HSG HÓA Chuyên đề PHỨC CHẤT VÀ BÀI TẬP CÂN BẰNG TẠO PHỨC TRONG TRONG DUNG DỊCH BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Nhóm Hóa học Trường THPT Chuyên Chu Văn An, Lạng Sơn I.. Do đó, để giúp hoc si
Trang 1HSG HÓA
Chuyên đề
PHỨC CHẤT VÀ BÀI TẬP CÂN BẰNG TẠO PHỨC TRONG TRONG DUNG DỊCH BỒI DƯỠNG
HỌC SINH GIỎI
Nhóm Hóa học
Trường THPT Chuyên Chu Văn An, Lạng Sơn
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong chương trình phổ thông chuyên đặc biệt là trong ôn thi HSG, phần hoá học phức chất là một phần khá trừu tượng và gây nhiều khó khăn cho học sinh để hiểu và vận dụng thành thạo Khi học về phần này, nếu chỉ sử dụng sách giáo khoa chuyên thì học sinh khó hình dung và khó áp dụng các kiến thức vào giải các BTHH
có liên quan Do đó, để giúp hoc sinh tiếp cận kiến thức cơ bản về phức chất và biết áp dụng vào giải các bài
tập nhất là bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch, chúng tôi xây dựng chuyên đề “PHỨC CHẤT VÀ
BÀI TẬP CÂN BẰNG TẠO PHỨC TRONG TRONG DUNG DỊCH BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI”
II NỘI DUNG
A Mục tiêu:
* Về kiến thức:
- Biết được khái niệm về phức chất, thành phần phức chất
- Biết gọi tên và các loại đồng phân của phức chất
- Biết dùng thuyết liên kết hóa trị để giải thích cấu tạo phức chất
* Kĩ năng:
- Vận dụng kiến thưc làm các bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch
B Tài liệu tham khảo:
1 Hoá học vô cơ tập III Hoàng Nhâm (trang 3 - 46)
2 Hoá học đại cương 1 Cấu tạo chất Trần Thành Huế (397-422)
3 Hoá học phân tích Câu hỏi và bài tập Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp (167-177)
C Tìm hiểu đại cương về phức chất:
I KHÁI NIỆM:
1 Khái niệm:
* Phức chất: là hợp chất phức tạp được tạo thành từ ion phức và ion trái dấu (hoặc các phân tử trung hoà)
* Ion phức: thường được hình thành bởi cation kim loại (thường là các ion kim loại chuyển tiếp) liên kết với
các ion trái dấu hoặc phân tử có cực Trong phức chất ion phức được đặt trong dấu [ ]
Vd: [Ag(NH3)2]Cl; ion phức là [Ag(NH3)2]+
2 Thành phần:
* Cầu nội: là ion phức được tạo bởi:
+ Ion (nguyên tử) trung tâm: là ion kim loại tạo phức
+ Phối tử: các ion trái dấu và phân tử phân cực liên kết trực tiếp với ion trung tâm
+ Số phối trí: số lượng phối tử liên kết trực tiếp với ion trung tâm
* Cầu ngoại: là phần ion trái dấu liên kết với ion phức:
Vd: phức chất [Ag(NH ) ]Cl có
Trang 2cầu nội: [Ag(NH3)2]+
ion trung tâm là: Ag+
phối tử là: NH3
số phối trí của Ag+ là: 2
cầu ngoại: Cl-
II DANH PHÁP
* số phối tử:
- Phối tử 1 càng dùng tiếp đầu ngữ: đi, tri, tetra; penta, hexa…tương ứng với 2, 3, 4, 5, 6…
- Phối tử nhiều càng dùng tiếp đầu ngữ: bis; tris; tetrakis; pentakis; hexakis…tương ứng với 2, 3, 4, 5, 6…
