С.Ф. Дунаев - Практическое пособие по общей и неорганической химии для студентов нехимических специальностей (1106328), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.4) Напишите константы устойчивости вышеперечисленных комплексных ионов.5) Приведите примеры реакций, которые способны разрушить вышеперечисленные комплексные ионы.7.2 Работа 1. Получение комплексных соединений пере-ходных металлов и исследование их устойчивости.7.2.1 Цель работыВ настоящей работе изучаются процессы образования и разрушения аммиачных и гидроксокомплексов соединений железа (II), кобальта (II), меди (II) ихрома (III). Большинство соединений этих металлов окрашены, поэтому за реакциями с их участием легко наблюдать по изменению цвета растворов.Аммиачные комплексы получают замещением воды во внутренней сфереаквакомплекса, на молекулы аммиака:2+[Сu(H2O)4]голубой2+2++ 4NH3aq = [Cu(NH3)4]сине-фиолетовый2+[Cr(H2O)6] + 6NH3aq = [Cr(NH3)6]фиолетовыйжелтый2+2+[Co(H2O)6] + 6NH3aq = [Co(NH3)6] .бледно-розовыйрозовый74Особенностью кобальта (II), координированного молекулами аммиака, является его способность к окислению кислородом воздуха по реакции:[Co(NH3)6]Cl2 +4NH4Cl +O2 =[Co(NH3)6]Cl3 +4NH3 +2H2O (в присутствии угля)желто-оранжевыйили[Co(NH3)6]Cl2 +4NH4Cl +O2 = [Co(NH3)5Cl]Cl2 + 5NH3 + 2H2O (без катализатора)вишнево красныйГидроксокомплексы переходных металлов получают при добавлении к растворам их солей избытка щелочи:2++ 4OH ⇔ [Cu(OH)4] + 4H2Oсиний3++ 6OH ⇔ [Cr(OH)6]зеленый[Сu(H2O)4][Cr(H2O)6]–2––2+3––+ 6H2O2–+ 4OH ⇔ [Co(OH)4] + 6H2O.синийПроцессы образования аммиакатов и гидроксокомплексов переходных металлов идут через стадию образования нерастворимых гидроксидов, которыезатем растворяются в избытке соответствующего реактива:[Co(H2O)6]2+[Co(H2O)6]2++6NH3+ NH 3 ⋅H 2 O⎯⎯⎯ ⎯→ Co(OH)2↓ ⎯⎯⎯→ [Co(NH3)6]2++ 2OH -+2OH -2–[Сu(H2O)4] ⎯⎯⎯→ Cu(OH)2↓ ⎯⎯⎯→ [Cu(OH)4] .Однако, если образующееся комплексное соединение малоустойчиво, как например гексаамин железа (II), растворения осадка гидроксида в избытке соответствующего реагента не происходит.Последовательное замещение лигандов во внутренней координационнойсфере с образованием более прочных комплексных ионов изучается на примеререакций с участием железа (III).
Образование роданидного комплекса из гидратированного иона железа (III) отмечается по появлению кроваво-красной окра3–ски комплексного аниона [Fe(SCN)6] :3––3–[Fe(H2O)6] + 6SCN → [Fe(SCN)6] + 6H2O.О смещение равновесия в сторону фторидного комплекса свидетельствует–обесцвечивание раствора при добавлении к роданидному комплексу ионов F :3––3––[Fe(SCN)6] + 6F → [FeF6] + 6SCN .Комплексные ионы могут разрушаться веществами, образующими с иономкомплексообразователем другие более прочные соединения. Такими соединениями практически для всех исследуемых металлов, кроме хрома, являютсясульфиды, имеющие очень малые значения ПР.757.2.2 РеактивыРастворы: 0,1 М CuSO4, CrCl3; СоCl2, соли Мора; 2M NaOH; концентриро-ванный NH3; насыщенный NaF.7.2.3.
ОборудованиеКонические пробирки, пипетки капельные,7.2.4. Порядок выполнения экспериментаОпыт 1. Образование и разрушение аммиакатов переходных металлов.Возьмите четыре пробирки. В первую пробирку налейте ∼1 мл 0,1М раствораCuSO4, во вторую — ∼1 мл 0,1М раствора CrCl3; в третью — ∼1 мл 0,1М раствора СоCl2, в четвертую — ∼1 мл 0,1 М раствора соли Мора.
