过渡族元素（二）

实验目的： 

1. 掌握铜、银、锌、镉、汞氧化物和氢氧化物的性质。 

2. 掌握铜() Ⅰ与铜()Ⅱ之间、汞()Ⅰ与汞()Ⅱ之间的转化反应及条件。 

3. 了解铜、银、锌、镉、汞硫化物的生成与溶解。 

4. 掌握铜()Ⅰ、银、汞卤化物的溶解性。 

5. 掌握铜、银、锌、镉、汞配合物的生成与性质。 

6. 学习Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+的鉴定方法。 

实验原理：  

铜和银是周期系第BⅠ族元素，价层电子构型分别为3d104s1和4d105s1。铜的重要氧化值为+1和+2，银主要形成氧化值为+1的化合物。 

锌、镉、汞是周期系第BⅡ族元素，价层电子构型(n-1)d10ns2，它们都形成氧化值为+2的化合物，汞还能形成氧化值为+1的化合物。 

Zn(OH)2是两性氢氧化物。Cu(OH)2两性偏碱，能溶于较浓的NaOH溶液。Cu(OH)2的热稳定性差，受热分解为CuO和H2O。Cd(OH)2是碱性氢氧化物。AgOH，Hg(OH)2，Hg2(OH)2都很不稳定，极易脱水变成相应的氧化物，而Hg2O也不稳定，易歧化为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+能与I-反应生成CuI和I2；[Cu(OH)4]2-和[Ag(NH3)2]+都能被醛类或某些糖类还原，分别生成Ag和Cu2O；HgCl2与SnCl2反应用于Hg2+或Sn2+的鉴定。 

水溶液中的Cu+不稳定，易歧化为Cu2+和Cu。CuCl和CuI等Cu()Ⅰ的卤化物难溶于水，通过加合反应可分别生成相应的配离子[CuCl2]-和[CuI2]-等，它们在水溶液中较稳定。CuCl2溶液与铜屑及浓HCl混合后加热可制得[CuCl2]-，加水稀释时会析出CuCl沉淀。 

Cu2+与K4[Fe(CN)6]在中性或弱酸性溶液中反应，生成红棕色的Cu2[Fe(CN)6]沉淀，此反应用于鉴定Cu2+。 

Ag+与稀HCl反应生成AgCl沉淀，AgCl溶于NH3·H2O溶液生成[Ag(NH3)2]+，再加入稀HNO3有AgCl沉淀生成，或加入KI溶液，生成 AgI沉淀。利用这一系列反应可以鉴定Ag+。 

当加入相应的试剂时，还可以实现下列依次的转化： 

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

AgCl，AgBr，AgI等也能通过加合反应分别生成[AgCl2]-，[AgBr2]-，[AgI2]-等配离子。 

Cu2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+与饱和H2S溶液反应都能生成相应的硫化物。ZnS能溶于稀HCl。CdS不溶于稀HCl，但溶于浓HCl。利用黄色CdS的生成反应可以鉴定Cd2+。CuS和Ag2S溶于浓HNO3。HgS溶于王水。 

Cu2+，Cu+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+都能形成氨合物。[Cu(NH3)2]+是无色的，易被空气中的O2氧化为深蓝色的[Cu(NH3)4]2+。Cu2+，Ag+，Zn2+，Cd2+，Hg2+与适量氨水反应生成氢氧化物、氧化物或碱式盐沉淀，而后溶于过量的氨水(有的需要有NH4Cl 存在)。 

Hg22+在水溶液中较稳定，不易歧化为Hg2+和Hg。但Hg22+与氨水、饱和H2S或KI溶液反应生成的Hg()Ⅰ化合物都能被歧化为Hg()Ⅱ的化合物和Hg。例如：Hg22+与I-反应成Hg2I2，当I-过量时则生成[HgI4]2-和Hg。 

在碱性条件下，Zn2+与二苯硫腙反应生成粉红色的螯合物，此反应用于鉴定Zn2+。 

仪器、药品及材料 

仪器：点滴板、水浴锅 

药品： 

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

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

盐： KNCS(0.1mol·L-1，饱和)，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)  

固体：铜屑 

其它：10%葡萄糖，淀粉溶液，二苯硫腙的CCl4溶液 

材料：Pb(Ac)2试纸 

实验内容 

1. 铜、银、锌、镉、汞的氢氧化物或氧化物的生成和性质 

在5支试管中分别加几滴0.1mol·L-1的CuSO4溶液、AgNO3溶液、ZnSO4溶液、CdSO4溶液及Hg(NO3)2溶液，然后滴加2.0mol·L-1 NaOH溶液，观察现象。将每个试管中的沉淀分为两份，分别检验其酸碱性。写出有关的反应方程式。 