* Tên phối tử:
- Nếu phối tử là anion: tên anion + “o”
- Nếu phối tử là phân tử trung hoà: tên của phân tử đó:
C2H4: etylen; C5H5N: pyriđin; CH3NH2: metylamin…
- Một số phân tử trung hoà có tên riêng:
Chú ý: tên phối tử trong phức: gọi tên theo trình tự chữ cái của anion rồi đến phối tử trung hoà
1 Cation phức: phức chất với cầu nội là ion dương:
Số phối trí + tên phối tử + tên ion trung tâm (hoá trị) + tên cầu ngoại
Vd: [Ag(NH3)2]Cl: điamminbạc(I) clorua
[Cu(NH2CH2CH2NH2)2]SO4: bisetylenđiamin đồng (II) sunfat
[Co(H2O)5Cl]Cl2: cloropentaaquacoban(III) clorua
2 Anion phức: phức chất với cầu nội là anion:
Tên cầu ngoại + số phối tử + tên phối tử + tên ion trung tâm“at” (hoá trị)
(tên latinh)
K3[Fe(CN)6]: Kali hexaxianoferat (III)
Na[Al(OH)4]: Natri tetrahiđroxoaluminat (III)
3 Phức trung hoà:
Gọi tương tự như cation phức nhưng tên ion trung tâm thì gọi theo tên latinh:
[Pt(NH3)2Cl2] điclođiamminplatin (II)
[Co(H2O)4Cl2] điclotetraaquacobant (II)
Trang 3HSG HÓA
III ĐỒNG PHÂN
1 Đồng phân hiđrat hóa: là những chất có cùng thành phần nhưng khác nhau về chức năng (đặc điểm liên
kết) của các phân tử nước trong thành phần của phức chất
Vd: [Cr(H2O)6]Cl3: xanh hơi tím, tạo kết tủa với AgNO3 theo tỉ lệ số mol 1:3
[Cr(H2O)5Cl]Cl2: màu lục, tạo kết tủa với AgNO3 theo tỉ lệ số mol 1:2
[Cr(H2O)4Cl2]Cl: màu lục, tạo kết tủa với AgNO3 theo tỉ lệ số mol 1:1
2 Metame ion hoá: là những chất có cùng thành phần nhưng trong nước phân li thành các ion khác
Vd: [Co(NH3)5Br]SO4 [Co(NH3)5Br]2+ + SO4
[Co(NH3)5 SO4]Br [Co(NH3)5SO4]+ + Br-
3 Đồng phân muối: là các chất có cùng thành phần nhưng phối tử của chúng là đồng phân vô cơ của nhau
Vd: [Co(NH3)5NO2]X: xanto màu vàng, không bị thuỷ phân trong môi trường axit
[Co(NH3)5ONO]X: isoxanto màu nâu tươi, thuỷ phân khi tác dụng với axit gp NO2
4 Đồng phân phối trí: là những chất có cùng khối lượng phân tử nhưng có sự phân bố khác nhau của các
phối tử trong thành phần của các ion phức tạo nên phân tử hợp chất
[Co(NH3)6]Cl3 + K3[Cr(CN)6] 3KCl + [Co(NH3)6] [Cr(CN)6] [Cr(NH3)6]Cl3 + K3[Co(CN)6] 3KCl + [Cr(NH3)6] [Co(CN)6]
5 Đồng phân hình học: là những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng có sự phân bố khác nhau của
các phối tử xung quanh ion trung tâm:
Vd: [Pt(NH3)2Cl2] tồn tại hai đồng phân cis – trans:
-Pt2+
-Pt2+
Cis điclorođiammin platin (II) Trans điclorođiammin platin (II)
6 Đồng phân quang học: là những chất có cùng khối lượng phân tử, các phân tử của chúng không có tâm đối
xứng và không có mặt phẳng đối xứng Do đó chúng có khả năng làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sang
Vd:
Co
NH3
Cl
Co
NH3 Cl
IV GIẢI THÍCH LIÊN KẾT TRONG PHỨC CHẤT