В пробирку с раствором CoCl2 добавьте несколько кристалликов NH4Cl и взболтайте содержи8мое до полного растворения кристаллов .Затем в каждую пробирку добавьте по 1 капле концентрированного растворааммиака. Наблюдайте выпадение осадков гидроксидов соответствующих солей.К полученным осадкам добавьте еще по 3 капли раствора аммиака. Отметьтепробирки в которых осадок не растворится.Растворы аммиакатов испытайте на взаимодействие с 0,1 М раствором Na2S.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое. Отметьте цвета растворов и осадков2) Напишите уравнения реакций.3) Напишите выражения для констант устойчивости комплексных ионов.4) Отметьте и объясните отличия в поведении хрома и железа.Опыт 2.
Образование и разрушение гидроксокомплексов переходных металлов.Возьмите четыре пробирки. В первую пробирку налейте ∼1 мл 0,1М раствораCuSO4, во вторую — ∼1 мл 0,1М раствора CrCl3; в третью — ∼1 мл 0,1М раствора СоSO4, в четвертую — ∼1 мл 0,1 М раствора соли Мора. Добавьте в каждую пробирку по 1 капле 2 М раствора NaOH и наблюдайте выпадение осадковгидроксидов. К полученным осадкам добавьте еще по 3 капли 2 М раствораNaOH. Отметьте пробирки в которых осадок не растворится.8Получении аммиакатов кобальта (II) и (III) необходимо проводить в присутствии аммиачного буфера (во избежании образования серо-голубого комплексного иона гидроксокобальта (II)сложного состава). Для этого в систему необходимо добавить кристаллы хлорида аммония.76Добавьте по каплям к растворам гидроксокомплексов 0,1 М раствор Na2S.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое. Отметьте цвета растворов и осадков.2) Напишите уравнения реакций.3) Напишите выражения для констант устойчивости комплексных ионов.Опыт 3.
Замещение лиганда в комплексных соединениях железа (III)Налейте в пробирку ~1 мл 0,1 М раствора FeCl3 и добавьте несколько капель0,1 М раствора роданида аммония NH4SCN. Отметьте изменение окраски раствора.К раствору роданида железа добавьте несколько капель насыщенного раствораNaF. Наблюдайте обесцвечивание раствора.Вопросы и задания1) Опишите Ваши наблюдения и объясните их.2) Напишите уравнения реакций.3) Напишите выражения для констант устойчивости комплексных ионов.7.2.5.
Что должен представить студент преподавателюпри сдаче работы:1. Описание наблюдений в выполненных опытах.2. Уравнения реакций.3. Ответы на вопросы к опытам.7.3 Работа 2. Сравнение свойств катиона двухвалентногожелеза в составе двойной и комплексной солей.В качестве двойной соли в настоящей работе используется соль Мора, в растворе которой железо (II) присутствует в виде гидратированных ионов, в качестве комплексной — гексацианоферрат калия (желтая кровяная соль), в раство4–ре которого железо присутствует в составе комплексной частицы [Fe(CN)6] .В процессе комплексообразования происходит связывание ионов металлов впрочные частицы, в результате чего концентрация их в растворе уменьшается ив некоторых случаях становится недостаточной для образования малорастворимых соединений, например сульфидов или гидроксидов. Поэтому отсутствиеосадка при добавлении соответствующих анионов к раствору комплексной солиявляется косвенной характеристикой прочности этого иона и свидетельствуетоб отличиях в поведении ионов в составе комплексных и двойных солей.77Изменение окислительно-восстановительных свойств катионов металлов врезультате комплексообразования изучается в настоящей работе на примере реакций железа (II), в составе соли Мора и гексацианоферрата калия, и кобальта(II), в составе аквакомплекса и аммиачного комплекса.
В качестве окислителейиспользуются: для железа (II) — перманганат калия и иод, для кобальта (II) —кислород воздуха и пероксид водорода.7.3.2 РеактивыКристаллические вещества: NH4Cl.Растворы: 0,1 М соль Мора, K4[Fe(CN)6], Na2S; CoCl2 концентрированныйNH3.7.3.3. ОборудованиеШтатив с коническими и термостойкими пробирками, пипетки капельные(1 – 2 мл.)7.3.4.
