Title Bài 29. Một số tính chất và ứng dụng của phức chất - GV.pdf ✅

1. Một số dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất trong dung dịch: Phản ứng tạo phức chất trong dung dịch có thể được nhận biết dựa vào một số dấu hiệu như : xuất hiện kết tủa; hòa tan kết tủa; thay đổi màu sắc. Ví dụ 1: Nhỏ vài giọt dung dịch NaOH vào ống nghiệm chứa dung dịch AlCl3, thấy xuất hiện kết tủa, chứng tỏ phức chất [Al(OH)3(H2O)3] đã được tạo thành. Ví dụ 2 : Nhỏ vài giọt dung dịch NaCl vào ống nghiệm chứa dung dịch AgNO3, thu được kết tủa trắng AgCl. Tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm dung dịch NH3 đến dư thấy kết tủa tan, chứng tỏ phức chất [Ag(NH3)2] + đã được tạo thành. Ví dụ 3 : Nhỏ vài giọt dung dịch HCl đặc vào ống nghiệm chứa dung dịch CuSO4 loãng thấy dung dịch từ màu xanh chuyển sang màu vàng, chứng tỏ phức chất [CuCl4] 2- đã được tạo thành. Ví dụ 4 : Nhỏ vài giọt dung dịch NH3 vào dung dịch CuSO4 loãng thấy xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt, chứng tỏ phức chất [Cu(OH)2(H2O)4] đã được tạo thành. Tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm dung dịch NH3 đến dư thấy kết tủa tan, đồng thời dung dịch chuyển sang màu xanh lam, chứng tỏ phức chất [Cu(NH3)4(H2O)2] 2+ đã được tạo thành. 2. Sự tạo thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp và phản ứng thế phối tử của phức chất trong dung dịch: a. Sự tạo thành phức chất của Cu2+ trong dung dịch: Thí nghiệm: Sự tạo thành phức chất của Cu2+ Chuẩn bị: Hóa chất : dung dịch CuSO4 5%, dung dịch NaOH 10%, dung dịch NH3 10%, dung dịch HCl đặc. Dụng cụ: ống nghiệm. Tiến hành:
- Cho khoảng 1mL dung dịch CuSO4 5% vào ống nghiệm (1). Cho tiếp 3 giọt dung dịch NaOH 10% vào ống nghiệm, lắc đều. Nhỏ từ từ dung dịch NH3 10% vào ống nghiệm, vừa nhỏ vừa lắc đều đến khi kết tủa tan hoàn toàn. - Cho khoảng 1 mL dung dịch CuSO4 5% vào ống nghiệm (2). Nhỏ từ từ dung dịch HCl đặc vào ống nghiệm, vừa nhỏ vừa lắc đều đến khi dung dịch chuyển màu hoàn toàn. Quan sát hiện tượng và viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra. Đáp án: Ống nghiệm 1: - Ban đầu xuất hiện kết tủa xanh: CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4. - Sau đó kết tủa xanh tan dần tạo thành phức chất có màu xanh lam: Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2. Ống nghiệm 2: - Dung dịch chuyển từ màu xanh sang xanh lá, cuối cùng là màu vàng: CuSO4 + 4HCl → H2[CuCl4] + H2SO4 b. Phản ứng thế phối tử của phức chất trong dung dịch: Các phối tử trong phức chất có thể bị thế bởi các phối tử khác. Quá trình xảy ra sự thế phối tử này bới phối tử khác được gọi là phản ứng thế phối tử của phức chất. Quá trình này xảy ra thuận lợi khi phức chất mới được hình thành bền hơn phức chất ban đầu. Ví dụ 1: [PtCl4] 2– (aq) + NH3 ⎯⎯→ [PtCl3(NH3)](aq) + Cl– (aq) Ở phản ứng này, một phối tử Cltrong phức chất [PtCl4] 2- bị thế bởi một phối tử NH3, tạo ra phức chất [PtCl3(NH3)]- . Ví dụ 2: [Fe(H2O)6] 2+(aq) + 6CN– (aq) ⎯⎯→ [Fe(CN)6] 4– (aq) + 6H2O(l) Ở phản ứng này, các phối tử H2O trong phức chất [Fe(H2O)6] 2+ bị thay thế bởi phối tử CN- , tạo ra phức chất [Fe(CN)6] 4- . Ví dụ 3: [Cu(H2O)]2+(aq) + 4Cl– (aq) ⎯⎯→ [CuCl4] 2– (aq) + 6H2O(l) Ở phản ứng này, các phối tử H2O trong phức chất [Cu(H2O)]2+ đã được thay thế bởi phối tử Cl– , tạo ra phức chất [CuCl4] 2– . Ví dụ 1. Phản ứng tạo phức chất trong dung dịch không thể nhận biết qua dấu hiệu nào sau đây? A. Biến đổi màu sắc. B. Hòa tan kết tủa. C. Xuất hiện kết tủa. D. Nguyên tử trung tâm. Ví dụ 