Na2 hgi4 уравнение электрической диссоциации

Задачи к разделу Комплексные соединения

Здесь приведены задачи к разделу Комплексные соединения: структура, классификация, номенклатура комплексных соединений, а также их устойчивость и химические свойства.

Задача 1. Из сочетаний частиц Hg 2+ , NH₃, I — и K + можно составить 5 координационных формул комплексных соединений ртути. Укажите формулы данных соединений, если координационное число ртути равно четырем. Назовите эти соединения и запишите уравнения их диссоциации на ионы.

Решение.

Диссоциация протекает ступенчато:

K[Hg(NH₃)I₃] – моноамминотрийодомеркурат (II) калия

Вторичная диссоциация протекает ступенчато (см. пример выше).

K₂[HgI₄] — тетрайодомеркурат (II) калия

Вторичная диссоциация протекает ступенчато; суммарно выглядит следующим образом:

[Hg(NH₃)₃I]I – йодид триамминомонойодортути (II)

Вторичная диссоциация идет по ступеням; суммарно выглядит следующим образом:

[Hg(NH₃)₄]I₂ – йодид тетраамминортути (II)

Вторичная диссоциация протекает ступенчато; суммарно выглядит следующим образом:

Задача 2. Рассмотрите следующую реакцию:

Решение.

В целом, комплексное соединение нейтрально. Составим уравнение, в котором заряд иона кобальта обозначим через x:

[Co(H₂O)₆)]Cl₂

Координационное число в обоих соединениях равно к.ч. = 6

В данной реакции H₂O₂ играет роль окислителя, Co +2 — роль восстановителя, а аммиак принимает участие в образовании аммиачного комплекса.

Решение.

Координационное число показывает количество лигандов, окружающих комплексообразователь. В данном примере к.ч = 6.

Cr(NH₃)₅Сl₃

Co(NH₃)₅(NO₂)₃

Задача 4. Пользуясь таблицей констант нестойкости, определите, в каких случаях произойдет взаимодействие между растворами электролитов. Укажите для этих случаев молекулярные и ионные формы уравнений:

Решение.

Реакция протекает в сторону образования более прочного соединения. Чтобы определить вероятность протекания реакции, необходимо сравнить константы нестойкости исходного и образовавшегося комплексных соединений. Комплексное соединение тем прочнее, чем более низкое значение имеет константа нестойкости.

2K + + [HgBr₄] 2- + 4K + + 4CN — = 2K + + [Hg(CN)₄] 2- + 4K + + 4Br —

Во всех приведенных реакциях K_н исходных комплексных соединений имеют большее значение, чем K_н образовавшихся комплексных соединений, поэтому между всеми растворами электролитов произойдет взаимодействие.

Задача 5. Приведите схемы диссоциации и выражения констант нестойкости следующих комплексных ионов:

Определите степень окисления указанных комплексообразователей.

Решение.

Обозначим степень окисления центрального атома через х:

а) [Fe(CN)₆] 4- ;

в) [Cr(H₂O)₆] 3+

Задача 6. Укажите названия соединений, определите степень окисления комплексообразователя:

Составьте уравнения электролитической диссоциации перечисленных веществ и запишите соответствующие им выражения констант нестойкости комплексных ионов.

Решение.

Чтобы определить степень окисления центрального атома, необходимо решить простое уравнение, обозначив через х степень окисления комплексообразователя:

а) [Cr(NH₃)₆]Cl₃ – хлорид гексаамминхрома (III)

б) [Cu(NH₃)₄]SO₄ – сульфат тетраамминмеди (II)

в) K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат(II) калия

г) Na₂[Be(OH)₄] – тетрагидроксоберрилат(II) натрия

д) [Co(NH₃)₃Cl₃] – триамминтрихлорокобальтат(III)

е) K[Pt(NH₃)Cl₃] – амминтрихлороплатинат(II) калия

1·1 + х + 1·0 + 3·(-1) = 0

Задача 7. Напишите формулы комплексных соединений по указанным названиям:

а) хлорид тетраамминцинка (II), б) тетраиодокобальтат (III) натрия.

Составьте уравнение реакции между указанными соединениями и раствором KNO₂ в молекулярной и ионно-молекулярной формах. Назовите образующиеся комплексные соединение.

Решение.

