第七章 配位化合物(4)

2019-09-01 15:02

解:

Au(CN)2- + e- = Au + 2CN-,标准状态时,[Au(CN)2-] = [CN-] = 1.0 mol/dm3则有

-[Au(CN)12]K稳[Au(CN)]?? ?-2?[Au][CN][Au]?-2Eθ[Au(CN)2-/Au] = Eθ[Au+/Au] + 0.059 lg[Au+] = 1.69+0.059 lg

1k?稳= -0.57 (V)

5. 用 [Cu(NH3)4]2+ / Cu和Cu2+ / Cu两电对组成原电池,该电池的标准电动势E?= 0.367 V,

试求298.15 K时[Cu(NH3)4]2+的稳定常数。

2+??解:由于??(Cu(NH3)24/ Cu) < ?(Cu / Cu), 所以

正极反应 Cu2+ + 2e?

= Cu

= Cu + 4NH

3

2+负极反应 Cu(NH3)4 + 2e?

2+电池反应 Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)4

=

zE?2?0.367lgK== 12.4 ?0?05920.0592?

?所以K稳= 2.5 ??1012

?6. 已知Ksp(AgCl) =1.8×10-10, [Ag(NH3)2]+ 的lgβ1=3.24,lgβ2=7.05,在250C时,用1.0 L

氨水中溶解0.10mol固体AgCl, 问氨水的浓度最小应为多少? 解: AgCl(s) + 2NH3 == [Ag(NH3)2]+ +Cl-

平衡浓度 x 0.1 0.1 mol·L -1

?[Ag(NH3)????2][Cl]K???2?Ksp?1.12?107?1.8?10?102[NH3]?2.016?10?30.12?2.016?10?32x

x= 2.227 mol·L -1 所以总[NH3] = 2.227 + 0.2 = 2.427 mol·L -1

7. 在100.0 mL 0.15 mol·L -1 K[Ag(CN)2]溶液中加入 50.0 mL 0.10 mol·L -1 KI溶液,是否有AgI沉淀产生?若在上述混合物中再加入50.0 mL 0.20 mol·L -1 KCN溶液,是否有AgI沉淀

?(AgI)=1.12×产生?(已知:Kf? [Ag(CN)2]-=1.3×1021, Ksp10-12)

解: 设混合后溶液中银离子的浓度为x mol·L-1, 则

[Ag(CN)2]- = Ag+ + 2CN- 100/150×0.15-x x 2x

21 0.1?x?K?f?1.3?102x(2x) 0.1-x ≈ 0.1, 解得: x = 2.67×108 mol·L-1

? (AgI)=1.12×Qi=c(Ag+)·c(I-) =2.67×10-8 × 50/150 × 0.1=8.9×10-10 > Ksp10-12

50??0.1?8.9?10?10?Ksp(AgI)?1.12?10?12150 ∴ 有沉淀生成 当加入50.0mL 0.2mol·L-1 KCN溶液后,设此时Ag+的浓度为y, 则

Qi?c(Ag?)?c(I?)?2.67?10?8?100?0.15?y2 200?K?f?1.3?102?100?y??0.2?2y??200? 0.075-y≈0.075; 0.05+2y ≈ 0.05,解得:y = 1.15×10-21 mol·L-1

?Qi= c(Ag+)·c(I-)=1.15×10-21×50/200×0.1=2.88×10-23<Ksp (AgI)=1.12×10-12

∴ 没有沉淀生成 8. 已知Zn2+ + 2e? == Zn的Eθ = ?0.763 V,[Zn(CN)4]2?的β4 = 5.75×1016,求算[Zn(CN)4]2? + 2e? == Zn + 4CN?的Eθ。

0.0591解:Eθ{[Zn(CN)4]2?/Zn} = Eθ(Zn2+/Zn) – lg2[Zn2?]? = E(Zn/Zn) – 0.059lg?4CN

2?2Zn(CN)4θ2+

???4?0.0595.75?1016 = ?0.763 – lg21 = ?1.257 V -

9. 试设计一原电池,测定Hg(CN)42的稳定常数

已知 Cu2+ + 2e = Cu Eθ=0.34V ; Hg2+ + 2e = Hg Eθ=0.85V

--

Hg(CN)42 + 2e = Hg + 4CN Eθ= -0.37V 。 解:设计如下的原电池:

(-)Pt |Hg |Hg(CN)42(1.0 mol·L-1),KCN(1.0 mol·L-1)|| Hg2+(1.0 mol·L-1)|Hg|Pt|(+)

--

负极:Hg + 4CN - 2e = Hg(CN)42

正极:Hg2+ + 2e = Hg

--

电池反应:Hg2+ + 4CN =Hg(CN)42

E??E?(?)?E?(?)= 0.85 - ( - 0.37 ) = 1.22 V

nE?2?1.2241=41.22 K?lgK?lgKf??f?1.65?10

0.05920.0592?? B类

10. 向含 Zn2+ 0.010 mol·L-1的溶液中通H2S至饱和,当pH ≥ 1时即可析出ZnS沉淀,但若往含有1.0 mol·L-1 CN-离子的0.010 mol·L-1 Zn2+ 溶液中通H2S至饱和,则需在pH ≥ 9时,