Порядок выполнения эксперимента.Опыт 4 Взаимодействие соли Мора и K4[Fe(CN)6] с сульфид-иономВозьмите 2 пробирки. В одну налейте 5 капель 0,1 М раствора соли Мора, вовторую — 5 капель 0,1 М раствора K4[Fe(CN)6]. В обе пробирки добавьте по 1капле 0,1 М раствора Na2S и наблюдайте за изменениями, происходящими врастворе.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое. Отметьте цвета растворов и осадков.
Результаты наблюдений занесите в табл.7.1.2) Напишите уравнения реакций и объясните различное поведение ионаFe2+в составе комплексной и двойной соли.Опыт 5 Взаимодействие соли Мора и K4[Fe(CN)6] с гидроксид-иономВозьмите 2 пробирки. В одну налейте 5 капель 0,1 М раствора соли Мора, вовторую — 5 капель 0,1 М раствора K4[Fe(CN)6]. В обе пробирки добавьте по 1капле 2 М раствора NaOH и наблюдайте за изменениями, происходящими в растворе.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое. Отметьте цвета растворов и осадков. Результаты наблюдений занесите в табл.7.1.2) Напишите уравнения реакций и объясните различное поведение ионаFe2+в составе комплексной и двойной соли.78Опыт 6.
Окислительно-восстановительные свойства железа (II) в составедвойной и комплексной соли.6.1. Взаимодействие с иодной водойНалейте в одну пробирку 5 капель 0,1 М раствор (NH4)2[Fe(SO4)2], а в другую 5капель 0,1 М раствора K4[Fe(CN)6]. В обе пробирки добавьте по одной каплеиодной воды и по три капли бензола. Встряхните пробирки. Результаты наблюдений занесите в таблицу 7.1.6.2. Взаимодействие с KMnO4Налейте в одну пробирку 5 капель 0,1 М раствор (NH4)2[Fe(SO4)2], а в другую 5капель 0,1 М раствора K4[Fe(CN)6]. В обе пробирки прилейте по 1-2 капле 0,1 Мраствора KMnO4.Результаты наблюдений занесите в таблицу 7.1.Таблица 7.1.НомеропытаНаблюдаемые явленияРеактив4Na2S5.6.1.NaOH6.2.KMnO4(NH4)2Fe(SO4)2K4[Fe(CN)6]..I2 aqВопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое.
Отметьте цвета растворов и осадков. Результаты наблюдений занесите в табл.7.1.2) Напишите уравнения реакций и объясните различное поведение ионаFe2+в составе комплексной и двойной соли..3) Какие ионы образуются в растворах соединений K4[Fe(CN)6] и(NH4)2Fe(SO4)2? Как обнаружить эти ионы?Опыт 7.Окислительно-восстановительные свойства кобальта (II) в составепростой и комплексной соли.В две пробирки налейте по 5 капель 0,1 М раствора CoCl2. Первую оставьте вкачестве свидетеля, а во второй растворите несколько кристалликов хлоридааммония и добавьте 3-4 капли насыщенного раствора аммиака.Затем раствор аммиаката кобальта (II), полученный во второй пробирке, разделите на две части.
Одну из них поставьте в штатив рядом с первой пробиркой инаблюдайте в течении 30 минут за изменением цвета раствора.79Во вторую часть раствора аммиаката кобальта (II) и в пробирку с растворомCoCl2. добавьте по несколько капель пероксида натрия. Отметьте изменения,происходящие в растворах.Вопросы и задания:1) Опишите наблюдаемое. Отметьте цвета растворов и осадков2) Для чего добавляется хлорид аммония?3) Напишите уравнения реакций и объясните изменение восстановительной способности кобальта (II) в составе аммиачного комплекса по сравнению с аквакомплексом.7.3.5.
Что должен представить студент преподавателюпри сдаче работы:1. Описание наблюдений в выполненных опытах.2. Уравнения реакций.3. Ответы на вопросы к опытам.7.4 Работа 3. Определение константы устойчивости комплексного иона7.4.1 Цель работыВ настоящей работе определяется константа устойчивости комплексного4–аниона [Fe(CN)6] , которая равна:4–2+и может быть вычислена, если известны концентрации ионов [Fe(CN)6 ]; [Fe ]–4–и [CN ]. Концентрация [Fe(CN)6задается концентрацией используемого вопыте раствора гексацианоферрата (II) калия (С0), который полностью диссоциирует по реакции:4–+К4[Fe(CN)6] → [Fe(CN)6] + 4К .2+Концентрация иона [Fe ] определяется с помощью концентрационного гальванического элемента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
