Примеры решений типовых задач

Комплексные соединения

Решение.

Пример 4.

Оценить коррозионную стойкость марганцевого стержня радиусом 1,5 мм и длиной 100 мм при температуре 1200^оС в атмосфере азота в течение 20 суток, если при этом поглотилось 250 азота.

Вычислим объем поглощенного азота при нормальных условиях:

Вычислим по уравнению реакции массу прореагировавшего марганца:

Δm 0,0463 л

3Mn + N₂ = Mn₃N₂

165 г 22,4 л

Вычислим площадь поверхности стержня:

Вычислим глубину коррозии:

Вычислим глубинный показатель коррозии:

По десятибалльной шкале коррозионной стойкости металлов определяем, что марганцу в данных условиях соответствует 6 баллов, и он относится к пониженностойким металлам.

Пример 1. Вычислите заряды комплексных ионов, образованных платиной (IV): 1) [ ]; 2) [ ]; 3) [ ]. Назовите эти соединения.

Решение. Степень окисления атома платины (комплексообразователя) равна +4, заряд молекулы аммиака (лиганда) равен нулю, а заряд хлорид-аниона (другого лиганда) равен -1; в итоге в соединении 1) - пентахлорамминплатине (IV) ([ ] ) - суммарный заряд составляет +4 + (-5) = -1.

Аналогичным образом находим заряды других комплексов:

2) в тетрахлордиамминплатине (IV) ([ ]) +4 + (-4) = 0,

3) в дихлортетраамминплатине (IV) ([ ] ) +4 + (-2) = +2.

В первом случае внешняя сфера содержит катионы, во втором – соединение является неэлектролитом, а в третьем – внешнюю сферу содержит анионы.

Пример 2. В результате приливания раствора к раствору тиосульфата калия образуется комплексная соль . Составьте уравнение реакции и укажите причину её протекания.

Решение: Учтём, что прочность аммиачных комплексов значительно ниже, чем тиосульфатных: это видно из сравнения соответствующих констант нестойкости (см. табл. 3 Приложения). Реакция всегда протекает в направлении образования более прочного комплексного иона. В рассматриваемом случае уравнение реакции в молекулярной форме имеет следующий вид:

,

В полной ионно-молекулярной форме это уравнение записывается так:

.

Принимая во внимание, что ионы и практически не изменяют своей концентрации в растворе, окончательно имеем:

.

Пример 3. Константа нестойкости иона составляет . Вычислить концентрацию ионов серебра в 0,05 M растворе , содержащем, кроме того, 0,01 моль/л .

Решение. Вторичная диссоциациякомплексного иона протекает по уравнению:

.

В присутствии избытка ионов , создаваемого в результате диссоциации (которую можно считать полной), это равновесие смещено влево настолько, что количеством ионов , образующихся при вторичной диссоциации, можно пренебречь. Тогда моль/л. По той же причине равновесная концентрация ионов может быть приравнена общей концентрации комплексной соли (0,05 моль/л).

По условию задачи:

В итоге определим концентрацию ионов :

Пример 4. Растворы простых солей кадмия образуют с щелочами осадок гидроксида кадмия , а с сероводородом – осадок сульфида кадмия CdS. Чем объяснить, что при добавлении щёлочи к 0,05 M раствору , содержащему 0,1 моль/л KCN, осадок не образуется, тогда как при пропускании через этот раствор сероводорода выпадает осадок CdS? Константу нестойкости иона принять равной

Решение. Из условий образования осадков и CdS следует:

,

.

Учтём, что в растворе комплексной соли концентрацию ионов можно аппроксимировать уравнением (см. пример 3):

Концентрация ионов , достаточная для осаждения гидроксида кадмия, может быть определена из неравенства:

.

Следовательно, в рассматриваемой системе при концентрациях ионов меньших, чем 1 , равновесие смещено в сторону образования комплексного иона.

Условие образования осадка сульфида кадмия из заданного раствора тетрацианокадмата калия отражает неравенство:

Таким образом, даже при малых концентрациях сульфид-иона равновесие практически полностью смещено в сторону образования сульфида кадмия.

Дата добавления: 2015-07-13