Решение. Заряд комплексного иона равен заряду внешней сферы, но противоположен ему по знаку

Решение.

Заряд комплексного иона равен заряду внешней сферы, но противоположен ему по знаку. Координационное число комплексообразователя равно числу лигандов, координированных вокруг него. Степень окисления комплексообразователя определяется так же, как степень окисления атома в любом соединении, исходя из того, что сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Заряды нейтральных молекул (Н₂О, NH₃) равны нулю. Заряды кислотных остатков определяют из формул соответствующих кислот. Отсюда:

	Заряд иона	К.ч.	Степень окисления
а	-4		+2
б	-1		+1
в	-2		+6
г	+2		+3

Пример 2. Напишите выражение для константы нестойкости комплекса [Fe(CN)₆]^4-.

Если комплексная соль гексацианоферрат (II) калия, являясь сильным электролитом, в водном растворе необратимо диссоциирует на ионы внешней и внутренней сфер: K₄[Fe(CN)₆] → 4K⁺ +[Fe(CN)₆]^4-, то комплексный ион диссоциирует обратимо и в незначительной степени на составляющие его частицы: [Fe(CN)₆]^4- ↔ Fe²⁺ + 6CN^-.

Обратимый процесс характеризуется своей константой равновесия, которая в данном случае называется константой нестойкости (К_н.) комплекса. Чем меньше значение К_н, тем более прочен данный комплекс. Выражение константы нестойкости будет иметь вид

Контрольные задания

481. Напишите координационные формулы следующих комплексных соединений: а) дицианоаргентат калия; б) гексанитрокобальтат (III) калия; в) хлорид гексаамминникеля (II); г) бромид гексаамминкобальта (III). Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

482. Пользуясь номенклатурой ИЮПАК, дайте названия следующим комплексным соединениям: Ba[Pt(NO₂)₄Cl₂]; [Cr(NH₃)₆]Cl₃; [Ti(H₂O)₆]Br₃; K₄[CoF₆]. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

483. Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях [Cu(NH₃)₄]SO₄, K₂[PtCl₆], K[Ag(CN)₂]. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

484. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений платины: PtCl₄·6NH₃, PtCl₄·4NH₃, PtCl₄·2NH₃. Координационное число платины (IV) равно шести. Напишите уравнение диссоциации этих соединений в водных растворах. Какое из них является комплексным неэлектролитом?

485. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений кобальта: CoCl₃·6NH₃, CoCl₃·5NH₃, CoCl₃·4NH₃. Координационное число кобальта (III) равно шести. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

486. Определите, чему равен заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в следующих соединениях: K₃[Fe(CN)₆], [Zn(NH₃)₄]SO₄, Na₂[Cu(CN)₄], K₂[HgI₄]. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

487. Назовите комплексные соли: [Pd(H₂O)(NH₃)₂Cl]Cl, [Cu(NO₃)₄](NO₃)₂, K₂[Cu(CN)₄]. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

488. Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число сурьмы в соединениях: Rb[SbBr₆], K[SbCl₆], Na[Sb(SO₄)₂]. Как диссоциируют эти соединения в водных растворах?

489. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений серебра: AgCl · 2NH₃, AgCN · KCN, AgNO₂ · NaNO₂. Координационное число серебра (I) равно двум. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

490. Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях K₄[Fe(CN)₆], K₄[TiCl₈], K₂[HgI₄]. Как диссоциируют эти соединения в водных растворах?

491. Из сочетания частиц Со³⁺, NH₃, NO₂^- и К⁺ можно составить семь координационных формул комплексных соединений кобальта, одна из которых [Co(NH₃)₆(NO₂)₃]. Составьте формулы других шести соединений и напишите уравнения их диссоциации в водных растворах.

492. Кирпично-красные кристаллы розеосоли имеют состав, выражаемый формулой [Co(NH₃)₅(H₂O)]Cl₃, пурпуреосоль – малиново-красные кристаллы состава [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂. Привести химические названия этих солей. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

493. Какие ионы являются комплексообразователями в следующих комплексных соединениях: K[Pt(NH₃)Cl₅], [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂, K₂[Cu(CN)₄]? Определите степень окисления комплексообразователя и координационное число.

