Phương Pháp Giải Cân Bằng Tạo Phức - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (12 trang)

Trang chủ

Khoa Học Tự Nhiên

Hóa học - Dầu khí

Phương pháp giải cân bằng tạo phức

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (315.42 KB, 12 trang )

I. LÍ THUYẾT1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN1. Trong dung dịch, các phức chất được tạo thành do sự tương tác của nhiều phần tửđơn giản (phân tử, ion), có khả năng tồn tại độc lập.2. Trong trường hợp tổng quát, hai dạng M và L (để đơn giản chúng tôi không ghiđiện tích các phần tử) cùng tồn tại trong dung dịch có khả năng tương tác với nhau đểtạo ra một hoặc một số phức chất: MpLqpM + qL p > 1, q > 1 (p, q: nguyên)M gọi là chất tạo phức (M có thể là một ion kim loại đơn hoặc một ion phức tạp).L: là phối tử.Khi CM > CFe3+ = 0,01M và 3 >> 2 >> 1, do đó trong hệ xảy ra tươngtác hoá học tạo thành phức có số phối trí cực đại là chính:Fe3+ + 3F- C00,011,0C00,97FeF30,01TPGH của hệ: FeF3 0,01M; F- 0,97MĐánh giá các quá trình phụ:- Vì phức FeF3 bền và F- dư nên lượng Fe3+ không đáng kể  quá trình tạo phức củahiđroxo của Fe3+ cũng không đáng kể.- Xét cân bằng proton hoá của F- (bỏ qua sự tạo phức của proton) HF + OHF- + H2O Kb = 10-10,83C0,97[] (0,97 – x)xxx2=10-10,83  OH-  =  HF =3,79.10-6 M0,97-x[F-] = 0,97 – x = 0,97M [OH- ] = [HF] > CCd 2+ = 2,7.10-3M, nhưng các hằng số bền tổng hợp củacác dạng phức lại không khác nhau nhiều β1 ≈ β2 ≈ β3 ≈ β4, do đó trong trường hợpnày không có phức nào chiếm ưu thế. Vì vậy để tính cân bằng trong hệ này, GVhướng dẫn để các em chú ý đến đặc điểm của bài toán này là phối tử Cl- rất dư, do đócó thể chấp nhận [Cl-] = CCl- để tính gần đúng theo ĐLBTNĐĐ.Các cân bằng :Cd2+ +Cl-CdCl+1 = 101,95Cd2+ +2Cl-CdCl22 = 102,49Cd2+ +3Cl-CdCl 33 = 102,34Cd2+ +4Cl-CdCl 244 = 101,64Trong môi trường axit có thể bỏ qua sự tạo phức hiđroxo của ion Cd2+.Áp dụng ĐLBTNĐ ban đầu đối với ion Cd2+ và Cl-, ta có:CCd2+ = Cd 2+  + CdCl+  + CdCl2  + CdCl3-  + CdCl24   23 Cd 2+  +β1 Cd 2+  Cl-  +β 2 Cd 2+  Cl-  +β3  Cd 2+   Cl-  +β 4  Cd 2+   Cl- CCd [Cd 2+ ] =(1)1+β1[Cl- ]+β 2 [Cl- ]2 +β3[Cl- ]3 +β 4 [Cl- ]442+Tương tự: CCl =[Cl- ]+[CdCl+ ]+2[CdCl2 ]+3[CdCl3- ]+4[CdCl 4 2- ]- [Cl- ] = CCl - [Cd 2+ ](β1[Cl- ]+2β2[Cl- ]2 +3β3[Cl- ]3 +4β 4[Cl- ]4 )-(2)Bài 5: Trộn 5,0 ml dung dịch Hg(ClO4)2 0,10 M với 0,4 ml HClO4 1,0 M với 1,0 mlHCl 0,0010 M. Tính [Cl-] trong dung dịch.Biết: 1 = 107,3, 2 = 1014, 3 = 1015, 4 = 1015,6Phân tích:Đặc điểm của bài toán này là nồng độ ion trung tâm rất dư so với nồng độ của phối-4tử ( CHg2+ = 0,05M >> CCl- = 10 M ).6Mặc dù