2. Có 3 lọ hóa chất, mỗi lọ đựng dung dịch của một trong các phức chất sau: [Ag(NH3)2] + , [Cu(H2O)6] 2+, [Cu(NH3)4(H2O)2] 2+. Hãy nhận biết phức chất có trong mỗi lọ dựa vào màu sắc đặc trưng của chúng. Đáp án: - Phức chất trong suốt, không có màu là [Ag(NH3)2] + . - Phức chất có màu xanh là: [Cu(H2O)6] 2+ . - Phức chất có màu xanh lam là: [Cu(NH3)4(H2O)2] 2+ . Ví dụ 3. CuSO4 khan màu trắng, khi hòa tan trong nước, các phân tử nước liên kết với ion Cu2+ tạo phức chất aqua [Cu(H2O)6] 2+. Hãy cho biết dấu hiệu nào chứng phức chất aqua đã tạo thành. Đáp án: Dấu hiệu chứng tỏ phức chất aqua được tạo thành: thay đổi màu sắc. CuSO4 khan màu trắng, khi hoà tan trong nước, các phân tử nước liên kết với ion Cu2+ tạo phức chất aqua [Cu(H2O)6] 2+ có màu xanh. Ví dụ 4. Phản ứng nào dưới đây là phản ứng thay thế phối tử trong phức chất? a) [Co(OH2)6] 3+(aq) + 6NH3(aq) ⟶ [Co(NH3)6] 3+(aq) + 6H2O(l) b) 2Na[Au(CN)2](aq) + Zn(s) ⟶ Na2[Zn(CN)4](aq) + 2Au(s) c) [Co(OH2)6] 2+(aq) + 4Cl− (aq) ⇌ [CoCl4] 2−(aq) + 6H2O(l)
Đáp án: Phản ứng thay thế phối tử trong phức chất là: a) Phối tử NH3 thay thế cho phối tử H2O trong phức chất. c) Phối tử Cl− thay thế cho phối tử H2O trong phức chất. Còn phản ứng b là phản ứng thay thế nguyên tử trung tâm Au bằng Zn. Ví dụ 5. Trong các phản ứng sau: (1) [Ni(H2O)6] 2+(aq) + 6NH3(aq) → [Ni(NH3)6] 2+ (aq) + 6H2O(l). (2) [PtCl4] 2– (aq) + 2NH3(aq) → [PtCl2(NH3)2](s) + 2Cl– (aq). a) Phối tử thay thế và phối tử bị thay thế. b) Dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất có thể là gì? Đáp án: (1) Phối tử thay thế là NH3, phối tử bị thay thế là H2O. Dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất là sự biến đổi màu của dung dịch. (2) Phối tử thay thế là NH3, phối tử bị thay thế là Cl- . Dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất là sự tạo kết tủa. Ví dụ 6. Chì (lead) trong mĩ phẩm có tác dụng làm tăng độ bám của sản phẩm lên da. Việc lạm dụng các mĩ phẩm này có thể dẫn đến ngộ độc - chì. Ngộ độc chì là một trong những tình trạng nhiễm kim loại nặng gây nguy hiểm cho sức khoẻ, có thể dẫn đến tử vong nếu không được phát hiện, xử lí kịp thời. Với trường hợp nhiễm độc chì nặng cần sử dụng – thuốc giải độc. Một trong các loại thuốc được bác sĩ chỉ định là Edetates (calcium disodium edetate), có tác dụng loại bỏ ion Pb2+ theo phương trình hoá học của phản ứng: Vì sao phản ứng trên xảy ra? Hãy cho biết dạng hình học của phức chất tạo thành. Đáp án: Phản ứng xảy ra do có sự thay thể phối tử aqua của nguyên tử trung tâm Pb2+ bằng phối từ (EDTA)4- để tạo ra phức chất bền hơn. Phức chất tạo thành có dạng hình học bát diện. Ví dụ 7. Phức chất aqua có dạng hình học bát diện được hình thành khi cho CrCl3 vào nước. Viết phương trình hoá học của quá trình tạo phức chất trên. Đáp án: Phức chất aqua có dạng hình học bát diện được hình thành khi cho CrCl3 vào nước tức là nguyên tử trung tâm Cr3+ tạo 6 liên kết σ với 6 phân tử nước. Phương trình hoá học của quá trình tạo phức khi cho CrCl3 vào nước: CrCl3(aq) + 6H2O(l) ⟶ [Cr(OH2)6]Cl3(aq) Hay Cr3+(aq) + 6H2O(l) ⟶ [Cr(OH2)6] 3+(aq) Ví dụ 8. a) Trong dung dịch, ion Co2+ tạo thành phức chất aqua có dạng hình học bát diện. Hãy viết CTHH của phức chất. b) Khi cho một lượng dư NH3 vào dung dịch muối CoCl2, thấy màu sắc của dung dịch bị thay đổi. Hiện tượng xảy ra là do toàn bộ các phối tử H2O trong phức chất qua đã bị thay thế bởi các phối tử NH3, tạo thành phức chất mới có dạng bát diện. Viết phương trình hóa học của phản ứng thế phối tử đã xảy ra.
