第八章 配位化合物(3)

2018-12-20 10:37

(1) [Cu(CN) 4]2- (2) [Co(NH3)(en)2Cl]2+ (3) [Co(ONO)6]3- (4) [Pt(NH3)2(OH)2Cl2]2- (5) [Cr(SCN)4(NH3)2]-

Cu2+ Co3+ Co3+ Pt2+ Cr3+ CN- NH3,en,Cl- ONO- NH3,OH-,Cl- SCN-,NH3 4 6 6 6 6 C N,N,Cl O N,O,Cl S,N 例5-5 根据实验测得的磁矩?的值,判断下列各配离子是低自旋还是高自旋,是内轨型还是外轨型,中心离子杂化类型,配离子的空间构型。

(1)[Fe(en) 3]2+ 5.5 B.M.;(2)[Cr(SCN)4]2- 4.3 B.M.;(3)[Mn(CN) 6]4- 1.8 B.M.; (4)[FeF6]3- 5.9 B.M.;(5)[Ni(CN)4]2- 0 B.M.;(6)[Ni(NH3)4]2+ 3.2 B.M.; 解:

配离子 [Fe(en) 3]2+ [Cr(SCN)4]2- [Mn(CN) 6]4- [FeF6]3- [Ni(CN)4]2- [Ni(NH3)4]2+

例5-6 在0.1Omol?L-1K[Ag(CN)2]溶液中加入KCl固体,使Cl-的浓度为0.1Omol?L-1,会有

???K(AgCl)K(Ag(CN)-102)=1.25×1021。 何现象发生?已知:sp=1.8×10,f?/B.M. 单电子数 自旋情况 内、外轨 杂化类型 空间结构 5.5 4.3 1.8 5.9 0 3.2 4 3 1 5 0 2 高 高 低 高 低 高 外轨型 外轨型 内轨型 外轨型 内轨型 外轨型 sp3d2 sp3 d2sp3 sp3d2 dsp2 sp3 八面体 四面体 八面体 八面体 正方形 四面体 解:设Ag(CN)2-溶液中Ag+浓度为xmol?L-1 Ag+ + 2CN- ? Ag(CN)2-

平衡浓度 mol?L-1 x 2x 0.1-x

0.1?x?1.25?10212 x(2x) 得 c(Ag+)=x=2.7×10-8 mol?L-1

Q= c(Ag+) c(Cl-)=2.7×10-8×0.10=2.7×10-9

?K Q>sp(AgCl),因而会有AgCl沉淀从溶液中析出。

问题:生成AgCl沉淀后,溶液中Ag(CN)2-配离子是否被破坏完全,平衡时体系中Ag(CN)2-溶液的浓度为多少?

解:设有x mol?L-1的Ag(CN)2-转化为AgCl沉淀

Ag(CN)2- + Cl- ? AgCl + 2CN-

平衡浓度/mol?L-1 0.1-x 0.1 2x

c2(CN?)1Kj?????c[Ag(CN)2]c(Cl?)K?f(Ag(CN)2)Ksp(AgCl)=4.4×10-12

??K因j值很小,故溶液中Ag(CN)-配离子不能被完全破坏。

2

(2x)2?4.4?10?12(0.1?x)0.1,x=1.1×10-7,则平衡时体系中Ag(CN)2-溶液的浓度约为0.10

mol?L-1。

例5-7 若在1.0L水中溶解0.10mol Zn(OH)2,需要加入多少克固体NaOH?已知:

?2?Ksp(Zn(OH)2)=1.2×10-17,K?(Zn(OH)f4)=4.6×1017。

解:设平衡时溶液中OH-离子浓度为x mol?L-1

Zn(OH)2 + 2OH- ? Zn(OH)42- 平衡浓度/mol?L-1 x 0.1

2?c(Zn(OH)4)??17Kj??K??4.6?1017?5.52fKsp?1.2?102?c(OH)

?0.1?5.52x2,x=0.136,即c(OH-) =0.136 mol?L-1

溶解0.10mol Zn(OH)2需需消耗NaOH总量为0.136+2×0.10=0.336mol 需要加入固体NaOH质量为0.336×40=13.44(g)

例5-8 等体积混合0.30 mol?L-1的NH3溶液,0.30 mol?L-1的NaCN和0.030 mol?L-1的AgNO3

??K(Ag(CN)2)=1.0×1021,溶液,求平衡时Ag(CN)2和Ag(NH3)2浓度比是多少?已知:f--

?K?f(Ag(NH3)2)=1.6×107。

解:溶液在刚混合时,假定尚未反应,则有

c(NH3) = 0.100 mol?L-1,c(CN-) =0.100 mol?L-1,c(Ag+) =0.010 mol?L-1 设平衡时c(Ag(NH3)2+)= x mol?L-1,c(Ag(CN)2-)=y mol?L-1

Ag(NH3)2+ + 2CN- ? Ag(CN)2- +2NH3

平衡浓度/mol?L-1 x 0.10-2 y y 0.10-2 x

???2K(Ag(CN))c(Ag(CN))c(NH)f2?23Kj????c(Ag(NH3)2)c2(CN?)K?f(Ag(NH3)2)=6.25×1013

y(0.10?2x)213?6.25?102 即 x(0.10?2y) (1)

