Практикум. 
Химия

Контрольные вопросы.

• 1. Изложите основные положения теории Вернера.
• 2. Чем объясняется способность^{-металлов} образовывать комплексные соединения?
• 3. Объясните механизм образования связей между ионом-комплексообразователем и лигандами, между внешней и внутренней сферами.
• 4. Изложите правила номенклатуры комплексных соединений.
• 5. Опишите диссоциацию комплексного соединения. Дайте определение константы нестойкости комплексного иона.
• 6. Охарактеризуйте химические свойства комплексных соединений.

Примеры выполнения заданий.

1. Укажите: а) заряды комплсксообразователя, лигандов и комплексного иона; б) координационное число комплексообразователя; в) названия соединений: 1) [Ni (NH₃)₄]S0₄; 2) [Cr (NH₃)₅(CNS)l (N0₃)₂; 3) H₂[PtCl₆]; 4) К₂[Hg (CN)₃(CNS) |; 5) [Pt (NH₃)₂Cl₄|; 6) | Fe (NO)₂(CO)₂].

Решение.

• 1. [Ni (NH₃)₄]S0₄ — сульфат тетраамминникеля (П); S0₄~ — анион внешней сферы (по заряду и числу ионов внешней сферы определяют заряд комплексного иона); [Ni (NH₃)₄]²⁺ — комплексный катион; NH₃ — лиганд; Ni²⁺ — катиоп-комплексообразователь, его координационное число равно 4.
• 2. [Cr (NH₃)₅(CNS)|(N0₃)₂ — нитраттиоцианатопснтаамминхрома (III); [Cr (NH₃)₅(CNS)]²⁺ — комплексный катион; NH₃ и CNS^- — лиганды; Сг³⁺ — ион-комплексообразователь, его координационное число равно 6.
• 3. Н₂| PtCl₆| — гексахлороплатинат (1У) водорода; | PtCl₆|^2_ — комплексный анион; С1^- — лиганд; Pt⁴⁺ — ион-комплексообразователь, его координационное число равно 6.
• 4. K₂[IIg (CN)₃(CNS)] — трицианотиоцианатомеркурат (П) калия (меркуратами называют анионные комплексы ртути: mercunus — латинское название ртути, принятое у алхимиков); [IIg (CN)₃(CNS)]^[1]~ — комплексный анион; Hg²⁺ — ион-комплексообразователь, его координационное число равно 4; CN^- и CNS^- — лиганды.
• 5. [Pt (NH₃)₂CI₄] — тетрахлородиамминплатина (1У); комплексное соединение без внешней сферы содержит электронейтралы 1ый комплекс; Pt⁴⁺ — ионкомплексообразователь с координационным числом 6; NH₃ и С1^- — лиганды.
• 6. [Fe (NO)₂(CO)₂] — дикарбонилдинитрозилжелезо; Fe° — агом-комплексообразователь с координационным числом 4; молекулы N0 и СО лиганды.

3. Опишите характер связей и пространственное строение комплексного иона в соединении K₃[CoF₆].

Решение.

У иона Со³⁺ на внешней оболочке имеются вакантные 4s-, Ар- и 4гУ-орбитали:

г. р т.

Фторид-ионы имеют неподеленные пары электронов: l. J .

При взаимодействии F^- и Со³⁺ образуется комплексный ион [CoF₆]^3_, в котором шесть лигандов F^- образуют шесть ковалентных связей по донорно-акцеторному механизму:

При образовании комплекса происходит х/?³с/²-гибридизация и соответственно полученный комплекс имеет октаэдрическую структуру.

Связи, образующиеся между внешней и внутренней сферой, — ионные.

4. Составьте молекулярные и ионные уравнения возможных процессов, объясните их направленность, подпишите названия комплексных соединений:

Решение. Протекание обменных реакций, в которых участвуют комплексные ионы, подчиняется общему правилу обменных процессов: они идут в сторону более полного связывания ионов. Это достигается при образовании труднорастворимых веществ с низкими значениями ПР или слабых электролитов (в частности, комплексных ионов) с низкими значениями К_ж (К_несг комплексных ионов).