* Thuyết liên kết hoá trị
Trang 41 Luận điểm
Liên kết hoá học hình thành trong phức chất được thực hiện bởi sự xen phủ giữa AO chứa cặp e riêng của phối tử với AO lai hoá trống có định hướng không gian thích hợp của hạt trung tâm
2 Một số trường hợp lai hoá
sp3 tứ diện Fe3+; Al3+; Zn2+; Co2+; Ti3+… dsp2 vuông phẳng Pt2+; Pd2+; Cu2+; Ni2+; Au3+…
d2sp3 hoặc sp3d2 bát diện Cr3+; Co3+; Fe3+; Pt4+; Rh3+…
3 Cường độ của phối tử
- Các phối tử có tương tác khác nhau đến ion trung tâm, nó ảnh hưởng đến trạng thái lai hoá của ion trung tâm
và từ tính của phức Khả năng tương tác của các phối tử được xếp theo trình tự sau:
I-<Br-<Cl-<SCN-<F-<HO-<C2O42-<H2O<NCS-<Py<NH3<En<Đipy<NO2-<CN-<CO
- Dãy phối tử được gọi là dãy quang phổ hoá học, những phối tử đứng trước có trường yếu hơn phối tử đứng sau Thường những phối tử đứng trước NH3 gây trường yếu, đứng sau NH3 gây trường mạnh
4 Các bước xác định cấu trúc ion phức
Bước 1: Xác định cấu hình của ion trung tâm
Bước 2: Dựa vào đặc điểm của phối tử (mạnh hay yếu) để xác định lai hoá của ion trung tâm
Bước 3: Viết giản đồ lai hoá AO của ion trung tâm và sự phân bố e của ion phức
Bước 4: Trên cơ sở cấu hình e của phức, xác định các tính chất của phức theo VB
- Từ tính: thuận từ có e độc thân; nghịch từ e đã ghép đôi
- Quang phổ của phức: màu của phức chất
Vd: [Co(CN)6]
3-Ion Co3+:
CN- là phối tử trường mạnh nên có sự dồn electron Ion Co3+ ở trạng thái lai hoá d2sp3
Dạng hình học của ion phức:
-Co 3+
CN
-CN
Trang 5-HSG HÓA
Ion phức không còn electron độc thân nên có tính nghịch từ
Vd 2: [CoF6]3-
Ion Co3+:
F- là phối tử trường yếu không có hiện tượng dồn e Ion Co3+ ở trạng thái lai hóa sp3d2
sp 3 d 2
Dạng hình học của ion phức:
-Co3+
F
-F
-Ion phức còn electron độc thân nên có tính thuận từ
5 Ưu điểm và hạn chế
- Ưu điểm:
+ Giải thích đơn giản liên kết hình thành và dạng hình học của phức chất
+ Giải thích được từ tính của phức chất
- Nhược điểm:
+ Không giải thích được màu của phức chất
V TÍNH CHẤT
1 Cân bằng ion:
Khi tan trong nước đa số các phức ion điện li ra ion phức và ion trái dấu:
[Cu(NH3)4](OH)2 [Cu(NH3)4]2+ + 2HO
-K3[Fe(CN)6] 3K+ + [Fe(CN)6]
3-[Co(NH3)5Cl]Cl2 [Co(NH3)5Cl]2+ + 2Cl
-2 Cân bằng sonvat Hằng số không bền:
a Khái niệm
- Cân bằng sonvat là quá trình ion phức thay thế các phối tử ban đầu bằng phần tử dung môi:
Vd: [Ag(NH3)2]+ + 2H2O [Ag(H2O)2]+ + 2NH3
- Để đơn giản có thể bỏ qua sự có mặt của nước trong phương trình:
[Ag(NH3)2]+ Ag+ + 2NH3
2 3
2
) (
NH Ag
NH Ag K
Trang 6- Hằng số K là đại lượng đặc trưng cho độ bền của ion phức trong dung dịch, được gọi là hằng số không bền và
kí hiệu là Kkb: K b K kb 1
- Hằng số Kb càng lớn thì Kkb càng nhỏ, phức chất càng bền