k1 = 107,3 ≈ k2 = 106,7 nhưng vẫn có thể dự đoán phức tạo thành với số phối tríthấp nhất chiếm ưu thế (HgCl+). Do môi trường axit nên có thể bỏ qua sự tạo phứchiđroxo của Hg2+, do đó trong hệ có quá trình sau:Hg2+ +Cl-C00,0510-4C0,04990HgCl+1 = 107,310-4TPGH: HgCl+ 10-4 M và Hg2+ 0,0499 MTừ TPGH các em dễ dàng tính được [Cl-].Mặc dù đề bài không yêu cầu tính nồng độ cân bằng các dạng phức, nhưng đểkhẳng định cách giải gần đúng trên là hợp lý, các em cần tính nồng độ các phức theoicông thức  HgCli(2-i)+  = βi  Hg 2+  Cl-  để từ đó so sánh cho thấy: HgCl+  = 9,99.10-5M >>  HgCl2  = 4,99.10-8M >>  HgCl3-  = 4,99.10-17 M >>-26 HgCl24  = 1,99.10 MNhư vậy cách giải gần đúng trên là phù hợp.Bài 6: Dung dịch A được tạo thành bởi CoCl2 0,0100 M, NH3 0,3600 M và H2O23,00.103 M.1. Tính pH và nồng độ ion Co2+ trong dung dịch A.2. Tính thế điện cực Pt khi nhỳng vào dung dịch AEo: Co3+/Co2+ 1,84V; H2O2/2OH 0,94V. Co(NH3)63+Co3+ + 6NH3 lg1 = 35,16 Co(NH3)62+Co2+ + 6NH3 lg2 = 4,39Phân tích:1. Với bài toán này HS dễ dàng nhận thấy trong dung dịch xảy ra phản ứng giữaCo2+ với NH3 tạo thành phức Co(NH3)62+.Co2++ 6 NH30,01000,360000,3000Co(NH3)62+2 = 104,390,0100Sau đó Co(NH3)62+ bị oxi hoá bởi H2O2 thành Co(NH3)63+ .7 Co(NH3)63+ + e2  Co(NH3)62+  2 OHH2O2 + 2e  2Co(NH3)63+ + 2OH K =2Co(NH3)62+ + H2O2 2(0,94 E20 )10 0,0592 (1)Để tính pH và [Co2+] trong dung dịch A, HS phải xác định được thành phần củadung dịch A, muốn vậy các em phải tính được E0Co NH3 63+/Co NH3 62+= E 2 0 , từ đó xácđịnh được giá trị K của phản ứng (1). Tương tự, HS có thể tính được E20 thông quaviệc tổ hợp cân bằng hoặc tính theo phương trình Nec.Ví dụ từ sự tổ hợp các cân bằng:Co(NH3)63+ Co3+ + 6 NH3Co3+ + eCo2+ Co(NH3)62+Co2+ + 6 NH3 Co(NH3)63+ + e Co(NH3)62+Các em dễ dàng tính được E20 = 0,0184 V. Từ giá trị hằng số K tính đượcK = 1031. TPGH của hệ:Co(NH3)62+Co(NH3)63+NH3OH0,0040 M0,0060 M0,3000 M0,0060 MTừ đó các em dễ dàng tính được pH của hệ: pH=11,83 và nồng độ của Co 2+ trongdung dịch theo cân bằng phân li của phức Co(NH3)62+: [Co2+] = 2,117.10-4M2. Để tính thế điện cực Platin nhúng trong dung dịch A, HS phải hiểu được đóchính là thế của cặp oxi hóa khử Co(NH3)63+ /Co(NH3)62+ theo phương trình Nec,trong đó:[Co(NH3)63+] = 0,0060 M (vì Co(NH3)63+ rất bền và dư NH3)[Co(NH3)62+] = 4.10-3 – 2,117.10-4 = 3,788.10-3 M.Từ đó tính được EPt = 0,0320 V.Bài 7: Để xác định hằng số tạo phức của ion phức [Zn(CN)4]2-, người ta làm như sau:Thêm 99,9 ml dung dịch KCN 1M vào 0,1 ml dung dịch ZnCl 2 0,1 M để thu được100 ml dung dịch ion phức [Zn(CN)4]2- (dung dịch A). Nhúng vào A