实验二十一ds区金属

1ds区元素1.1 本章学习要求(1)掌握铜和银的重要化合物的性质，Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的相互转化。

(2)掌握锌和汞的重要化合物的性质，Hg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)的相互转化。

(3)了解镉的重要化合物性质。

(4)了解含汞、镉废水的处理。

ds区元素包括铜族元素(铜、银、金)和锌族元素(锌、镉、汞)。

这两族元素原子的价电子构型与其它过渡元素有所不同，为(n-1)d10n s1~2。

由于它们的次外层d能级有10个电子(全满结构)，而最外层的电子构型又和s区相同，所以称为ds区。

1.2 铜族元素通性和单质1.2.1概述ⅠB族元素包括铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)三种元素，通常称为铜族元素。

铜族元素原子的价电子构型为(n-1)d10n s1。

最外层与碱金属相似，只有1个电子，而次外层却有18个电子(碱金属有8个电子)。

因此与同周期的ⅠA族元素相比，铜族元素原子作用在最外层电子上的有效核电荷较多，最外层的s电子受原子核的吸引比碱金属元素原子要强得多，所以铜族元素的电离能比同周期碱金属元素显著增大，原子半径也显著减小，铜族元素单质都是不活泼的重金属，而相应的碱金属元素的单质都是活泼的轻金属。

表 1.2-1 碱金属与铜族元素比较自然界的铜、银主要以硫化矿存在，如辉铜矿(Cu2S)，黄铜矿(CuFe S2)，孔雀石[Cu2(OH)2C O3]等；银有闪银矿(Ag2S)；金主要以单质形式分散在岩石或沙砾中，我国江南、甘肃、云南、新疆、山东和黑龙江等省都蕴藏着丰富的铜矿和金矿。

铜族元素密度较大，熔点和沸点较高，硬度较小，导电性好，延展性好，尤其是金。

1克金可抽3公里长的金丝，可压成0.1微米的金箔，500张的总厚度比头发的直径还薄些。

金易生成合金，尤其是生成汞齐。

铜是宝贵的工业材料，它的导电能力虽然次于银，但比银便宜得多。

目前世界上一半以上的铜用在电器、电机和电讯工业上。

铜的合金如黄铜(Cu-Zn)、青铜(Cu-Sn)等在精密仪器、航天工业方面都有广泛的应用。

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 ＋ I 2将CuCl 2溶液与铜屑混合，加入浓盐酸，加热可得黄褐色[CuCl 2]－的溶液。

将溶液稀释，得白色CuCl 沉淀：Cu ＋ Cu2+＋ 4Cl － ＝ 2[CuCl 2]－[CuCl 2]－←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 ＋ 2NH 3 ＝ [Ag(NH 3)2]+＋ Cl -红色HgI 2难溶于水，但易溶于过量KI 中，形成四碘合汞(II)配离子：HgI 2 ＋ 2I -＝ [HgI 4]2－黄绿色Hg 2I 2与过量KI 反应时，发生歧化反应，生成[HgI 4]2－和Hg ：Hg 2I 2＋ 2I - ＝ [HgI 4]2-＋ Hg↓黑三、实验内容 1、氧化物的生成和性质（1） C u 2O 的生成和性质Cu 2+ ＋ 2OH - ＝Cu(OH)2↓ 蓝色 Cu(OH)2 ＋ 2OH - = [Cu(OH)4]-2- 蓝色2[Cu(OH)4]2-＋ C 6H 12O 6 (葡萄糖) ＝Cu 2O↓(红) ＋ 4OH -＋C 16H 12O 7＋2H 2O或：2Cu 2+ + 5OH - +C 6H 12O 6 = Cu 2O↓+ C 6H 11O 7- + 3H 2O （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。

实验二十一ds区金属一、实验目的1、掌握铜、银、锌、镉、汞氧化物或氢氧化物的酸碱性，硫化物的溶解性；2、掌握Cu (Ⅰ)、Cu (Ⅱ)重要化合物的性质及相互转化条件；3、试验铜、银、锌、镉、汞的配位能力以及亚汞离子和汞离子的转化。

二、实验内容（一）、铜、银、锌、镉、汞氢氧化物或氧化物的生成和性质：1 、铜、锌、镉氢氧化物的生成和性质（1）Ag2O的生成和性质：Ag++OH-===AgOH↓白色→Ag2O+H2OAg2O+2HNO3===2AgNO3+H2OAg2O+2NH3.H2O==2[Ag（NH3）2]++2OH-+H2OAg2O微溶于水，溶液呈微碱性。

