实验五 铜和银的化学性质实验 一、实验目的 （一）掌握铜和银的氢氧化物、配合物和硫化物的生成和性质。 （二）掌握铜（I）与铜（II）之间的相互转化条件。 （三）掌握铜和银离子的鉴定方法 （四）了解铜和银化合物的氧化性。 二、教学方法及教学手段 讲解法，学生实验法，巡回指导法 三、实验原理 铜和银是周期系第IB族元素，价层电子构型分别为3d104s1和4d105s1。铜的主要氧化值为+1和+2，银主要形成氧化值为+1的化合物。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。AgOH也不稳定，极易脱水变成相应的氧化物。 Cu（II）和Ag（I）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。 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混合后加热可制的[CuCl2]-，加水稀释时会析出CuCl沉淀。 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又生成AgCl沉淀，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[Ag(NH3)2]+，AgBr(s)，[Ag(S2O3)2]3+，AgI(s)，[Ag(CN)2]-，AgS(s)的依次转化。AgCl，AgBr ，AgI等也能通过加合反应分别生成[AgCl2]-，[AgBr2]-，[AgI2]-等配离子。 四、实验步骤 （一）与NaOH溶液的反应 1. Cu(OH)2和CuO的生成和性质 ① 取几滴0.1mol•L-1CuSO4溶液于试管中，再加入几滴6mol•L-1的NaOH溶液，轻微摇晃试管至生成沉淀，观察实验现象。 ②将试管中的沉淀收集，分成三份，一份加入2mol•L-1H2SO4溶液，一份加入过量的NaOH溶液，最后一份用于加热，观察这三份沉淀变化。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： 2. Ag+与NaOH的反应 取几滴0.1mol•L-1AgNO3溶液与2 mol•L-1NaOH溶液作用，观察沉淀的颜色，试验沉淀是否溶于过量的NaOH溶液。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： （二）配合物和硫化物的生成与性质 1. 配合物的生成和性质 分别取几滴0.1mol•L-1CuSO4溶液和0.1mol•L-1AgNO3溶液放入两只干净的试管中，然后向两只试管中逐滴加入6 mol•L-1NH3•H2O溶液至过量，观察实验现象，写出反应方程式。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： 2. 硫化物的生成与性质 ① 取几滴0.1mol•L-1CuSO4溶液放入试管中，向其中加入适量硫代乙酰胺溶液，观察实验现象（若沉淀生成较慢可以微热）。 ②取几滴0.1mol•L-1AgNO3溶液放入试管中，向其中加入适量硫代乙酰胺溶液，观察实验现象（若沉淀生成较慢可以微热） 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： （三）银镜的制作 在试管中加约1mL AgNO3，滴加2 mol•L-1氨水至生成的沉淀刚好溶解为止。加入几滴10%的葡萄糖溶液，水浴加热，观察试管壁银镜的生成。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： 五、设计实验 现有一组混合溶液，混有Cu2+，Ag+，Fe3+离子，试设计一个方案分离、鉴定这三种离子，并写出反应方程式 六、思考题 1. 在制银镜时为何把Ag+变成[Ag(NH3)2] +?镀在试管上的银镜如何洗掉？ 2. 总结铜、银硫化物的溶解性。 实验六 锌和汞的化学性质实验 一、实验目的 （一）掌握锌和汞的氢氧化物、配合物和硫化物的生成和性质。 （二）掌握Hg（I）与Hg（II）之间的相互转化条件。 （三）掌握锌和汞离子的鉴定方法 二、教学方法及教学手段 讲解法，学生实验法，巡回指导法 三、实验原理 锌和汞是周期系第IIB族元素，价层电子构型分别为(n-1)d10ns2，都能形成氧化值为+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，Hg(OH)2和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Hg2O和Hg。Hg(II)的化合物具有一定的氧化性，HgCl2和SnCl2反应用于鉴定Hg2+或Sn2+。 