Лабораторные работы по "Неорганической химии"

Комплексные соединения могут вступать в различные реакции:

1. обмена ионов внешней сферы:

(NH₃)₂[Hg(SCN)₄] + Co(NO₃)₂ = Co[Hg(SCN)₄]↓ + 2NH₄NO₃

 

2. обмена комплексообразователя:

[Zn((NH₃)₄]SO₄ + SO₄ CuSO₄ = [Cu(NH₃)₄] SO₄ + ZnSO₄

 

3. образование нового более прочного комплекса:

Na[Co(CH₃COO)₆] + 4KCNS = Na₂[Co(CNS)₄] + 2CH₃COONa + 2CH₃COOK

 

4. восстановление комплексообразователя до свободного металла:

2Ag(NH₃)₂OH + Zn = [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + 2Ag

 

5. осаждение комплексообразователя:

Na₄[Fe(CH₃COO)₆] + Na₂S = FeS↓ + 6 CH₃COONa

 

6. окислительно-восстановительные процессы:

2KI + 2K₃[Fe(CN)₆] = I₂ + 2K₄[Fe⁺²(CN)₆]

 

 

 

 

Выполнение  работы.

 

Опыт №1. Получение комплексных соединений с комплексными анионами.

Налить по 2 капли в каждую пробирку из 5 1н раствора хлорида кобальта (II).

1. В первую пробирку добавляем концентрированный раствор ацетата натрия, при это фиксируем появление ярко выраженной розовой окраски, обусловленной, видимо, наличием в растворе иона [Co(CH₃COO)₆]4^-. Уравнение реакции имеет вид:

 

CoCl₂ + 6CH₃COONa = Na₄[Co(CH₃COO)₆] + 2NaCl

Na₄[Co(CH₃COO)₆] = 4Na⁺ + [Co(CH₃COO)₆]^4-

 

2. Во вторую – помещаем концентрированный раствор нитрита натрия до  появления желто – оранжевой окраски, обусловленной ионом

[Co(NO₂)₃]^4-. Уравнение реакции:

 

CoCl₂ + 6NaNO₂ = Na₄[Co(NO₂)₆] + 2NaCl

Na₄[Co(NO₂)₆] = 4Na⁺ + [Co(NO₂)₆]^4-

 

 

3. В третью пробирку наливаем концентрированной соляной кислоты до появления синего цвета, обусловленного ионом [CoCl₄]^2-. Уравнение реакции:

 

2HCl + CoCl₂ = H₂[CoCl₄]

H₂ICoCl₄I = 2H⁺ + [CoCl₄]^2-

 

 

4. В четвертую – концентрированный раствор роданида калия до появления фиолетового цвета, обусловленного ионом [Co(SCN)₄]^2-. Уравнение реакции:   

 

4KSCN + CoCl₂ = K₂[Co(SCN)₄]+2NaCl

K₂ICo(SCN)₄I = 2K⁺+ [Co(SCN)₄]^2-

 

 

5. В пятую – концентрированный раствор тиосульфата натрия до появления синей окраски, обусловленной ионом [Co(S₂O₃)₃]^4-. Уравнение реакции:

 

3Na₂S₂O₃ + CoCl₂ = Na₄[Co(S₂O₃)₃]

Na₄[Co(S₂O₃)₃] = 4Na⁺ + [Co(S₂O₃)₃]^4-   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опыт №2. Получение комплексных соединений с комплексными катионами.

1. В первую пробирку помещаем 5 капель1н раствора хлорида кобальта (II), затем по каплям (10 капель) добавляем концентрированный раствор аммиака до приобретения коричневой окраски, обусловленной наличием в растворе ионов [Cr(NH₃)₆]³⁺. Уравнение реакции:

 

CoCl₂ + 6NH₃ = [Co(NH₃)₆]Cl₂

 

 

2. Во вторую пробирку помещаем  5 капель концентрированного раствора сульфата хрома (III)  и добавляем 10 капель концентрированного раствора аммиака, при этом наблюдаем появление бледно –лиловой окраски, обусловленной наличием иона [Cr(NH₃)₆]³⁺. Уравнение реакции:

 

Cr₂(SO₄)₃ + 12NH₃ = [Cr(NH₃)₆]₂(SO₄)₃

 

 

3. В третью пробирку наливаем 2 капели 1н. раствора сульфата меди (II) и помещаем туда же 10 капель концентрированного раствора аммиака, наблюдаем появление синей окраски, из-за иона [Cu(NH₃)₄]²⁺. Уравнение реакции:

 
CuSO4+4NH3=[Cu(NH3)4]SO4

 

 

 

4. В четвертую пробирку помещаем 2 капли концентрированного раствора сульфата никеля (II) и10 капель концентрированного раствора аммиака, при этом раствор приобретает сине – фиолетовый цвет, ввиду наличия иона [Ni(NH₃)₆]²⁺. Уравнение реакции:

NiSO4+6NH3=[Ni(NH3)6]SO4

 

 

6. В последнюю пробирку помещаем 2 капли концентрированного раствора сульфата цинка (II) и10 капель концентрированного раствора аммиака. В ходе реакции сначала наблюдаем образование белого осадка Zn(OH)₂, затем его растворение, так как произошло образование бесцветного комплекса [Zn(NH₃)₄]²⁺. Уравнение реакции:

ZnSO4+4NH3=[Zn(NH3)4]SO4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опыт №3. Получение  комплексных соединений с комплексным катионом и комплексным анионом.

