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⽆机化学实验报告-DS区元素实验11 ds 区元素（铜、银、锌、镉、汞）的性质⼀、实验⽬的1、掌握铜、锌氢氧化物的酸碱性；2、掌握铜、银、锌、汞的配合物的⽣成和性质； 6、掌握铜、银、锌、汞离⼦的分离与鉴定⽅法。
⼆、实验原理IB IIBCu 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Ag 2O 。
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Hg 2O(I)。
易形成配合物是这两副族的特性，Cu 2+、Ag +、Zn 2+、Cd 2+与过量的氨⽔反应时分别⽣成[Cu(NH 3)4]2+、[Ag(NH 3)2]+、[Zn(NH 3)4]2+、[Cd(NH 3)4]2+。
但是Hg 2+和Hg 22+与过量氨⽔反应时，如果没有⼤量的NH 4+存在，并不⽣成氨配离⼦。
如：HgCl 2 ＋ 2NH 3 ＝ Hg(NH 2)Cl↓⽩＋ 2 NH 4Cl Hg 2Cl 2 ＋ 2NH 3 ＝ Hg(NH 2)Cl↓⽩＋ Hg↓⿊＋NH 4Cl（观察为灰⾊）Cu 2+具有氧化性，与I －反应，产物不是CuI 2，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(NH)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、氧化物的⽣成和性质（1）Cu2O的⽣成和性质Cu2+＋2OH-＝Cu(OH)2↓蓝⾊Cu(OH)2＋2OH- = [Cu(OH)4]-2-蓝⾊2[Cu(OH)4]2-＋C6H12O6(葡萄糖) ＝Cu2O↓(红) ＋4OH-＋C16H12O7＋2H2O或：2Cu2+ + 5OH- +C6H12O6 = Cu2O↓+ C6H11O7- + 3H2O （须加热）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。
无机化学实验报告-ds区元素实验名称：ds区元素实验实验目的：通过实验了解ds区元素的性质，并掌握ds区元素的化学反应。
实验步骤：1. 实验前准备：取出实验器材和试剂，清洗干净。
2. 实验1：铑（Rh）和铱（Ir）颜色对比实验。
将Rh和Ir放在白纸上比较颜色的不同。
Rh呈现银白色，而Ir呈现黄色，可以清晰地区分这两种元素。
先将Rh粉磨成粉末状，并称取一定量的Rh，加入200毫升的盐酸中。
在加热的过程中，观察Rh在盐酸中的反应。
Rh在盐酸中反应，生成RhCl3的无色溶液，并放出氢气。
反应方程式：2Rh + 6HCl → 2RhCl3 + 3H2。
4. 实验3：铱（Ir）的化学反应实验。
将Ir和硫在空气中加热时，会发生强烈的反应，生成黑色的IrS2。
IrS2是一种比较稳定的化合物，可以在空气中保存。
反应方程式：2Ir + 3S → IrS2。
实验结果及分析：通过这些实验，我们可以发现ds区元素的某些性质和化学反应式。
Rh和Ir颜色的对比实验，让我们比较容易地区分这两种元素。
在Rh的化学反应实验中，我们可以清晰地看到Rh粉末加入盐酸中反应时，生成RhCl3的无色溶液，同时放出氢气。
而在Ir的实验中，我们可以发现，在空气中加热Ir和硫时，会形成黑色的IrS2，是一种比较稳定的化合物，可以在空气中保存。
结论：通过本次实验，我们了解了ds区元素的某些性质和化学反应式，学会了如何区分Rh和Ir的颜色差别，并掌握了Rh和Ir的化学反应过程。
同时，通过实验过程中的观察和分析，将理论知识和实际操作紧密结合起来，有助于更好地理解和掌握相关科学知识。
第十二章ds区元素12。
1 铜族元素 (1)12。
2 锌族元素 (10)12.1 铜族元素12。
1.1 铜族元素通性铜族元素1。
铜族元素通性铜族元素的氧化态有＋1，＋2，＋3三种，这是由于铜族元素最外层ns电子和次外层（n-1)d电子能量相差不大。
