Низко - и высокоспиновые комплексы.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 9Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Ячеек с низкой энергией – три и ион хрома(Cr³⁺), имея три непарных электрона (d³) займет эти ячейки по правилу Гунда

d_ε d_γ

Cr³⁺......4s⁰3d³ €€€ €€

низкая высокая

Но у следующих элементов,у которых больше трех непарных электрона, когда будут заполнены d - ячейки с низкой энергией (d_ε) тремя электронами, возникнут две альтернативы:

- заполнить уже занятую ячейку d_ε против правила Гунда (это требует затраты энергии Р),

- по правилу Гунда заполнить пустую ячейку d_γ с высокой энергией.

1) Если ∆ < P (затрат против правила Гунда), электрон пойдет в пустую ячейку d_γ, - спин будет высокий.

2) Если ∆ > P, электроны пойдут в уже занятые ячейки c низкой энергией, в результате спаривания электронов спин уменьшится и ион металла будет находится в состоянии с низким спином.

Характеристика ионов в октаэдрическом поле

Вывод: теория кристаллического поля устанавливает количественную взаимосвязь между магнитными и спектральными характеристиками комплексов, что не удается сделать с помощью метода валентных связей.

Образцы решения эадач.

Пример 1. Вычислить заряды комплексных ионов, образованных четырехвалентной платиной: 1) [Pt(NH₃)₄Cl₂]; 2) [Pt(NH₃)₃Cl₅] и 3) [Pt(NH₃)₂Cl₄].

Решение.

1) Степень окисления платины равно +4, заряды молекул NH₃ равны нулю, а заряды ионов хлора равны – 2; алгебраическая сумма зарядов равна

+4 + (–2) = +2;

рассуждая подобным образом, найдем заряды других ионов:

2) + 4 + (–5) = –1;

3) +4 + (–4) = 0

В первом случае внешняя сфера содержит отрицательно заряженные ионы. во втором – положительно заряженные ионы, а в третьем – соединение -неэлектролит.

Пример 2.. Вычислить концентрацию ионов [Ag⁺] в 0,01М растворе

[Ag(NH₃)₂]NO₃, (К_н = 6,8×10^–8).

[Ag(NH₃)₂]⁺ D Ag⁺ + 2NH₃

Обозначим: [[Ag(NH₃)₂]⁺] ≈0,01; [Ag⁺] = x; [NH₃] = 2x

К_нест. ; моль/л.

Пример 3. Вычислить концентрацию ионов [Ag⁺] в 0,01М растворе

[Ag(NH₃)]NO₃, в присутствии 1моля NH₃ (К_н = 6,8×10^–8).

[Ag(NH₃)₂]⁺ D Ag⁺ + 2NH₃

x 1 + 2x ≈ 1

Обозначим [Ag+] = x, тогда [NH₃] =2x. Так как 2x< 1, то примем 1+2x~1

К_нест. , x = 6,8×10^–10 моль/л.

Пример 4. Энергия расщепления комплексного иона [Ti(H₂O)₆]³⁺

∆ = 238,3 кДж/моль. Какова окраска соединений Ti³⁺ в водных растворах?

Решение.

∆ = (h c N) /λ; λ = (h c N)/∆ =

= 0,4998×10^–6 м = 499,8 нм ≈ 500 нм.

Поглощаемый свет – Окраска

λ = 500 нм

зеленый – пурпурно-фиолетовая

Образец тестового опроса

Комплексные соединения

1. Укажите название соединения (NH₄)₂[Fe(NO)(CN)₄Cl]

1) хлоротетрацианонитратоферрат(II) аммония;

2) хлорид тетрацианонитроаммин железа(III);

3) хлоротетрацианонитрозоферрат(III) аммония;

4) цианид хлоронитритодиаммин железа(II);

5) хлоротетрацианонитрозодиаммин железа(II).

2. Укажите координационную формулу роданида дицианотетрааммин

хрома(III):

1) [Cr(NH₃)₄(CN)₂]CNS; 2) [Cr(NH₃)₄(CNS)₂]CN; 3) [Cr(NH₃)₃(CN)₃]CNS

4) [Cr(NH₂)₄(CNS)₂]CN; 5) Cr[NH₄(CN)₄(CNS)₂].

3. Укажите более сильную кислоту: H₂[PtCl₄(OH)₂] или H₄PtO₄

1) обе сильные; 2) H₄PtO₄; 3) H₂[PtCl₄(OH)₂]; 4) обе слабые.