- Quá trình tạo thành và phân li của ion phức xảy ra theo từng nấc, ứng với mỗi nấc có hằng số Kb và Kkb riêng:
[Ag(NH3)]+ + NH3 [Ag(NH3)2]+ Kb2 = 103,92
b Các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền của phức chất
- Bán kính, điện tích của ion trung tâm và của phối tử: bán kính càng nhỏ, điện tích càng lớn thì phức chất càng bền
Vd: [Co(NH3)6]2+có Kb = 2,45.104; [Co(NH3)6]3+ có Kb=1,99.1035
- Tỉ lệ kích thước giữa ion trung tâm và phối tử: tỉ lệ càng tương đương phức chất càng bền
- Số phối trí: phức có số phối trí cực đại bền hơn có số phối trí thấp
- Spin của ion trung tâm trong phức: Phức spin thấp bền hơn phức spin cao:
Vd: [Co(SCN)4]2- có Kb= 1,8.102 ; [Co(CN)6]4- có Kb= 1019
3 Tính axit – bazơ của phức
- Sau khi hình thành liên kết trong phức chất, một phần mật độ e của phối tử di chuyển về phía ion trung tâm làm cho các liên kết của phối tử phân cực hơn, nên một số phối tử RH có khả năng nhường proton lớn hơn phân
tử hoặc ion tự do, điển hình là nước:
[M(H2O)n]m+ + H2O [M(H2O)(n-1)(OH)](m-1)+ + H3O+
[M(H2O)(n-1)(OH)](m-1)+ + H2O [M(H2O)(n-2)(OH)](m-2)+ + H3O+ v.v…
Vd: [Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ Ka = 1,3.10-5
- Cường độ tính axit-bazơ của phức phụ thuộc vào kích thước, điện tích và tính chất phân cực của ion trung tâm, điện tích của ion phức, độ phân cực của RH ở dạng tự do, độ bền của phức trong dd và ảnh hưởng tương
hỗ của các phối tử
4 Tính oxi hoá-khử
- Sự tạo phức có ảnh hưởng lớn đến thế điện cực của kim loại chuyển tiếp:
Trong dd có chứa ion CN-:
[Fe(CN)6]3- + e [Fe(CN)6]4- E0’= ? Theo phương trình Nerst có:
V C
C E
E
Fe
Fe 0,36 lg
059 , 0
2
3
0 '
44
10 25 , 1
10 25 , 1
2 3
2
3
Fe kb
Fe kb Fe
Fe
K
K C
C
Trong dd có chứa orthophenatrolin (Phen) Tính toán tương tự có:
[Fe(phen)3]3++ e [Fe(phen)3]2+ E0” = 1,12V
- Thế của cặp oxi hoá khử phụ thuộc nhiều vào bản chất của phối tử
D Bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch trong đề thi học sinh giỏi
I Nguyên tắc chung trong tính toán cân bằng
- Mô tả trạng thái ban đầu của dung dịch
- Xét các tương tác hoá học Xác định thành phần giới hạn (TPGH)
Trang 7HSG HÓA
- Mô tả các cân bằng (tính toán các hằng số cân bằng nếu cần) So sánh các hằng số cân bằng để rút ra cân bằng chủ yếu (bỏ qua các cân bằng không đáng kể so với cân bằng chính) Đánh giá bán định lượng bản chất của phản ứng trong dung dịch
- Đluật tác dụng khối lượng + đluật bảo toàn vật chất khác thiết lập các phương trình liên hệ
II Một số bài tập bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch
Bài 1 a Giải thích các dữ kiện sau đây:
[Ag(NH3)2]+ + e Ag + 2NH3 E0 = 0,379V
b Tính hằng số không bền tổng cộng của phức chất [Ag(NH3)2]+ (ở 25oC) từ các dữ kiện trên