hai điện cực:8điện cực kẽm tinh khiết và điện cực so sánh là điện cực calomen bão hoà có thế khôngđổi là 0,247 V (điện cực calomen trong trường hợp này là cực dương). Nối hai điệncực đó với một điện thế kế, đo hiệu điện thế giữa chúng được giá trị 1,6883 V.Hãy xác định hằng số tạo phức của ion phức [Zn(CN)4]2-. Biết thế oxi hoá - khửtiêu chuẩn của cặp Zn2+/Zn bằng - 0,7628 V.Phân tích:Tương tự từ các giá trị Epin đo được sẽ cho phép đánh giá được hằng số bền của phức[Zn(CN)4]2-. Nhưng trong trường hợp này người ta dùng điện cực so sánh là điện cựccalomen bão hòa là cực dương. Như vậy từ giá trị Epin= Ecal - EZn, các em sẽ tính đượcβ4: Zn(CN)42Zn2+ + 4 CN- β4(1)Theo đề bài, rất dư CN- nên sự tạo phức xảy ra hoàn toàn, do đó có thể coi:[Zn(CN)42-] = CZn 2+ =10-4 M  [CN-] = 1 – 4.10-4 ≈ 1MĐể tính β thì cần xác định nồng độ [Zn2+]. Từ giá trị hiệu điện thế đo được và từ thếcủa điện cực calomen bão hòa, các em sẽ dễ dàng tính được:EZn = 0,247 – 1,6883 = – 1,4413 VTừ đó sẽ tính được [Zn2+] = 10-22,92 và thay vào (1) sẽ tính được β4 = 1018,92.Bài 8: Sự tạo phức có thể có ảnh hưởng quan trọng lên độ tan. Phức chất là một tiểuphân tích điện bao gồm một ion kim loại trung tâm liên kết với một hay nhiều phối tử.Ví dụ Ag(NH3)2+ là một phức với ion trung tâm là Ag+ và phối tử là hai phân tử NH3.Độ tan của AgCl trong nước bằng 1,3.10-5 M.Tích số tan của AgCl là 1,7.10-10M. Hằng số tạo phức (  Ag ( NH3 )2) là 1,5. 107.Hãy tính để chỉ ra rằng độ tan của AgCl trong dung dịch amoniac 1,0M là lớn hơntrong nước nguyên chất.Phân tích:Đây là dạng bài tập tính độ tan của hợp chất ít tan khi có mặt của chất tạo phức. Ởđây đề bài chỉ cần cho tích số tan của AgCl là đủ mà không cần cho thêm giá trị độtan (S) của AgCl trong nước, vì từ giá trị tích số tan K s, HS dễ dàng tính được độ tancủa AgCl trong nước (S0)S0AgCl = [Ag+ ]= KS = 1,3.10-5M9Để tính SAgCl trong dung dịch NH3 GV phân tích cho HS thấy nồng độ của Ag+ tốiđa do AgCl phân ly bằng độ tan của AgCl trong nước:S0AgCl = [Ag+] = 1,3.10-5M S 0 = 1,3.10-5MBài 9:1. Bạc tác dụng với dung dịch nước của NaCN khi có mặt không khí theo phản ứng: 4[Ag(CN)4]3− + 4OH−4Ag + O2 + 2H2O + 16CN− Để ngăn cản sự hình thành của axit HCN (một chất dễ bay hơi và rất độc) thì pHcủa dung dịch phải trên 10.Nếu dung dịch chỉ có NaCN, pH = 10,7 thì nồng độ NaCN bằng bao nhiêu?2. Một dung dịch chứa các ion Ag+ và NaCN 0,02 M. So với ion bạc thì natri xianuarất dư. pH của dung dịch này bằng 10,8. Trong dung dịch có cân bằng sau: [Ag(CN)4]3−Ag+ + 4CN− β = 5,00.1020[Ag(CN) 4 ]3Xác định tỉ số củatrong dung dịch.