Hằng Số Bền Và Hằng Số Không Bền - Tài Liệu Text - 123doc

1. Trang chủ >
2. Luận Văn - Báo Cáo >
3. Thạc sĩ - Cao học >

Hằng số bền và hằng số không bền

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.65 MB, 171 trang )

84Thêm vài giọt dung dịch CuSO4 vào dung dịch [Zn(NH3)4]2+ (khôngmàu) thu đợc dung dịch có màu xanh thẫm do:[Zn(NH3)4]2+ + Cu2+[Cu(NH3)4]2+ + Zn2+ Kp = 103,9Kb 108,71012,6Nhận xét: Trong cả hai trờng hợp, cân bằng sẽ dịch chuyển về phía tạothành ion phức bền hơn.6. Giải thích từ tính của phức chất- Nếu cấu hình electron của ion trung tâm có eletron độc thân thì phứccó tính thuận từ.- Nếu cấu hình electron của ion trung tâm không có eletron độc thân thìphức có tính nghịch từ.2.2.5.2. Hệ thống các bài tậpBài tập về phức chất là nội dung khó và mới với học sinh, học sinh cầncó đủ thông tin trớc khi làm bài tập. Giáo viên nên cung cấp kiến thức và mộtsố bài giải có sự hớng dẫn của giáo viên để học sinh định hớng đợc phơngpháp làm bài.Bài 1: Cho các phức và giá trị Momen từ đo đợc tơng ứng, hãy tìm sốelectron độc thân và dự đoán cấu trúc các phức.a) [Mn(CN)6]4- àtn = 1,8 à Bb) [FeF6]3- àtn = 6,0 à Bc) [Co(NH3)6]3+ àtn = 0 à Bd) [Ni(CO)4]oàtn = 0 à BPhân tích:a) [Mn(CN)6]4- có Mn+2 ([Ar] 3d5 4so 4po), àtn = 1,8 à BVới cấu hình 3d5 có 2 khả năng xảy ra: hoặc 5 electron ở dạng độc thânhoặc có 2 cặp elelctrron ghép đôi, 1 electron độc thân (trạng thái dồn)Từ giá trị momen cho phép kết luận trong ion có 1 electron độc thân,liên kết trong ion phức là cộng hoá trị, có 6 obitan lai hoá d 2sp3 (lai hoá trong).Cấu trúc phức là dạng bát diện.d2sp33d54s4p b) [FeF6]3- có Fe3+ ([Ar]3d54so 4po), àtn = 6,0 à B chứng tỏ ion phức có 5electron độc thân, liên kết trong phức là liên kết ion, có 6 obitan lai hoá sp 3d2(lai hoá ngoài). Cấu trúc dạng bát diện.853d54s4p4dc) [Co(NH3)6]3+ có Co3+ (3d64so 4po4do) , àtn = 0 à B chứng tỏ trong ionphức không có electron độc thân, 6 electron 3d ở trạng thái dồn; liên kếttrong phức là liên kết cộng hoá trị, có 6 obitan lai hoá d 2sp3 (lai hoá trong).Cấu trúc dạng bát diện.d) [Ni(CO)4]o có Ni (3d84so 4po), àtn = 0 à B trong ion phức không cóelectron độc thân, 8 electron 3d ở trạng thái dồn, liên kết trong phức là liênkết cộng hoá trị, có 4 obitan lai hoá dsp2. Cấu trúc dạng vuông phẳng.Tác dụng bài tập:- Qua bài tập trên học sinh phải vận dụng mối liên hệ giữa giá trịmomen và số electron độc thân.- Kiểm tra đợc sự thông minh sáng tạo của học sinh: từ số electron độcthân suy ra kiểu liên kết trong phức và dạng lai hoá.- Phát triển t duy suy diễn, tởng tợng.Bài 2. Nêu hiện tợng xảy ra khi cho dung dịch KOH hoặc khí H2S tácdụng với dung dịch [Cu(NH 3)4]SO4? Giải thích, viết phơng trình hoá học cácphản ứng.Phân tích:Khi cho dung dịch KOH vào dung dịch [Cu(NH 3)4]SO4 sẽ xuất hiện kếttủa màu xanh của đồng II hidroxit do tích số tan của Cu(OH)2 bé.[Cu(NH3)4]SO4 + 2KOH Cu(OH)2 +K2SO4 + 4NH3Khi cho khí H2S sục vào dung dịch [Cu(NH 3)4] SO4 sẽ xuất hiện kết tủađen CuS.[Cu(NH3)4]SO4 +H2 SCuS +(NH4)2SO4Vì tích số tan của Cu(OH)2 là 10-19,25, của CuS là 10-35,85 còn phức amonicủa đồng II có hằng số bền là 1012,6 nên hằng số không bền là Kkb =10-12,6 > Tt của CuS và Cu(OH)2Cu2+ + 4NH3[Cu(NH3)4]2+ Kb = 1012,6Tác dụng bài tập:86- Qua bài tập trên học sinh biết sử dụng tích số tan, hằng số không bềnđể suy luận kết tủa nào đợc hình thành.