解放军文职招聘考试锌族元素

 锌族元素
一、单质
1. 物理性质
　　 熔点低，既比 IIA 族低，也比 IB 族低，并依 Zn 、 Cd 、 Hg 次序下降， Hg 是金属中熔点最低的。 Zn 青白色， Cd 灰白色， Hg 银白色，汞易与某些金属生成汞齐，钠汞齐既保持 Hg 的情性 , 又保持 Na 的活性。银汞齐和金汞齐可用于提取贵金属银和金。
2. 化学性质
　　 常温下， IIB 族元素单质都很稳定。
1° 和非金属的反应 加热下， Zn 、 Cd 、 Hg 均可与 O 2 反应，生成 MO 式氧化物。
                          2Zn + O ₂ → 2ZnO
                    2Cd + O ₂ → 2CdO ( 褐色 )
                       2Hg + O ₂ → 2HgO ( 红色 )
由于液体 Hg 和硫粉反应，面积大，故比 Zn 、 Cd 还易些。用这个反应处理洒落的汞液体。和卤素的反应也有类似的现象，即 Hg 比 Cd 还活泼些。 Hg 为液体 , 接触面积大 , 反应活性高 .
在潮湿的空气中， Zn 将生成碱式盐
           4Zn + 2O ₂ + CO ₂ + 3H ₂ O → ZnCO ₃ · 3Zn(OH) ₂
2 °和酸碱的反应
Zn 、 Cd 都能与稀盐酸、稀硫酸反应，放出 H₂  ， Hg 不能。 Hg 与氧化性酸反应，得汞盐。
             Hg + 2H ₂ SO ₄ ( 浓 ) → HgSO 4 + SO 2 (g) + H 2 O
                Hg + 8HNO 3 → 3Hg(NO 3 ) + 2NO 2 (g) + 4H 2 O
　 冷硝酸与过量的汞反应生成亚汞
               6Hg + 8HNO 3 → 3Hg 2 (NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O
Zn 在碱性溶液中，可将 H + 还原：
               Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 [Zn(OH) 4 ] + H 2 (g)
Cd 、 Hg 不和碱反应。
纯锌和稀盐酸作用很慢，
　　 在 Zn 上 H + 放电很难 , 动力学问题 .
　　 若在体系中加入少许 , H + 在 Cu 放电速度就快。用 Zn 制标准溶液时，在盐酸中滴加少许溴水，反应则快得多。
3. 锌与铜的活性比较
Cu 、 Zn 在周期表中相邻，只差一个电子， Zn 的第一电势能比 Cu 大得多，为什么 Cu 却这不如 Zn 活泼？
　　两级电离能相加后，差别不大，水合热也相近。关键是 Zn 的升华能小， 的热效应是 Zn 的吸热少。
4. 锌的冶炼
　　 主要矿物是闪锌矿 ZnS ， ( 常见时含有 CdS)
               2ZnS + 3O ₂ ---- 2ZnO(s) + 2SO _{2 (}g)
　　 焙烧得到的 SO ₂ , 可以用于制硫酸。
                    ZnO + C --- Zn(g) + CO(g) (1000 度以上 )
　　 其中 Cd 的沸点低，先挥发出， Zn 后挥发出，冷却得 Zn 粉。挥发出的 Cd 是粗 Cd ，溶于盐酸中，用 Zn 置换之，得较纯的 Cd 。
　　 若将焙烧得到的 ZnO 溶于 H ₂ SO ₄ 中，加 Zn 粉除杂 ( 主要是 ) ，再电解可得 99.97% 的 Zn 。
二 M(II) 化合物
1. 酸碱性
Zn(OH) ₂ 和 ZnO 均显两性，平衡反应为 :