а) хлорид тетраамминцинка (II) – [Zn(NH₃)₄]Cl₂

б) тетраиодокобальтат (III) натрия — Na[CoI₄]

Na[Co(NO₂)₄] — тетранитрокобальтат(III) натрия

Задача 8. Эмпирическая формула соли CrCl₃×5 H₂O. Исходя из того, что координационное число хрома равно шести, определите, какой объем 1 н. раствора AgNO₃ понадобится для осаждения внешнесферно связанного хлора, содержащегося в 300 мл 0,1 М раствора комплексной соли. При вычислениях считать, что вся вода, входящая в состав соли, связана внутрисферно.

Решение.

Известно, что вся вода связана внутрисферно, а к.ч. = 6, поэтому формула соединения следующая:

[Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂ – хлорид пентааквахлорохрома (III)

Используя «золотое правило аналитики», найдем какой объем 1 н. раствора AgNO₃ понадобится для осаждения внешнесферно связанного хлора, содержащегося в 300 мл 0,1 М раствора комплексной соли:

где С₁ и С₂ – молярные концентрации растворов AgNO₃ и комплексной соли, а V₁ и V₂ – их объемы.

Для AgNO₃ нормальная концентрация совпадает с молярной концентрацией. Подставим значения в формулу:

V₁ = 0,03 л = 30 мл.

Из уравнения реакции видно, что на осаждение всего хлора понадобится 2 моля AgNO₃, поэтому:

Решение.

Известно, что имея один и тот же комплексообразователь, цианидные комплексы более устойчивы аммиачных.

Это можно увидеть по значениям констант нестойкости этих комплексов. Пользуясь таблицей констант нестойкости, определим:

Комплексное соединение тем прочнее, чем более низкое значение имеет константа нестойкости. А реакция всегда протекает в сторону образования более прочного комплекса, поэтому данная реакция возможна.

Уравнения химических реакций комплексных соединений в молекулярной и ионно-молекулярной форме

Задача 729.
Установить, в каких случаях произойдет взаимодействие между растворами указанных электролитов. Написать уравнения реакций в молекулярной и ионно-молекулярной форме:
а) К₂[HgI₄] + KBr;
б) К₂[HgI₄] + KCN;
в) [Ag(NH₃)₂]Cl + K₂S₂O₃;
г) K[Ag(CN)₂] + KBr;
д) K[Ag(CN)₂] + NH₃;
е) K[Ag(NO₂)₂] + NH₃;
ж) [Ag(NH₃)₂]Cl + NiCl₂;
з) K₃[Cu(CN)₄] + Hg(NO₃)₂.
Решение:
а) К₂[HgI₄] + KBr
Реакция не протекает так как K_н(K₂[HgI₄] 2- ) 2- ),
При диссоциации К₂[HgI₄] и KBr образуются ионы К +, Br — и [HgI₄] 2- , который обладает большой устойчивостью:
2K + + [HgI₄] 2- + K + + Br — = 3K + + [HgI₄] 2- + Br — — реакция не протекает.

б) К₂[HgI₄] + KCN
Реакция протекает так как K_н(K₂[HgI₄]) > K_н(K₂[Hg(CN)₄], получим:
K₂[HgI₄] + 4KCN = K₂[Hg(CN)₄] + 4KI (молекулярная форма);
2K + + [HgI₄] 2- + 4K + + 4CN — = 2K + + [Hg(CN)₄] 2- + 4K + + 4I — (полная ионная форма);
[HgI₄] 2- + 4CN — = [Hg(CN)₄] 2- + 4I — (сокращенная ионная форма).

г) K[Ag(CN)₂] + KBr;
Реакция не протекает так как при диссоциации K[Ag(CN)₂] и KBr образуются ионы К+, Br- и [Ag(CN)₂]-, который обладает большой устойчивостью.

д) K[Ag(CN)₂] + NH₃
Реакция не протекает так как K_н([Ag(CN)₂] — ) + ). При диссоциации K[Ag(CN)₂] образуются ионы К + и [Ag(CN)2] — , который ведет себя в обменных реакциях как неразрывное целое:
K[Ag(CN)₂] + NH₃ = K + + [Ag(CN)₂] — + NH₃.

е) K[Ag(NO₂)₂] + NH₃
При диссоциации K[Ag(NO₂)₂] образуются ионы K + и [Ag(NO₂)₂] — , который обладает большой устойчивостью:
K[Ag(NO₂)₂] = K + и [Ag(NO₂)₂] — . Реакция не протекает, так как ион [Ag(NH₃)2] + не образуется, потому что K_н([Ag(NO₂)₂] — ) + .