Hướng dẫn giải:
Ag+ + e Ag E1 = 0,799V K1 = 1013,64
[Ag(NH3)2]+ + e Ag + 2NH3 E2 = 0,379V K2 = 106,40
[Ag(NH3)2]+ Ag+ + 2NH3 Kkb = K2.K1-1 = 10-7,24
Bài 2 Để tách vàng người ta ngâm hỗn hợp đất, đá, quặng chứa vàng được nghiền mịn trong dung dịch NaCN
(hoặc KCN) và sục không khí nén liên tục vào dung dịch phản ứng trong ít ngày Sau đó lọc thu dung dịch và cho tác dụng với kẽm bột
Viết các phương trình phản ứng xảy ra trong qui trình tách vàng nêu trên và tính hằng số cân bằng của các phản ứng đó.Cho biết:
Eo
O + 2H O/4OH = + 0,4V; E0
Au(CN)2-/Au = -0,60V; E0
Zn(CN)42-/Zn = -1,26V
Hướng dẫn giải:
4Au + O2 + 8NaCN + 2H2O 4Na[Au(CN)2]+4NaOH K1
Zn + 2 Na[Au(CN)2] Na2[Zn(CN)4] + 2Au K2
4 x | Au + 2CN- Au(CN)2- + 1e -E1 = 0,60V
O2 + 2H2O + 4e 4OH- E3 = 0,4V
4Au + O2 + 8NaCN + 2H2O 4Na[Au(CN)2]+4NaOH
=> K1 = 1047,458
Zn + 4CN- Zn(CN)42- + 2e E2 = 1,26V
Zn + 2 Na[Au(CN)2] Na2[Zn(CN)4] + 2Au
=> K2 = 101,02
Bài 3 Khi tráng phim “ đen - trắng ”, lượng dư AgBr được loại khỏi phim âm bản bằng dung dịch Na2S2O3 do tạo thành ion phức tan [Ag(S2O3)2]3- Hãy tính độ tan ( mol.l-1 ) của AgBr trong dung dịch Na2S2O3 1,0 M
Cho biết tích số tan Ks của AgBr là 5.10-13 và hằng số tạo phức β2 của ion [Ag(S2O3)2]3- là 4,7.1013
Hướng dẫn giải:
AgBr Ag+ + Br- Ks = 5.10-13
S S
Ag+ + 2 S2O32- Ag(S2O3)23- β2 =4,7.1013
Áp dụng định luật bảo toàn nồng độ đầu, ta có:
3
2 3 2
Ag
Ag Ag S O
Ag S O
2
1
S Ag
S O
Trang 8Mà Br S Ks= Br Ag= S 2
2
1
S
S O
2 2 2
1
S
S O
-13
s
Vậy độ tan của AgBr trong Na2S2O3 1,0 M là 4,85M
Bài 4
1 Cân bằng sau xảy ra trong dung dịch nước ở 25oC: 2Cu+ ⇌ Cu2+ + Cu (r) (1)
a Tính hằng số cân bằng K1 của phản ứng (1)
b Một dung dịch chứa CuSO4 0,10M và Cu (r) rất dư Tính nồng độ Cu+ ở trạng thái cân bằng
2 Kd của ion phức [Cu(NH3)2]+ là 1,0.10-16 Hỏi dung dịch NH3 0,20M có hòa tan hoàn toàn được 0,10 mol CuI (r) không ?
Cho biết các số liệu sau ở 25oC:
Eo(Cu+/Cu) = +0,522V ; Eo(Cu2+/Cu) = +0,34V ; Eo(I3-/I-) = +0,54V
Eo(Cl2(k)/Cl-) = +1,36V ; Tích số tan Ks (CuCl, r) = 1,0.10-16
Ks(CuI, r) = 5,0.10-12
Hướng dẫn giải:
1 a) 2Cu+ ⇌ Cu2+ + Cu
a + ∆Go
Cu+ + e -2FEo(Cu2+/Cu) = -FEo(Cu2+/Cu+) - FEo(Cu+/Cu)
Eo(Cu2+/Cu+) = 2.,034 – 0,522 = +0,158V
∆Go
298 10 314 , 8
) 158 , 0 522 , 0 ( 5 , 96 exp
RT
E F K
o
b) 2Cu+ ⇌ Cu2+ + Cu
Nồng độ cân bằng: 2x 0,10 – x
Vì K1 rất lớn nên x << 0,10 Từ đó
x x
4 2
4 2
4
10 , 0
10
44
,
2 Để hoà tan hoàn toàn 0,10 mol CuI trong dung dịch NH3 0,20M phải có:
) ( )
10
,
0
(
4
10
,
CuI K
K
s
34 3
12 3
21 3
16
10 25 , 1 ) 10 0 , 5 ( ) ( 10
5 , 2 ) 10 , 0 (
4
10
10
,
trong dung dịch NH3 0,20M
Bài 5 Có thể hoà tan hoàn toàn 100mg bạc kim loại trong 100ml dung dịch amoniac nồng độ 0,1M khi tiếp xúc
với không khí được không?
