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 Kн исходных комплексных соединений имеют большее значение, чем Kн 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.