有人认为在本族元素中,元素第二电离能与第一电离能的差值越小，它的常见氧化值就越高.对于Cu、Ag、Au,Δ（I2—I1）Au 〈Δ(I2—I1）Cu < Δ(I2-I1）Ag所以常见氧化态物＋3，＋2，＋1。
铜、银、金的标准电势图如下所示：12.1.2 铜族元素金属单质2。
铜族元素金属单质(1）.物理性质铜和金是所有金属中仅有的呈现特殊颜色的二种金属，铜族元素的熔点、沸点、硬度均比相应的碱金属高。
这可能与d电子也参与形成金属键有关。
由于铜族金属均是面心立方晶体（如下图），它们不仅堆积最密而且存在较多可以滑动的高密度原子层,因而比相应的碱金属（多为体心立方晶体）密度高得多，且有很好的延展性，其中以金最佳。
铜族元素的导电性和传热性在所有金属中都是最好的,银占首位,铜次之。
（2）。
化学性质铜族元素的化学活性远较碱金属低，并按Cu—-Ag-—Au的顺序递减.在潮湿的空气中放久后，铜表面会慢慢生成一层铜绿。
铜绿可防止金属进一步腐蚀，其组成是可变的。
银和金不会发生该反应。
空气中如含有H2S气体与银接触后，银的表面上很快生成一层Ag2S的黑色薄膜而使银失去银白色光泽。
()在电位序中，铜族元素都在氢以后，所以不能置换稀酸中的氢。
但当有空气存在时，铜可缓慢溶解于这些稀酸中：浓盐酸在加热时也能与铜反应,这是因为Cl－和Cu＋形成了较稳定的配离子[CuCl4］3—,使Cu == Cu+＋e-的平衡向右移动：铜易为HNO3、热浓硫酸等氧化性酸氧化而溶解银与酸的反应与铜相似,但更困难一些;而金只能溶解在王水中:铜、银、金在强碱中均很稳定。
12。
1。
3 铜族元素重要化合物3。
第十二章ds区元素12.1 铜族元素 (1)12.2 锌族元素 (10)12.1 铜族元素12.1.1 铜族元素通性铜族元素1.铜族元素通性铜族元素的氧化态有＋1，＋2，＋3三种，这是由于铜族元素最外层ns电子和次外层(n-1)d电子能量相差不大。
有人认为在本族元素中，元素第二电离能与第一电离能的差值越小，它的常见氧化值就越高。
对于Cu、Ag、Au，Δ(I2-I1)Au < Δ(I2-I1)Cu < Δ(I2-I1)Ag所以常见氧化态物＋3，＋2，＋1。
铜、银、金的标准电势图如下所示：12.1.2 铜族元素金属单质2.铜族元素金属单质(1).物理性质铜和金是所有金属中仅有的呈现特殊颜色的二种金属，铜族元素的熔点、沸点、硬度均比相应的碱金属高。
这可能与d电子也参与形成金属键有关。
由于铜族金属均是面心立方晶体（如下图），它们不仅堆积最密而且存在较多可以滑动的高密度原子层，因而比相应的碱金属（多为体心立方晶体）密度高得多，且有很好的延展性，其中以金最佳。
铜族元素的导电性和传热性在所有金属中都是最好的，银占首位，铜次之。
(2).化学性质铜族元素的化学活性远较碱金属低，并按Cu--Ag--Au的顺序递减。
在潮湿的空气中放久后，铜表面会慢慢生成一层铜绿。
铜绿可防止金属进一步腐蚀，其组成是可变的。
银和金不会发生该反应。
空气中如含有H2S气体与银接触后，银的表面上很快生成一层Ag2S的黑色薄膜而使银失去银白色光泽。
()在电位序中，铜族元素都在氢以后，所以不能置换稀酸中的氢。
但当有空气存在时，铜可缓慢溶解于这些稀酸中：浓盐酸在加热时也能与铜反应，这是因为Cl－和Cu＋形成了较稳定的配离子[CuCl4]3-，使Cu == Cu+＋e-的平衡向右移动：铜易为HNO3、热浓硫酸等氧化性酸氧化而溶解银与酸的反应与铜相似，但更困难一些；而金只能溶解在王水中：铜、银、金在强碱中均很稳定。
12.1.3 铜族元素重要化合物3.铜族元素重要化合物(1).氧化物与氢氧化物a.氧化铜、氧化亚铜和氢氧化铜铜可以形成黑色的氧化铜(CuO)和红色的氧化亚铜(Cu2O)，氧化铜和氧化亚铜均不溶于水。