[Ag + ]3. Để tăng nồng độ của ion Ag+ tự do (chưa tạo phức) phải thêm vào dung dịch đóNaOH hay HClO4? Vì sao?4. Sau khi thêm axit/bazơ (dựa vào kết quả của 3) để nồng độ ion Ag+ trong dung dịchtăng lên 10 lần so với nồng độ ion Ag+ trong dung dịch cho ở 2.Tính nồng độ ion CN− trong dung dịch mới này.10Thể tích của dung dịch coi như không thay đổi sau khi thêm axit/bazơ. pK a (HCN)= 9,31.Phân tích:[HCN].[OH - ]−1. CN + H2O ; K = Kw/Ka = 10−4,69 HCN + OH ; K =[CN ]−(10-3,3 )2 104,69  Co = 0,0128 mol/l-3,3 2Co - (10 )[Ag(CN) 4 ]32. Để xác định tỉ số, Giáo viên hướng dẫn các em dựa vào quá trình tạo[Ag + ] [Ag(CN)4]3−phức: Ag+ + 4CN− β = 5,00.1020[Ag(CN) 4 ]3= β4.[CN-]4. Như vậy vấn đề đặt ra là tính [CN-]+[Ag ]Để tính được [CN-], Giáo viên cần phân tích để Học sinh thấy được: DoCCN >> CAg nên có thể coi lượng CN- đi vào phức là không đáng kể. Vì phức-+[Ag(CN)4]3− rất bền và CN- dư đi vào phức ít nên lượng CN- dư quyết định pH củadung dịch: [CN-] = CCN- - [OH-] = 0,02 – 10-2,2 = 0,0194 M(Thực ra trong câu này có thể không cần cho pH mà chỉ cần từ nồng độ của CN- dưcác em vẫn tính được ra kết quả như trên).[Ag(CN) 4 ]3 5,00.1020(0,0194) 4 = 7,04.1013+[Ag ]3. Do phức Ag(CN)43− rất bền có nồng độ ổn định nên [Ag+] tăng khi [CN-] giảm, màCN- là 1 bazơ, nên nồng độ CN- sẽ giảm khi giảm pH của hệ có nghĩa là phải thêmHClO4.4. Tương tự, HS có thể thấy ngay là [Ag(CN)43-] không đổi do phức này bền nên:Trước khi thêm axit vào dung dịch ở ý 2 có [CN-]1 = 0,0194M:[Ag(CN)43-] = β.[CN-]14.[Ag+]1 = β.(0,194)4.[Ag+]1(*)Sau khi thêm axit [Ag+]2=10[Ag+]1:[Ag(CN)43-] = β.[CN-]24.10[Ag+]1(**)Từ (*) và (**) suy ra: β.(0,194)4.[Ag+]1 = β.[CN-]24.10[Ag+]111Do đó: (0,0194)4 = 10[CN-]24 → nồng độ ion CN- trong dung dịch khi thêm HClO4là: [CN-]2=0,0194= 0,011M41012

Tài liệu liên quan

Phương pháp giải Toán bằng MTBT Casio.
- 15
- 778
- 6
phuong phap giai toan bang ham so nhanh
- 9
- 548
- 2
Chuyên đề phương pháp giải toán cấu tạo nguyên tử 2014
- 16
- 946
- 2
1 so phuong phap giai hoa bang do thi
- 14
- 341
- 3
Phương pháp chặt cân bằng cho hệ động lực rời rạc khóa luận tốt nghiệp
- 37
- 320
- 0
Phương pháp giải Hóa bằng bảo toàn electron
- 32
- 371
- 0
Phương pháp giải nhanh bằng số phức BẰNG máy TÍNH
- 10
- 571
- 0
PHƯƠNG PHÁP GIẢI HOÁ BẰNG GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH
- 10
- 491
- 7
ứng dụng phương pháp điểm cân bằng (balanced scorecard – bsc) để đánh giá hiệu quả công việc tại trường trung học kinh tế khánh hòa
- 171
- 775
- 7
Phương pháp giải toán bằng cách lập hệ phương trình đối với bài toán công việc và vòi nước
- 16
- 1
- 0