镉的各种氧化数转化图

时间: 2025-04-09 19:29:04

镉（Cd）的常见氧化态为 +2（最稳定），但在某些特殊条件下，也可能表现出 +1 或 0 氧化态。以下是镉的主要氧化态及其转化关系图（以化学方程式和图示表示）：

1. 镉的主要氧化态

2. 氧化态转化关系图

（1）基本转化路径

         还原（如Na/Hg齐）         氧化（如O₂、H⁺）
[Cd⁰]  ————————————>  [Cd²⁺]  <————————————  [Cd?⁺（不稳定+1态）]
^                                     |
|_____________电解/化学还原__________|

（2）具体反应示例

1. 单质镉（Cd⁰）的氧化：

- 与酸反应：

$ \text{Cd} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Cd}^{2+} + \text{H}_2 \uparrow $

- 与氧气反应：

$ 2\text{Cd} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CdO} \quad (\text{+2态}) $

2. Cd²⁺的还原：

- 电解还原：

$ \text{Cd}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cd} \quad (\text{电镀应用}) $

- 化学还原（罕见生成 Cd⁺）：

$ 2\text{Cd}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cd}_2^{2+} \quad (\text{需强还原剂}) $

3. 不稳定 +1 氧化态（Cd₂²⁺）：

- 歧化反应：

$ \text{Cd}_2^{2+} \rightarrow \text{Cd} + \text{Cd}^{2+} $

- 仅存在于特殊配体环境（如熔盐或非水溶剂）。

3. 水溶液中的 Cd²⁺ 化学

- Cd²⁺ 的稳定性：

在酸性或中性水中，Cd²⁺ 是主要存在形式，几乎不歧化。

- 配位化学：

Cd²⁺ 易与 Cl⁻、NH₃、CN⁻ 等形成配合物，如 $[ \text{Cd(NH}_3\text{)}_4 ]^{2+}$。

4. 图示总结

          还原（H₂/电解）         氧化（O₂/H⁺）
[Cd⁰]  ————————⇄———————  [Cd²⁺]
|
↓（歧化）
[Cd₂²⁺]（不稳定）

5. 注意事项

1. +1 氧化态极不稳定，需在非水溶剂或特殊配体（如 AlCl₄⁻）中稳定存在。

2. Cd²⁺ 无氧化性，难以被进一步氧化（无更高氧化态）。

3. 环境与生物毒性：Cd²⁺ 是重金属污染物，需谨慎处理。