494. Определите, чему равен заряд следующих комплексных ионов: [Cr(H₂O)₄Cl₂], [HgBr₄], [Fe(CN)₆],если комплексообразователями являются Cr³⁺, Hg²⁺, Fe³⁺. Напишите формулы соединений, содержащих эти комплексные ионы.

495. Определите, чему равен заряд комплексных ионов: [Cr(NH₃)₅NO₃], [Pd(NH₃)Cl₃], [Ni(CN)₄], если комплексообразователями являются Cr³⁺, Pd²⁺, Ni²⁺. Напишите формулы комплексных соединений, содержащих эти ионы.

496. Из сочетания частиц Cr³⁺, H₂O, Cl^- и К⁺ можно составить семь координационных формул комплексных соединений хрома, одна из которых [Cr(H₂O)₆ICl₃]. Составьте формулы других шести соединений и напишите уравнения их диссоциации в водных растворах.

497. Найдите заряды комплексных частиц и укажите среди них катионы, анионы и неэлектролиты: [Co(NH₃)₅Cl], [Cr(NH₃)₄PO₄], [Ag(NH₃)₂], [Cr(OH)₆], [Co(NH₃)₃(NO₂)₃], [Cu(H₂O)₄].

498. Определите степень окисления комплексообразователя в следующих комплексных ионах:[Fe(CN)₆]^4-, [Ni(NH₃)₅Cl]⁺, [Co(NH₃)₂(NO₂)₄]^-, [Cr(H₂O)₄Br₂]⁺, [AuCl₄]^-, [Hg(CN)₄]^2-, [Cd(CN)₄]^2-.

499. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений кобальта: 3NaNO₂·Co(NO₂)₃, CoCl₃ ∙ 3NH₃·H₂O, 2KNO₂·NH₃·Co(NO₂)₃. Координационное число кобальта (III) равно шести. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

500. Напишите выражения для констант нестойкости комплексных ионов [Ag(NH₃)₂]⁺, [Fe(CN)₆]^4-, [PtCl₆]^2-. Чему равны степень окисления и координационное число комплексообразователей в этих ионах?

501. Константы нестойкости комплексных ионов [Co(CN)₄]^2-, [Hg(CN)₄]^2-, [Cd(CN)₄]^2- соответственно равны 8·10^-20, 4·10^-41, 1,4·10^-17. В каком растворе, содержащем эти ионы (при равной молярной концентрации), ионов CN^- больше? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов.

502. Напишите выражения для констант нестойкости следующих комплексных ионов: [Ag(CN)₂]^-, [Ag(NH₃)₂]⁺, [Ag(NCS)₂]^-. Зная, что они соответственно равны 1,0·10^-21, 6,8·10^-8, 2,0·10^-11, укажите, в каком растворе, содержащем эти ионы (при равной молярной концентрации), больше ионов Ag⁺.

503. При прибавлении раствора KCN к раствору [Zn(NH₃)₄]SO₄ образуется растворимое комплексное соединение K₂[Zn(CN)₄]. Напишите молекулярное и ионное уравнения реакции. Константа нестойкости какого иона: [Zn(NH₃)₄]²⁺ или[Zn(CN)₄]^2- больше? Почему?

504. При добавлении азотной кислоты к раствору хлорида диаминсеребра (I) [Ag(NH₃)₂]Cl образуется осадок хлорида серебра. Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнения реакций, объясните причину разрушения комплексного иона.

505. Написать в молекулярной и ионно-молекулярной форме уравнения обменных реакций, происходящих между: а) K₄[Fe(CN)₆] и CuSO₄; б) K₃[Fe(CN)₆] и AgNO₃, имея в виду, что образующиеся комплексные соли не растворимы в воде.

506. Напишите уравнение диссоциации солей K₃[Fe(CN)₆]и NH₄Fe(SO₄)₂в водном растворе. К каждой из них прилили раствор щелочи. В каком случае выпадает осадок гидроксида железа? Напишите молекулярное и ионное уравнение реакции. Какие комплексные соединения называются двойными солями?

507. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений платины (II), координационное число которой равно четырем: PtCl₂∙3NH₃, PtCl₂∙NH₃·KCl, PtCl₂∙2NH₃. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. Какое из них является комплексным неэлектролитом?

