Сделай Сам Свою Работу на 5
Главная | Контакты

VI. Применение комплексных соединений в электрохимических системах

123




Опыт 6. 1 Влияние комплексообразования на контактное вытеснение ме­ди металлами из растворов ее солей

При погружении металла А в раствор, содержащий ионы металла В, проис­ходит контактное вытеснение металла В из раствора, если потенциал А ниже, чем потенциал В. Например, при погружении железа в раствор, содержащий ионы серебра, происходит контактное вытеснение серебра, которое осаждается на поверхности железа, а ионы железа переходят в раствор:

Fe + 2Ag+ Fe2+ + 2Ag.

Так как потенциал металла в растворах его комплекса существенно отлича­ется от потенциала металла в растворе без лигандов ( или, точнее, в растворе аквакомплекса), то наличие лигандов в растворе влияет на контактное вытеснение металлов.

Приготовьте растворы следующих составов:

1. CuSO4 . 5Н20, 0,25моль/л + H2SO4, 0,1 моль/л;

2. CuSO4 . 5Н20, 0,1 моль/л + NH4OH, 0,5 моль/л.

Приготовьте две пробирки, в одну из них налейте на 2/3 раствор 1, в дру­гую - раствор 2.

Зачистите наждачной бумагой стальные полоски (стержни или проволоку) и промойте их проточной водой. Опустите в пробирки с растворами 1 и 2 по одной полоске. Через 5 мин выньте образцы и опишите, как изменился их внешний вид. Затем образец, вынутый из пробирки с раствором 1, поместите на 5 мин в пробирку с раствором 2 и отметьте, как изменился его внешний вид.



Запись данных опыта:

а) рассчитайте равновесный потенциал меди в растворе 1, принимая ак­тивность ионов меди равной концентрации, и сравните этот потенциал с со стандартным потенциалом железа. Запишите уравнение реакции, протекающей на поверхности стального образца при погружении его в раствор 1;

б) запишите уравнение реакции, протекающей при добавлении NH4OH к раствору CuSO4 и рассчитайте концентрацию комплекса и свободного лиганда, пренебрегая изменением концентрации лиганда и комплекса при диссоциа­ции последнего;

в) рассчитайте равновесный потенциал меди в растворе 2, принимая активность ионов и молекул равными их концентрациям;

г) объясните причину различного поведения стали в растворах 1 и 2;

д) объясните, какая реакция и почему происходит при погружении в раствор 2 стального образца, вынутого из раствора 1.

Опыт 6.2. Концентрационный элемент



Свойства комплексов лежат в основе работы концентрационных элемен­тов, у которых один электрод погружен в раствор обычной соли металла (хло­рида или сульфата), а другой - в водный раствор комплексной соли этого же металла.

Приготовьте растворы состава:

1)CuSO4 . 5H2O, 0,l моль/л;

2)CuSO4 . 5Н2О, 0,1 моль/л + En, 0,4 моль/л.

Залейте указанные растворы в стакан (1/2 объема) гальванического эле­мента и соедините их электролитическим ключом. Погрузите в стаканы мед­ные электроды, предварительно зачищенные наждачной бумагой и промытые водой. Подключите к электродам вольтметр и определите напряжение элемен­та. Увеличьте концентрацию лиганда в растворе 2 до 0,5 моль/л и снова опре­делите напряжение элемента.

При оформлении результатов опыта:

а) запишите формулу комплекса, образующегося в растворе 2, определи­те концентрацию комплекса и свободного лиганда в этом растворе (с первона­чальным и увеличенным содержанием лиганда), пренебрегая изменением концентрации лиганда и комплекса из-за диссоциации последнего;

б) рассчитайте равновесные потенциал электродов в растворах, прини­мая активности ионов и молекул равными концентрациям. Определите (по по­тенциалам) анод и катод элемента. Запишите уравнение анодных и катодных реакций;

в) рассчитайте причину изменения напряжения элемента при увеличении концентрации лиганда у одного из электродов. Рассчитайте, как изменились ЭДС при увеличении концентрации лиганда в растворе.

Опыт 6.3. Влияние лигандов на напряжениегальванического элемента

Соберите медно-цинковый гальванический элемент Даниэля-Якоби.



Сu | CuSO4 | | ZnSO4 | Zn

Для этого в один из стаканов залейте (1/3 объема) 0,1 М раствор сульфа­та меди, а в другой стакан - такое же количество 0,1 М раствора сульфата цинка. Соедините стаканы электролитическим ключом. В стакан с сульфатом меди введите медный электрод, в стакан с сульфатом цинка - цинковый и через 5 мин замерьте напряжение элемента.

В стакан с раствором сульфата меди прилейте этилендиамин в таком количестве, чтобы его общая концентрация была равна 0,4 моль/л. Проследите, чтобы уровень растворов в стаканах был одинаков. Через 5 мин измерьте напряжение элемента. Затем в стакан с сульфатом цинка добавьте этилендиамин до концен­трации 0,4 моль/л. Через 5 мин замерьте напряжение элемента.