Zn2+和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，HgS溶于王水。Zn2+和Hg2+与适量的氨水反应生成氢氧化物，而后溶于过量的氨水形成氨合物。 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)化合物都能歧化为Hg(II)的化合物和Hg。例如：Hg22+与I-反应先生成Hg2I2，当I-过量时则生成[HgI4]2-和Hg。 在碱性条件下，Zn2+与二苯硫腙反应形成粉红色的螯合物，此反应用于鉴定Zn2+。 四、实验步骤 （一）与NaOH溶液的反应 1. Zn(OH)2的生成和性质 取少量ZnSO4溶液于试管中，再加入几滴2mol•L-1的NaOH溶液，轻微摇晃试管至生成沉淀，再继续加入过量的NaOH溶液，观察实验现象并写出反应方程式。 2. Hg2+与NaOH的反应 试验Hg(NO3)2溶液与2mol•L-1的NaOH溶液作用，观察沉淀的颜色，试验沉淀是否溶于过量的NaOH溶液和HCl溶液。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： （二）配合物的生成与性质 1. ZnSO4与氨生成的配合物 在少量的ZnSO4溶液中滴加适量氨水，观察沉淀的生成。再滴加过量的氨水，观察沉淀的溶解。将溶液分成两份，一份加热，另一份滴加2 mol•L-1HCl溶液。解释实验现象，写出反应式。 2. Hg2+的配合物 (1) [HgI4]2-的生成和性质。 在少量Hg(NO3)2溶液中滴加KI溶液，观察沉淀的生成和颜色，当KI过量时生成配合物[HgI4]2-。在[HgI4]2-溶液中滴加少量6 mol•L-1KOH至溶液微黄色而又无明显的沉淀析出，即得奈斯勒试剂，可用来检验NH4+或NH3。向奈斯勒试剂中加1滴NH4Cl溶液（或稀氨水），观察沉淀的颜色，写出反应式。 (2) [Hg(NH3)4]2+的生成。 在少量Hg(NO3)2溶液中滴加2 mol•L-1氨水，观察沉淀的生成和颜色，再加入适量4 mol•L-1NH4NO3—NH3混合溶液，观察沉淀的溶解。 在NH4NO3—NH3混合溶液中加入2滴Hg(NO3)2溶液，并无沉淀析出，说明NH4+存在下，Hg2+与氨生成了可溶性的配合物[Hg(NH3)4]2+。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： （三）硫化物的生成 分别在ZnSO4和Hg(NO3)2溶液中滴加少量硫代乙酰胺溶液，观察沉淀的颜色（若沉淀生成较慢可微热）。实验沉淀对6mol•L-1HCl的作用，不容的与6 mol•L-1、王水作用。写出反应方程式。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： （四）Hg(I)与Hg(II)的互相转化 1．Hg22+的歧化。在少量Hg(NO3)2溶液中滴加2 mol•L-1氨水，观察现象，写出反应式。 2．HgCl2和SnCl2反应。在少量HgCl2溶液中逐滴加入SnCl2溶液，观察实验现象，写出反应式。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： 五、设计实验 现有一组混合溶液，混有Cu2+，Ag+，Zn2+和Hg2+离子，试设计一个方案分离和鉴定，并写出反应方程式。 六、思考题 1. 锌盐与汞盐生成氨配合物的条件有何不同？ 2. 锌盐与汞盐与NaOH溶液反应产物有何不同？ 实验七 二草酸根合铜（II）酸钾的制备与组成分析 一、实验目的 （一）掌握溶解、沉淀、吸滤、蒸发、浓缩等基本操作。 （二）合成二草酸根合铜酸钾晶体。 （三）分析二草酸根合铜酸钾的组成。 二、教学方法及教学手段 讲解法，学生实验法，巡回指导法 三、实验原理 二草酸根合铜酸钾的制备方法很多，可以由硫酸铜与草酸钾直接混合来制备，也可以由氢氧化铜或氧化铜与草酸氢钾反应制备。本实验由氧化铜与草酸氢钾反应制备二草酸根合铜(II)酸钾。CuSO4在碱性条件下生成Cu(OH)2沉淀，加热沉淀则转化为易过滤的CuO。一定量的H2C2O4溶于水后加入K2CO3得到KHC2O4和K2C2O4混合溶液，该溶液与CuO作用生成二草酸根合铜(II)酸钾K2[Cu(C2O4)2]，经水浴蒸发、浓缩，冷却后得到蓝色K2[Cu(C2O4)2]•2H2O晶体。涉及的反应有： CuSO4 + 2NaOH ＝ Cu(OH)2 + Na2SO4 Cu(OH)2 ＝ CuO + H2O 2H2C2O4 + K2CO3 ＝ 2 KHC2O4 + CO2 + H2O 2 KHC2O4 + CuO ＝ K2[Cu(C2O4)2] + H2O 四、实验步骤 1. 