4. Укажите ионы, преимущественно образующиеся при диссоциации в водном растворе соединения [Cr(NH₃)₆][Co(CN)₆]:

1) Cr³⁺ + 6NH₃ + Co³⁺ + 6CN^–; 2) [Cr(NH₃)₆]³⁺ + [Co(CN)₆]^3–

3) Cr³⁺ + 6NH₃ + [Co(CN)₆]^3–; 4) [Cr(NH₃)₆]³⁺ + Co³⁺ + 6CN^–

5) не диссоциирует.

5. Укажите величину и знак заряда комплексного иона [Cr(NH₃)₃(CN)₂SO₄]^х:

1) 1⁺; 2) 3⁺; 3) 0; 4) 1^–; 5) 3^–.

Контрольные вопросы и упражнения

1. Напишите уравнения реакций, протекающих с образованием комплексных ионов (в скобках указано координационное число в полученном комплексе):

1) роданида кобальта (II) с роданидом аммония (n =4);

2) цианида калия с цианидом никеля (n = 4);

3) хлорида меди (II) с гидроксидом аммония (n = 4);

4) сульфата кадмия с аммиаком (n = 4);

5) иодида серебра с тиосульфаом натрия (n = 2);

6) хлорида кадмия с цианидом калия (n = 4);

2. Зная, что комплексообразователями являются ионы Аg⁺, Со³⁺, Сr³⁺, Рt⁴⁺, определите заряд следующих комплексных ионов:

[Ag(CN)₂]^х, [Co(CN)₆]^х, [Cr(NH₃)₅Cl]^х, [PtCl₆]^х.

3. Определите заряд комплексообразователя в следующих соединениях:

а) [NH₄]Br; б)[Cu(NH₃)₄]SO₄; в) K₂[PtCl₆]

4. Определите координационное число и заряд комплексообразователя в следующих соединениях:

1) [Ag(NH₃)₂]NO₃; 2) [Pt(NH₃)₄]Cl₂; 3) K₄[Mo(CN)₇];

4) K₃[TaCl₈]; 5) K₅[ZnF₉]; 6) [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl

5. Для следующих комплексных соединений укажите: а) комплексообразователь; б) координационное число комплексообразователя; в) его заряд; г)дать название; д) какие из них являются ацидокомплексами?

1)K₂[PtCl₆]; 2)[Pt(NH₃)₄]Cl₂; 3) [Cu(NH₃)₄]SO₄;

4) K₂[Co(CNS)₄; 5) K₃[Co(NO₂)₆]

6. Напишите следующие формулы в виде комплексных соединений:

1) 2KCl·PtCl₄ 3) Co(CN)₃·3KCN 5) CuSO₄·4NH₃

2) CrCl₃·6H₂O 4) CuSO₄·5H₂O 6) HgI₂·2KI

7. Напишите уравнения диссоциации на ионы следующих солей и выражения для константы нестоцкости:

1) KMgCl₃ 4) Na₃[Co(NO₂)₆]

2) Na₃[Ag(S₂O₃)₂] 5) [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl

3) K₂[Cd(CN)₄] 6) [Co(NH₃)₅](NO₂)₃

8. Объясните, почему раствор комплексной соли K₂[Cd(CN)₄] с сероводородом образует осадок, а со щелочью не образует.

9. Определите заряд комплексообразователя, его координационное число и приведите название комплексных соединений:

1) Al[Au(CN)₂I₂]I₃ 6) K₃[SbBr₃Cl₃]

2) Ba[Cu(CNS)(CN)₃] 7) Na₃[V(CNS)₆]

3) Cr₂[Hg(CNS)₂Br₂]₃ 8) Ba[Cr(H₂O)₂(C₂O₄)₂]₂

4) [Mg(NH₃)₄]Cl₂ 9) K₄[Mo(CN)₈]

5) Ca[Al(OH)₅H₂O] 10) Ba[Pt(NO₃)₄Cl₂]

10. Назовите следующие комплексные соединения

1) [Cr(NH₃)₆](NO₃)₃ 6) [Rh(NH₃)₅NO₃](ClO₄)₂

2) [Co(H₂O)₂(NH₃)₄]Cl₃ 7) [Mg(H₂O)₁₂][AuCl₄]₂

3) [Pt(H₂O)₂(NH₃)₄]Cl₄ 8) [Li(NH₃)₃]Br

4) [Cr(C₂O₄)(NH₃)₄]NO₃ 9) [Cu(NH₃)₄](BrO₃)₂

5) [Cr(NH₃)₃(CNS)₃] 10) H₂[PtCl₄(OH)₂]

