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2019最新第11章 配合物在溶液中的稳定性和配位平衡 112 影响配离子在溶液中稳定性的因素数学
-) Pt [Fe(CN)6]3- , [Fe(CN)6]4- Fe2+ , Fe3+ Pt (+
原电池反应为:Fe3+ + [Fe(CN)6]4-
Fe2+ + [Fe(CN)6]3-
[Zn(NH3)3]2+ + NH3
[Zn(NH3)4]2+
K
o 4
[Zn(NH3 )24 ] [Zn(NH3 )32 ][NH 3 ]
K1o,K
2o,K
3o,K
o称
4
为
配
离
子
的
逐
级
稳
定常
数
,
有
时
也
用1,
2,
3,
表
4
示
累
积
稳
定
常
数
。
1 K1o
2
K1o
K
o 2
3
K1o
K
Cu(OH)
2
2.2
10 20, K
o sp,
CuS
6.31036
续解:(2) 加入0.1 mol·L-1的Na2S溶液1.0 ml,溶液中[S2-]为:
[S2 ] 1.0 0.1 0.0001mol L1 1000 1.0
J
[Cu2 ][S2- ]
4.91018
对反应 [Zn(NH3)4]2+
Zn2+ + 4NH3
K
o 不
稳
[Zn 2 ][NH3 ]4 [Zn(NH 3 )24 ]
K
o 稳
(
K
o 不
稳)1
11.1.2 配离子平衡浓度的计算
例1
已知[Cu(NH3)4]2+的
K
o 稳
2.09 1013。若在1.0L
6.0 mol·L-1氨水溶液中溶解0.1mol 固体CuSO4,求溶液
2
][NH
3
]2
[Ag(NH 3 )2 ][CN ]2
[Ag(CN)
2
][NH
3
]2
[Ag
]
[Ag(NH 3 )2 ][CN ]2 [Ag ]
Ko 稳,[Ag(CN)2 ]
Ko 稳,[Ag(NH3 )2 ]
1.31021 1.1107
1.21014
11.3.2 配位平衡与沉淀溶解平衡
EHg 2/Hg
Eo Hg 2 /Hg
0.0592 lg[Hg 2 ] 2
Eo Hg 2/Hg
0.0592 2
lg
[Hg(CN)
2 4
]
Ko 稳[Hg(CN)4 ]2
[CN ]4
11.3.3 配位平衡与氧化还原平衡
例4
已知:
E
o Hg
2
/Hg
0.851V,K
o 稳, [Hg(CN)4
第11章 配合物在溶液中的稳定性和配位平衡
11.1 配合物的稳定常数和配位平衡 11.2 影响配离子在溶液中稳定性的因素 11.3 配位平衡的移动 11.4 配位平衡的应用
11.1.1 稳定常数的表示方法
图1:锌氨配离子的形成过程
Zn2+ + NH3 [ZnNH3]2+ + NH3
[ZnNH3]2+
Ko 稳,[Ag(NH3 )2 ]
Ko sp,AgCl
1.1107
1.8 1010
1.98103
因为AgCl完全溶解,所以 [Cl-]= 0.1M, [Ag(NH3)2 +]= 0.1M
解出 [NH3]= 2.2M,氨水的初始浓度=2.2+0.12= 2.4 M
11.3.3 配位平衡与氧化还原平衡
lg K o z E正o 极 E负o 极 0.0592
lg K o 稳,[Hg(CN)4 ]2
11.3.3 配位平衡与氧化还原平衡
例4
已知:
E
o Hg
2
/Hg
0.851V,K
o 稳, [Hg(CN)4
]2
2.51041
E 求: o [Hg(CN)4 ]2 /Hg
中各组分的浓度。
解: 由于[Cu(NH3)4]2+ 的稳定常数很大,假设0.1mol
CuSO4 因过量NH3的存在完全生成[Cu(NH3)4]2+,
则溶液中 [Cu(NH3)4 2+] = 0.1 mol·L-1 [NH3]= 6.0 - 40.1= 5.6 mol·L-1
溶液中存在解离平衡 [Cu (NH3)4]2+
