в) CuSO4 + NaOH ...

г) Na2SO4 + ВаСl2 ...

д) K2СО3 + H2SO4 ...

е) Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 ...

3. Приведите по два примера уравнений реакций ионного обмена, соответству-

ющих схемам:

а) Н+ + ОН– = Н2О

б) Рb2+ + 2ОН– = Рb(ОН)2

4.В 1 л 21%-ного раствора фосфорной кислоты (плотность 1,12 г/мл) растворили 28,4 г оксида фосфора(V). Найдите массовую долю вещества в полученном растворе.

5.Какой объём 20%-ного раствора серной кислоты (плотность 1,14 г/мл) необходим для нейтрализации 100 мл 6%-ного раствора карбоната натрия (плотность 1,06 г/мл)?

Ямогу объяснить с позиций теории электролитической диссоциации сущ

ность химических реакций, протекающих в водной среде.

Яумею составлять полные и сокращённые ионные уравнения реакций, характеризующих основные свойства важнейших классов неорганических со-

единений

Практическая работа 12. Кондуктометрическое титрование

• Что называют точкой эквивалентности?

Оборудование. Магнитная мешалка, мерный цилиндр или пипетка объёмом 100 мл, стакан объёмом 100 мл, штатив химический.

Реактивы. Раствор хлорида натрия с концентрацией хлорид-ионов 0,0001—0,001 М (выдаёт преподаватель) или водопроводная вода; раствор AgNO3 с концентрацией 0,01 М.

Цифровая лаборатория. Датчик электропроводности, датчик объёма жидкого реагента (можно заменить бюреткой, но тогда объёмы придётся вводить вручную).

Задача. Определить концентрацию хлорид-ионов в контрольном растворе или водопроводной воде.

164

В точке эквивалентности количество хлорид-ионов в исходной пробе будет равно количеству ионов серебра, или (исходя из определения молярной концентрации)

C(Ag+) Ч V(Ag+) = C(Cl–) Ч V(Cl–) (С — молярная концентрация, V — объём).

Если знать объём пробы хлорид-ионов (мы его отбираем), объём раствора нитрата серебра (измеряем в процессе добавления), пошедшего на их осаждение, и концентрацию раствора нитрата серебра (готовим заранее), можно вычислить концентрацию хлорид-ионов.

План работы. Получают зависимость электропроводности раствора от объёма добавленного титранта (кривую кондуктометрического титрования, см. рис. 33). Излом на полученной кривой означает точку эквивалентности. По объёму титранта в ней определяют концентрацию хлорида серебра в пробе.

Ход работы. Соберите установку (зависит от имеющегося оборудования) и подключите датчики. Заполните датчик объёма титрантом. В стакан налейте 100 мл пробы и погрузите в него датчик электропроводности. (Если будет расходоваться слишком много титранта, нужно будет потом брать меньший объём пробы.) При необходимости настройте датчик объёма. Запустите перемешивание и измерение.

Добавляйте титрант в стакан порциями по 0,5 мл и каждый раз после перемешивания фиксируйте объём и электропроводность раствора. Проводите титрование, пока не произойдёт явный перелом, после чего добавьте ещё 1—2 мл титранта.

165

Повторите титрование до трёх сходящихся результатов (объём в точке эквивалентности не должен различаться более чем на 0,2 мл). Примерно определив объём титранта в точке эквивалентности, не обязательно проводить титрование с самого начала. Целесообразно точно прописать кривую титрования вокруг точки эквивалентности и игнорировать её участки вдали от этой точки. Поэтому можно сразу добавить в пробу объём титранта, на 1—2 мл меньший, чем объём в точке эквивалентности, после чего проводить титрование с шагом 0,1–0,2 мл. Когда будет пройдена точка эквивалентности, добавьте такими же порциями ещё 1—2 мл титранта, после чего титрование прекратите.

Обработка результатов. Группу в пять-шесть точек до перелома приблизьте к прямой. Это можно сделать в программе работы с электронными таблицами или на бумаге. То же самое сделайте с группой точек после перелома. Точка пересечения этих двух прямых и соответствует объёму в точке эквивалентности.