11. Напишите координационные формулы следующих соединений:

1) гексациано-(II)-феррат железа(III); 2) гексациано-(III)-феррат калия;

3) хлорид тетраммингидроксоплатины (IV); 4) гексанитрито-(III)-кобальтат натрия; 5) тетранитритодиаммин-III-кобальтат калия;

6) тетрабромо-диамминплатина; 7) тетрамминфосфатохром

12. Установите, в каких случаях произойдет взаимодействие между растворами нижеуказанных электролитов:

а) K₂[HgI₄] + KBr; г) К[Аg(СN)₂] + К₂S₂О₃;

б) K₂[HgI₄] + KCN; д) K[Ag(CN)₂] + NH₃;

a) [Ag(NH₃)₂]Cl+ K₂S₂O₃; е) K₃[Сu(СN)₄] + Нg(NО₃)₂.

Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме

13. Константа нестойкости иона [Cd(CN)₄]^2– составляет 1,4·10^–17. Вычислить концентрацию ионов кадмия в 0,1 М растворе К₂[Cd(CN)₄], содержащем в избытке 0,1 моля KCN в литре раствора. Ответ: 1,4·10^–14моль/л.

14. Константа нестойкости иона [Аg(CN)₄]^– составляет 1·10^–21. Вычислить концентрацию ионов серебра в 0,05 М растворе K[Ag(CN)₂], содержащем, кроме того,0,01 моля в литре раствора. Ответ: 5·10^–19 моль/л.

15. Константа нестойкости иона [Аg(S₂O₃)₂]^– составляет 1·10^–13. Сколько г серебра содержится в виде ионов в 1 л 0,1 М раствора Na₃[Ag(S₂O₃)₂], содержащем, кроме того, 25 г Na₂S₂O₃·5H₂O? Ответ: 1·10^–10 г.

16. Константа нестойкости иона [Аg(NH₃)₂]⁺ составляет 6,8·10^–8. Какова концентрация ионов серебра в 0,08 М растворе [Аg(NH₃)₂]NO₃,содержащем, кроме того, 0,8 моля аммиака? Сколько г NaCl можно прибавить к 1 л указанного раствора до начала выпадения нерастворимого AgCl? ПР_AgCl равно 1,2·10^–10. Ответ: 8,5·10^–9 моль/л; 0,82 г.

17. Напишите формулу аквасульфата тетраамминмеди (II),

а) объясните, на какие ионы диссоциирует она в водном растворе; напишите выражение константы нестойкости этой соли и приведите ее численное значение;

б) с точки зрения метода валентных связей объясните, какую форму будут иметь молекулы этого комплексного соединения;

в) с точки зрения теории кристаллического поля рассчитайте окраску этого комплексного соединения, если энергия расщепления Δ=209 кДж·моль^-1.

18. С точки зрения метода валентных связей объясните, какую форму имеет ион [Ni(NH₃)₆]²⁺,,если известно, что он парамагнитен;

19. Вычислите энергию расщепления d-подуровня комплексного иона [Cu(H₂O)₄]²⁺, если для него максимум поглощения видимого света соответствует длине волны 365 нм.

20. Укажите тип гибридизации атомных орбиталей иона Fe²⁺ и пространственную форму иона [Fe(CN)₆]^4-, если известно, что он диамагнитен.

21. Объясните, почему ионы Cu⁺ бесцветны, а ион Cu²⁺ окрашен.

22. C точки зрения метода валентных связей объяснить, какую форму имеет комплексный ион в соединении [Cu(NH₃)₄]SO₄.

23. Для комплексного иона [Cu(NH₃)₄]²⁺ полоса поглощения находится при 3040Å, а для [Cu(H₂O)₄]²⁺ – при 3650Å; определить энергию электронных переходов и как изменяется сила поля лигандов при переходе от NH₃ к Н₂O.

24. Определить тип гибридизации атомной орбитали иона Ni²⁺ и пространственную структуру комплексного иона [Ni(CN)₄]^2- если известно, что он диамагнитен.