- HS củng cố lại kiến thức về các hợp chất của đồng và phức đồng II.Bài 3.a) Viết phơng trình hoá học các phản ứng khi cho Cu tan trong dungdịch KCN. Kim loại Ag, Au có khả năng đó không ?b) Giải thích tại sao Ag kim loại có khả năng tan trong dung dịch KCNkhi có mặt oxi .Phân tích:a) Khi nhúng một thanh kim loại vào nớc thì trên bề mặt thanh kim loạisẽ có một số ion kim loại tơng ứng vị trí của nó trong dãy điện hoá.Cân bằng: Cu + H +Cu+ + H sẽ dịch chuyển bên phải khicó mặt lợng d ion CN-, tạo ra ion phức [Cu(CN) 2]-, nồng độ ion Cu+ nằm trongcân bằng kim loại lớn hơn cân bằng điện li ion phức [Cu(CN) 2]- do đó Cu cóthể tan trong dung dịch KCN theo phản ứng:2Cu + 4KCN + 2H2O 2K[Cu(CN)2] + 2KOH + H2Với Ag, Au đứng bên phải Cu trong dãy điện hoá nên nồng độ ion Ag +,Au+ chuyển từ kim loại vào dung dịch bé hơn cân bằng điện li của ion phức[Ag(CN)2]-, [Au(CN)2]- .b) Khi có mặt chất oxi hoá thì cân bằng M + H +M+ + H sẽchuyển dịch sang phải do quá trình oxi hoá hidro vì vậy Ag, Au tan đợc trongdung dịch KCN khi có mặt chất oxi hoá:4Ag + 8KCN +2H2O + O2 4K[Ag(CN)2] + 4KOHTác dụng của bài tập:- Nhằm mở rộng, nâng cao kiến thức về kim loại IB (Cu, Ag, Au), dù ởcùng phân nhóm nhng mỗi kim loại có tính chất riêng. Vận dụng kiến thứcgiải thích các hiện tợng thực tế.- Rèn luyện năng lực phát hiện vấn đề, khả năng suy luận logíc.Bài 4: Ion Fe3+ tạo với ion thioxyanat SCN- phức Fe(SCN)3 màu đỏ vàtạo với ion F- phức FeF63- không màu, bền. Hãy nêu hiện tợng xảy ra khi choKSCN vào dung dịch Fe(NO3)3 và sau đó cho từng giọt NaF vào cho tới d.Phân tích:87Học sinh vận dụng tính chất các phức chất của sắt III, sự cạnh tranhgiữa hai phức Fe(SCN)3 và phức [FeF6]3-, cân bằng sẽ dịch chuyển về phía tạora phức bề hơn.Khi cho KSCN vào sẽ thấy dung dịch từ màu vàng nhạt của muối sắt IIIchuyển sang màu đỏ do tạo thành phức thioxyanat : Fe(SCN)3 + 3KNO3Fe(NO3)3 + 3KSCNCho tiếp dung dịch NaF vào màu đỏ nhạt dần do tạo phức sau:Fe(SCN)3 + 6NaF Na3[FeF6]3+ 3NaSCNKhi NaF d màu đỏ mất hết, dung dịch thành không màu.Tác dụng của bài tập:- Vận dụng hằng số bền các phức chất, hiểu đợc sự cạnh tranh giữa haiphức chất.- Củng cố kiến thức về phức chất của sắt.Bài 5. Trong dung dịch gồm CAg+ = 10-3M, CNH3 = 1M.a) Nồng độ các phức Ag(NH3)2+ hay AgNH3+ lớn hơn? Hãy giải thích.Biết rằng:Ag+ + NH3[AgNH3]+K1 = 103,32[AgNH3 ]+ + NH3[Ag(NH3)2]+K2 = 103,92b) Tính nồng độ [Ag+] còn lại trong dung dịch sau khi tạo phức.Phân tích:a) Đây là bài tập về sự cạnh tranh giữa hai phức amoni của Ag +, haiphức này cùng tồn tại trong cùng một dung dịch. Học sinh phải có sự nhận xétvề 2 giá trị hằng số cân bằng K 1, K2, sử dụng hai cân bằng đó để tổ hợp cânbằng mới. Dùng biểu thức K để tìm nồng độ các ion phức.Nhận xét 2 giá trị của K1, K2 không khác nhau nhiều. Vì CNH3 >> CAg+nên có thể dự đoán là phức Ag(NH3)2+ sẽ chiếm u thế hơn.Thật vậy:Ag+ + NH3[AgNH3]+K1 = 103,32[AgNH3]+ + NH3[Ag(NH3)2]+K2 = 103,92Tổ hợp 2 phản ứng trên:Ag+ + 2 NH3Ag(NH3)2+ K = K1K2 = 107,24 nồng độ Ag(NH3)2+ = 10-3MBan đầu: 10-3M 1M(1)++-1Khi cân bằng: [Ag(NH3)2][AgNH3] + NH3 K 2 = 10-3,92Nồng độ đầu:10-3 M(1-2.10-3 )MNồng độ lúc cân bằng:( 10-3-x)x0,998+xx(0,998 + x )= K 21 = 10-3,92310 x x = 1,002.10-6,92 hay [AgNH3+] = 1,2.10-7M(2)88Từ (1) (2) ta nhận thấy nồng độ Ag(NH3)2+ >> nồng độ AgNH3+= 1,2.10-7Mb) Xét cân bằng : AgNH3+Ag+ + NH3K1-1 = 10-3,32Nồng độ ban đầu:1,2.10-70,998Nồng độ cân bằng: 1,2.10-7-yy0,998+yK1-1 = 10-3,32 =y (0,998 + y ) y = 1,2.10-10,32 hay [Ag+] = 5,7.10-11M1, 2.107 yTác dụng của bài tập:- Vận dụng biểu thức hằng số cân bằng cho sự tạo phức của Ag+- Rèn luyện kỹ năng suy luận, lập luận logic, năng lực phát hiện vấn đề.Bài 6. Cho cân bằng sau: Ag+ + 2CN[Ag(CN)2]Hãy dự đoán ảnh hởng của các yếu tố sau đây đến nồng độ của phức[Ag(CN)2]a) Hoà tan thêm AgNO3 vào dung dịch.b) Cho khí NH3 đi qua dung dịch.c) Hoà tan KI rắn vào dung dịch.Phân tích:Học sinh cần vận dụng nguyên lý chuyển dịch cân bằng vào cân bằngtạo phức. Khi thêm các chất vào dung dịch thì sẽ ảnh hởng đến nồng độ cácion tạo phức nh thế nào, có các phản ứng nào đã xảy ra .a) Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng khi thêm AgNO3 vào dung dịchthì có sự phân li sau:AgNO3 Ag+ + NO3làm tăng nồng độ Ag+ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, nồng độ phức[Ag(CN)2]- tăng.Nh vậy khi cho thêm AgNO3 vào chỉ ảnh hởng đến nồng độ Ag+b) Khi cho khí NH3 vào dung dịch có các cân bằng tạo phức amoni củaAg+ xảy ra :Ag+ + NH3[Ag(NH3)]+Ag+ + 2NH3[Ag(NH3)2]+Do đó nồng độ Ag+ trong dung dịch sẽ giảm cân bằng dịch chuyển theochiều nghịch, nồng độ phức [Ag(CN)2]- giảm.Trong trờng hợp này do sự tạo thành 2 phức mới làm thay đổi nồng độAg+ và thay đổi thành phần phức trong dung dịch.c) Khi hoà tan KI vào dung dịch ta có phản ứng sau:KI K+ + IAg+ + I- AgIVì tích số tan của AgI bé nên Ag+ kết tủa với I-, nồng độ Ag+ giảm nênnồng độ phức [Ag(CN)2]- giảm.89Trong trờng hợp này do có phản ứng tạo kết tủa AgI làm thay đổi nồngđộ Ag . Nh vậy phản ứng u tiên tạo thành chất bền hơn, hoặc ít tan hơn.Tác dụng của bài tập:- Học sinh vận dụng sáng tạo nguyên lý chuyển dịch cân bằng cho cânbằng trong phức chất.- Phát hiện ra các vấn đề trong các trờng hợp khác nhau, đi đến kết luậnchính xác khoa học.Bài 7. Tính nồng độ của Cu2+ và Zn2+ khi lắc một mảnh kẽm với dungdịch CuCl2 0,01M trong hỗn hợp NH31M và NH4Cl 1M.Biết hằng số bền của [Cu(NH3)4]2+ là 1011,75, của [Zn(NH3)4]2+ là 108,89 và+ECu 2+ o = +0,337 V, E Zn2+ o = - 0,763 V.CuZnPhân tích:Đây là bài tập phức tạp vừa liên quan đến thế điện cực kim loại, vừa cócân bằng tạo phức chất. Ta phải xét đến phản ứng oxi hoá khử giữa Zn và Cu 2+.Và do hai ion Cu2+, Zn2+ đều có khả năng tạo phức chất với NH 3 nên xảy ra sựcạnh tranh giữa hai phức amoni của Cu 2+ và Zn2+. Học sinh biết dựa vào giá trịhằng số bền, thế điện cực chuẩn để suy ra chiều phản ứng, vận dụng K để tínhnồng độ phức, sau đó mới tính nồng độ các ion còn lại trong dung dịch.Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ (1) [NH3] = 1 0,04 = 0.96 M0,01M 0,04M0,01M[Cu(NH3)4]2+Cu2+ + 4NH3 (2) có K1 = 10-11,75Khi cho Zn vào có cân bằng sau:Cu2+ + ZnCu + Zn2+(3) có K3 = 102(0,337 + 0,763)0,059= 1037,29Zn2+ + 4NH3[Zn(NH3)4]2+ (4) có Kb = 108,89(2) + (3) + (4) ta đợc:Zn + [Cu(NH3)4]2+ [Zn(NH3)4]2+ + Cu có K = K1.K3.Kb = 1034,42Lúc cân bằngx0,01 xK=0, 01 x= 1034,42 giả sử x