Этот объём можно определить графически или аналитически. Графически продлевают аппроксимирующие прямые на графике до их пересечения (в программе Excel — свойства линии тренда). На оси абсцисс строят частую сетку и по сетке определяют объём, при котором происходит пересечение. Для аналитического определения объёма в точке пересечения определяют параметры А и B аппроксимирующих прямых. Абсцисса их пересечения равна (A2 – A1)/(B2 – B1), в чём можно убедиться, решив систему из двух уравнений, соответствующих двум прямым.

Найдя объём в точке эквивалентности, рассчитайте концентрацию хло- рид-ионов.

Отчёт о работе. В отчёте должна быть указана концентрация титранта и объём пробы, приведены кривые титрования и отмечены значения объёма титранта в точках эквивалентности. В выводе укажите среднюю концентрацию хлорид-ионов.

Я умею определять концентрацию ионов кондуктометрически.

166

• Запишите уравнение реакции аммиака с кислотой.

Проведите следующий опыт.

Лабораторный опыт 1. Насыпьте в пробирку на 1 см по высоте сульфат меди(II), добавьте на 3—5 см по высоте воды и растворите кристаллы. В другую пробирку налейте на 2—3 см по высоте 2—3%-ный водный раствор аммиака. Несколько капель из пробирки с раствором сульфата меди добавьте в пробирку с раствором аммиака.

• Что наблюдается?

В пробирку с остатками сульфата меди добавьте 2—3 капли раствора аммиака.

• Что наблюдается на этот раз?

Вы увидели, что если добавить небольшое количество аммиака к большому количеству сульфата меди, то выпадает голубой осадок:

CuSO4 + 2NH3 Ч H2O = Cu(OH)2 + (NH4)2SO4

Но при добавлении небольшого количества сульфата меди к избытку аммиака образуется насыщенно-синий раствор без малейших признаков осадка. Что же это за раствор?

Дело в том, что при избытке аммиака его молекулы образуют донорноакцепторные связи с ионом Cu2+, у которого 4s- и 4p-орбитали свободны. Говорят, что молекулы NH3 координируются вокруг иона Cu2+. Аммиак здесь выступает как донор, а ион меди — как акцептор:

В результате две частицы, способные к самостоятельному существованию в водном растворе (ион Cu2+ и молекулы аммиака), образуют комплексную частицу — ион [Cu(NH3)4]2+. Формулу комплексной частицы записывают в квадратных скобках.

КОМПЛЕКСНАЯ ЧАСТИЦА (комплекс) — это частица образованная из

других способных к самостоятельному существованию в водном раство-

ре частиц, связанных донорно-акцепторными взаимодействиями

167

При образовании комплексного иона [Cu(NH3)4]2+ молекулы аммиака выступают как доноры электронной пары, а ион Cu2+ — как акцептор электронных пар.

Доноры электронной пары в комплексной частице называют ЛИГАНДАМИ

Атом или ион выступающий акцептором электронной пары, называют КОМПЛЕКСООБРАЗОВАТЕЛЕМ (ЦЕНТРАЛЬНЫМ АТОМОМ КОМПЛЕКСА).

Комплексная частица может быть нейтральной, а может иметь заряд, который складывается из зарядов центрального иона и лигандов. Заряженную комплексную частицу называют комплексным ионом. [Cu(NH3)4]2+ — пример комплексного иона. Для компенсации заряда комплексного иона нужен противоион. В данном случае противоионом служит сульфат-ион. Вместе они образуют комплексное соединение, т. е. соединение, содержащее комплексную частицу:

CuSO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4

сульфат тетраамминмеди

Противоион к комплексной частице составляет внешнюю сферу комплексного соединения.

Реакции образования комплексных соединений называют РЕАКЦИЯМИ

КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ.

Уравнения реакций комплексообразования, как и уравнения ионообменных реакций, можно записывать в краткой ионной, полной ионной и молекулярной формах.

Какая связь между комплексной частицей и внешней сферой?

Понятие «валентность» к комплексным соединениям неприменимо. Число электронных пар, которые принимает центральный атом в комплексной частице, называют его координационным числом (КЧ). Если каждый лиганд отдаёт по одной электронной паре, то координационное число равно числу лигандов.

168

Комплексообразователями обычно выступают ионы переходных металлов (в первую очередь групп VIIБ, IБ, IIБ), реже — ионы металлов А-групп:

Комплексообразователи (в скобках — координационное число)

Щелочные и щёлочноземельные металлы почти никогда не бывают центральными ионами в комплексах.