它的△f H m﹩很小，不稳定，加热易分解，具有氧化性。

（2）HgO的生成和性质Hg2++2OH-==Hg（OH）2==HgO↓+H2OHgO+2HNO3==Hg（NO3）2+H2OHgO+NaOH（40℅）-----不溶HgO 有黄色和红色变体，结构相同，颜色差别完全是由于其颗粒的大小不同所致,黄色HgO晶粒较细小,红色颗粒较大。

（二）、铜、银、锌、镉、汞硫化物的生成和溶解说明：1.生成的CdS中，个别学生得到的沉淀是黄色中夹有白色沉淀，有可能是CdS晶形不一样，或有可能是生成Cd（OH）2白色沉淀。

补充：CdS沉淀颜色变化与溶液的酸度及温度有很大关系。

在冷氨性、中性或弱酸性溶液中，其沉淀为淡黄；若H+浓度增大，则沉淀将加变为深黄色。

2.在Hg（NO3）2中加入Na2S，开始生成白色沉淀，再加Na2S后变黑。

对白色沉淀再加热也不会再变化。

个别学生得到白中带有黄色的沉淀。

在中性或酸性汞盐溶液中加入S2-，即首先形成一个白色的复合物（HgCl2·2HgS）：3Hg2++2Cl-+2S2-====HgCl2·2HgS若再加S2-，则白色沉淀→ 黄色→ 棕色→ 黑色：2HgCl·2HgS+S2-====3HgS+2Cl-此沉淀不溶与其它，只溶于王水、Na2S。

ds区金属：铜 银 锌 镉 汞一、实验目的l.熟悉铜、银、锌、镉、汞氢氧化物的酸碱性质和热稳定性；2.熟悉铜、银、锌、镉、汞配合物的性质和应用；3.掌握Cu(I)、Cu(II)重要化合物的性质和相互转化条件；4.熟悉Hg22+、Hg2+的转化，了解锌、镉、汞离子的鉴定反应。

二、实验原理铜、银、锌、镉、汞，分别属于ds区IB和ⅡB簇，常见水合离子有Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Hg22+。

Cu(I)在高温或干态时表现稳定，在水溶液中只以一些配离子形式存在。

室温下，Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+与适量NaOH反应，分别形成Cu(OH)2、Ag2O、Zn(OH)2、Cd(OH)2、HgO，Cu(OH)2在加热时分解生成黑色的CuO。

这些（氢）氧化物中，Zn(OH)2为典型的两性；Cu(OH)2也呈两性，但其碱性大于酸性；Cd(OH)2则主要呈碱性反应，仅缓慢溶于热的浓强碱液中；Ag2O与HgO基本上呈碱性。

Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+与适量氨水反应时，Cu2+生成相应的碱式盐沉淀。

Ag+生成AgO沉淀，Zn2+、Cd2+生成Zn(OH)2、Cd(OH)2，它们与过量的NH3·H2O 反应都生成氨配合物。

与此不同，在氨水作用下，氯化汞生成氯化氨基汞盐沉淀物，硝酸汞则生成硝酸氨基氧汞。

在有大量铵盐存在时硝酸氨基氧汞可溶于过量NH3·H2O形成氨配合物，但HgNH2Cl不溶于过量NH3·H2O。

HgCl2+2NH3 =Hg(NH2)Cl↓(白色)+NH4Cl2Hg(NO3)2+4NH3+ H2O = HgO·Hg(NH2)NO3↓(白色)+3NH4NO3 Hg22+与过量氨水反应时，同时发生歧化反应，生成氨基汞化合物和汞。

2Hg2(NO3)2+4NH3+H2O = HgO·Hg(NH2)NO3↓+2 Hg↓+ 3NH4NO3Cu2+与I-反应即生成CuI白色沉淀。

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 NH4ClHg2Cl2＋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、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。

第21章s区金属与ds区金属人类很早就知道要吃食盐，石灰也是人类活动中很早使用的物质，钙是骨骼的基石，但人为什么吃钠盐而不吃钙盐？青铜器时代就人们就开始冶炼和使用铜。

s区金属和ds区金属留下了许多“之最”：身体中含有最多的两种金属元素是钠和钙，s区金属是最软也是最活泼的金属，熔点最低、唯一的液态金属是汞，导电、导热最好的金属单质是银和铜，延展性最好的是金，能世界流通的最好的硬货币也是金。