2. Cu()Ⅰ化合物的生成和性质 

（1）取几滴0.1mol·L-1 CuSO4溶液，滴加6.0mol·L-1 NaOH溶液至过量，再加入10%葡萄糖溶液，摇匀，加热至沸，观察现象。离心分离，弃去清液，将沉淀洗涤后分为两份，一份加入2.0mol·L-1 H2SO4溶液，另一份加入6.0mol·L-1 NH3·H2O溶液，静置片刻，观察现象。写出有关的反应方程式。 

（2）取1.0mol·L-1 CuCl2溶液1mL，加1mL浓HCl和少量铜屑，加热至溶液呈泥黄色，将溶液倒入另一支盛有去离子水的试管中(将铜屑水洗后回收)，观察现象。离心分离，将沉淀洗涤后分为两份，一份加入浓HCl，另一份加入2mol·L-1 NH3·H2O溶液，观察现象。写出有关的反应方程式。 

（3）取几滴0.1mol·L-1 CuSO4溶液，滴加0.1mol·L-1KI溶液，观察现象。离心分离，在清液中加1滴淀粉溶液，观察现象。将沉淀洗涤两次后，滴加2mol·L-1 KI溶液，观察现象，再将溶液加水稀释，观察有何变化。写出有关的反应方程式。 

3. Cu+的鉴定 

在点滴板上加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，观察现象。写出反应方程式。 

4. Ag()Ⅰ系列实验 

取几滴0.1mol·L-1 AgNO3溶液，选用适当的试剂从Ag+开始，依次经AgCl(s)，[Ag(NH3)2]+，AgBr(s)，[Ag(S2O3)2]3-，AgI(s)，[AgI2]-后到Ag2S的转化。观察现象，写出有关的反应方程式。 

5. 银镜反应 

在一支干净的试管中加入0.1mol·L-1 AgNO3溶液1mL，滴加2.0mol·L-1 NH3·H2O溶液至生成的沉淀刚好溶解，加10%葡萄糖溶液2mL，放在水浴中加热片刻，观察现象。然后倒掉溶液，加2.0mol·L-1 HNO3溶液使银溶解后回收。写出有关的反应方程式。 

6. 铜、银、锌、镉、汞硫化物的生成和性质 

在6支试管中分别加入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，再各滴加饱和H2S溶液，观察现象。离心分离，试验CuS和Ag2S在浓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. 铜、银、锌、镉、汞氨合物的生成 

在6支试管中分别加几滴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，然后逐滴加入6mol·L-1 NH3·H2O溶液至过量(如果沉淀不溶解，再加1mol·L-1 NH4Cl溶液)，观察现象。写出有关的反应方程式。 

8. 汞盐与KI的反应 

（1）取2滴0.1mol·L-1 Hg(NO3)2溶液，逐滴加入0.1mol·L-1 KI溶液至过量，观察现象。然后加几滴6.0mol·L-1 NaOH溶液和1滴1.0mol·L-1 NH4Cl溶液，观察有何现象。写出有关的反应方程式。 

（2）取1滴0.1mol·L-1 Hg2(NO3)2溶液，逐滴加入0.1mol·L-1 KI溶液，观察现象。写出有关的反应方程式。 

9.  Zn2+的鉴定 

取0.1mol·L-1 Zn(NO3)2溶液2滴，加几滴6.0mol·L-1 NaOH溶液，再加0.5mL二苯硫腙的CCl4溶液，摇荡试管，观察水溶液层和CCl4层颜色的变化。写出反应方程式。 

10. 混合离子的分离与鉴定 

试设计方法，分离、鉴定下列混合离子： 

（1）Cu2+，Ag+，Fe3+； 

（2）Zn2+，Ni2+，Ba2+。 

图示分离和鉴定步骤，写出现象和有关的反应方程式。 

思考题 

1. CuI能溶于饱和KNCS溶液，生成的产物是什么？将溶液稀释后会生成什么沉淀？  

2. Ag2O能否溶于2mol·L-1NH3·H2O溶液？ 

3. 用K4[Fe(CN)6]鉴定Cu2+的反应在中性或酸性溶液中进行，若加入NH3·H2O或NaOH溶液会发生什么反应？ 

4. AgCl，PbCl2，Hg2Cl2都不溶于水，如何将它们分离开？