Cho biết nguyên tử khối của Ag = 107,88; hằng số điện li bazơ của amoniac là Kb = 1,74.10-5; các hằng
số bền của phức [Ag(NH3)i]+ tương ứng là: lg1 = 3,32(i = 1) và lg2 = 6,23(i = 2)
Các thế khử (thế oxy hóa - khử) chuẩn ở 25oC: Eo(Ag+/Ag) = 0,799V; Eo(O2/OH-) = 0,401V Áp suất riêng phần của oxy trong không khí là 0,2095atm Phản ứng được thực hiện ở 25oC NAg = 0,100 : 107,88 = 9,27.10-4mol
Hướng dẫn giải:
Số mol cực đại của NH3 cần để tạo phức là: 9,27.10-4 2 = 1,854.10-3M nghĩa là nhỏ hơn nhiều so với
số mol NH3 có trong dung dịch (10-2M) Vậy NH3 rất dư để hoà tan lượng Ag nếu xảy ra phản ứng
Chúng ta sẽ kiểm tra khả năng hoà tan theo quan điểm điện hóa và nhiệt động:
∆G o
2 1
) 2 (
10 , 0
x
x
Trang 9HSG HÓA
O2 + 4e + H2O 4OH-
2 2
2
lg 4
059 , 0
OH
P E
Khi cân bằng E1 = E2 Trong dung dịch NH3 = 0,1M (lượng NH3 đã phản ứng không đáng kể) ta có: [OH-] = (Kb.C)1/2 = 1,32.10-3M
E2 = 0,5607V
Vì E2 = E1 nên từ tính toán ta có thể suy ra được [Ag+] = 9,12.10-5M
Nồng độ tổng cộng của Ag+ trong dung dịch:
[Ag+]o = [Ag+] + [Ag(NH#)+] + [Ag(NH3)2+]
= [Ag+](1 + 1[NH3] + 12[NH3]2) = 15,5M
Giá trị này lớn hơn nhiều so với lượng Ag dùng cho phản ứng Vì vậy các điều kiện điện hóa và nhiệt động thuận lợi cho việc hoà tan 0,100g Ag
Bài 6
Một dung dịch chứa 530 mmol Na2S2O3và một lượng chưa xác định KI Khi dung dịch này được chuẩn
độ với AgNO3thì đã dùng được 20 mmol AgNO3trước khi bắt đầu vẩn đục vì AgI kết tủa Có bao nhiêu mmol
KI trong dung dịch đã được chuẩn độ Biết thể tích sau cùng là 200ml Cho các giá trị:
Hướng dẫn giải:
Do hằng số tạo phức của Ag(S2O3)33- , Kf = (Kd)-1 = 1,667.1013 là rất lớn nên hầu hết Ag+ thêm vào sẽ tạo phức hết với S2O32-
=> [Ag(S2O3)23-] = 0,100M
Số mmol S2O32- tự do = 530 – (2.20) = 490 mmol => [S2O32-] = 2,450M
Nồng độ ion Ag+ tự do được tính từ Kd
Kd = [Ag+][S2 O 32−]
[Ag(S2O3) 3− ] = 6,0.10-14 => [Ag+] là 1,0.10-15 M
Từ Ksp = [Ag+][I-] = 8,5.10-17 => [I-] = 8,5.10-2 M
=> mmol KI = 17,0 mmol
Bài 7 Cho NH3 vào 100 ml dung dịch X gồm Fe3+ 0,10M; Al3+ 0,10M; Zn2+ 0,20M; H+ 0,20M đến nồng độ 1,80M, thu được a gam kết tủa và dung dịch Y Tính a và nồng độ các ion có trong dung dịch Y Cho pKaNH4+
= 9,24; βZn(NH3)42+ = 108,89 ; pKsMg(OH)2 = 10,90
Hướng dẫn giải:
Số mol ban đầu của mỗi ion là:
nH+ = 0,1.0,2 = 0,02 mol ; nFe3+ = 0,1.0,1 = 0,01 mol ; nAl3+ = 0,1.0,1 = 0,01 mol ;
nZn2+ = 0,1.0,2 = 0,02 mol
Có các phản ứng:
H+ + NH3 → NH4+ (1)