加热氢氧化铜、碱式碳酸铜、硝酸盐都能得到氧化铜；选用温和的还原剂如葡萄糖、羟氨、酒石酸钾钠或亚硫酸钠在碱性溶液中还原Cu(II)盐，可得到氧化亚铜：2Cu2++SO32―+4OH― ==== Cu2O↓+SO42―+2H2O2Cu2++4OH―+C6H12O6 ==== Cu2O↓+C6H11O7+3H2O【问题1】该反应有什么用途？该反应在医疗上用于诊断糖尿病，分析化学上利用这个反应测定醛。
Cu2O在酸性溶液中立即歧化为Cu2+和Cu。
当溶于氨水中形成无色的Cu(NH3)+，它会很快被空气中的氧氧化为蓝色的Cu(NH3)42+。
Cu2++2OH―=Cu(OH)2【问题2】Cu(OH)2是两性吗？它微显两性，以碱性为主，能溶于较浓的强碱形成Cu(OH)42―。
Cu(OH)2 +4NH3·H2O = Cu(NH3)42+ + 4H2O。
Cu(NH3)42+的溶液简称铜氨液，它有溶解纤维的能力，在溶解了纤维的溶液中加水或酸，纤维又可沉淀析出。
纺织工业利用这种性质来制造人造丝。
b.氧化银和氢氧化银将碱金属氢氧化物同硝酸银反应，可以得到棕黑色Ag2O。
(为什么？)由于Ag+极化能力较强，所以一般不生成氢氧化物，而生成氧化物。
在温度低于－45℃，用碱金属氢氧化物和硝酸银的90%酒精溶液作用，则可能得到白色的AgOH沉淀。
潮湿的氧化银具有弱碱性，它容易从大气中吸收CO2；当溶于碳酸铵、氰化钠和氰化钾溶液分别生成[Ag(NH3)2]2CO3、Na[Ag(CN)2]和K[Ag(CN)2]。
2Ag++S2O82―+2H2O ===== 2AgO+4H++2SO42―Ag2O是构成银锌蓄电池的重要原材料；Ag2O和MnO2，Cr2O3，CuO等的混合物能在室温下将CO迅速氧化成CO2，用于防毒面具中。
(2).盐类a.卤化物CuCl2·2H2O受热时，按下式分解：所以无水CuCl2是在HCl气流中，将CuCl2·2H2O加热到412～423K下制得的，X射线测定表明CuCl2是共价化合物，具有含平面CuCl4单元的链状结构:CuCl2不但易溶于水，而且易溶于乙醇和丙酮。
它在很浓的溶液中呈黄绿色，在较浓溶液中显绿色，在稀溶液中显蓝色。
(为什么？)黄色是由于[CuCl4]2-配离子存在，蓝色是由于[Cu(H2O)6]2+配离子存在，两者并存时显绿色。
但也有人认为在溶液中，随着Cl-离子浓度增大，由于H2O被Cl-取代而将荷移谱带由紫外光区移到可见光区，故溶液由蓝变绿。
卤化银只有AgF易溶于水，在湿空气中潮解，其余均微溶于水，而且依Cl－Br－I的顺序溶解度降低，颜色加深。
AgI有α、β、γ等多种晶型，在419K β-AgI转变为a-AgI，导电性增大近万倍。
在常温下Ag＋导电能力较强，其中以a-AgI为主要成分的常温型固体电解质电池已广泛应用。
(详细资料)在这种电池中，负极为银，正极用含碘或其它银的化合物，其电极反应为：此电池本身放电少，适合长期保存，理论寿命可达10年之久。
金的卤化物具有明显的共价性，如AuCl3，无论在固态或气态都是二聚体，它基本上是平面正方形结构：Au＋在水溶液中易歧化为Au3+和Au,因而Au+在水溶液中不能存在，即使溶解度很小的AuCl也要歧化。
只有当Au＋形成配合物如[Au(CN)2]－才能在水溶液中稳定。
b.硫酸铜CuSO4·5H2O(俗称胆矾)可用铜屑或氧化铜溶于硫酸中制得。
硫酸铜用在铜的电解精炼、电镀、丹尼尔电池、颜料的制造，纺织工业的媒染剂等。
CuSO4·5H2O在不同温度下可逐步失水，最后分解为CuO。
可见各个水分子的结合力不完全一样，实验证明，四个水分子（配位水）以平面四边形配位在Cu2+周围，第五个水分子（阴离子水）以氢键与二个配位水分子和SO4２-结合，SO4２-在平行四边形的上下，形成一个不规则的八面体。
CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构如下图所示：加热失水时，先失去Cu2+的两个非氢键配位水，再失去两个氢键配位水，最后失去阴离子水。
无水硫酸铜为白色粉末，吸湿性很强，不溶于乙醇、乙醚。
吸水后有特征蓝色，利用这一性质可检验乙醇、乙醚中的少量水，在有机合成中用作干燥剂。