25. Какова окраска соединений никеля (II) в водных растворах, если для иона [Ni(H₂O)₄]²⁺ энергия расщепления равна 180,6 кДж·моль^-1?

26. С точки зрения метода валентных связей объясните, диамагнитен или парамагнитен ион [Fe(CN)₆]^3-.

27. Для комплексного иона [Fe(H₂O)₆]³⁺ энергия расщепления d-подуровня иона Fe³⁺ составляет 933,7 кДж·моль^-1. При какой длине волны находится максимум поглощения видимого света этим ионом?

28. Определите пространственную структуру иона [Со(Н₂О)₆]²⁺, если известно, что он диамагнитен;

29. Для комплексного иона [Со(Н₂О)₆]²⁺ энергия расщепления d-подуровня Δ = 111,4 кДж·моль^-1. Укажите, при какой длине волны находится максимум поглощения видимого света ионом Со²⁺ .

30. Укажите, какова пространственная структура иона [Cu(NH₃)₄]²⁺; объяснить его магнитные свойства;

31. Определите, при какой длине волны находится максимум поглощения видимого света ионом [CoF₆]^3-, если известно, что энергия расщепления d-подуровня Δ = 155,3 кДж·моль^-1.

32. Чем объяснить, что углерод не образует комплексных соединений, подобных тем, которые характерны для кремния и германия?

Элементы IB подгруппы

Cu, Ag, Au

Атомы элементов имеют конфигурацию валентных уровней n s¹ (n–1)d¹⁰

и проявляют степени окисления: +1 +2 +3

Cu⁺¹ Cu⁺² Au⁺³

Ag⁺¹

Au⁺¹

Физические свойства

Получение. Важнейшими минералами, содержащими медь, являются: халькозин или медный блск Cu₂S, халькопирит или медный колчедан CuFeS, малахит (CuOH)₂CO₃. Руду обогащают, затем подвергают обжигу, плавке, конвертированию и полученную черновую медь далее подвергают огневому, а затем электролитическому рафинированию.

Чистая медь – тягучий вязкий металл светло-розового цвета,легко прокатывается в тонкие листы, очень хорошо проводит тепло и электрический ток, уступая в этом отношении только серебру.

Серебро встречается в самородном состоянии, но большую часть его получают из его соединений. Самой важной серебряной рудой является серебряный блеск или аргентит Ag₂S.

Чистое серебро – очень мягкий, пластичный металл, лучше всех проводит тепло и электрический ток. Из-за мягкости оно применяется преимущественно в виде сплавов с медью, и используется для изготовления ювелирных и бытовых изделий, монет, лабораторной посуды, для покрытий других металлов и радиодеталей для повышения электропроводности и устойчивости к коррозии, для изготовления серебряно-цинковых аккумуляторов.

Золото встречается исключительно в самородном состоянии в виде вкраплений в кварц или кварцевый песок. В небольших количествах оно встречается в сульфидных рудах железа, свица и меди. Золото вначале отмывается от измельченного песка, затем связывается цианидом натрия в комплексное соединение, из которого восстанавливается цинком с последующей отмывкой от примесей в разбавленной и концентрированной серной кислоте.

Золото – ярко-желтый блестящий металл. Оно ковко, пластично, прекрасный проводник тепла и электричества, уступающий в этом отношении только серебру и меди. Ввиду мягкости оно используется в сплавах с серебром и медью.

Химические свойства. Наиболее устойчивы соединения меди (II), серебра (I), золота (III). Соединения Ag (I), кроме комплексных солей, очень неустойчивы, под действием света или нагревания они разлагаются, подвергаясь внутримолекулярному окислению-восстановлению:

;

.

Соединения Ag (II) и Ag (III) – очень сильные окислители. Экспериментально доказано, что соединения золота (II) состоят из смеси соединений золота (I) и (III).

Металлы подгруппы меди малоактивны, химическая активность уменьшается и кислотные свойства оксидов и гидроксидов усиливаются от меди к золоту.

H₂O не реагируют

HCl не реагируют

Cu H₂SO₄(разб) не реагируют

Ag H₂SO₄(конц.) SO₂ + Э_хSO₄

HNO₃ (разб.) NO + Э(NO₃)_x

HNO₃ (конц.) NO₂ + Э(NO₃)_x

Например:

Золото по отношению к кислотам очень инертно. Оно растворяется в царской водке с образованием комплексной кислоты тетрахлороаурата (III) водорода H[AuCl₄] и в концентрированной селеновой кислоте с образованием селената золота(III) Au₂(SO₄)₃.