ПР образующегося вещества Ag₂S значительно ниже К_неп. исходного комплексного иона, ион-комплексообразователь связывается сульфид-ионами в осадок сульфида серебра, над которым концентрация ионов серебра меньше, чем в исходном растворе.

В згой реакции исходный комплексный ион разрушается, превращаясь в новый, более прочный (произошла замена комплексообразователя — катиона кадмия на катион ртути).

в) В следующей реакции исходный комплексный ион превращается в более прочный путем замены лигандов:

Исходный комплексный ион разрушается, так как его лиганды (молекулы аммиака) образуют с ионами водорода более прочный комплекс — ион аммония, а ион-комплексообразователь образует осадок хлорида серебра.

Реакция идет в сторону образования очень прочного комплексного иона, поэтому осадок гидроксида кобальта растворяется.

В этой реакции комплексный ион не разрушается, он образует нерастворимое соединение с ионами меди.

Данная реакция обратима, не идет до конца.

Задания для самостоятельной работы.

• 1. Укажите: а) заряды комплексообразователя, лигандов и комплексного иона; б) координационное число комплексообразователя; в) названия соединений, формулы которых приведены в таблице.
• 2. Опишите характер связей в первом соединении и пространственное строение комплексного иона.
• 3. Приведите уравнения диссоциации второго соединения, напишите выражение константы нестойкости комплексного иона, пользуясь таблицей приложения 11, укажите значение константы нестойкости.

4. Составьте молекулярные и ионные уравнения возможных процессов, объясните их направленность, подпишите названия комплексных соединений.

Тест для самоконтроля.

• 1. В какой молекуле заряд комплексного иона равен -3?
• 1) K₄[Fe (CN)₆];
• 2) [Cu (NII₃)₄]S0₄.
• 3) Na₃[Co (N0₂)₆],^[2]
• 2)2-;
• 3)1-.
• 3. Чему равно координационное число комплсксообразоватсля в молекуле [Pt (NH₃)₄Cl₂]?
• 1)2;
• 2) 4;
• 3) 6.
• 4. В каком соединении комплексный ион является анионом?
• 1) [Со (СО)₆];
• 2) [Ag (NH₃)₂]Cl;
• 3) К₂[Со (Н₂0)С1₅].
• 5. Какое вещество будет реагировать с раствором AgN0₃ с образованием AgCl?
• 1) H₂[PtCl₆];
• 2) [Pt (NII₃)₆]C1₄;
• 3) [Pt (NH₃)₄Cl₂].
• 6. Какова геометрическая конфигурация иона [Cu (CN)₄]?
• 1) плоский квадрат;
• 2) тетрадр;
• 3) октаэдр.
• 7. Какова гометрическая конфигурация иона [Co (N0₂)₆]³?
• 1) плоский квадрат;
• 2) тетрадр;
• 3) октаэдр.
• 8. Чему равен заряд иона-комплексообразователя в молекуле K₂Na[Co (N0₂)₆]?

" 1) 2+;

• 2) 3+;
• 3) 3-.
• 9. Какое координационное число проявляет ион цинка с зарядом 2+?
• 1)2;
• 2) 4;
• 3) 6.
• 10. Каково правильное название комплексного соединения [A1(0H)(H₂0)₅|(N0₃)₂?
• 1) нитрат гидроксопентаакваалюминия;
• 2) нитрат пентааквагидроксоалюминия;
• 3) нитрат гидроксопентаакваалюминия (Ш).

Ответы к тесту

Лабораторная работа № 12 Комплексные соединения

Цель работы: изучение реакций образования комплексных соединений ^/-элементов; исследование их свойств.

Реактивы: 0,5 н. растворы CuS0₄, NiS0₄, CoCl₂, FeCl₃, Hg (N0₃)₂, KI, BaCl₂, KMn0₄, K₄[Fe (CN)₆], (NH₄)₂S или Na₂S, NH₃ • H₂6, NaOH, H₂S0₄.

Оборудование: капельницы с пипетками, штатив с пробирками, спиртовка, спичка, держатель, микрошпатель, стеклянная палочка.

Ход работы

Опыт 1. Образование комплексных катионов d-металлов.