508. Хлорид серебра растворяется в растворах аммиака и тиосульфата натрия. Дайте этому объяснение и напишите молекулярные и ионные уравнения соответствующих реакций.

509. Какие комплексные соединения называются двойными солями? Напишите уравнение диссоциации солей K₄[Fe(CN₆)] и (NH₄)₂Fe(SO₄)₂ в водном растворе. В каком случае выпадает осадок гидроксида железа, если к каждой из них прилить раствор щелочи? Напишите молекулярное и ионное уравнения реакции.

510. Константы нестойкости комплексных ионов [ Co(NH₃)₆]³⁺, [Fe(CN)₆]^4-, [Fe(CN)₆]^3- соответственно равны 6,2·10^-36; 1,0·10^-37; 1,0·10^-44. Какой из этих ионов является более прочным? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов и формулы соединений, содержащих эти ионы.

18. S – ЭЛЕМЕНТЫ (…ns^1-2)

К семейству s – элементов относятся 14 элементов, общим для которых является застраивание в их атомах s – подуровня внешнего энергетического уровня. Электронная формула внешней оболочки элементов IА – группы и водорода ns¹ (), а элементов IIА – группы и гелия ns² (). Водород и гелий относятся к s – элементам, однако их свойства значительно отличаются от свойств других элементов IА и IIА групп и рассматриваются отдельно.

К элементам IА – группы относятся Li, Na, K, Cs, Fr, называемые щелочными металлами. К элементам IIА – группы относятся Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. Кальций, стронций, барий и радий называют щелочно-земельными металлами. Простые вещества – это типичные металлы, обладающие блеском, высокой электрической проводимостью и теплопроводностью. Химические свойства элементов IА и IIА групп сходны, они обладают высокой химической активностью. s – элементы имеют малые значения энергии ионизации при относительно больших радиусах атомов и ионов. Они легко отдают валентные электроны, т.е. представляют собой сильные восстановители. Как правило, данные элементы образуют соединения с ионным типом связи, частично ковалентный характер связи в соединениях в известной мере наблюдается у лития, бериллия и магния. Исключение составляет водород.

Элементы IА и IIА групп проявляют только положительные степени окисления +1 и +2 (соответственно), водород, кроме положительной степени окисления (+1) в соединениях с металлами (гидридах), имеет отрицательную степень окисления -1.

С ростом радиуса атома в группе ослабевает связь валентных электронов с ядром, вследствие чего уменьшается энергия ионизации и закономерно увеличивается химическая активность. Щелочные металлы очень сходны по свойствам, что объясняется однотипным строением валентной электронной оболочки. Однако свойства натрия и лития имеют некоторые отличия, что обусловлено строением их предвнешних электронных уровней. Несмотря на то, что число валентных электронов у атомов s – элементов IIА группы одинаково, свойства магния и в особенности бериллия существенно отличаются от свойств щелочно-земельных металлов. Данное явление объясняется значительным различием радиусов атомов и ионов бериллия и магния, строением внутренних электронных слоев, а также наличием у кальция, стронция, бария и радия d –орбиталей, близких по энергии к ns – орбиталям.

Общим, присущим исключительно металлам, химическим свойством является способность только отдавать электроны, превращаясь в свободные положительно заряженные ионы: Me⁰ – ne = Meⁿ⁺.

Восстановительные свойства металлов обусловлены их способностью вступать в реакции с различными окислителями: неметаллами, кислотами, водой, солями менее активных металлов.

1. Взаимодействие металлов s – элементов с неметаллами.

С кислородом: 2Mg + O₂ = 2MgO (оксид магния);
2Na + O₂ = Na₂O₂ (пероксид натрия);
К + O₂ = KO₂ (надпероксид калия).

С галогенами: 2Na + Cl₂ = 2NaCl (хлорид натрия).

С азотом: 3Ba + N₂ = Ba₃N₂ (нитрид бария).

С серой: 2К + S = K₂S (сульфид калия).

С фосфором: 3Li + P = Li₃P (фосфид лития).