При нагревании на воздухе медь образует оксиды: красный Cu₂O и черный CuO. Гидроксид меди (II) – нестойкое соединение, при нагревании легко разлагается: Cu(OH)₂ = CuO + H₂O.

Это очень слабое основание, однако, в концентрированных растворахлочей растворяется с образованием купритов

Cu(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Cu(OH)₄].

Куприты нестойки и при разбавлении щелочных растворов водой гидролизуются с выделением осадка гидроксида меди (II).

Na₂[Cu(OH)₄] Cu(OH)₂↓ + 2NaOH

Растворы солей меди (II) на основе сильных кислот имеют кислую реакцию среды в результате гидролиза, при этом образуются основные соли:

D

Сu²⁺ +HOH DCuOH⁺ + H⁺

Гидроксид серебра неустойчив и при взаимодействии солей серебра со щелочами образуется осадок оксида серебра Ag₂O.

Оксиды Ag₂O и Au₂O имеют основной характер, Au₂O₃ – амфотерный.

Оксид серебра (Ag₂O) незначительно растворяется в воде (0,017 г/л) с образованием гидроксида серебра AgOH – довольно сильного основания, поэтому водные растворы солей серебра имеют нейтральную реакцию среды.

Гидроксид золота (III) Au(OH)₃, называемый также золотой кислотой, обладает амфотерными свойствами. Ему соответствует два ряда солей – простые и комплексные, примерами которых служат AuCl₃ и Na[AuCl₄].

Ионы меди, серебра и золота обладают высокой окислительной способностью, при восстановлении они выделяются в свободном состоянии. Например: Ag₂O + H₂O₂ = 2Ag + O₂ + H₂O

Важнейшей особенностью ионов меди, серебра и золота является их склонность к образованию комплексных соединений – гидратов [Cu(H₂O)₄]SO₄, аммиакатов [Ag(NH₃)₂]Cl, [Cu(NH₃)₄]SO₄, цианидных , роданидных , тиосульфатных и других ацидокомплексов. Склонность к комлексообразованию усиливается в ряду Cu Ag Au.

Благодаря высокой склонности меди и серебра к комлексообразованию, они растворяются в присутствии аммиака в пероксиде водорода.

2Ag + 4NH₃ + H₂O₂ = 2[Ag(NH₃)₂]OH

Золото образует прочные комплексы с галогенид-ионами и цианид-ионами, благодаря чему оно сравнительно легко растворяется в царской водке, в соляной кислоте, насыщенной хлором, в пероксиде водорода в присутствии цианида калия и других комплексообразующих и окисляющих растворителях:

4Au + O₂ + 2H₂O + 8KCN = 4K[Au(CN)₂] + 4KOH

2Au + 3I₂ + 2KI= 2K[AuI₄]

пленка

Образцы решения задач

Пример 1. Рассчитайте количество йода (моль, г), необходимого для растворения 0,02 г золота в присутствии иодида калия. Уравнение напишите методом ионно-электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель, тип ОВР.

Решение.

Напишем уравнение реакции, учитывая, что йод в присутствии иодид-иона, растворяет золотую пленку с образованием комплексного иона [AuI₄]^–. I₂ являясь окислителем, восстановится до иодид-иона.

Au + I₂ + KI= ([AuI₄] ^– + I^–)

Запишем полуреакции, просуммируем их, допишем недостающие ионы и составим окончательное уравнение:

3 I₂ +2е = 2I^–

2 Au + 4I^– 3е = [AuI₄] ^–

3 I₂ + 2Au + 8I^– = 6I^–+ 2[AuI₄] ^–

3 I₂ + 2Au + 2I^– = 2[AuI₄] ^–

2 K⁺ 2 K⁺

3I₂ + 2Au + 2KI = 2K[AuI₄]

Тип ОВР – реакция межмолекулярного окисления – восстановления.

Согласно условию задачи нужно растворить 0,02 г золота. Найдем количество молей золота υ_Au = m/M = 0,02/197 = 1,015·10 ^-4моль

Из уравнения реакции следует, что если в реакцию вступает 2 моля золота, требуется 3 моля I₂. Определим количество йода, необходимое для реакции с 1,015·10 ^-4молями золота.

n(I₂) = = 1,52·10 ^-4 молей, что составляет

m_в-ва = n · М_в-ва = 1,52·10 ^-4· 253,8 = 0,39 г

Ответ: 1,52·10 ^-4 молей, 0,39 г.