? ?才能析出ZnS沉淀,计算Zn(CN)24的稳定常数(计算时忽略CN的水解,并不需要试题中未给的其它数据)。 解:根据 H2S 2H+ + S2-

??2-K?Kc(H2S) 12c(S) =

c(H?)2???(H2S) = c(Zn2+)c(S2-) = c(Zn2+)K1?K2cKsp?2c(H)根据这个关系式,c(Zn)与c(H+)2成反比,由此可求出当有1.0 mol·L-1 CN? 存在时,溶液中的 [Zn2+] = 1.0 ? 10-18 mol·L-1

2+

? Zn2+ + 4CN? = Zn(CN)24 平衡浓度/ mol·L-1 1.0 ? 10-18 1.0-0.040+4.0 ? 10-18 0.010-1.0 ? 10-18

?c(Zn(CN)20.010164)?Kf= = 1.2 ? 10。 c(Zn2?)?c(CN?)41.0?10?18?0.964?11. 向10.0 mL的 0.100 mol·L-3的AgNO3溶液加入10.0 mL氨水,使其生成Ag(NH3)?2并达到平衡,然后加入0.200 g固体KCl (忽略其引起体积的变化),问在溶液中的NH3的总浓度至少要大于什么浓度才能防止AgCl析出?

7

(Ag(NH3)?AgCl的Ksp = 1.56 ? 10-10;相对原子质量:K 39.0,Cl 35.5 ) 2的Kf= 1.6 ? 10;

??0.2000? 1000 = 0.134 mol·L-1

74.5?20.0为防止AgCl↓,溶液中允许Ag+ 的最大浓度:

1.56?10?10+

[Ag] == 1.16 ? 10-9 (mol·L-1)

0.134??因为Kf(Ag(NH3)?2)较大,可认为溶液中的Ag(NH3)2的浓度为:

0.100?10.0c (Ag(NH3)?) == 0.0500 (mol·L-1) 220.0?由配合平衡 Ag+ + 2NH3 Ag(NH3)2 平衡浓度/ mol·L-1 1.16 ? 10-9 x 0.0500-1.16 ? 10-9 (0.0500?1.16?10?9= 1.6 ? 107 x2 = 2.69, x = 1.6 ?92(1.16?10)x故溶液中NH3的平衡浓度必须大于1.6 mol·L-1,溶液中NH3的总浓度必须大于1.7mol·L-1 。

12. 氯化银在浓度为0.001 mol·L-1和1.00 mol·L-1的过量氨水中溶解度各为多少?已知:AgCl

解:溶液中Cl? 的浓度c (Cl?) =

的Ksp= 1.6 ?10?10,[Ag(NH3)2]+ 的Kf?=2.0 ?107

?解:AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2 + Cl?

??[Ag(NH3)??2][Cl] K??KspK?f2[NH3]??c(Cl?)c(Ag(NH3)?)= Kf?Ksp c2(NH3) 2?因为平衡时c(Ag(NH3)?L-1 2) = c(Cl),当c(NH3) = 0.010 mol·

?2?10c(Cl?) =KspL-1) K??2.0?107?0.0102= 5.7?10-4 (mol·fc(NH3)?1.6?10当c(NH3) = 1.00 mol·L-1时

.?10?10?2.0?107?100.2= 5.7?10-2 (mol·c(Cl?) =16L-1)

13. 已知0.010 mol·L-1 Zn(NO3)2溶液通入H2S至饱和,当溶液的pH = 1.0时刚开始产生 ZnS

-1

沉淀。若在此浓度Zn(NO3)2溶液中加入1.0 mol·L CN- 后通入H2S至饱和,在多大pH时

16?会有ZnS沉淀产生? (已知:Kf(Zn(CN)24) = 1.0 ? 10) 解: [Zn(CN)4]2? = Zn2+ + 4CN?

平衡浓度/mol·L-1 0.010 -x x 0.96

?c[Zn(CN)4]2?c(Zn) == 1.2 ? 10-18 ?4?Kfc(CN)2+

?K1?K2c(H2S)根据 Ksp= c(Zn) c(S) = c(Zn)? 2?c(H)?2+2-2+

??K1?K2c(H2S)K1?K2c(H2S)-18

0.010 ?= 1.2 ? 10 ? 22?0.10c(H)则在1.0 mol·L-1 CN?存在时,欲产生ZnS 的[H+]为

[H+]2 = 1.2 ? 10-18 , [H+] ? 1.1 ? 10-9mol·L-1, pH = 8.96 14. 已知: A、 某配合物的组成(质量分数)是:Cr 20.0%;NH3 39.2%;Cl 40.8%。它的化学式量是260.6 (原子量: Cr 52.0;Cl 35.5;N 14.0;H 1.00); B、 25.0 mL 0.052 mol·L-1该溶液和32.5 mL 0.121mol·L-1 AgNO3恰好完全沉淀; C、 往盛有该溶液的试管中加NaOH,并加热,在试管口的湿pH试纸不变蓝。 根据上述情况,