2. Взаимодействие с водой. Щелочные и щелочно-земельные металлы в ряду стандартных электродных потенциалов располагаются до водорода, поэтому они легко окисляются водой, образуя гидроксиды, при этом металл вытесняет из воды водород. Бериллий и магний взаимодействуют с водой только при нагревании.

2Na + H₂O = H₂ + 2NaOH;

2Be + 3H₂O = 2H₂ + ВеО + Ве(OH)₂;

Mg + 2H₂O = H₂ + Mg(OH)₂.

3. Взаимодействие с кислотами. Металлы вытесняют водород из кислот – неокислителей (HCl, H₂SO₄).
2Cs + 2HCl = 2CsCl + H₂
2K + H₂SO₄ = K₂SO₄ + H₂
Ca + 2HCl = CaCl₂ + H₂
Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂

При взаимодействии с кислотами-окислителями (H₂SO_4(конц), HNO₃) водород не выделяется, образуются различные продукты восстановления серы (+6) и азота (+5). Магний пассивирует в концентрированной серной кислоте, бериллий пассивирует в концентрированных серной и азотной кислотах.

8K + 5H₂SO_4(конц) = 4K₂SO4 + H₂S + 4H₂O;

8Na + 10HNO_3(конц) = 8NaNO₃ + N₂O + 5H₂O;

8Li + 10HNO_3(разб) = 8LiNO₃ + NH₄NO₃ + 3H₂O;

3Be + 8HNO_3(разб) = 3Be(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O;

4Mg + 10HNO_3(разб) = 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O.

Бериллий по химическим свойствам сходен с алюминием (диагональное сходство). Подобно алюминию он растворяется не только в кислотах, но и в щелочах:

Be + 2KOH + 2H₂O = K₂[Be(OH)₄] + H₂.

Гидроксиды щелочных металлов проявляют основные свойства, они гигроскопичные вещества, легко поглощают СО₂ из воздуха, разъедают стекло:

NaOH + HCl = NaCl + H₂О;

NaOH + СО₂ = NaHCO₃;

2NaOH + SiO₂ = Na₂SiO₃ + H₂O.

В водных растворах гидроксиды щелочных металлов почти полностью диссоциируют: NaOH Na⁺ + OH^-.

По химическим свойствам гидроксиды металлов IIА группы менее активны, чем гидроксиды щелочных металлов. Их основной характер усиливается в группе сверху вниз: гидроксид бериллия – амфотерное соединение, гидроксид магния – слабое основание, гидроксиды кальция, стронция, бария, радия – сильные основания:

Ве(ОН)₂ + 2HCl = ВеCl₂ + 2H₂O;

Ве(ОН)₂ + 2КОН = К₂[Be(OH)₄];

Ва(ОН)₂ 2Ва²⁺ + 2OH^-.

Контрольные задания

511. Какую степень окисления может проявлять водород в своих соединениях? Приведите примеры реакций, в которых газообразный водород играет роль окислителя, и в которых – роль восстановителя.

512. Напишите уравнения реакций натрия с водородом, кислородом, азотом и серой. Какую степень окисления приобретают атомы окислителя в каждой из этих реакций?

513. Напишите уравнения реакций с водой следующих соединений натрия: Na₂O₂, Na₂S, NaH, Na₃N.

514. Как получают металлический натрий? Составьте электронные уравнения процессов, проходящих на электродах при электролизе расплава NaOH.

515. Какие свойства может проявлять перекись водорода в окислительно-восстановительных реакциях? Почему? На основании электронных уравнений напишите уравнения реакций Н₂О₂: а) с Ag₂O; б) с КI.

516. Почему перекись водорода способна диспропорционировать (самоокисляться – самовосстанавливаться)? Составьте электронные и молекулярные уравнения процесса разложения Н₂О₂.

517. Какие соли образуются при взаимодействии гидроксида калия: а) с оксидом углерода (IV); б) с оксидом серы (VI); в) с хлороводородом; г) с хлором? Рассчитайте массу КОН, которая потребуется для взаимодействия с хлором объемом 1,2л (н.у.) при высокой температуре.

518. Вычислите массу гидроксида натрия и карбоната натрия в смеси массой 2,92 г, если на образование хлорида натрия из этой смеси затрачено 0,06 М раствора соляной кислоты объемом 1 л.