ж) [Ag(NH₃)₂]Cl + NiCl₂
Как электролиты обе соли диссоциируют:
[Ag(NH₃)₂]Cl = [Ag(NH₃)₂] + + Сl — ;
NiCl₂ = N1 2+ + 2Cl — .
Ионы Ag + и Cl — соединяясь друг с другом образуют нерастворимое соединение AgCl, а ион Ni 2+ с NH₃ образует комплекс [Ni(NH3)6] 2+ , так как K_н (Ni(NH₃)₆] 2+ ) + ), получим:
3[Ag(NH₃)₂]Cl + NiCl₂ = [Ni(NH₃)₆]Сl₂ + 3AgCl↓ (молекулярная форма);
3[Ag(NH₃)₂] + + Cl — + Ni 2+ + 2Cl — = [Ni(NH₃)₆] 2+ + 2Сl — + 3AgCl↓ (полная ионная форма);
3[Ag(NH₃)₂] + + Ni 2+ + 3Cl — = [Ni(NH₃)₆] 2+ + 3AgCl↓ (сокращенная ионная форма).

Задача 730.
Вычислить концентрацию ионов Ag+ в 0,1 М растворе [Ag(NH₃)₂]NO₃, содержащем в избытке 1 моль/л NH₃.
Решение:
Константа нестойкости иона [Ag(NH₃)₂] + равна 9,3 . 10 -8 . Вторичная диссоциация комплексного иона протекает по схеме:
[Ag(NH₃)₂]+ = Ag + + 2NH₃
В присутствии избытка NH₃, создаваемого в результате прибавления раствора аммиака, это равновесие смещено влево настолько, что количество NH₃, образующегося при вторичной диссоциации, можно пренебречь. Тогда [NH₃] = С(NH₃ ) = 1 моль/л. По той же причине равновесная концентрация ионов [Ag(NH₃)₂] + может быть приравнена общей концентрации комплексной соли (0,1 моль/л).
По условию задачи:

Отсюда выражаем концентрацию ионов Ag+:

Ответ: 9,3 . 10-8 моль/л.

Задача 731.
Вычислить концентрацию ионов кадмия в 0,1 М растворе K₂[Cd(CN)₄], содержащем, кроме того, 6,5 г/л КCN.
Решение:
M(KCN) = 65г/моль. Рассчитаем концентрацию цианида калия:

Константа нестойкости иона [Cd(CN)₄] 2+ равна 7,8 . 10 -18 . Вторичная диссоциация комплексного иона протекает по схеме:

В присутствии избытка ионов CN — , создаваемого в результате диссоциации КCN (которую можно считать полной), это равновесие смещено влево настолько, что количество ионов CN — , образующихся при вторичной диссоциации, можно пренебречь. Тогда [Сd 2+ ] = С_(соли) = 0,01 моль/л. По той же причине равновесная концентрация ионов [Cd(CN)₄] 2- может быть приравнена к общей концентрации комплексной соли (0,1 моль/л).
По условию задачи:

Отсюда выражаем концентрацию ионов Сd 2+ :

Ответ: 7,8 . 10-15 моль/л.

Задача 732.
Найти массу серебра, находящегося в виде ионов в 0,5 л 0,1 М раствора дитиосульфатоаргентата натрия Na3[Ag(S₂O₃)₂], содержащем, кроме того, 0,1 моль/л тиосульфата натрия.
Решение:
М(Ag) = 107,868г/моль. Константа нестойкости иона [Ag(S₂O₃)₂] 3- равна 1,1 . 10 -13 . Вторичная диссоциация комплексного иона протекает по схеме:

В присутствии избытка ионов S 2 O 3 2- , создаваемого в результате диссоциации К₂S₂O₃ (которую можно считать полной), это равновесие смещено влево настолько, что количество ионов S 2 O 3 2- , образующихся при вторичной диссоциации, можно пренебречь. Тогда [Ag + ] = С(К₂S₂O₃) = 0,1 моль/л. По той же причине равновесная концентрация ионов [Ag(S₂O₃)₂] 3- может быть приравнена к общей концентрации комплексной соли (0,1 моль/л).По условию задачи:

Отсюда выражаем концентрацию ионов Ag + :

Теперь рассчитаем массу серебра, находящуюся в виде ионов в количестве 1,1 . 10 -12 моль/л в растворе комплексной соли:

Ответ: 5,9 . 10 -9 г.

