mol·L-1)， H2S(飽和) 

堿：NaOH(2.0mol·L-1，6.0mol·L-1，40%)，NH3·H2O(2.0mol·L-1，6.0mol·L-1) 

鹽： KNCS(0.1mol·L-1，飽和)，Fe(NO3)3(0.1mol·L-1)，KI(0.1mol·L-1，2mol·L-1)，Cu(NO3)2(0.1mol·L-1)，Co(NO3)2(0.1mol·L-1)，Ni(NO3)2(0.1mol·L-1)， Ag(NO3)(0.1mol·L-1)，Hg2(NO3)2(0.1mol·L-1)，Ba(NO3)2(0.1mol·L-1)，BaCl2(0.1mol·L-1)，Hg(NO3)2(0.1mol·L-1)，CuCl2(1mol·L-1)，Na2S2O3(0.1mol·L-1)，K4[Fe(CN)6](0.1mol·L-1)，Zn(NO3)2(0.1mol·L-1)，SnCl2(0.1mol·L-1)，HgCl2(0.1mol·L-1)，CuSO4(0.1mol·L-1)，NH4Cl(1mol·L-1)，Cd(NO3)2 (0.1mol·L-1)，NaCl(0.1mol·L-1)，KBr(0.1mol·L-1)  

固體(ti) ：銅屑 

其它：10%葡萄糖，澱粉溶液，二苯硫腙的CCl4溶液 

材料：Pb(Ac)2試紙 

實驗內(nei) 容 

1. 銅、銀、鋅、鎘、汞的氫氧化物或氧化物的生成和性質 

在5支試管中分別加幾滴0.1mol·L-1的CuSO4溶液、AgNO3溶液、ZnSO4溶液、CdSO4溶液及Hg(NO3)2溶液，然後滴加2.0mol·L-1 NaOH溶液，觀察現象。將每個(ge) 試管中的沉澱分為(wei) 兩(liang) 份，分別檢驗其酸堿性。寫(xie) 出有關(guan) 的反應方程式。 

2. Cu()Ⅰ化合物的生成和性質 

（1）取幾滴0.1mol·L-1 CuSO4溶液，滴加6.0mol·L-1 NaOH溶液至過量，再加入10%葡萄糖溶液，搖勻，加熱至沸，觀察現象。離心分離，棄去清液，將沉澱洗滌後分為(wei) 兩(liang) 份，一份加入2.0mol·L-1 H2SO4溶液，另一份加入6.0mol·L-1 NH3·H2O溶液，靜置片刻，觀察現象。寫(xie) 出有關(guan) 的反應方程式。 

（2）取1.0mol·L-1 CuCl2溶液1mL，加1mL濃HCl和少量銅屑，加熱至溶液呈泥黃色，將溶液倒入另一支盛有去離子水的試管中(將銅屑水洗後回收)，觀察現象。離心分離，將沉澱洗滌後分為(wei) 兩(liang) 份，一份加入濃HCl，另一份加入2mol·L-1 NH3·H2O溶液，觀察現象。寫(xie) 出有關(guan) 的反應方程式。 

（3）取幾滴0.1mol·L-1 CuSO4溶液，滴加0.1mol·L-1KI溶液，觀察現象。離心分離，在清液中加1滴澱粉溶液，觀察現象。將沉澱洗滌兩(liang) 次後，滴加2mol·L-1 KI溶液，觀察現象，再將溶液加水稀釋，觀察有何變化。寫(xie) 出有關(guan) 的反應方程式。 

3. Cu+的鑒定 

在點滴板上加1滴0.1mol·L-1 CuSO4溶液，再加1滴2mol·L-1 HAc溶液和1滴0.1mol·L-1 K4[Fe(CN)6]溶液，觀察現象。寫(xie) 出反應方程式。 

4. Ag()Ⅰ係列實驗 

取幾滴0.1mol·L-1 AgNO3溶液，選用適當的試劑從(cong) Ag+開始，依次經AgCl(s)，[Ag(NH3)2]+，AgBr(s)，[Ag(S2O3)2]3-，AgI(s)，[AgI2]-後到Ag2S的轉化。觀察現象，寫(xie) 出有關(guan) 的反應方程式。 

5. 銀鏡反應 

在一支幹淨的試管中加入0.1mol·L-1 AgNO3溶液1mL，滴加2.0mol·L-1 NH3·H2O溶液至生成的沉澱剛好溶解，加10%葡萄糖溶液2mL，放在水浴中加熱片刻，觀察現象。然後倒掉溶液，加2.0mol·L-1 HNO3溶液使銀溶解後回收。寫(xie) 出有關(guan) 的反應方程式。 

6. 銅、銀、鋅、鎘、汞硫化物的生成和性質 

在6支試管中分別加入1滴0.1mol·L-1 的CuSO4溶液、AgNO3溶液、Zn(NO3)2溶液、Cd(NO3)2溶液、Hg(NO3)2溶液和Hg2(NO3)2溶液，再各滴加飽和H2S溶液，觀察現象。離心分離，試驗CuS和Ag2S在濃HNO3中，ZnS在稀HCl中，CdS在6mol·L-1 HCl溶液中，HgS在王水中的溶解性。 

7. 銅、銀、鋅、鎘、汞氨合物的生成 

在6支試管中分別加幾滴0.1mol·L-1 CuSO4溶液、AgNO3溶液、Zn(NO3)2溶液、 Cd(NO3)2溶液、Hg(NO3)2溶液和Hg2(NO3)2溶液，然後逐滴加入6mol·L-1 NH3·H2O溶液至過量(如果沉澱不溶解，再加1mol·L-1 NH4Cl溶液)，觀察現象。寫(xie) 出有關(guan) 的反應方程式。 

8. 汞鹽與(yu) KI的反應 

（1）取2滴0.1mol·L-1 Hg(NO3)2溶液，逐滴加入0.1mol·L-1 KI溶液至過量，觀察現象。然後加幾滴6.0mol·L-1 NaOH溶液和1滴1.0mol·L-1 NH4Cl溶液，觀察有何現象。寫(xie) 出有關(guan) 的反應方程式。 

（2）取1滴0.1mol·L-1 Hg2(NO3)2溶液，逐滴加入0.1mol·L-1 KI溶液，觀察現象。寫(xie) 出有關(guan) 的反應方程式。 

9.  Zn2+的鑒定 

取0.1mol·L-1 Zn(NO3)2溶液2滴，加幾滴6.0mol·L-1 NaOH溶液，再加0.5mL二苯硫腙的CCl4溶液，搖蕩試管，觀察水溶液層和CCl4層顏色的變化。寫(xie) 出反應方程式。 

10. 混合離子的分離與(yu) 鑒定 

試設計方法，分離、鑒定下列混合離子： 

（1）Cu2+，Ag+，Fe3+； 

（2）Zn2+，Ni2+，Ba2+。 

圖示分離和鑒定步驟，寫(xie) 出現象和有關(guan) 的反應方程式。 

思考題 

1. CuI能溶於(yu) 飽和KNCS溶液，生成的產(chan) 物是什麽(me) ？將溶液稀釋後會(hui) 生成什麽(me) 沉澱？  

2. Ag2O能否溶於(yu) 2mol·L-1NH3·H2O溶液？ 

3. 用K4[Fe(CN)6]鑒定Cu2+的反應在中性或酸性溶液中進行，若加入NH3·H2O或NaOH溶液會(hui) 發生什麽(me) 反應？ 

4. AgCl，PbCl2，Hg2Cl2都不溶於(yu) 水，如何將它們(men) 分離開？