519. Через раствор, содержащий гидроксид натрия массой 60 г, пропустили оксид углерода (IV), полученный при разложении карбоната кальция массой 200 г. Определите массу образовавшейся соли и назовите ее.

520. Кристаллогидрат соды массой 2,5 г после удаления кристаллизационной воды имеет массу 0,926 г. Вычислите массовую долю воды в кристаллогидрате и выведите его формулу.

521. Как можно получить гидрид и нитрид кальция? Напишите уравнения реакций этих соединений с водой. К окислительно-восстановительным реакциям составьте электронные уравнения.

522. Назовите три изотопа водорода. Укажите состав их ядер. Что такое тяжелая вода? Как она получается и каковы ее свойства?

523 Гидроксид какого из s-элементов проявляет амфотерные свойства? Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций этого гидроксида: а) с кислотой; б) с щелочью.

524. При пропускании диоксида углерода через известковую воду (раствор Са(ОН)₂) образуется осадок, который при дальнейшем пропускании СО₂ растворяется. Дайте объяснение этому явлению. Составьте уравнения реакций.

525. Прокалили смесь карбонатов кальция и стронция массой 1,73 г. При температуре выше 1000^оС образовалась смесь новых твердых продуктов массой 1,07 г. Вычислите массы карбоната кальция и стронция в исходной смеси.

526. Сколько граммов гидроксида кальция следует прибавить к раствору гидрокарбоната кальция с массовой долей Са(НСО₃)₂ 5% массой 162 г для образования средней соли?

527. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) бериллия с раствором щелочи; б) магния с концентрированной серной кислотой, имея в виду максимальное восстановление последней.

528. При сплавлении оксид бериллия взаимодействует с диоксидом кремния и с оксидом натрия. Напишите уравнения соответствующих реакций. О каких свойствах ВеО говорят эти реакции?

529. Какие соединения магния и кальция применяются в качестве вяжущих строительных материалов? Чем обусловлены их вяжущие свойства.

530. Смесь оксидов бериллия и магния массой 0,3 г растворили в 1 М растворе соляной кислоты объемом 17 мл. Избыток кислоты нейтрализовали 0,5 М раствором гидроксида натрия объемом 8 мл. Вычислите массовые доли оксидов в смеси.

531. Какой объем водорода (27⁰С и 99,7 кПа) получится при разложении водой 21 л гидрида кальция? Какой объем 1 М раствора соляной кислоты необходим для нейтрализации полученного продукта?

532. Как можно получить карбид кальция? Что образуется при его взаимодействии с водой? Напишите уравнения соответствующих реакций.

533. Как можно получить гидроксиды щелочных металлов? Почему едкие щелочи необходимо хранить в хорошо закрытой посуде? Составьте уравнения реакций, происходящих при насыщении едкого натра: а) хлором; б) сернистым ангидридом; в) сероводородом.

534. Чем можно объяснить большую восстановительную способность щелочных металлов? При сплавлении едкого натра с металлическим натрием последний восстанавливает водород щелочи в гидрид-ион. Составьте электронные и молекулярные уравнения этой реакции.

535. Какое свойство кальция позволяет применять его в металлотермии для получения некоторых металлов из их соединений? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций кальция: а) с V₂O₅; б) с СаSO₄. В каждой из этих реакций окислитель восстанавливается максимально, приобретая низшую степень окисления.

536. Почему при реакции между MgCl₂ и NH₄OH образование малорастворимого гидроксида магния происходит не полностью? Что следует добавить к этой системе, чтобы полностью предотвратить образование Mg(ОН)₂?

537. Чем объясняется различный характер продуктов взаимодействия соды с солями Be²⁺ и Mg²⁺ и с солями Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺? Напишите уравнения соответствующих химических реакций.

538. Какие соединения называются негашеной и гашеной известью? Составьте уравнения реакций их получения. Какое соединение образуется при прокаливании негашеной извести с углем? Что является окислителем и восстановителем в последней реакции? Составьте электронные и молекулярные уравнения.

539. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) кальция с водой; б) магния с азотной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней.

540. Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для следующих превращений:

Са → СаН₂ → Са(ОН)₂ → СаСО₃ → Са(НСО₃)₂.

Дата добавления: 2015-05-26