锌、镉、汞在加热时与氧反应,可以得到氧化物。锌、镉的碳酸盐加热也可以制得ZnO和CdO。
ZnCO3=(568K)ZnO+CO2
CdCO3=(600K)CdO+CO2
表20-10 锌族元素氧化物的性质
氧化物 性质 |
ZnO | CdO | HgO |
颜色 | 白色粉末 | 棕灰色粉末 | 红色晶体或黄色晶体 |
生成热/(kJ·mol-1) | -348.0 | -256.9 | -90.9 |
这些氧化物都几乎不溶于水。它们常被用作颜料。ZnO俗名锌白,用作白色颜料。它的优点是遇到H2S气体不变黑,因为ZnS也是白色。ZnO还用作健化剂。因ZnO有收敛性和一定的杀菌力,在医药上常调制成软膏应用。ZnO和CdO的生成热较大,较稳定,加热升华而不分解。HgO加热到573K时,分解为汞与氧:
2HgO=(573K)2Hg+O2↑
所以辰砂HgS在空气中焙烧时,可以不经过HgO而直接得到汞和二氧化硫。
在锌盐和镉盐溶液中加入适量强碱,可以得到它们的氢氧化物,如
ZnCl2+2NaOH=Zn(OH)2↓+2NaCl
CdCl2+2NaOH=Cd(OH)2↓+2NaCl
汞盐溶液与碱反应,析出的不是Hg(OH)2,而是黄色的HgO、因Hg(OH)2不稳定,立即分解:
Hg2++2OH-=HgO↓+H2O
氢氧化锌是两性氢氧化物,溶于强酸成锌盐,溶于强碱而成为四羟基化物,有的称为锌酸盐。
Zn(OH)2+2H+=Zn2++2H2O
Zn(OH)2+2OH-=Zn(OH)42-
因为在Zn(OH)2的饱和溶液中存在如下平衡:
Zn2++2OH-=Zn(OH)2=(+2H2O)2H++[Zn(OH)4]2-
加酸,平衡向左移动,生成Zn2+。加碱,平衡向右移动,生成四经基化物。和Zn(OH)2不同,Cd(OH)2的酸性特别弱,不易溶于强碱中(只缓慢溶于热、浓的强碱中)。
氢氧化锌和氢氧化镉还可溶于氨水中,这一点与Al(OH)3不同,能溶解是由于生成了氨配离子:
Zn(OH)2+4NH3=[Zn(NH3)4]2++2OH-
Cd(OH)2+4NH3=[Cd(NH3)4]2++2OH-
Zn(OH)2和Cd(OH)2加热时都容易脱水变为ZnO和CdO。锌、镉、汞的氧化物和氢氧化物都是共价型化合物,共价性依Zn、Cd、Hg的顺序而增强。