Запишите формулы образующихся комплексов. Рассчитайте:

а) концентрации комплексов и свободных лигандов, пренебрегая изменени­ем концентраций лигандов и комплекса из-за диссоциации последнего;

б) равновесные потенциалы электродов, принимая активности ионов и мо­лекул, равными их концентрациям;

в) ЭДС элементов.

Запишите уравнения анодных и катодных реакций. Результаты опыта и рас-четов запишите в таблицу 1.

Таблица1

Электрохимическая система Напряжение, В Кнест комплекса Концентрация, моль/л   равновесный потенциал, В   ЭДС, В
комплекса свободного лиганда меди цинка
           
               

 

Индивидуальные задания для самостоятельной работы

Задание 1

1. Привести названия комплексных соединений. Указать класс соединения (основания, соли и т.д.) и функции всех частиц в комплексном соединении.

2. Определить величину и знак заряда комплексных ионов (комплексов).

3. Найти заряд и координационное число комплексообразователя.

 

 

а) [CrCl2(H2O)2(NH3)2]Cl [Pt(CN)2(NH3)2] K[Ag(CN)2]

б) [Pd(CN)2(NH3)2] Na[ZnF5] [Ag(NH3)2]NO3

в) [Cu(CN)2 (NH3)2] K[Cr(NO2)4(H2O)2] [Cd(nh3)4]Cl2

r) [Cu(NH3)3(SCN)]OH [CrBr3(H2O)2] K2[CdI4]

д) [Sn(H2O)6](OH)2 [PtCl4(NH3)2] Na2[HgI4]

е) [Со(СN)2(Н2О)4] [PtCl3(NH3)3]Cl K2[Hg(SCN)4]

ж) [Сг(Н2О)6]С13 [CoCl2(NH3)4] [Fe(SCN)](OH)2

з) [Cd(NH3)6](OH)2 [CrCl2(NH3)4]Cl K3[Fe(CN)6]

и) (NH4)2[Hg(SCN)4] [Cr(CN3)3(NH3)3] Ba[Zn(CN)4]

к) [СгС12(Н2О)2(NH3)2]CL [MnSO4(H2O)4] [Zn(NH3)4](OH)2

л) [Со(NО2)3(NH3)3] [Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3 Na2[Zn(CN)4]

м) [Ni(NH3)6]SO4 [CrCl3(NH3)2(H2O)] K2[Ni(CN)4]

н) [TiCl2(NH3)2] [Pt(CN)2(NH3)4]SO4 [Ni(NH3)6](OH)2

о) [CoCl2(H2O)4] K[Cr(CN)4(NH3)2] [Cd(NH3)6](OH)2

п) Na3[AI(OH)6] [PtCl2(NH3)2] K2[Cd(CN)4]

р) K[PtCl5(NH3)] [Mn(SCN)2(NH3)4] K3[Cu(CN)4]

с) H[Au(CN)4l [CoCl2(NH3)3(H2O)] [Cu(NH3)4](OH)2

т) [Cr(CN)2(NH3)4]Cl [PtCl4(NH3)2] Na2[Cd(NH3)4]

у) K2[Ag(CN)3] [MnSO4(NH3)4] K2[Cd(NH3)6]

ф) [CrCl2(H2O)4]Cl [MnSO4(NH3)4] H2[Cd(CN)4]

Задание 2

1. Для тех же комплексных соединений (см. задание 1) написать уравнение первичной диссоциации комплексного соединения на комплексный ион и ион(ы) внешней сферы.

2. Какие из комплексных соединений из вашего набора не будут являться электролитами?

3. Для комплексного иона из подчеркнутого соединения написать уравнения вторичной диссоциации по каждой из ступеней, итоговые уравнения диссо­циации и выражения для констант нестойкости Кнест.

 

Задание 3

1. Найти по справочнику (приложение 1) значения Кнест для комплексного иона из подчеркнутого соединения в вашем наборе, а также для подчеркнутых соединений из предыдущего и следующего наборов (по вертикали).

2. Отмеченные таким образом 3 комплексных иона расположить в порядке по­вышения их устойчивости в водных растворах.

 

Задание 4

Таблица 2 содержит следующие столбцы: 1 - шифр (буква) варианта, 2 - номер данной задачи в задачниках Глинки Н.Л.[4] или Гольбрайха З.E.[5], 3 - Указа­но комплексное соединение А, его концентрация СА (моль/л) и объем раствора VA (л). В столбце 4 указано соединение В, добавленное в раствор, и в стобце 5 - добавленное соединение D (не во всех задачах). Ответить на вопрос в по­следней графе таблицы. Данные о Кнест и ПP брать из таблиц 3 и 4.