Лигандами могут быть нейтральные частицы, содержащие одну или несколько неподелённых пар, а также различные анионы (кроме анионов высших кислородсодержащих кислот). Наиболее распространённые неорганические лиганды — аммиак NH3, цианид-ион CN–, роданид-ион SCN–, тиосульфат-ион S2O32–, галогенид-ионы, а также гидроксид-ион OH–.

Лабораторный опыт 2. Получение комплексного соединения (Na2[CuCl4].

К насыщенному раствору хлорида натрия NaCl добавьте раствор сульфата меди CuSO4.

• Что наблюдается?

При реакции иона Cu2+ с хлорид-ионом раствор приобретает зелёную окраску в результате образования отрицательно заряженной комплексной частицы (комплексного аниона) [CuCl4]2–:

Cu2+ + SO24– + 4Na+ + 4Cl– = [CuCl4]2– + SO42–+ 4Na+

Cu2+ + 4Cl– = [CuCl4]2–

CuSO4 + 4NaCl = Na2[CuCl4] + Na2SO4

тетрахлорокупрат

натрия

• Что наблюдается?

К полученному раствору прилейте немного этилацетата и перемешайте.

•В какой цвет окрасился слой этилацетата?

Вэтом опыте продукт реакции переходит в этилацетат и окрашивает его в красный цвет. Но этилацетат — малополярный растворитель, и в нём

169

растворяются только нейтральные соединения. Значит, продукт реакции состоит из нейтральных частиц. Действительно, красный Fe(SCN)3 оказывается слабым электролитом из-за того, что в донорно-акцепторной связи Fe—S более выражена ковалентная природа:

Fe3+ + 3SCN– = [Fe(SCN)3]

Fe3+ + 3Cl– + 3K+ + 3SCN– = [Fe(SCN)3] + 3K+ + 3Cl–

FeCl3 + 3KSCN = [Fe(SCN)3] + 3KCl

Номенклатура комплексных соединений

1)В названии комплексного соединения первым указывают анион, затем катион.

2)Название комплексной части начинают с указания состава внутренней сферы. Во внутренней сфере прежде всего называют лиганды-анионы, прибавляя к их латинскому названию окончание «о». Например: Cl– —

хлоро, CN– — циано, SCN– — тиоцианато, NO3– — нитрато, SO23– —

сульфито, OH– — гидроксо и т. д. Нейтральные лиганды: координирован-

ный аммиак — аммин, вода — аква, оксид углерода(II) — карбонил.

3)Число лигандов указывают греческими числительными: 1 — моно (часто не указывают), 2 — ди, 3 — три, 4 — тетра, 5 — пента, 6 — гекса.

4)Затем называют комплексообразователь, используя корень его латинского названия и окончание -ат, после чего римскими цифрами указывают (в скобках) степень окисления комплексообразователя.

5)После обозначения состава внутренней сферы называют внешнюю сферу.

6)В названии нейтральных комплексных частиц комплексообразователь указывают в именительном падеже, а его степень окисления не указывают, так как она определяется, исходя из электронейтральности комплекса.

170

ные комплексные соединения и разработал экспериментальные методы доказательства их строения. В 1913 г. Вернеру была присуждена Нобелевская премия по химии «в знак признания его работ о природе связей атомов в молекулах, которые позволяли по-новому взглянуть на результаты ранее проведённых исследований и открывали новые возможности для научно-исследовательской работы, особенно в области неорганической химии».

Комплексные соединения. Лиганды. Внешняя сфера комплексного соединения. Координационное число

1.Укажите центральный атом, лиганд, внешнюю сферу и напишите формулу

комплексной частицы в комплексных соединениях: K3[Fe(CN)6], [Ag(NH3)2]NO3, Na3[Ag(S2O3)2].

2.Приведите пример комплексного катиона, комплексного аниона и нейтральной комплексной частицы.

3.Укажите центральный атом, лиганд, внешнюю сферу и напишите формулу

комплексной частицы для соединений H[AuCl4], K2[Pt(CN)4], [Fe(CO)6]Cl2, Na2[Zn(OH)2], [Zn(NH3)4]Cl2.

4.Найдите в Интернете информацию о том, почему красная кровяная соль K3[Fe(CN)6] и жёлтая кровяная соль K4[Fe(CN)6] так называются.

Язнаю строение комплексных соединений

Ямогу объяснить, почему к комплексным соединениям неприменимо по-

нятие «валентность»

171