c.硝酸银AgNO3晶体加热或受日光直接照射时，均能逐渐分解：因此，AgNO3晶体或溶液都应保存在棕色玻璃瓶中。
AgNO3是一种氧化剂（E Ag+/Ag=0.7992Ｖ），即使在室温，许多有机物都能将它还原为黑色的银粉，例如皮肤与布与之接触后均会生成黑色的银。
大量硝酸银可用于制造照相底片上卤化银。
AgNO3还是重要的分析试剂。
12.1.4 铜族元素主要配合物4.铜族元素主要配合物(1).铜的配合物Cu+为d10电子构型，易与NH3、S2O32-，CN-等易变形的配体形成配离子，如[CuX n]-(n-1)、[Cu(CN)2]-、[Cu(CN)4]3-、[Cu(NH3)2]+等。
大多数Cu(I)配合物是无色的。
Cu+的卤配合物的稳定性顺序为I>Br>Cl，正好与过渡金属离子八面体配合物的光谱化学序列相反。
(为什么？)这符合硬软酸碱原理的软亲软原则的。
[Cu(NH3)2]+溶液可用来定量吸收合成氨原料气中的CO，减压加热后CO可放出。
Cu2+离子为d9构型，比Cu+更容易形成配合物,常见配位数为4、6，配位数为2的很稀少。
Cu(II)配离子多为四短两长键的变形八面体，或平面正方形结构。
如：[Cu(H2O)6]2+、[Cu(NH3)4(H2O)2]2+如：[Cu(en)2]2+（蓝紫色）、CuCl42-由于[Cu(NH3)4]2+的稳定性，大多数微溶的Cu(II)化合物都能被氨水所溶解。
Cu2+为交界酸，它与OH-、Cl-等硬碱离子形成的配离子均不够稳定。
Cu2+还具有一定的氧化性，与还原性阴离子如CN-、I-反应时并不形成Cu(II)的配离子，而是得到较稳定的Cu(I)化合物。
通常认为Cu(III)是罕见的，它非常容易还原，但最近发现其与某些生物过程有关，因而受到重视。
已知的Cu III配合物除K3CuF6为高自旋（两个未成对电子）以外，其它均为低自旋抗磁性，大部分为平面正方形结构，因为Cu III类似于Ni II为d8电子构型。
例如Cu II被碱性ClO-氧化成Cu III配合物：(2).银的配合物Ag+易形成配合物，常见的配位数为2，可与Cl-、NH3、S2O32-、CN-等形成稳定程度不同的配离子。
利用Ag+离子易于形成某些配离子的性质，可使某些难溶银（I）盐溶解。
例如，由于各种AgX的溶解度不同，银的各种配合物的稳定性不同，可发生如下反应：如何判断AgX形成配合物的难易程度？根据K=K sp·K可判断AgX沉淀转化的难易及完全程度，因此，AgCl溶于氨水，AgBr 能溶于浓氨水而AgI难溶；同理可说明AgBr易溶于Na2S2O3，而AgI难溶于Na2S2O3却易溶于KCN溶液中。
Ag2S在所有银的化合物中是最难溶的。
银的配合物广泛应用于电镀工业、照相技术等方面，利用[Ag(NH3)2]+能均匀释放出Ag+而被甲醛或葡萄糖还原，生成银镜的反应，在分析化学上可鉴定醛类。
(3).金的配合物当把Au溶于王水，将AuCl3溶于盐酸中或将含有[AuCl4]-配离子溶液蒸发时，我们可以得到黄色的氯金(IV)酸水合晶体H[AuCl4]·H2O。
黄色的Na[AuCl4]·2H2O，无色片状K[Au(CN)4]·3/2H2O，均易溶于水。
12.1.5 Cu(I)与Cu(II)的相互转化5.Cu(I)与Cu(II)的相互转化Cu(I)与Cu(II)的相互转化涉及到热力学上的歧化稳定性问题。
从铜族元素的电势图ssss 可知Cu+(d10)在水溶液中易歧化为Cu２+(d9)和Cu。
具有d10相对稳定构型的Cu+在水溶液中反而不稳定(为什么？)这主要是Cu2+离子(电荷高、半径小、与水的静电作用大，并有晶体场作用能的额外贡献)的水合热(2121KJ/mol)比Cu+的(582KJ/mol)大得多，补偿了Cu+气态时歧化反应焓变的正值(881KJ/mol)和一价铜的去水合热，足以破坏Cu+的d10相对稳定的电子构型，使之向d9电子构型的Cu2+转变。
在水溶液中若要Cu(II)转化为Cu(I)，一方面应有还原剂存在，另一方面生成物应是难溶物或配合物，使溶液中的Cu+浓度降低到非常小，才有利于平衡向左移动。