Пример 2. Рассчитайте объем газа (л, н.у.), выделившегося в результате растворения 1,08 г серебра в разбавленной азотной кислоте. Уравнение напишите методом ионно-электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель, тип ОВР.

Решение.

Напишем уравнение реакции, учитывая, что серебро при окислении кислотами переходит в наиболее устойчивую степень окисления +1, а нитрат – ион из разбавленных растворов восстанавливается неактивными металлами до NO.

Запишем полуреакции, просуммируем их, допишем недостающие ионы и составим окончательное уравнение:

Ag + HNO₃ = Ag NO₃ + NO

3 Ag –1е = Ag⁺

1 NO₃^– + 4Н⁺ +3е = NO + 2Н₂О

3Ag + NO₃^– + 4Н⁺ = 3Ag⁺+ NO +2Н₂О

3 NO₃^– 3 NO₃^–

3Ag + 4HNO₃ = 3Ag NO₃ + NO + 2Н₂О

Согласно условию задачи растворено 1,08 г серебра.

1. Находим количество молей серебра:

n_Ag = m_в-ва/М_в-ва = 1,08 г / 108 г/моль= 0,01 моль.

2. Исходя из коэффициентов в реакции, и учитывая, что 1 моль газообразного вещества при н.у. занимает объем 22,4 л, найдем объем оксида азота:

= 0,075 л

Ответ: 0,075 л

Пример 3. Объясните, почему раствор нитрата меди (II) имеет кислую реакцию среды, а нитрата серебра (I) - нейтральную. Напишитеуравнения соответствующих реакций.

Решение.

Сольнитрат меди (II) образована сильной кислотой и слабым основанием. Происходит гидролиз соли по катиону. Форма гидролиза – «ступенчатый», протекает по первой ступени. Образуются основная соль и кислота.

D

Cu(NO₃)₂ + H₂O D(CuOH)NO₃ + HNO₃

Что касается нитрата серебра, то эта сольобразована сильной кислотой и сильным основанием и гидролизу не подвергается.

Пример 4. Напишитеуравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

CuCl₂→ Cu(OH)₂→ K ₂[Cu(OH)₄]→ Cu(NO₃)₂→ Cu→ [Cu(NH₃)₄](OH)₂

1. Cu²⁺ + 2OH^– = Cu(OH)₂↓

CuCl₂ + 2КОН = Cu(OH)₂↓ + 2КCl +3H₂O

2. Cu(OH)₂ + 2КОН = K ₂[Cu(OH)₄]

конц.

Cu(OH)₂ + 2 OH^– = [Cu(OH)₄]^2–

3. K₂[Cu(OH)₄] + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2KNO₃ + 4H₂O

[Cu(OH)₄]^2– + 4H⁺ = Cu²⁺ + 4H₂O

4. Cu(NO₃)₂ + Zn = Cu + Zn (NO₃)₂

Cu²⁺ + Zn = Cu + Zn²⁺

5. Cu + 4NH₃ +H₂O₂ = [Cu(NH₃)₄](OH)₂

Образец тестового опроса

Cu, Ag, Au

1. Укажите электронную формулу атома меди:

1) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁹

2) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²

3) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

4) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s⁰3d¹⁰

5) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰

2. Укажите продукты реакции взаимодействия меди с концентрированной серной кислотой:

1) CuSO₄ + H₂S + H₂O 4) не взаимодействуют

2) CuSO₄ + H₂ 5) CuO + H₂ + H₂S

3) CuSO₄ + SO₂ + H₂O

3. Укажите реактив, добавлением которого можно подавить гидролиз сульфата меди (II):

1) NH₄Cl 2) H₂SO₄ 3) NaOH 4) KCN 5) CuCl₂

4. Укажите, в каком из веществ растворяется золото:

1) HNO₃ 2) NaOH 3) HCl 4) H₂SO₄ 5) H₂SeO₄

5. Укажите продукты реакции взаимодействия оксида серебра (I) с водным раствором аммиака:

1) Ag + NH₃ + H₂O 3) [Ag(NH₃)₂](OH)₂ 5) [Ag(NH₃)₄](OH)

