Giải SGK Hoá học 12 Cánh Diều Bài 22. Sơ lược về sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch có đáp án

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng dần đến không đổi. Sau đó, kết tủa tan dần đến hết, dung dịch từ màu xanh nhạt chuyển sang màu xanh lam.

Giải thích:

- Dung dịch copper(II) sulfate có màu xanh do Cu$^{2+}$ tạo phức chất aqua với nước.

Cu$^{2+}$(aq) + 6H$_{2}$O(l) ⟶ [Cu(OH$_{2}$)$_{6}$]$^{2+}$(aq)

- Thêm vài giọt dung dịch ammonia (NH$_{3}$) có môi trường kiềm.

NH$_{3}$ + H$_{2}$O ⇌ + OH$^{−}$

Khi đó ion OH$^{−}$ thay thế phối tử H$_{2}$O trong [Cu(OH$_{2}$)$_{6}$]$^{2+}$(aq) tạo kết tủa [Cu(OH)$_{2}$(OH$_{2}$)$_{4}$] có màu xanh nhạt.

- Khi lượng [Cu(OH$_{2}$)$_{6}$]$^{2+}$(aq) hết, kết tủa [Cu(OH)$_{2}$(OH$_{2}$)$_{4}$] đạt đến cực đại. NH$_{3}$ dư tiếp tục thay thế phối tử OH$^{−}$ và H$_{2}$O trong [Cu(OH)$_{2}$(OH$_{2}$)$_{4}$] làm cho kết tủa tan dần và hình thành phức chất [Cu(NH$_{3}$)$_{4}$(OH$_{2}$)$_{2}$]$^{2+}$(aq) có màu xanh lam.

Phức chất aqua có dạng hình học bát diện được hình thành khi cho CrCl$_{3}$ vào nước tức là nguyên tử trung tâm Cr$^{3+}$ tạo 6 liên kết σ với 6 phân tử nước.

Phương trình hoá học của quá trình tạo phức khi cho CrCl$_{3}$ vào nước:

CrCl$_{3}$(aq) + 6H$_{2}$O(l) ⟶ [Cr(OH$_{2}$)$_{6}$]Cl$_{3}$(aq)

Hay Cr$^{3+}$(aq) + 6H$_{2}$O(l) ⟶ [Cr(OH$_{2}$)$_{6}$]$^{3+}$(aq)

Trong Ví dụ 4:

a) Phối tử thay thế là NH$_{3}$, phối tử bị thay thế là H$_{2}$O

b) Dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất là sự biến đổi màu của dung dịch.

Trong Ví dụ 5:

a) Phối tử thay thế là NH$_{3}$, phối tử bị thay thế là Cl$^{-}$

b) Dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất là sự tạo kết tủa.

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng dần đến không đổi. Sau đó, kết tủa tan dần đến hết, dung dịch từ màu xanh nhạt chuyển sang màu xanh lam.

Giải thích:

- Thêm vài giọt dung dịch ammonia (NH$_{3}$) có môi trường kiềm.

NH$_{3}$ + H$_{2}$O ⟶ + OH$^{−}$

Khi đó ion OH$^{−}$ thay thế phối tử H$_{2}$O trong [Cu(OH$_{2}$)$_{6}$]$^{2+}$(aq) tạo kết tủa [Cu(OH)$_{2}$(OH$_{2}$)$_{4}$] có màu xanh nhạt.

- Khi lượng [Cu(OH$_{2}$)$_{6}$]$^{2+}$(aq) hết, kết tủa [Cu(OH)$_{2}$(OH$_{2}$)$_{4}$] đạt đến cực đại. NH$_{3}$ dư tiếp tục thay thế phối tử OH$^{−}$ và H$_{2}$O trong [Cu(OH)$_{2}$(OH$_{2}$)$_{4}$] làm cho kết tủa tan dần và hình thành phức chất [Cu(NH$_{3}$)$_{4}$(OH$_{2}$)$_{2}$]$^{2+}$(aq) có màu xanh lam.

Phương trình hóa học:

[Cu(OH$_{2}$)$_{6}$]$^{2+}$(aq) + 2OH$^{−}$(aq) ⟶ [Cu(OH)$_{2}$(OH$_{2}$)$_{4}$](s) + 2H$_{2}$O(l)

[Cu(OH)$_{2}$(OH$_{2}$)$_{4}$](s) + 4NH$_{3}$(aq) ⟶ [Cu(NH$_{3}$)$_{4}$(OH$_{2}$)$_{2}$]$^{2+}$(aq) + 2OH$^{−}$(aq) + 2H$_{2}$O(l

Hiện tượng: Màu xanh của dung dịch chuyển sang màu vàng.

Giải thích: Do ion Cl$^{−}$ thay thế phối tử H$_{2}$O trong phức aqua của Cu$^{2+}$

Phương trình hóa học:

Cu$^{2+}$(aq) + 6H$_{2}$O(l) ⟶ [Cu(OH$_{2}$)$_{6}$]$^{2+}$(aq)

[Cu(OH$_{2}$)$_{6}$]$^{2+}$(aq) + 4Cl$^{−}$(aq) ⇌ [CuCl$_{4}$]$^{2−}$(aq) + 6H$_{2}$O(l)

Ứng dụng trong hóa học của phức chất [Cu(NH$_{3}$)$_{4}$(OH$_{2}$)$_{2}$]$^{2+}$:

- Xác định sự có mặt hàm lượng cation Cu$^{2+}$ trong dung dịch dựa vào phản ứng tạo phức chất [Cu(NH$_{3}$)$_{4}$(OH$_{2}$)$_{2}$]$^{2+}$ có màu xanh lam.

- Dùng để tinh chế và phân tích trọng lượng phân tử của cellulose do có khả năng hòa tan cellulose.

- Làm chất tạo màu, thuốc nhuộm vải do có màu xanh lam đặc trưng.

Khi tăng nồng độ Cl$^{−}$(aq), cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ Cl$^{−}$(aq), tức là chiều tạo phức [CuCl$_{4}$]$^{2−}$(aq).

Do đó việc tăng nồng độ Cl$^{−}$(aq) làm cho màu vàng của dung dịch trở lên đậm hơn.

Phản ứng thay thế phối tử trong phức chất là:

a) Phối tử NH$_{3}$ thay thế cho phối tử H$_{2}$O trong phức chất.

c) Phối tử Cl$^{−}$ thay thế cho phối tử H$_{2}$O trong phức chất.

Còn phản ứng b là phản ứng thay thế nguyên tử trung tâm Au bằng Zn.