　　 在酸中， H + 多，平衡右移，显碱性；在碱中， OH - 多，平衡左移，显酸性。
Cd(OH) ₂ ，显碱性。 其实， 在碱中也有一定的溶解性，比水中大，生成 ，也可以说有极弱的酸性， HgO 、 Ag ₂ O 在浓碱中的溶解度也比在水中大，不过我们仍然称 Cd(OH) ₂ 是碱性氧化物。 许多碱性氧化物都有这个特点。
2. 热稳定性
Zn 2+ 、 Cd 2+ 、 Hg 2+ 的 d 10 结构，有强的极化作用，故 Zn(OH) 2 、 Cd(OH) 2 均不稳定。
　　 尤其是 Hg(OH) ₂ 不稳定，难存在：
　直接分解HgO 可继续分解
2HgO → 2Hg + O ₂ ( 气体 ) (673K)　　 而 ZnO 和 CdO 较难分解。
3. 水解性
　　 溶于水时易生成碱式盐，配制 Hg(NO ₃ ) ₂ 溶液时要用稀硝酸抑制水解。
HgCl ₂ 在水中溶解度较小 ( 易溶于热水 ), 在水中稍有水解 , 显酸性 :
HgCl ₂ , 易升华，俗名升汞，剧毒！
　　 和水解一样， HgCl ₂ 可以和氨之间发生氨解反应，

　　 脱水时有水解发生，故制备无水盐 , 用 HCl 气氛保护。
4. 配合物
和 均为无色的氨配合物， 主要形成 2 配位的直线形配合物和 4 配位的四面体配合物
与卤素离子形成配合物的倾向依 Cl - 、 Br - 、 I - 次序增强。
沉淀溶解 .
K ₂ [HgI ₄ ] 和 KOH 的混合液称奈斯勒试剂 (Nessler) ，可用以验证出微量的 :

　 可以将 看成是 取代 中的 H ， 的浓度越大，颜色越深。
IIB 族 M(II) 配合物一般是外轨型配合物，无 d-d 跃迁。当配体大时，相互极化导致电荷跃迁显色，如 HgI ₂ , 为红色。
三 、 M(I) 化合物
一价化合物主要是 Hg(I)
1. 与 Ag(I) 的相似性
1° 难溶盐
AgCl( 白 ) AgBr( 浅黄 ) AgI( 黄 )
Hg ₂ Cl ₂ ( 白 ) Hg ₂ Br ₂ ( 白 ) Hg ₂ I ₂ ( 黄 )
Hg ₂ Cl ₂ 氯化亚汞，有甜味 , 无毒 , 称甘汞。写法 Hg ₂ Cl ₂
: 应有顺磁性 , 而实验测得是反磁性的，故认为以二聚存在，写成 反磁性，实验结果也如此，不写成 。 ( 而 HgCl ₂ 氯化汞，易升华，极毒，称升汞 )
2° 氯化物不稳定

3° 氢氧化物不稳定
　 氢氧化物和氯化物均易分解。
2. 与 Ag(I) 的不同
1 ° 与 NH ₃ 的作用
　　 而：　　 Hg ₂ Cl ₂ + 2NH ₃ → Hg( 黑 ) + Hg(NH ₂ )Cl( 白 ) + NH ₄ Cl
[Hg( 黑 ) + Hg(NH ₂ )Cl( 白 ) 混合物显灰色 ]
2 ° 对氧化剂的作用
                Hg ₂ Cl ₂ + Cl 2 → 2HgCl ₂
   Hg 2 (NO ₃ ) ₂ + 4HNO ₃ ( 浓 ) → 2Hg(NO ₃ ) ₂ + 2NO ₂ + 2H ₂ O
3. Hg(I) 和 Hg(II) 的相互转化
　 上面看到的反应 , 都涉及 Hg(0) , Hg(I) 和 Hg(II) 的电势 :
在酸中游离的 并不歧化。
1° Hg(I) —— Hg(II)
　　 由于 E 右 和 E 左 相差 0.1V 多，只要改变 和 的存在状态，则可以发生歧化的。
　　 存在 Hg(II) 的沉淀剂、络合剂时 , 发生歧化 :
　　 另外 , 用氧化剂可以将 Hg(I) 氧化成 Hg(II):
                           Hg ₂ Cl 2 + Cl ₂ → 2HgCl ₂
　　 固相中的分解反应 :
                  Hg ₂ CO ₃ → Hg + HgO + CO ₂
                         Hg ₂ Cl ₂ → Hg + HgCl ₂
2° 由 Hg(II) —— Hg(I)
　　 在还原剂的作用下
                      2HgCl ₂ + SnCl ₂ + 2HCl → Hg ₂ Cl ₂ + H ₂ SnCl ₆
　　 逆歧化