Контрольные вопросы и задачи

1. Какую реакцию должны показывать водные растворы: а) нитрата аммония, нитрата калия, цианида калия, цианида аммония, ацетата аммония; б) хлорида магния, сульфата меди (II), хлорида олова (II), иодида натрия, нитрита бария), сульфида аммония? Напишите уравнения реак­ций, мотивирующие ответ, в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

2. Какие из солей не подвергаются гидролизу, и если подвергаются, то по какому типу: а) K₂SO₄, Na₂Se, BaS, RbNO₃; б) Na₃PO₄, KC1O, HCOOK, NH₄ClO₄; в) NaC10₄, KBrO, Ca(C10)₂, CuSO₄; г) СгС1₃, Sr(CH₃COO)₂, Bi(NO₃)₃, (NH₄)₂SO₄? Напишите уравнения реак­ций, мотивирующие ответ, в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

3. Какие из пар солей в водных растворах взаимно усиливают гидролиз: а) FeCl₃ и Na₂SO₃; б) А1(СН₃СОО)_з и MgCl₂; в) Cr₂(SO₄)₃ и Na₂S; г) A1(NO₃)₃ и ZnCl₂? Напишите уравнения реак­ций, мотивирующие ответ, в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

4. Почему при действии водного раствора сульфида натрия на раствор соли магния выделяется сероводород, а при действии растворов хлорида аммония на раствор силиката натрия образуется осадок кремневой кислоты? Напишите уравнения реак­ций, мотивирующие ответ, в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

5. Почему при смешении водных растворов сульфата алюминия и сульфида натрия, а также растворов нитрата алюминия и карбоната калия в осадок выпадает одно и то же вещество? Ответ мотивируйте, приведя молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

6. Сравните величины рН в 0,1 М растворах карбоната (учитывая лишь первую стадию гидролиза) и гидрокарбоната натрия. Ответ мотивируйте, приведя молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций и соответствующие расчеты.

7. Вычислите рН раствора, полученного при растворении 2,14 г хлорида аммония в 500 мл воды. Изменением объема при растворении можно пренебречь.

8. По величине рН вычислите молярную концентрацию, константу и степень гидролиза соли в следующих растворах: a) NH₄C1, если рН = 5,62; б) NH₄NO₃, если рН = 6,12; в) NaCH₃COO, если рН = 8,36; г) KCN, если рН = 11,57.

Работа № 9 комплексные соединения

Комплексными соединениями называются такие соединения, в узлах кристаллической решетки которых находятся комплексные ионы, способные к самостоятельному существованию в растворе и расплаве.

Центральное место в комплексном соединении занимает комплексообразователь - обычно положительно заряженный ион металла. Вокруг него координированы (расположены) лиганды -нейтральные молекулы (Н₂О, NН₃, СО, NО и др.) и отрицательно заряженные ионы (OH^–, CN^–, NO₂^–, CO₃^2– и др.). Число координированных лигандов характеризуется координационным числом комплексообразователя. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения, которую при написании химических формул комплексных соединений выделяют, заключая в квадратные скобки. За пределами внутренней сферы комплексного соединения находится его внешняя сфера. Она может представлять собой положительно заряженные ионы (если внутренняя сфера заряжена отрицательно) или отрицательно заряженные ионы (если комплексный ион заряжен положительно). В случае незаряженной внутренней сферы внешняя сфера отсутствует.

Например, структура комплексных соединений:

Комплексное соединение	Комплексный ион (внутренняя сфера)	Комплексо- образователь	К.Ч.	Лиганды	Внешняя сфера
[Ag(NH3)2]Cl	[Ag(NH3)2]+	Ag+	2	NH3	Cl-
K3[Fe(CN)6]	[Fe(CN)6]3-	Fe3+	6	CN-	K+
[PtCl4(NH3)2]	[PtCl4(NH3)2]	Pt4+	6	Cl-, NH3	-

Химическая связь в комплексном ионе между комплексообразователем и лигандами осуществляется по донорно-акцепторному механизму, ионы же внешней сферы связаны с комплексным ионом ионной связью. Поэтому в водных растворах комплексные соединения диссоциируют по типу сильных электролитов на комплексные ионы и ионы внешней сферы (первичная диссоциация):

[Ag(NH3)₂]Cl = [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl

K₃[Fe(CN)₆] = 3K⁺ + [Fe(CN)]

Диссоциация же комплексных ионов (вторичная диссоциация) протекает в незначительной степени, обратимо по типу слабого электролита и количественно характеризуется константой равновесия, называемой константой нестойкости комплекса К_н. Например,

[Ag(NH₃)₂]⁺ Ag⁺ + 2NH₃

[Fe(CN)₆]^3- Fe³⁺ + 6CN^-

Чем меньше константа нестойкости, тем более устойчив комплексный ион.

С помощью качественных¹ химических реакций обычно обнаруживаются только ионы внешней сферы или комплексные ионы.

Соединения с малоустойчивой внутренней сферой называются двойными солями. Обозначают их, в отличие от комплексных соединений, как соединения молекул. Например:

(NH₄)₂SO₄*FeSO₄*6H₂O – соль Мора; K₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*12H₂O – алюмокалиевые квасцы.

В отличие от комплексных соединений двойные соли в водных растворах диссоциируют на все входящие в их состав ионы:

K₂SO₄*Al₂(SO₄)₃ = 2К⁺ + 2Аl³⁺ + 4SO .

Все образовавшиеся в растворе двойной соли ионы можно обнаружить с помощью соответствующих качественных реакций.

Реакции в растворах комплексных соединений. Смещение равновесия в обменных реакциях в растворах электролитов с участием комплексных ионов определяется теми же правилами, что и в растворах простых (некомплексных) электролитов, а именно: равновесие смещается в направлении возможно более полного связывания ионов (комплексообразователя, лигандов, ионов внешней сферы), приводящего к образованию нерастворимых, малорастворимых веществ или слабых электролитов.

В связи с этим в растворах комплексных соединений возможны реакции: 1) обмена ионов внешней сферы, при котором состав комплексного иона остается постоянным; 2) внутрисферного обмена.

Первый тип реакции реализуется в тех случаях, когда это приводит к образованию нерастворимых и малорастворимых соединений. Примером может быть взаимодействие K₄[Fe(CN)₆] и K₃[Fe(CN)₆] соответственно с катионами Fе³⁺ и Fе²⁺, которое дает осадок берлинской лазури Fe₄[Fe(CN)₆]₃ и турнбулевой сини Fe₃[Fe(CN)₆]₂:

3[Fe(CN)₆]^4– + 4Fe³⁺ = Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓,

берлинская лазурь

2[Fe(CN)₆]^3– + 3Fe²⁺ = Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓.

турнбулева синь

Реакции второго типа возможны в тех случаях, когда это приводит к образованию более устойчивого комплекса, т.е. с меньшим значением К_н, например:

[ Ag(NН₃)₂]⁺ + 2S₂O₃^2– D [Ag(S₂O₃)₂]^3– + 2NН₃.

К_н: 9,3·10^-8 1·10^–13