由于Ag+几乎全部生成配离子,可以近似认为 x + y =0.010 (2) 解(1)、(2)两式得x=2.5×10-16,y= 0.010;c(Ag(NH3)2+)/c(Ag(CN)2-)=4×1013 简单解法:假定Ag+先与CN-反应生成Ag(CN)2-,因CN-过量,同时Ag(CN)2-的平衡常数很大,Ag+几乎全部转化为Ag(CN)2-,即平衡时Ag(CN)2-浓度为0.010 mol?L-1,CN-浓度为0.080 mol?L-1。在此基础上有如下平衡:

Ag(CN)2- + 2NH3 ? Ag(NH3)2+ + CN-

平衡浓度/mol?L-1 0.010-x 0.100-2x x 0.080+2 x

x(0.080?2x)21.6?107?14Kj???1.6?10(0.010?x)(0.100?2x)21?1021

?K?j很小,说明平衡时c(Ag(NH)+)浓度很小,则有0.080+2 x≈0.080,0.010-x≈0.010,

32

0.100-2x≈0.100,代入上式解得x=2.5×10-16,即c(Ag(NH3)2+)=2.5×10-16mol?L-1,c(Ag(CN)2-)=0.010 mol?L-1

?lgKZnY例5-9 计算pH=2.0和5.0时的'值。

?lgKZnY解:已知=16.5,pH=2.0,查表lg?Y(H)=13.8,lg?Zn(OH)=0,

lgKZnY'=lgKZnY-lg?Zn(OH)-lg?Y(H)=16.5-0-13.8=2.7

??pH=5.0,查表lg?Y(H)=6.6,lg?Zn(OH)=0,

??lgKZnYlgKZnY'=-lg?Zn(OH)-lg?Y(H)=16.5-0-6.6=9.9

例5-10 用2×10-2 mol?L-1EDTA滴定等浓度的Zn2+。若溶液pH=9.0,c(NH3)=0.2 mol?L-1。计算滴定至化学计量点时pZn',pZn值以及pY'和pY值。通过计算说明什么问题。 解:计量点时,pH=9.0,c(NH3)=0.2/2=0.1 mol?L-1。

?lg?4分别为2.27,4.61,7.01,9.06。 lg?1~Zn(NH3)4的

2+

???2?3?4?Zn(NH)?1??1c(NH3)??2c(NH3)??3c(NH3)??4c(NH3)

32.27?1.0?104.61?2.0?107.01?3.0?109.06?4.0?105.10 =1?10查表pH=9.0时,lg?Zn(OH)=0.2,则?Zn??Zn(NH3)??Zn(OH)=105.10+100.2=105.10 查表pH=9.0时,lg?Y(H)=1.4,

??lgKZnYlgKZnY'=-lg?Zn-lg?Y(H)=16.5-5.1-1.4=10.0

令c(Zn,计量点)=10-2 mol?L-1,

?KZnY??c(ZnY?)c?Zn??2c(Zn?)c(Y?)c(Zn?)

pZn?(计量点)?11?(lgKZnY??pc(Zn))?(10?2)?6.022

c(Zn)?因

c(Zn?)?Zn,故pZn?pZn??lg?Zn?6.0?5.1?11.1

Y(H)=6.0+1.4=7.4

在化学计量点时,pY′=pZn′=6.0,pY=pY′+lgα

由于反应进行得很完全,计量点时未与EDTA配位的Zn2+的总浓度c(Zn′)仅为10-6

mol?L-1(即pZn′=6.0),故与Zn2+配位所消耗的NH3可忽略。一般若能准确滴定,这种忽略应是合理的。

例5-11 已知在pH=10.0的氨性缓冲溶液中,Mg2+和Hg2+的浓度分别为2.0×10-2 mol?L-1和2.0×10-3 mol?L-1,其中游离NaCN的浓度为2.2×10-5 mol?L-1。问在此条件下Hg2+能否被完

??lgK?8.7lgKMgYHgY?21.7,全掩蔽?可否用同浓度的EDTA滴定其中的Mg?(,

2+

Hg2+-CN-配合物的lg?4=41.0;HCN的pKa=9.0,pH=10.0时,lg?Y(H)=0.45)

??解:滴

?CN(H)定

c(H?)?10?9.0?1??1?10?1.1?Ka

c(CN-)=1.1

×

10-5/1.1=1

×

10-5

mol?L-1

?Hg(CN)?1?1041.0?(1?10?5)4?1021.0,

c(Hg2+)=1×10-3/1021.0=10-24 mol?L-1,说明Hg2+已被完全掩蔽。

?Y??Y(H)??Y(Hg)?0.45?(1?1021.7?10?24.0)?1?100.45

??lgKMgY??8.7-0.45?8.25,lgc(Mg2?)KMgY???2.0?8.25?6.25

可以用同浓度的EDTA滴定其中的Mg2+。

例5-12 以2.0×10-2 mol?L-1EDTA滴定浓度均为2.0×10-2 mol?L-1的Al3+和Zn2+混合溶液中的Zn2+,在pH=5.5时,欲以KF掩蔽其中的Al3+,终点时游离KF的浓度为1.0×10-2 mol?L-1。计算说明在此条件下能否准确滴定Zn2+?(HF的pKa=3.18;lgKAlY?16.1;

???3+-lg?lgKZnY?16.5;pH=5.5时,lg?Y(H)=5.5;lg?61Al-F配合物的~分别为6.1,11.2,

??15.0,17.7,19.6,19.7)

解:由于pH>>pKa,故c(F-)=1.0×10-2.0 mol?L-1,

??Al(Y)?1?106.1?10?2.0?1011.2?10?4.0?1015.0?10?6.0?1017.7?10?8.0?1019.6?10?10.0?1019.7?10?12.0?1010.0


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