实验十一　铜、银、锌、镉、汞

【实验目的】

（1）掌握铜、银、锌、镉、汞的氧化物或氢氧化物的酸碱性。

（2）掌握铜、银、锌、镉、汞形成配合物的性质。

（3）了解Cu（Ⅱ）与Cu（Ⅰ），Hg（Ⅱ）与Hg（Ⅰ）的相互转化条件。

【实验原理】

ds区元素是指元素周期表中的ⅠB、ⅡB两族元素，包括IB族：铜（Cu）、银（Ag）、金（Au）；IIB族：锌（Zn）、镉（Cd）、汞（Hg）元素。本实验研究铜、银、锌、镉、汞的化合物性质。铜、银在化合物中的氧化值有+3、+2、+1价，其中铜的+2价化合物最为稳定，+3价铜的化合物氧化性强，稳定性差。+1价铜在溶液中不稳定。银的+1价化合物最为稳定，化合物种类也最多。而+2、+3价化合物氧化性强，稳定性差。锌、镉通常为+2价化合物，汞+2价、+1价。

这些元素的化合物多数较难溶于水，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。比如，ds区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加热则生成橘红色HgO变体。

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。其中HgS可溶于过量的Na2S，与S2-生成无色的配离子。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。

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。例如和等。Hg2+与I-反应先生成橘红色HgI2沉淀，加入过量的I-则生成无色的配离子，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（深蓝）、Ag（NH3）2+（无色）、（无色）、（无色）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。

【实验仪器与试剂】

仪器：离心机，酒精灯，试管。

试剂：汞，CuCl2（s），KBr（s），盐酸（浓），H2SO4（1mol·L-1），NaOH（2mol·L-1、6mol·L-1），NH3·H2O（2mol·L-1、浓），葡萄糖10％（质量分数），KSCN25％（质量分数），Na2SO3（2mol·L-1），KI（2mol·L-1），CuSO4（0.1mol/L），AgNO3（0.1mol/L），ZnSO4（0.1mol/L），CdSO4（0.1mol/L），Hg（NO3）2（0.1mol/L），HgCl2（0.1mol/L），NaCl（0.1mol/L），Na2S2O3（0.1mol/L），NH4Cl（0.1mol/L），硫粉，锌盐，钴盐。

【实验步骤】

一、氢氧化物的生成与性质

分别向CuSO4、AgNO3、ZnSO4、CdSO4、Hg（NO3）2溶液中滴加2mol·L-1NaOH，观察产生沉淀的颜色形态。并试验其酸碱性和对热稳定性，实验结果列于表2-10。

注：以下实验内容参考表2-10，自行设计表格，书写反应方程式和实验现象。

二、配合物

1.氨合物

分别向CuSO4、AgNO3、ZnSO4、CdSO4、HgCl2溶液中滴加2mol·L-1NH3·H2O，观察沉淀的生成与溶解。再试验沉淀溶解后的溶液对酸、碱和热的稳定性。写出有关的反应式。

2.其它配体的配合物

（1）银的配合物。

①银的配合物与卤化银间的配合与沉淀平衡　利用AgNO3、NaCl、KBr、KI、Na2S2O3、2mol·L-1NH3·H2O等试剂设计系列试管实验，比较AgCl、AgBr和AgI溶解度的大小以及Ag+与NH3·H2O、Na2S2O3生成的配合物稳定性的大小。记录有关现象，写出反应式。

②银镜的制作　在试管中加入少量AgNO3溶液，然后滴加2mol·L-1NH3·H2O至生成沉淀刚好溶解为止。再向溶液中加入少量10％（质量分数）的葡萄糖溶液，水浴加热，观察现象，写出反应式，并加以解释。

（2）汞的配合物的生成及应用。

①在Hg（NO3）2溶液中逐滴加入KI溶液，观察沉淀的生成与溶解。然后往溶解后的溶液中加入2mol·L-1NaOH溶液使呈碱性，再加入几滴氯化铵溶液，观察现象。写出反应式（此反应可用于检验离子的存在）。

②在Hg（NO3）2溶液中逐滴加入25％（质量分数）KSCN溶液，观察沉淀的生成与溶解，写出反应式。把溶液分成两份，分别加入锌盐和钴盐，并用玻璃棒摩擦试管壁，观察白色Zn［Hg（SCN）4］和蓝色Co［Hg（SCN）4］沉淀的生成。（这反应可用于定性检验Zn2+、Co2+）。

（3）铜（Ⅱ）的配合物。向少量固体CuCl2中加入浓盐酸，温热，使固体溶解，再加入少量蒸馏水，观察溶液的颜色，写出反应式。

取少量固体KBr，慢慢加入上述溶液中，直到振荡后不再溶解为止。观察现象，并作解释。

三、铜（Ⅰ）化合物及其性质

1.碘化亚铜（Ⅰ）的形成

在CuSO4溶液中加入KI溶液，观察现象，用实验验证反应产物，写出反应式。

取少量固体CuCl2，加入8～10mL2mol·L-1Na2SO3溶液，搅拌，观察现象，若有沉淀产生，取其少许分别试验沉淀与浓氨水和浓盐酸作用，观察现象，写出反应式。

2.氧化亚铜（Ⅰ）的形成和性质

在CuSO4溶液中加入过量的6mol·L-1NaOH溶液，使最初生成的沉淀完全溶解。然后再加入数滴10％（质量分数）葡萄糖溶液，摇匀，微热，观察现象。若生成沉淀，离心分离，并用蒸馏水洗涤沉淀。往沉淀中加入1mol·L-1H2SO4溶液，再观察现象，列表写出反应方程式。

四、汞（Ⅱ）和汞（Ⅰ）相互转化

1.Hg2+离子转化为离子

①在Hg（NO3）2溶液中加入数滴NaCl溶液，观察现象。

②少量Hg（NO3）2溶液中加入一滴汞。振荡试管，把清液转移至另一试管中（余下的汞要回收）。将溶液分成两份，在其中一份清液中加入NaCl溶液数滴，观察现象，并与上一试验对比，写出反应式。另一份供下一实验用。

2.汞（Ⅰ）的歧化分解

在上一个实验制得的Hg2（NO3）2溶液中滴加2mol·L-1KI溶液，观察现象，写出反应式。

【思考题】

（1）Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+与NaOH反应的产物分别为什么？

（2）比较铜（Ⅰ）化合物和铜（Ⅱ）化合物的稳定性。说明铜（Ⅰ）和铜（Ⅱ）互相转化的条件。

（3）试验汞及其化合物性质时应注意那些安全措施？

【注意事项】

（1）银镜实验后试管要马上清洗。

（2）做汞转化实验时要注意操作规范，不要将汞滴落出来，并准备硫粉以防外落。