Задача 733.
Выпадет ли осадок галогенида серебра при прибавлении к 1 л 0,1 м раствора [Ag(NH₃)₂]NO₃, содержащему 1 моль/л аммиака: а) 1 . 10 -5 моль КВг; б) 1 . 10 -5 моль КI? ПР(AgBr) = 6 . 10 -13 ; ПР(AgI) = 1,1 . 10 -16 .
Решение:
Константа нестойкости иона [Ag(NH₃)₂] + равна 9,3 . 10 -9 . Вторичная диссоциация комплексного иона протекает по схеме:

В присутствии избытка NH₃, создаваемого в результате прибавления раствора аммиака, это равновесие смещено влево настолько, что количество NH₃, образующегося при вторичной диссоциации, можно пренебречь. Тогда 3] = С(NH₃ ) = 1 моль/л. По той же причине равновесная концентрация ионов [Ag(NH₃)₂] + может быть приравнена общей концентрации комплексной соли (0,1 моль/л).
По условию задачи:

Отсюда выражаем концентрацию ионов Ag+:

а) Уравнение реакции имеет вид:

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль КBr и 1 моль [Ag(NH 3 ) 2 ]NO 3 образуется 1 моль AgBr. Так как [Ag + ] = 9,3 . 10 -9 моль/л; [Br — ] =1 . 10 -5 моль/л, то произведение концентраций ионов Ag + и Br — будет равна: (9,3 . 10 -9 ) . (1 . 10 -5 ) = 9,3 . 10 -14 . Так как 9,3 . 10 -14 > 1,1 . 10 -16 , то осадок бромида серебра не образуется.

Электролитическая диссоциация комплексных соединений

Комплексные соединения в водных растворах практически полностью диссоциируют на внешнюю и внутреннюю сферы, т.е. как сильные электролиты (первичная диссоциация).

Пример 2.9. Первичная диссоциация комплексных соединений.

комплексная соль катионного типа:

комплексная соль анионного типа:

Комплексные частицы, или комплексы (молекулыили ионы), в свою очередь,диссоциируют лишь частично (a_дис 2+ ⇄ [Cu(NH₃)₃] 2+ + NH₃ ; (К₁)

Прочность комплекса обычно характеризуют полной константой равновесия его диссоциации.Константа суммарной реакции диссоциации комплекса называется константой нестойкости К_Н. Она равна произведению констант диссоциации отдельных ступеней. Например, для суммарного уравнения для всех 4-х ступеней

константа нестойкости равна:

= 2,14∙10 -13 .

В общем виде для диссоциации комплекса [ MХ_n] Z :

[ MХ] Z ⇄ M y + + nX х

, (24)

где z – заряд комплекса; n – заряд комплексообразователя; m – заряд лиганда.

Из приведенного уравнения легко определить концентрацию ионов комплексообразователя, образующихся при диссоциации комплекса, если принять, что активности ионов равны концентрациям, и в растворе нет избытка лигандов.

Чем меньше К_Н, тем прочнее комплекс.

Константа процесса, обратного диссоциации комплекса, т.е. процесса образования комплекса, называется константой устойчивости комплекса (К_у):

(25)

Чем больше значение К_у, тем устойчивее комплексная частица.

Значения констант нестойкости некоторых комплексных ионов приведены в табл.12.

Константы нестойкости комплексных ионов при 298 К

Задача 2.2.Рассчитайте концентрацию ионов Ag + в 0,02 М растворе Na[Ag(CN)₂] а) в отсутствии избытка лиганда; б) при наличии избытка ионов (СN) — при их концентрации в растворе NaCN 0,5 М.

а) Уравнение первичной диссоциации комплексной соли как сильного электролита:

Na[Ag(CN)₂] Na + + [Ag(CN)₂] — .

Уравнение суммарной диссоциации комплекса:

[Ag(CN)₂] + ⇄ Ag + + 2 (CN ) — , а К_Н = 8∙10 -22 (см. табл.12).

Обозначим через x концентрацию Ag + . Тогда равновесная концентрация лиганда согласно уравнению равна 2 x, а равновесная концентрация недиссоциированного комплексного иона – (0,02 – х). Так как значение К_н очень мало, величиной х по сравнению с 0,02 можно пренебречь. С учетом этого запишем выражение для К_н:

, откуда .

б) Концентрацию Ag + рассчитываем аналогично, но концентрацию лиганда (CN) — принимаем равной 0,5 М:

, откуда М.

Таким образом, в 0,5 М растворе NaCN концентрация ионов Ag + почти на 14 порядков ниже, чем концентрация ионов [H + ] в воде.

Дата добавления: 2016-02-24 ; просмотров: 1894 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