У чебно-исследовательская лабораторная работа № 5 Тема: Лигандообменные процессы и равновесия. Конкурирующие (совмещенные) процессы

Цель работы: экспериментально доказать конкурирующий характер химических реакций.

Опыт № 1. Замена лигандов в комплексах кобальта(II)

Реактивы: конц. р-р CoCl₂; конц. р-р HCl; Н₂О(дист).

 Обратите внимание на цвет раствора хлорида кобальта(II).

Порядок выполнения:

К концентрированному раствору соли CoCl₂ добавьте по каплям конц. раствор НCl. Что наблюдаете?

Почему изменилась окраска раствора? Разбавьте водой. Что произошло?

Суть опыта выражается схемой:

[Co(H₂O)₆]²⁺ + 4Cl^–  [Co(Cl)₄]^2– + 6H₂O

аквакомплекс Со(II) ацидокомплекс Со(II)

[Co(Cl)₄]^2– + 6H₂O [Co(H₂O)₆]²⁺ + 4Cl^–

Объясните строение комплексов Со(II) с точки зрения метода ВС.

Сформулируйте вывод.

Опыт № 2. Конкурирущие лигандообменные процессы

Реактивы: 0,5 н. р-р FeCl₃; 0,5 н. р-р KF; 10%-ный р-р тартрата калия; 0,01 н. р-р KCNS.

Порядок выполнения:

В три пробирки налейте по 1 мл раствора FeCl₃, а затем по каплям тиоцианата калия. Что произошло? Отметьте признаки реакции.

Химизм процесса: FeCl₃ + 6КSCN  3КCl + К₃[Fe(SCN)₆]

Одну пробирку оставьте в качестве контроля.

В две оставшиеся пробирки добавьте: в первую – раствор KF, во вторую – раствор тартрата калия. Что наблюдаете?

Тартрат – это двухзарядный анион винной кислоты (C₄H₄O₆)^2– или

^–ООС–СН–СН–СОО^–

| |

ОН ОН

Почему тартрат- и фторид-ионы замещают тиоцианат в комплексах железа(III)?

Химизм процессов:

K₃[Fe(SCN)₆] + KF  K₃[FeF₆] + 6KSCN

цвет? цвет?

K₃[Fe(SCN)₆] + 2K₂(С₄Н₄О₆)  K[Fe(С₄Н₄О₆)₂] + 6KSCN

 +KF цвет?

?

К раствору, содержащему тартратовый комплекс Fe(III), добавьте раствор KF. Почему происходит обесцвечивание?

К.Ч. Fe(III) равно 6, дентатность F^– равна 1, дентатность (С₄Н₄О₆)^2– = 3. Сравните константы нестойкости комплексов Fe(III), пользуясь справочными данными.

Сформулируйте вывод.

Опыт № 3. Конкурирующие лигандообменные и гетерогенные

процессы

Реактивы: 0,05 н. р-р AgNO₃; 0,5 н. р-р NaCl; 0,5 н. р-р KI; 0,5 н. р-р Na₂S₂O₃; конц. р-р аммиака;2 н. р-р HNO₃.

Порядок выполнения:

а) В пробирку налейте 5-6 капель раствора нитрата серебра, добавьте по каплям раствор NaCl. Что Вы наблюдаете?

К образовавшемуся осадку прилейте несколько капель раствора аммиака до полного растворения.

Напишите уравнения происходящих химических реакций, пользуясь следующей схемой: AgNO₃ + NaCl  ? + NH₃H₂O  [Ag(NH₃)₂]Cl + HNO₃

Для разрушения полученного аммиачного комплекса серебра добавьте по каплям раствор азотной кислоты. Что наблюдаете? Что свидетельствует о разрушении комплекса?

Напишите уравнение реакции.

б) В пробирку налейте 5-10 капель раствора AgNO₃, добавьте по каплям раствор KI до образования осадка. Какого цвета образовавшийся осадок?

Содержимое пробирки разделите на 2 части. К первой прилейте раствор аммиака, ко второй – раствор тиосульфата натрия. Что наблюдаете?

Суть опыта выражается схемой:

+ NH₃  ?

AgNO₃ + KI  ?

+ Na₂S₂O₃  ?

В какой пробирке произошло растворение осадка AgI? Почему?

Какой комплекс серебра – аммиачный [Ag(NH₃)₂]Cl или тиосульфатный Na₃[Ag(S₂O₃)₂] – более прочный?

Какие конкурирующие процессы происходят в опытах а и б?

Напишите схемы первичной и вторичной диссоциации комплексов серебра, математическое выражение констант нестойкости (K_н) для комплексов серебра и констант растворимости (K_s) для AgCl и AgI. Сравните эти величины.

Сформулируйте вывод.

Опыт № 4. Конкурирующие гетерогенный и протолитический

процессы

Реактивы: 0,5 н. р-р MgCl₂; 2 н. р-р KOH; 2 н. р-р HCl.

Порядок выполнения:

В пробирку налейте 10 капель раствора MgCl₂ и добавьте раствор KOH до образования осадка.

Каковы условия образования осадка? Каковы условия растворения осадка?

Добавьте в пробирку раствор HCl. Что наблюдаете?

Напишите уравнения соответствующих реакций.

Объясните причину растворения осадка.

Сформулируйте вывод.

Опыт № 5. Совмещение (конкуренция) гетерогенного и окислительно-восстановительного процессов

Реактивы: 0,5 н. р-р CuSO₄; Na₂S; конц. р-р HNO₃

Порядок выполнения:

В пробирку налейте 10 капель раствора CuSO₄ и добавьте по каплям раствор Na₂S до образования осадка CuS.

К полученному осадку добавьте при легком нагревании несколько капель конц. HNO₃. Что произошло?

Химизм процесса: CuS + HNO₃  CuSO₄ + NO₂ + H₂O

Расставьте коэффициенты методом электронного или электронно-ионного баланса. Почему произошло растворение осадка CuS?

Сформулируйте вывод.