2) [Ag(NH₃)₂]OH 4) AgOH + O₂ + N₂

Контрольные вопросы и упражнения

1. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение реакции взаимодействия серебра с пероксидом водорода в присутствии аммиака. Учитывая, что аммиак взят в избытке, а пероксид водорода в количестве, содержащемся в 500 мл 0,1М раствора, рассчитайте количество (моль) растворившегося серебра. Ответ:0,1моль

2. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение реакции взаимодействия меди с пероксидом водорода в присутствии цианида калия. Учитывая, что цианид калия взят в избытке, а пероксид водорода в количестве, содержащемся 100 мл 0,5М раствора, рассчитайте массу (г) растворившейся меди. Ответ: 3,175г.

3. Хлор окисляет золото в присутствии соляной кислоты. Какое соединение при этом получается? Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение соответствующей реакции.

4. Почему соединения меди (II) может проявлять и окислительные, и восстановительные свойства? Методом ионно-электронного баланса составьте уравнения реакций, подтверждающих это положение.

5. Селеновая кислота окисляет золото. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение соответствующей реакции.

6. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнения реакций растворения серебра:

7. а) в разбавленной азотной кислоте;

8. б) в концентрированной азотной кислоте.

9. Медь получают электролизом раствора сульфата меди. Составьте уравнения соответствующих катодного и анодного процессов.

10. При действии нитрата серебра на раствор хлорида олова (II) в щелочной среде образуется осадок черного цвета. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение соответствующей реакции, учитывая, что двухвалентное олово в щелочной среде окисляется до 4-х валентного с образованием станнат-иона SnO₃^2-.

11. Газ, полученный в реакции меди с концентрированной серной кислотой, поглощен раствором едкого натра. Образовалось 430 мл 0,14М раствора кислой соли. Определите количество (моль) и массу (в граммах) вступившей в реакцию меди. Написать уравнения соответствующих реакций.

Ответ: 0,06М, 3,82г.

12. Какие степени окисления проявляют медь, серебро и золото в соединениях? Какая степень окисления наиболее характерна для каждого из них? Привести формулы соответствующих соединений. Охарактеризовать их окислительно- восстановительные возможности. Привести примеры реакций.

13. Иодид калия восстанавливает ионы меди (II) в соединения меди со степенью окисления +l. Составьте ионно-электронный баланс и напишите молекулярное уравнение реакции взаимодействия KI с сульфатом меди.

14. На медь и серебро подействовали концентрированной азотной кислотой, к полученным растворам в одном случае (а) добавили избыток концентрированной щелочи, в другом (б) – избыток раствора аммиака. Напишите уравнения реакций соответствующих превращений в молекулярной и ионной формах. ОВР напишите методом ионно-электронного баланса. Укажите признаки реакций в каждом случае.

15. Золото растворяется в царской водке и в селеновой кислоте, приобретая при этом высшую степень окисления. Напишите уравнения методом ионно-электронного баланса. Назовите все образующиеся соединения.

16. В присутствии влаги и диоксида углерода медь покрывается зеленым налетом. Как называется и каков состав образующегося соединения? Что произойдет, если на него подействовать хлороводородной (соляной) кислотой? Напишите уравнения соответствующих реакций. Окислительно-восстановительную реакцию составьте методом ионно-электронного баланса.

17. Кусок латуни обработали азотной кислотой. Раствор разделили на две части. К одной из них прибавили избыток раствора аммиака, к другой — избыток раствора щелочи. Какие соединения цинка и меди образуются при этом? Напишите уравнения соответствующих реакций. Окислительно-восстановительные реакции составьте методом ионно-электронного баланса.

18. Серебро не взаимодействует с разбавленной серной кислотой, тогда как в азотной разбавленной и концентрированной оно растворяется. Чем это можно обьяснить? Напишите уравнения соответствующих реакций методом ионно-электронного баланса. Рассчитайте объем газа (н.у.) выделившегося при растворении 1,08 г серебра в 2н HNO₃. Ответ: 74,7мл.

19. Медь не взаимодействует с разбавленной серной кислотой, тогда как в концентрированной оно растворяется. Чем это можно обьяснить? Напишите уравнение соответствующей реакции методом ионно-электронного баланса. Рассчитайте объем газа (н.у.) выделившегося при растворении 6,35 г меди. Ответ: 2,24 л.