此外，s区金属和ds区金属还是许多不同寻常的化学性质。

21.1 s区金属s区元素包括周期表中的IA和IIA族。

IA族包括锂、钠、钾、铷、铯和钫六种元素。

由于钠和钾的氢氧化物是易溶于水的强碱，故本族元素有碱金属之称。

IIA族包括铍、镁(Mg)、钙、锶、钡和镭六种元素。

由于钙、锶和钡等的氧化物的性质上介于“碱性的”碱金属氧化物和“土性的”难溶的氧化物Al2O3等之间，故称碱土金属。

现在习惯上把铍和镁也包括在碱土金属之中。

钫和镭属放射性元素。

21.1.1 s区金属的通性s区元素的基本性质列在表21.1中。

碱金属元素原子的次外层为8电子（Li为2电子）的稳定结构，对核电荷的屏蔽作用较大，所以碱金属元素的第一电离势在同一周期中为最低，在反应中极易失去一个电子而呈+1氧化态（特征氧化态）。

碱金属是活泼性很强的金属元素，其原子半径和离子半径在同周期元素中是最大的。

同一族内，从上到下，碱金属元素的原子半径和离子半径依次增大，电离能和电负性依次减小。

碱土金属元素原子的次外层为8电子（Be为2电子）的稳定结构。

当失去2个电子呈现+2氧化态（特征氧化态）。

碱土金属与同周期碱金属相比，由于多了一个核电荷，原子核对最外层电子的吸引力增大，金属半径较同周期的碱金属小，而电离能增大。

与碱金属一样，同一族内，自上而下，碱土金属的原子半径和离子半径依次增大，电离能和电负性依次减小。

表21.1s区元素和金属的基本性质锂钠钾铷铯铍镁钙锶钡原子半径/pm 123 154 203 216 235 89 136 174 191 198离子半径/pm 60 95 133 148 169 31 65 99 113 135 I1/kJ·mol－1520 496 419 403 376 900 738 590 550 503I2/kJ·mol－17298 4562 305126332230175714511145 1064 965I3/kJ·mol－311815 6912 44113900— 1484977334912 4210 —电负性(Pauling)0.98 0.93 0.82 0.82 0.79 1.57 1.31 1.00 0.95 0.39φ /V -3.045 -2.714 -2.925-2.925-2.923-1.85-2.36-2.87 -2.89 -2.91密度/g·cm－30.534 0.971 0.86 1.532 1.873 1.85 1.74 1.55 2.54 3.510429931112336.8312.04301.551551922熔点/K 453.69370.96沸点/K 1620 1156 1047961 951.5324313631757 1657 1913硬度(金刚石=10)0.6 0.4 0.5 .3 0.2 2.0 1.5 1.8常见的s区元素的化合物以离子型为主。

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第２２章　ｄｓ区金属　２２章　ｄｓ区金属 Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ和Ｚｎ、Ｈｇ、Ｃｄ 铜族元素 铜族位于周期系的ＩＢ族　包括铜、　铜族位于周期系的　族，包括铜、银、金三种　元素。

　元素。

　一、活泼性　铜族元素虽能形成与碱金属相同的＋１氧化态　铜族元素虽能形成与碱金属相同的　氧化态　的化合物，但它们却很少相似。

　的化合物，但它们却很少相似。

碱金属在周期表　中是最活泼的金属，尤其是铯、　中是最活泼的金属，尤其是铯、而铜族金属是不　活泼的，且由Ｃｕ→Ａｇ→Ａｕ活泼性递减。

金是很　活泼性递减。

　活泼的，且由　活泼性递减　惰性的金属。

　惰性的金属。

铜族元素 二、氧化数　铜、银、金三个元素，每一个元素都有＋１、＋２和　金三个元素，每一个元素都有　、　和　＋３三种氧化数。

最常见的氧化数：铜为　、银为　、　三种氧化数。

　三种氧化数　最常见的氧化数：铜为＋２、银为＋１、　金为＋３。

　金为　。

　原因是ＩＢ族的　电子和次外层　原因是　族的ｎｓ电子和次外层　族的　电子和次外层（ｎ－１）ｄ电子能量相　电子能量相　差不大，在与其他元素化合时，不仅ｎｓ电子能参加反　差不大，在与其他元素化合时，不仅　电子能参加反　电子也能依反应条件的不同，　应，（ｎ－１）ｄ电子也能依反应条件的不同，可以部分参　电子也能依反应条件的不同　加反应，即表现出不同的氧化态。

　加反应，即表现出不同的氧化态。

如：　铜酸钾）、　Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＫＣｕＯ２（铜酸钾　、ＡｇＮＯ３、ＡｇＦ２、　、　、　铜酸钾　ＡｇＩ［ＡｇＯ２］等。

　等　而碱金属主要氧化态是＋１。

　而碱金属主要氧化态是　。

铜族元素 三、标准电极电势 化学活泼性远小于碱金属；　化学活泼性远小于碱金属；　从上到下，金属活泼性递减；　从上到下，金属活泼性递减；与碱金属的变化　规律相反。