0,02 0,18
- 0,16 0,02
Fe3+ + 3NH3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3NH4+ (2)
0,01 0,16 0,02
- 0,13 0,01 0,05
Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4+ (3)
0,01 0,13 0,05
- 0,10 0,01 0,08
Zn2+ + 4NH3 → Zn(NH3)42+ (4)
0,02 0,10
- 0,02 0,02
Có thể có: Mg2+ + 2NH3 + 2H2O → Mg(OH)2 + 2NH4+ (5)
Từ (1) => (4) cho thấy TPGH của dung dịch gồm:
Tõ (2) vµ (3) cã khèi l-îng kÕt tña lµ: Zn(NH3)42+ 0,20M; Mg2+ 0,02M; NH3 0,20M; NH4+ 0,80M Có các cân bằng:
Trang 10NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH- Kb = 10-4,76 (6)
Zn(NH3)42+ ⇌ Zn2+ + 2NH3 β-1 = 10-8,89 (7)
Do phức bền, nên NH3 phân li ra từ phức là không đáng kể Vậy pH của dung dịch Y là do hệ đệm NH4+/NH3
quyết định Theo công thức tính:
pH = pKa + lgCNH3/CNH4+ = 9,24 + lg0,2/0,8 = 8,64
Vậy pH của dung dịch Y bằng 8,64
+ Với [H+] = 10-8,64 => [OH-] = 10-14/10-8,64 = 10-5,36
=> CMg2+.(COH-)2 = 0,02.10-5,36.2 = 10-12,42 < 10-10,9, vì vậy không có kết tủa Mg(OH)2 Vậy kết tủa chi có Fe(OH)3 và Al(OH)3 có khối lượng là:
a = 107.0,01 + 78.0,01 = 1,85 (gam)
Bài 8 Cho dung dịch X chứa Cu(NO3)2 0,10 mol/l, Cd(NO3)2 0,10 mol/l
1 Axit hóa dung dịch X bằng HCl đến nồng độ 1,00 mol/l được dung dịch Z, giả sử thể tích dung dịch không đổi khi axit hóa Có thể tách hoàn toàn Cu2+ khi có Cd2+ trong dung dịch Z bằng cách điện phân dung dịch Z trong bình điện phân với hai điện cực platin phẳng, được không?
2 Hòa tan 6,5 gam KCN vào 100 ml dung dịch X (coi thể tích không đổi khi hòa tan KCN vào dung dịch) thu được dung dịch Y Tiến hành điện phân dung dịch Y trong bình điện phân với hai điện cực platin phẳng Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch khi thế đặt trên catot lúc này là –1,00 V
Các quá trình đều thực hiện ở 25oC
Cho:
2
o
Cu
Cu
o Cu Cu
= 0,521V; 2
o Cd Cd
2
o (CN) ,2H
2HCN
2
-o
Cl
2Cl
2 2
o
O ,H
H O
2
o 2H H
E = 0,00V; O (Pt)2 0,470V; H (Pt)2 0,097 V;
Ksp(CuCN) = 3,5·10 –19; KHCN = 10 –9,31
2
Cu(CN)
lg =24,0; lgCu(CN) 2 28,59; lgCu(CN) 3 30,29;
2
Cu(CN)
Cd(CN)
lg 6,01;
2
Cd(CN)
3
Cd(CN)
lg 15,65; lgCd(CN) 2 17,92
Hướng dẫn giải:
1 Dung dịch Z: Cu(NO3)2 0,10 mol/l, Cd(NO3)2 0,10 mol/l và HCl 1,0 mol/l
Ta có nồng độ các ion trong dung dịch: Cu2+ 0,10 M; Cd2+ 0,10 M; H+ 1,0 M; Cl – 1,0 M
Các phản ứng điện phân:
+ Tại catot điều kiện xảy ra các quá trình điện phân:
o
0,0592
2 0,0592
2 0,0592
1
Thứ tự điện phân là Cu2+; H+ và cuối cùng là Cd2+
+ Tại anot:
o
o
0,0592
1