20. Составьте уравнения реакций в молекулярной и ионной формах, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Ag → АgNO₃ → AgCI →[Аg(NН₃)₂]С1 → AgCI→ Na[Аg(CN)₂] → Ag₂S

21. При сливании растворов нитрата серебра и цианида калия выпадает осадок, который легко растворяется в избытке KCN. Какое комплексное соединение при этом получается. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.

22. Объясните, почему различаются рН растворов нитратов меди и серебра. Напишите уравнения соответствующих реакций в ионной и молекулярной формах.

Элементы IIB подгруппы

Zn, Cd, Hg

Атомы элементов имеют конфигурацию валентных уровней n s² (n–1)d¹⁰

и проявляют степени окисления Zn и Cd (+2); Hg (+1; +2)

Физические свойства

Минералы - сульфиды: ZnS - цинковая обманка (CdS -сопутствует), HgS – киноварь.

Получение. Цинк получаютпутем обогащения руды с последующим обжигом и восстановлением коксом. Другой метод заключается в электролитическом воыелении из сульфата, получаемого обработкой обожженных концентратов серной кислотой.

Кадмий получают из отходов цинкового производства путем обработки их серной кислотой с последующим выделением металлического кадмия цинком. Полученный продукт растворяют в серной кислоте и подвергают электролизу.

Ртуть получают обжигом руды:

HgS + O₂ = Hg + SO₂

Химические свойства. Химическая активность сверху вниз по подгруппе снижается.В ряду напряжений Zn и Cd находятся левее, а Hg – значительно правее водорода. На воздухе цинк и кадмий покрыты тонким слоем оксида (или гидроксида), предохраняющим их от дальнейшей коррозии. Поэтому, несмотря на то, что эти элементы находятся в ряду напряжений левее водорода, они практически не вытесняют его из воды. Однако, если с них снять оксидную пленку, то они взаимодействуют с водой, выделяя водород:

Zn + 2H₂O = Zn(OH)₂ + H₂ .

В разбавленных растворах соляной и серной кислот цинк растворяется легко, кадмий медленно, а ртуть нерастворима.

Азотная кислота легко растворяет все три металла. Например:

.

Особенность взаимодействия ртути с азотной кислотой состоит в том, что в зависимости от соотношения кислоты и металла могут получаться как соли окисной (при избытке кислоты), так и закисной ртути (при избытке ртути), например:

.

.

Соли ртути (I) в водных растворах диссоциируют с образованием ионов [Hg₂]²⁺:

D .

Валентность ртути в этих соединениях одинакова и равна 2:

NO₃ – Hg – NO₃ и NO₃ – Hg – Hg – NO₃

Hg⁺¹ (ион [Hg₂]²⁺) – обладает окислительно – восстановительной двойственностью.

Например:

Оксиды и гидроксиды имеют различный характер: Zn(OH)₂ – амфотерен, Cd(OH)₂ – основной, гидроксиды ртути (I) и (II) неустойчивы и разлагаются на воду и оксиды.

Hg₂(NO₃)₂ + 2NaOH = 2NaNO₃ + Hg₂O↓ + H₂O

Цинк, гидроксид которого обладает амфотерными свойствами, окисляется водой и другими окислителями (нитраты, хлораты, гипохлориты и др.) в щелочной среде:

В расплавах реакции протекают с образованием цинкатов:

Гидролиз солей цинка и его аналогов протекает ступенчато с образованием основных солей:

D

Поскольку гидроксид ртути неустойчив, основные соли ртути, образующиеся при гидролизе, содержат не группу , а ион кислорода:

D .

Для ионов характерна склонность к комплексо­образованию. Большинство нерастворимых в воде соединений цинка и кадмия растворяется в аммиачном растворе. Например:

Для ртути характерно образование ацидокомплексов с ионами I ^–, CNS ^– и др. в качестве лигандов. Например:

Сульфиды Zn, Cd, Hg – осадки с различной растворимостью:

Zn²⁺ + S^2– = ZnS$ Cd²⁺ + S^2– =CdS$ Hg²⁺ + S^2– = HgS$

белый желтый черный

ПР=8×10^–26 ПР=1×10^–29 ПР=1×10^–58

Растворение сульфидов

ZnS + 2HCl_(разб.) = ZnCl₂ + H₂S

CdS и HgS - в разбавленных HCl и H₂SO₄ не растворяются

CdS + 4HCl_(конц) = H₂[CdCl