11.2.3 配位原子和中心离子的关系 对配离子稳定性的影响
软硬酸碱原则: 硬酸倾向于和硬碱结合。如: [AlF6]3软酸倾向于和软碱结合。如: [HgI4]2-
中间酸碱与软硬酸碱结合的倾向差不多。
11.3.1 配离子之间的平衡
对于配离子间的转化反应:
[Ag(NH3)2]+ + 2CN-
[Ag(CN)2]- + 2NH3
11.3.3 配位平衡与氧化还原平衡
例5
Eo
已知: Fe 3/Fe 2
0.771V,
Ko 稳, [Fe(CN)6 ]3
1.01042
解:
K 1.010 E o 稳, [Fe(CN)6 ]4
35 求
o [Fe(CN)6 ]3 /[Fe(CN)6 ]4
根据已知条件,可以设计一个原电池:
续解2:
lg K o z E正o 极 E负o 极 0.0592
lg K o 稳,[Hg(CN)4 ]2
2 0.851 E负o 极 lg 2.51041 0.0592
解得:E负o 极
Eo [Hg(CN)4 ]2 /Hg
0.37V
形成配合物后,金属离子的氧化能力降低,而金属的 还原能力增强。
已知:K
o sp,
AgCl
1.8
1010
,
K
o 稳
,
[Ag(NH3
)2
]
1.1107
解:AgCl的溶解反应为:
AgCl + 2NH3
[Ag(NH3)2]+ + Cl-
Ko
[Ag(NH 3 )2 ][Cl - ] [NH3 ]2
[Ag(NH 3 )2 ][Cl - ][Ag ] [NH3 ]2 [Ag ]
o
稳,[Ag(CN)2 ]
o
1
稳,[Ag(NH3 )2 ]
11.3.1 配离子之间的平衡
对于配离子间的转化反应:
[Ag(NH3)2]+ + 2CN-
[Ag(CN)2]- + 2NH3
如何求取上述反应的标准平衡常数?
又解:先写出标准平衡常数的表达式,然后分子分母同
乘以[Ag+]
Ko
[Ag(CN)
银化合物的沉淀与溶解
Ag+ NaHCO3 Ag2CO3
NaOH
NaCl
Ag2O
NH3H2O
AgCl
[Ag(NH3)2]+
NaBr
Na2S2O3
AgBr
[Ag(S2O3)2]3- KI AgI Na2S Ag2S
11.3.2 配位平衡与沉淀溶解平衡
例3 完全溶解0.1 mol AgCl固体需要1升多大浓度的氨水?
Ko sp,Cu(OH)2
所以,无Cu(OH)2沉淀生成!
11.1.2 配离子平衡浓度的计算
例2 在例1溶液中分别加入(1) 1.0 mol·L-1的NaOH溶液
10ml,有无Cu(OH)2沉淀生成?(2) 0.1 mol·L-1的Na2S 溶液1.0 ml,有无CuS沉淀生成?
已
知
:K
o sp,
0.0001
4.91022
Ko sp,CuS
所以,有CuS沉淀生成!
11.2.1 中心离子的性质对配离子稳定性的影响 1. 中心离子在周期表中的位置
绿色区域能形成稳定的简单配合物及螯合物;黄色区 域能形成稳定的螯合物;粉红色区域仅能形成少数螯合物 和大环配合物。
11.2.1 中心离子的性质对配离子稳定性的影响
K1o
[ZnNH 32 ] [Zn 2 ][NH 3 ]
[Zn(NH3)2]2+
K
o 2
[Zn(NH 3 )22 ] [ZnNH 32 ][NH 3 ]
11.1.1 稳定常数的表示方法
[Zn(NH3)2]2+ + NH3
[Zn(NH3)3]2+
K
o 3
[Zn(NH3 )32 ] [Zn(NH3 )22 ][NH 3 ]
o 2
K
o 3
4
K1o
K
o 2
K
o 3
K
o 4
[Zn(NH 3 )24 ] [Zn 2 ][NH3 ]4
K
o 稳
11.1.1 稳定常数的表示方法
Zn2+ + 4NH3
[Zn(NH3)4]2+
K
o 稳
[Zn(NH 3 )24 ] [Zn 2 ][NH3 ]4
稳定常数越大,配离子在水溶液中越稳定!