О.С.ЗАЙЦЕВ

УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ

ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10 КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ

УЧЕБНИКЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ

Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24, 29, 30, 31, 34, 35, 39, 41, 42, 45/2004;
2, 3, 5, 8, 10, 16/2005

§ 8.3. Реакции и равновесия
в растворах комплексных солей

(продолжение)

ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ

1. Приготовлен 1М раствор соли [Сr(Н₂О)₅Сl]Сlx. Определите значение х и валентность атома хрома, исходя из того, что для осаждения хлорида серебра на 50 мл этого раствора было израсходовано 100 мл 1М раствора АgNО₃.

Ответ. х = 2.

2. Из раствора комплексной соли СоСl₃•5NН₃ нитрат серебра осаждает только 2/3 содержащегося в ней хлора. Напишите координационную формулу соли.

3. Из раствора соли РtCl₄•6NH₃ нитрат серебра осаждает весь хлор в виде АgСl, а из соли РtCl₄•3NH₃ – только четверть входящего в ее состав хлора. Напишите координационные формулы солей.

4. Безводный хлорид хрома СrСl₃, присоединяя аммиак, может образовывать две соли: СrCl₃•5NH₃ и СrCl₃•6NH₃. Напишите координационные формулы этих комплексных солей, учитывая, что из раствора одной соли нитрат серебра осаждает весь содержащийся в ней хлор, а из раствора другой – только 2/3 входящего в ее состав хлора.

5. Приготовили 1М растворы солей:

1) К₄[Fe(CN)₆]; 2) К₃[Fe(CN)₆]; 3) [Pt(NH₃)₂Cl₄]; 4) KAl(SO₄)₂•12H₂O.

Каковы концентрации ионов в растворе?

6. Рассчитайте концентрации ионов в 0,01M растворе квасцов:

квасцы алюмоаммониевые

(NH₄)₂SO₄•Al₂(SO₄)₃•24H₂O,

квасцы алюмокалиевые

К₂SO₄•Al₂(SO₄)₃•24H₂O,

квасцы железоаммониевые

(NH₄)₂SO₄•Fe₂(SO₄)₃•24H₂O,

квасцы алюмонатриевые

Na₂SO₄•Al₂(SO₄)₃•24H₂O,

квасцы хромокалиевые

K₂SO₄•Cr₂(SO₄)₃•24H₂O.

7. Напишите выражения поcледовательных и общую констант устойчивости:

1) [Fe(CN)₆]^4–; 2) [Fe(Н2О)₆]²⁺;

3) [Fe(CN)₆]^3–; 4) [Fe(Н2О)₆]³⁺;

5) [Со(NН₃)₆]³⁺; 6) [Ni(CN)₄]^2–;

7) [Ag(NH₃)₂]⁺; 8) [FeCl₄]^–.

8. Вычислите концентрации ионов Сl^–, [Со(NН₃)₆]³⁺ и [Со(NН₃)₅]³⁺ в 0,01M растворе соли [Со(NН₃)₆]Cl₃. Константа нестойкости комплексного иона при диссоциации по первой ступени равна 4,0•10^–5.

9. Вычислите концентрации ионов в 0,01М растворе комплексной соли К₂[Zn(СN)₄], если общая константа нестойкости комплексного иона равна 2,0•10^–17.

10. Напишите уравнения взаимных переходов ионов:

1) [Al(Н₂О)₆]³⁺ [Al(OH)₄]^–;

2) [Zn(Н₂О)₆]²⁺ [Zn(OH)₄]^2–;

3) [Cu(Н₂О)₆]²⁺ [Cu(OH)₄]^2–.

Укажите среду (кислотная, щелочная), которую необходимо создать для перехода одного иона в другой.

Почему координационные числа с лигандами воды и гидроксид-иона различны?

11. Напишите уравнения кислотной диссоциации ионов [Fe(Н₂О)₆]³⁺ и [Fe(Н₂О)₆]²⁺. Координационное число комплексообразователя должно сохраняться постоянным!

12. Как будут при приведенных ниже электродных потенциалах вести себя с водой ионы железа в окружении шести молекул воды и шести цианид-ионов?

Решение

Посмотрим, как реагируют ионы железа, находящиеся в окружении шести молекул воды, с водой:

Первый электрод обладает большей способностью отдавать электроны. Поэтому первое уравнение перепишем в противоположном направлении, изменив знак потенциала на противоположный:

Таким образом, ион Fe³⁺ в окружении шести молекул воды с водой не реагирует.

Теперь посмотрим, как будут вести себя ионы железа в окружении шести цианид-ионов:

Первый электрод имеет большую способность отдавать электроны, поэтому для него уравнение реакции перепишем в противоположном направлении, изменив знак потенциала на противоположный:

И в этом случае ни один из ионов железа не будет реагировать с водой. Водные растворы с ионами Fe²⁺ и Fe³⁺ устойчивы, но ионы Fe²⁺ в любом окружении могут реагировать с растворенным в воде кислородом.

13. Найдено, что период полупревращения [Со(NН₃)₅Cl]²⁺ в реакции

[Со(NН₃)₅Cl]²⁺ + Н₂О = [Со(NН₃)₅Н₂О]³⁺ + Сl^–

при 25 °C равен около 100 ч. Был приготовлен 1М раствор [Со(NН₃)₅Cl]Cl₂. Сколько [Со(NН₃)₅Cl]²⁺ осталось и сколько [Со(NН₃)₅Н₂О]³⁺ образовалось через 5 и 10 суток после приготовления раствора?

Подсказка. Период полупревращения – промежуток времени, в течение которого расходуется половина исходного вещества или образуется половина конечного продукта. Значит, если растворить в воде соль, содержащую ионы [Со(NН₃)₅Cl]²⁺, то через 100 ч в растворе останется только половина [Со(NН₃)₅Cl]²⁺, половина превратится в [Со(NН₃)₅Н₂О]³⁺ и Cl^–. После последующих 100 ч прореагирует еще половина оставшихся [Со(NН₃)₅Cl]²⁺, и в растворе останется только четверть первоначально взятого количества и т.д. Количество воды почти не уменьшается, т.к. она находится в большом избытке.

14. В самом начале этого параграфа упоминалось, что серная кислота может рассматриваться как комплексное соединение. Напишите формулу серной кислоты (SO₃•Н₂O, или H₂SO₄) как комплексного соединения. То же самое вы можете сделать с азотной и фосфорной кислотами, их солями и огромным числом других соединений.

15. Переведите на русский язык.

Fruitful study of complex compounds became possible after the coordination theory suggested in 1893 by Alfred Werner (1866–1919), a professor of Zurich University. According to the coordination theory one of the ions in the molecule of any complex compound (usually possessing a positive charge) occupies a central position and is called the complex former or central ion. In the direct vicinity around it аrе arranged, or as we say coordinated, a certain number of ions with charges opposite to that of the central ion or electrically neutral molecules, called addends and forming the inner coordination sphere of the compound. The rest of the ions, not contained in the inner sphere, are farther away from the central ion and constitute the outer coordination sphere. To distinguish between the inner and outer spheres in formulas of complex compounds, the addends are enclosed in square brackets together with the complex former.