制备氧化铜 称取1.0 g CuSO4•5H2O于50ml烧杯中，加入20mL水溶解，在搅拌下加入5mL 2 mol•L-1的NaOH溶液，小火加热至沉淀变黑，再煮沸约20min。稍冷却后过滤，沉淀用少量去离子水洗涤两次。 2. 制备草酸氢钾 称取1.5g H2C2O4放入100mL烧杯中，加入40mL去离子水，微热溶解（温度不能超过85℃，以避免H2C2O4分解）。稍冷却后分数次加入1.1g无水K2CO3，溶解后生成KHC2O4和K2C2O4的混合溶液。 3. 制备二草酸根合铜(II)酸钾 将含KHC2O4和K2C2O4的混合溶液水浴加热，再将CuO连同滤纸一起加入到该溶液中。水浴加热，充分反应至沉淀大部分溶解（约30min）趁热吸滤，用少量沸水洗涤2次，将滤液转入蒸发皿中，水浴加热将滤液浓缩到约原体积的1/2。放置约10min后用水彻底冷却。待大量晶体析出后吸滤，晶体用滤纸吸干，称重。计算产率。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： 五、思考题 实验中为什么不采用氢氧化钾与草酸反应生成草酸氢钾？ 实验八 钴(III)配合物的合成 一、实验目的 （一）掌握制备金属配合物的方法，水溶液中的取代和氧化还原反应； （二）合成[Co(NH3)6]Cl3； （三）合成[Co(NH3)5Cl]Cl2。 二、教学方法及教学手段 讲解法，学生实验法，巡回指导法 三、实验原理 本实验合成两种钴(III)的配合物，[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2。制备过程均以Co(II)化合物为原料，采用以配体来取代水合配离子中的水分子制备相应的Co(II)配合物，然后利用氧化还原反应在配体存在下使其氧化得到目标配合物。之所以选择Co(II)氧化是因为Co(II)得配合物对取代反应有较强的反应活性，而Co(III)配合物的取代反应活性较小，不易发生配位。将Co(II)氧化为Co(III)实验室一般采用空气氧化或氧化剂如双氧水氧化，氧化反应过程以活性炭为催化剂。 [Co(NH3)6]Cl3为橙黄色晶体，中心原子Co与六个氨分子配位，形成六配位的配合物。 CoCl2 + 2NH4Cl + 10NH3 + H2O2 = 2[Co(NH3)6]Cl3 + 2H2O 二氯化一氯五氨合钴(III)—[Co(NH3)5Cl]Cl2与[Co(NH3)6]Cl3均为Co(III)的氯氨配合物，但结构上略有差异。[Co(NH3)5Cl]Cl2中心原子Co与5个氨和1个氯配位，同样形成六配位的配合物。[Co(NH3)5Cl]Cl2为紫红色晶体，制备方法与[Co(NH3)6]Cl3类似，同样以Co(II)盐为原料经过配位氧化得到[Co(NH3)5H2O]Cl3砖红色晶体，然后再向热溶液中加入浓盐酸，将原来配位的H2O分子置换为Cl-，从而得到产物。 2 CoCl2 + 2NH4Cl + 8NH3 + H2O2 = 2[Co(NH3)5H2O]Cl3 [Co(NH3)5H2O]Cl3 + HCl = [Co(NH3)5Cl]Cl2 + H2O 四、实验步骤 1. [Co(NH3)6]Cl3的制备 称取1.0 g NH4Cl与试管中，加入1.5mL水使其溶解。加热煮沸，分批加入1.5g研细的CoCl2·6H2O，溶解后加入0.2g活性炭。冷却，加入3mL浓氨水，继续冷却至10℃以下，滴加2mL30% H2O2，搅拌均匀。50~60℃恒温约20min，冰水冷却后离心分离，弃去上层清液。向10mL沸水中加入0.5mL浓盐酸，用此溶液把离心试管中的沉淀溶解，倒入烧杯后趁热过滤。向滤液中加2mL浓盐酸，冷却，即有晶体 。抽滤，晶体用冷的6mol·L-1HCl洗涤两次，抽干。100~110℃下干燥1h。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： 2. [Co(NH3)5Cl]Cl2的制备 向3.0mL浓氨水中加入0.8g氯化铵搅拌使其溶解。在不断搅拌下，分次加入1.5g研细的CoCl2·6H2O，得到黄色沉淀[Co(NH3)6]Cl2。 在不断搅拌下慢慢滴加1.5mL30% H2O2溶液，生成溶液变成砖红色。慢慢注入6mL浓盐酸，有紫红色晶体析出。将此混合物在水浴上加热15min后，冷却至室温，离心分离，用3mL冰水将沉淀洗涤2此，然后用3mL6mol·L-1冰盐酸洗涤2此，少量乙醇洗涤1此，最后用丙酮洗涤1此，每次洗涤后均需离心分离。产品在烘箱中与100~110℃下干燥1h。 结 论： 1、反应现象： 2、反应方程式包括： 五、思考题 如何鉴定这两种产物中的Cl-、NH3和Co3+？