(1) 判断该配合物的结构式; (2) 写出此配合物的名称; (3) 指出配离子杂化轨道类型; (4) 推算自旋磁矩。

20%?260.6= 1

52.040.8%?260.0n (NH3) ==6

17.040.8%?260.6n (Cl) ==3

35.532.5?0.1213.93由B、 = 3 可见有3Cl?在外界 ?25.0?0.0521.3由C、 知NH3全在内界 (1) [Cr(NH3)6]Cl3

(2) 三氯化六氨合铬(Ⅲ) (3) d2sp3杂化

(4) ? =n(n?2)?3(3?2)= 3.9 (B.M.)

15. 在Zn2+ 溶液中加碱会产生Zn(OH)2沉淀,若加入过量的碱则Zn(OH)2沉淀又会溶解生

?2+-5

成Zn(OH)2L-1,溶液的pH值应控制在什么范围内?(已4。为使溶液中[Zn]≤1.0 ? 10mol·

解:由A、 n (Cr) =

?15知 Zn(OH)2的Ksp= 4.5 ? 10-17,Zn(OH)24的Kf= 2.8 ? 10)

???解: Ksp?c(Zn2?)c2(OH?)? 1.0?10-5?c2(OH?)?4.5?10-17

c(OH?) = 2.1 ? 10-6 mol·L-1

1?10-14c(H) ? ?4.8?10-9mol?L?1 -62.1?10?即 pH = 8.32

?Zn(OH)2(s)?2OH?(aq)?Zn(OH)24(aq)

?-17c(Zn(OH)24)= 4.5 ? 10 ? 2.8 ? 1015 =1.3 ? 10-1

c2(OH?)1.0?10?5-1

= 1.3 ? 10 2?c(OH)c(OH?) = 8.8 ? 10-3 mol·L-1,pOH = 2.06 即 pH = 11.94

pH应控制在 8.32 < pH < 11.94

?10?16. 已知AgCl(s)的溶度积常数Ksp,但Ag+和Cl?在溶液中可以生成配合物 = 1.60 ?1035AgCl-2,其稳定常数 ?1 = 3.00 ?10,?2 = 1.70 ?10。

求:(1) AgCl(s)在纯水中的溶解度;(2) 在c(Cl?) = 1.00 mol·L?1溶液中的溶解度。 解:若不考虑配合平衡

(1) AgCl在纯水中的溶解度s (mol·L?1)

s = c(Ag+) = (Ksp)1/2 = 1.26?10-5 (mol·L?1)

(2) 考虑沉淀溶解平衡与配合平衡,在c(Cl?) = 1.00 mol·L?1时

??s = c(Ag+) + c(AgCl) + c(AgCl2)=Ksp+ ?1 c(Ag+) c(Cl?) + ?2 c(Ag+) c2(Cl?)

?c(Cl?) = 1.60?10-10 + 3.00?103?1.00?1.60?10-10 + 1.70?105?1.60?10-10?1.002 =2.77 ? 10-5 (mol·L?1)

17. 水中铁盐会导致红棕色Fe(OH)3在瓷水槽里沉积,通常是用草酸H2C2O4溶液去洗涤,

以除去这种沉积物。

试通过计算证明所列两个方程式中哪一个更能表达Fe(OH)3的溶解机理。 (3) 酸碱反应的机理

2Fe(OH)3 (s) + 3H2C2O4(aq)2Fe3+ (aq) + 6H2O + 3C2O42- (aq)

(4) 配离子生成的机理

Fe(OH)3 (s) + 3H2C2O4(aq)Fe(C2O4)33-(aq) + 3H2O + 3H+ (aq)

20-36?(Fe(C2O4)33 K稳 =1 ? 10,Fe(OH)3 Ksp = 1.0 ? 10, H2C2O4: K1 = 6 ? 10-2, K2 = 6 ? 10-5) 解:(1) 酸碱反应机理: K =

?3?2?6?62?3[Fe3?]2[C2O24][Fe][OH][H][C2O4][H2C2O4]3=

[H2C2O4][H][OH]3?6?6=

Ksp(Fe(OH)3)2(K1K2)3Kw6

(1.0?10?36)2?(6?10?2?6?10?5)3-5== 5 ? 10 <1

(1?10?14)6(2) 配离子生成机理:

-3?2?3?3?6-?3[Fe(C2O4)3[Fe(C2O4)33][Fe][C2O4][OH][H]3][H]K == 3?2?33?3?33[Fe][CO][HCO][H][OH][H2C2O4]24224 =

K稳Ksp(K1K2)3Kw3

1?1020?1.0?10?36?(6?10?2?6?10?5)3 =

(1?10?14)3 = 5 ? 1010

所以第二个方程式更能表达Fe(OH)3溶解的机理。


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