Наливаем в пробирку 5 капель 1н. раствора гексоцианоферрата (II) калия и две капли концентрированного раствора сульфата никеля (II). В результате реакции образуется бледно – зеленый осадок. В данном случае протекает реакция замещения внешнего иона  в комплексном соединении:

 

K4[Fe(CN)6]+2NiSO4=Ni2[Fe(CN)6]+2K2SO4

 

 

Далее к полученному  соединению добавляем по каплям концентрированный  раствор аммиака до полного растворения  осадка и образования бледно –лиовых кристаллов комплексной соли [Ni(NH₃)₆][Fe(CN)₆].

 

Ni2[Fe(CN)6]+6NH3=[Ni(NH3)6][Fe(CN)6]

 

 

 

Опыт №4. Исследование прочности комплексов.

1. Разрушение комплексов в результате осаждения комплексообразователя.

Берем три пробирки. В первую наливаем 5 капель 0,5 М раствора сульфата железа (II) и добавляем одну каплю 1н раствора сульфида натрия. При этом наблюдаем выпадение черного осадка сульфида железа (III).Это контрольный опыт, он показывает, что наличие в растворе иона   приводит к образованию осадка с ионом

Уравнение реакции имеет вид:

 

FeSO4+Na2S=FeS¯+Na2SO4

 

 

Во вторую пробирку наливаем пять капель 0,5М раствора сульфата

железа (II) и добавляем 3 капли концентрированного раствора ацетата натрия. В результате реакции образуется комплекс

 

FeSO4+6CH3COONa=Na[Fe(CH3COO)6]+Na2SO4

 

В третью пробирку наливаем пять капель 1н раствора

Затем во вторую и третью пробирки добавляем по одной капле 1н раствора сульфида натрия. В первой пробирке наблюдаем

 

 

2. Разрушение комплекса  в результате образования нового комплекса.   Сначала необходимо получить комплекс Na₄[Co(CH₃COO)₆]. Для этого в две пробирки наливаем по две капли 1н раствора хлорида кобальта (II) и по десять капель концентрированного раствора ацетата натрия до появления ярко – розового цвета, обусловленного ионом [Co(CH₃COO)₆]⁴⁺. Уравнение реакции:

 

FeSO4+6CH3COONa=Na[Fe(CH3COO)6]+Na2SO4

Далее одну пробирку оставляем для  того, чтобы можно было потом сравнить цвет, а во вторую добавляем 10 капель концентрированного раствора роданида калия до появления фиолетового цвета, обусловленного ионом [Co(SCN)₄]^2-.

Na2[Co(CH3COO)4]+4KSCN=K2[Co(SCN)4]+2CH3COONa+2CH3COOH

 

 

Опыт №5. Свойства комплексных  соединений.

1. Реакции обмена комплексообразователя.

В пробирку поместить две капли 1н раствора хлорида кобальта (II) и добавить 5-10 капель концентрированной соляной кислоты до появления сине – фиолетового окрашивания, обусловленного образованием комплексного иона [Co(Cl)₄]^2-. Затем в пробирку вносим две капли концентрированного раствора сульфата цинка до появления розовой окраски. В результате этой реакции происходит обмен комплексообразователя Co²⁺ на Zn²⁺ . Розовая окраска обусловлена выделением в свободном виде иона Co²⁺.

 

 

CoCl2+2HCl=H2[CoCl2]

H2[CoCl4]+ZnSO4=H2[ZnCl4]+CoSO4

 

 

В другую пробирку наливаем две капли концентрированного раствора сульфата цинка и добавляем несколько капель (3 – 7) концентрированного раствора аммиака до образования комплексного иона [Zn(NH₃)₄]²⁺. Раствор этого комплекса бесцветный. Затем в эту пробирку внести 2-3 капли 1н раствора сульфата меди (II) до появления синего цвета, обусловленного образованием нового комплексного катиона [Cu(NH₃)₄]²⁺.

 

ZnSo4+NH3=[Zn(NH3)4]SO4+ZnSO4 (или [Cu(NH3)4]SO4+ZnSO4)

 

 

2. Участие комплексных соединений  в окислительно – восстановительных  реакциях.