В три пробирки налейте по 10 капель растворов CuS0₄, NiS0₄, CoS0₄ и добавьте в каждую пробирку, но каплям разбавленный раствор аммиака до образования осадка. Отметьте цвета образующихся осадков основных солей и напишите соответствующие уравнения реакций. Затем в каждую пробирку добавьте 25%-ный раствор аммиака до полного растворения осадков в избытке аммиака. Отметьте цвета образовавшихся растворов аммиакатов меди, никеля, кобальта. Напишите уравнения реакций образования соответствующих комплексных соединений, учитывая, что лигандами являются нейтральные молекулы NH₃, координационное число Си²⁺ и Ni²⁺ — 4, а Со³⁺ — 6.

Пользуясь значениями констант нестойкости (приложение 11), сравните прочность полученных комплексных катионов. Сине-фиолетовый раствор аммиаката меди сохраните для последующих опытов.

Опыт 2. Образование соединений с комплексным анионом.

В пробирку с тремя каплями раствора нитрата ртути (П) добавьте по каплям раствор иодида калия до образования осадка ярко-оранжевого цвета — иодида ртути (Hgl₂). Затем в эту же пробирку добавьте еще раствора иодида калия до полного растворения осадка иодида ртути. Образовавшийся желтоватый раствор соответствует раствору комплексного соединения ртути (П) — тетраиодомеркурата (П) калия. Напишите молекулярные и ионные уравнения образования иодида ртути и его растворения в избытке иодида калия, учитывая, что координационное число IIg²⁺ равно 4.

Опыт 3. Электролитическая диссоциация комплексных соединений.

• 1. В три пробирки с пятью каплями раствора сульфата меди добавьте по каплям соответственно: раствор щелочи, раствор хлорида бария и раствор сульфида аммония или сульфида натрия до образования осадков. Отметьте их цвет. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций. На основании проведенного опыта составьте уравнение процесса электролитической диссоциации взятой соли меди.
• 2. Сине-фиолетовый раствор аммиаката меди (полученный в опыте 1) разделите на три части. К одной части прилейте 5—7 капель раствора щелочи, к другой — такой же объем хлорида бария, а к третьей — 4—5 капель сульфида аммония (NH₄)₂S или сульфида натрия Na₂S.

От действия каких реактивов выпадает осадок? На присутствие каких ионов в растворе комплексной соли указывает появление осадков? Напишите уравнения соответствующих реакций. На основании выполненного опыта составьте уравнение электрической диссоциации аммиаката меди и его комплексного иона. В каком направлении и почему смещается равновесие диссоциации комплексного иона при действии (NH₄)₂S?

Объясните, используя данные таблиц приложения 7 и 11, направленность проделанных реакций.

Опыт 4. Окислительно-восстановительные реакции с участием комплексных соединений.

В пробирку с 10 каплями раствора перманганата калия добавьте 5—7 капель раствора серной кислоты, а затем прилейте 10 капель раствора K₄[Fe (CN)₆].

Напишите уравнение реакции, составьте уравнения полурсакций окисления иона [Fe (CN)₆]^4_ в ион [Fe (CN)₆]^3- и восстановления ионов Мп0₄^_ в Мп²⁺. Как при этом изменяется окраска перманганата калия?

Опыт 5. Использование комплексных соединений для обнаружения ионов Fe³⁺ в растворе.

В пробирку с 10 каплями подкисленного раствора соли железа (Ш) добавьте 3—5 капель гексацианоферрата (П) калия — K₄[Fe (CN)_G |. Наблюдайте образование темно-синего осадка берлинской лазури Fe₄[ Fe (CN)₆]₃. Данная реакция является качественной реакцией для обнаружения иона Fe³⁺. Напишите молекулярное и ионное уравнения реакций образования берлинской лазури. Какой тип гибридизации осуществляется в комплексном ионе [Fe (CN)₆]⁴~?

• [1] Приведите уравнения диссоциации соединений, напишите выражение константы нестойкости комплексного иона: [IIg (NII3)4](N03)2,K2[Hg (CNS)4]. Решение [Hg (NH3)4](N03)2 = [Hg (NH3)4]2+ + 2N03 (сильный электролит). [Hg (NH3)4p Hg2+ + 4NH3
• [2] Чему равен заряд комплексного иона в молекуле соли K2Na[Co (N02)6|?1)3-;