 

Таблица 2

  источник А,СА(моль/л), VА, (л) Соединение В Соединение D Вычислить
а [4] №730 [Ag(NH3)2]NO3 0,1 моль/л, 1л NH3, 1 моль   Концентрацию ионов Ag+  
б [4] №731 K2[Cd(CN)4] 0,1 моль/л, 1л KCN 6,5 г/л   Концентрацию ионов Cd2+  
в [4] №732 Na3[Ag(S2O3)2] 0,1 моль/л,0,5л Na2S2O3 0,1 моль/л   Массу серебра, находящегося в виде ионов
г [4] №733а [Ag(NH3)2]NO3 0,1 моль/л, 1л NH3, 1 моль KBr, 10-5 моля Выпадет ли осадок бромида серебра?
д [4] №733б [Ag(NH3)2]NO3 0,1 моль/л, 1 л NH3, 1 моль KI, 10-5 моля Выпадет ли осадок иодида серебра?
е [4] №734 [Ag(NH3)2]NO3 0,1 моль/л, 1 л NH3, ?? моль KCl 1,5 г Ск-ко молей NH3 должно быть в 1л этого раствора, чтобы прибавление 1,5г KCl не вызвало выпадения AgCl?
ж [4] №735 [Ag(NH3)2]NO3 0,1 моль/л, 1 л NH3, 1 моль       Концентрацию ионов Ag+  
з   [5] №719б [Ag(NH3)2]NO3 0,08 моль/л, 1 л NH3, 0,8 моль NaCl ?? г Ск-ко г NaCl можно добавить к 1 л этого раствора до начала выпадения осадка AgCl?  
и [5] №716 K2[Cd(CN)4] 0,1 моль/л, 1л KCN 0,1 моль   Концентрацию ионов Cd2+  
к [5] №717 K[Ag(CN)2] 0,05 моль/л, 1л KCN 0,1 моль   Концентрацию ионов Ag+
л [5] №718 Na3[Ag(S2O3)2] 0,1моль/л, 1л Na2S2O3 . 5H2O 25г   Ск-ко граммов серебра содержится в виде ионов в 1 л раствора?
м [5] №719а [Ag(NH3)2]NO3 0,08 моль/л, 1 л NH3, 0,8 моль   Концентрацию ионов Ag+
н [5] №721 [Ag(NH3)2]NO3 0,1 моль/л, 1 л NH3, 1 моль Cl- ?? моль/л При какой концентрации ионов хлора начнется выпадение AgCl?
  о   [5] №723 K2[Cd(CN)4] 0,05 моль/л, 1л KCN 0,1 моль S2- ?? моль/л При какой концентрации ионов S2- начнется выпадение осадка CdS?
п [5] №720 K[Ag(CN)2] 0,05 моль/л, 1л KCN 0,1 моль   Концентрацию ионов Ag+
р [5] №725 K2[HgI4] 0,01 моль/л KI, 0,05 моль S2- из 1 л насыщенного раствора CdS   Произойдет ли осаждение HgS при прибавление к раствору А+В такого количества молей ионов S2-, которое содержится в 1 л насыщенного раствора CdS?
с [5] №726а K[Ag(CN)2] 0,01 моль/л, 1л KCN 0,03 моль KI, 10-3 моля Произойдет ли осаждение AgI при добавлении к раствору А+В 10-3 моля KI?
т [5] №726б K[Ag(CN)2] 0,01 моль/л, 1л KCN 0,03 моль MnS, насыщенный р-р, 10 мл Произойдет ли образование осадка Ag2S при добавлении к раствору А+В 10 мл насыщенного раствора MnS?
у [5] №722а [Ag(NH3)2]NO3 0,1 моль/л, 1 л NH3, 1 моль Ионы Br-, 10-5 моля Выпадет ли осадок AgBr при добавлении к раствору А+В 10-5 моля ионов Br-?
ф [5] №722б [Ag(NH3)2]NO3 0,1 моль/л, 1 л NH3, 1 моль ионы I-, 10-5 моля Выпадет ли осадок AgI при добавлении к раствору А+В 10-5 моля ионов I-?

 

 

Таблица 3

 

 

Константы нестойкости некоторых комплексных ионов
Комплексный ион Кнест Комплексный ион Кнест
[Ag(CN)2]- 1.10-21 [Fe(SCN)]2+ 5.10-3
[Ag(NH3)2]+ 7.10-8 [Fe(CN)6]3- 1.10-44
[Ag(S2O3)]3- 1.10-13 [Hg(SCN)4]2- 1.10-22
[CdI4]2- 8.10-7 [HgI4]2- 1.10-30
[Cd(CN)4]2- 1.10-17 [Ni(CN)4]2- 3.10-16
[Cd(NH3)4]2+ 8.10-8 [Ni(NH3)6]2+ 2.10-9
[Cd(NH3)6]2+ 8.10-6 [Zn(CN)4]2- 2.10-17
[Cd(NH3)4]2+ 2.10-13 [Zn(NH3)4]2+ 4.10-10
[Cu(CN)4]3- 5.10-28    

 

 

 

 

 

Таблица 4

 

 



123




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.