Вносим пять капель 0,5н раствора иодида калия в пробирку, пять капель концентрированной соляной кислоты  и три капли толуола. Содержимое пробирки встряхиваем и убеждаемся, что верхний слой остается бесцветным. Затем вносим в пробирку 2-3 капли  насыщенного раствора красной кровяной соли, встряхивае5м и наблюдаем за изменением окраски верхнего слоя жидкости. В результате реакции йод окисляется до свободного состояния (при этом йод переходит в слой толуола и окрашивает его), а комплексообразователь Fe³⁺ восстанавливается до Fe²⁺.

 

2KI+HCl+C7H8+2K3[Fe(CN)6]=2K4[Fe(CN)6]+I2+HCl+C7H8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Na₄[Co(CH₃COO)₆] – гексаацетокобальтат (II) натрия К_нест.=6*10^-2

sp³d²-гибридизация

Na₃[Co(CH₃COO)₆]= 3Na⁺+[Co(CH₃COO)₆]^3-

Na₄[Fe(CH₃COO)₆] – гексаацетоферрат (II) натрия К_нест.=7,8*10^-2

sp³d²-гибридизация

Na₄[Fe(CH₃COO)₆]= 4Na⁺+[Fe(CH₃COO)₆ ]^4-

 

 

 

 

 

 

Na₄[Co(NO₂)₆] – гексанитритокобальтат (II) натрия К_нест.=8*10^-2

d²sp³-гибридизация

Na₄[Co(NO₂)₆]= 4Na⁺+[Co(NO₂)₆]^4-

 

 

H₂[CoCl₄] – тетрахлорокобальтат (II) водорода К_нест.=6*10^-1

sp3-гибридизация

H₂[CoCl₄]= 2H⁺+[CoCl₄]^2-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K₂[Co(SCN)₄] – тетрароданокобальтат (II) калия К_нест.=8*10^-3

sp3-гибридизация

K₂[Co(SCN)₄]= 2K⁺+[Co(SCN)₄]^2-

Na₄[Co(S₂O₃)₃] –тритиосульфатокобальтат (II) натрия К_нест.=8,5*10^-3

d²sp³-гибридизация

Na₄[Co(S₂O₃)₃]= 4Na⁺+[Co(S₂O₃)₃]^4-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[Co(NH₃)₆]Cl₂ – хлорид гексаамин кобальта (II) К_нест.=8*10^-6

d²sp³-гибридизация

[Co(NH₃)₆]Cl₂= [Co(NH₃)₆]²⁺+2Cl^-

 

[Cr(NH₃)₆](SO₄)₃ – сульфат гексаамин хрома (VI) К_нест.=10^-9

d³sp²-гибридизация

[Cr(NH₃)₆](SO₄)₃= [Cr(NH₃)₆]³⁺+3SO₄^2-

 

 

 

 

[Cu(NH₃)₄]SO₄ – сульфат тетраамин меди (II) К_нест.=1,5*10^-10

sp3-гибридизация

[Cu(NH₃)₄]SO₄= [Cu(NH₃)₄]²⁺+ SO₄^2-

 

[Ni(NH₃)₆]SO₄ – сульфат гексаамин никеля (II) К_нест.=2*10^-9

d²sp³-гибридизация

[Ni(NH₃)₆]SO₄= [Ni(NH₃)₆]²⁺+SO₄^2-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[Zn(NH₃)₄]SO₄ – сульфат тетраамин цинка К_нест.=4*10^-10

sp3-гибридизация

[Zn(NH₃)₄]SO₄= [Zn(NH₃)₄]²⁺+SO₄^2-

K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (II) калия К_нест.=1*10^-27

d²sp³-гибридизация

K₄[Fe(CN)₆]= 4K⁺+[Fe(CN)₆]^4-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ni₂[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (II) никеля К_нест.=1*10^-27

d²sp³-гибридизация

Ni₂[Fe(CN)₆]= 2Ni²⁺+[Fe(CN)₆]^4-

 

[Ni(NH₃)₆][Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (II) гексаамин никеля К_нест.=1,2*10^-8

d²sp³-гибридизация и sp³d²-гибридизация

[Ni(NH₃)₆][Fe(CN)₆]= [Ni(NH₃)₆]^3-+ [Fe(CN)₆]³⁺

 

 

 

 

 

 

 

 

Na₂[Co(CH₃COO)₄] – тетраацетокобальтат (II) натрия К_нест.=10^-2

sp3-гибридизация

Na₂[Co(CH₃COO)₄]= 2Na⁺+[Co(CH₃COO)₄]^2-

 

 

 

 

H₂[ZnCl₄] – тетрахлороцинкат водорода К_нест.=10^-1

sp3-гибридизация

H₂[ZnCl₄]= 2H⁺+[ZnCl₄]^2-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K₃[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (III) калия К_нест.=1*10^-44

d²sp³-гибридизация

K₃[Fe(CN)₆]=3K⁺+[Fe(CN)₆]^3-