Đáp án: a) Công thức hoá học của phức chất: [Co(H2O)6] 2+ . b) Phương trình hoá học của phản ứng thế phối tử: [Co(H2O)6] 2+(aq) + 6NH3(aq) → [Co(NH3)6] 2+ (aq) + 6H2O(l). Ví dụ 9. Một thí nghiệm được tiến hành như sau: Nhỏ vài giọt dung dịch silver nitrate vào ống nghiệm có chứa dung dịch sodium chloride, thêm tiếp vào ống nghiệm từng giọt dung dịch ammonia và lắc mạnh. Hãy dự đoán hiện tượng quan sát được. Giải thích. Viết các phương trình hoá học của phản ứng. Cho biết dạng hình học của phức chất tạo thành. Đáp án: Trong dung dịch sodium chloride tồn tại các ion Na+ (aq) và Cl- (aq), trong dung dịch silver nitrate tồn tại các ion Ag+ (aq) và NO3 - (aq). Khi nhỏ từ từ dung dịch AgNO3, vào dung dịch NaCl sẽ có kết tủa trắng AgCl tạo thành. Khi thêm tiếp dung dịch NH3, lắc mạnh, kết tủa trắng sẽ tan do có phản ứng tạo ra phức chất [Ag(NH3)2] + (aq). Phương trình hoá học của các phán ứng: Ag+ (aq) + Cl- (aq) → AgCl(s) + aq AgCl(s) + 2NH3(aq) → [Ag(NH3)2] + (aq) + Cl- (aq) Phức chất [Ag(NH3)2] + có dạng hình học là đường thắng, công thức cấu tạo như sau: Ví dụ 10. Trong phản ứng thuận nghịch dưới đây, việc tăng nồng độ Cl− (aq) ảnh hưởng như thế nào đến sự thay đổi màu của dung dịch? [Cu(OH2)6] 2+(aq) + 4Cl− (aq) ⇌ [CuCl4] 2−(aq) + 6H2O(l) Màu xanh Màu vàng Đáp án: Khi tăng nồng độ Cl− (aq), cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ Cl− (aq), tức là chiều tạo phức [CuCl4] 2−(aq). Do đó việc tăng nồng độ Cl− (aq) làm cho màu vàng của dung dịch trở lên đậm hơn. Ví dụ 11. Muối CoCl2 khan có màu xanh. Hòa tan một lượng muối này vào nước, thu được dung dịch màu hồng (có chứa phức chất X). Nhúng mảnh giấy lọc vào dung dịch này, sấy khô, thu được mảnh giấy có màu xanh (giấy Y). Giấy Y được sử dụng làm giấy chỉ thị để phát hiện nước. a. CoCl2 là hợp chất của kim loại chuyển tiếp. b. Phức chất X không chứa phối tử aqua (phối tử H2O). c. Trong phức chất X, liên kết giữa nguyên tử trung tâm và phối tử là liên kết ion. d. Khi nhỏ giọt nước lên giấy Y, giấy Y chuyển màu. Đáp án: a. Đúng. Co là kim loại chuyển tiếp. b. Sai. X là phức CoCl2.6H2O. c. Sai. Liên kết giữa liên kết giữa nguyên tử trung tâm và phối tử là liên kết cho-nhận. d. Đúng. CoCl2 khô sẽ có màu xanh, còn ướt sẽ có màu hồng. Ví dụ 12. Cho cân bằng sau: [CoCl4]2- (aq) + 6H2O(1) [Co(H2O)6] 2+(aq) + 4Cl- (aq) 0 298 0   r H (màu xanh chàm) (màu đỏ hồng) (a) Màu của dung dịch sẽ thay đối như thể nào khi đun nóng? (b) Khi thêm dung dịch HCl, dung dịch sẽ có màu gì? (c) Hãy cho biết dạng hình học của các phức chất trong cân bằng trên. Đáp án: (a) Phản ứng theo chiều thuận là toả nhiệt, nên khi làm lạnh cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận, màu dung dịch sẽ chuyển sang đỏ hồng. (b) Khi thêm HCI sẽ làm tăng nồng độ ion Cl- , nên cân bằng chuyển dịch sang chiều nghịch, màu dung dung dịch sẽ chuyển sàng xanh chàm.