1. LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO
Các phức chất được tạo thành từ các phân tử hay ion, có khả năng tồn tại độc lập trong dung dịch. Các phức chất có thể trung hòa điện hoặc tích điện âm hay dương. Phực chất gồm nhóm trung tâm (hay chất tạo phức) liên kết với phối tử bằng tương tác tĩnh điện hay liên kết phối trí. Số phối trí của phức phụ thuộc vào bản chất của ion trung tâm, bản chất của phối tử và quan hệ nồng độ giữa chúng. Thí dụ một số phản ứng tạo phức:
- Phản ứng giữa một cation và một phân tử:
\(\begin{array}{l}
\begin{array}{*{20}{l}}
{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + } + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Ag}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}^ + }}\\
{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + } + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + }
\end{array}\\
\begin{array}{*{20}{l}}
{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cu}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}^{2 + }}}\\
{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cu}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^{2 + }}\\
{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + 3{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cu}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_3^{2 + }}\\
{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + 4{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cu}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_4^{2 + }}
\end{array}
\end{array}\)
- Phản ứng giữa một anion và một phân tử:
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{{\rm{I}}^ - } + {{\rm{I}}_2} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{I}}_3^ - }\\
{{\rm{CdB}}{{\rm{r}}_2} + {\rm{B}}{{\rm{r}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{CdBr}}_3^ - }\\
{{\rm{AgCl}} + {\rm{C}}{{\rm{l}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{AgCl}}_2^ - }
\end{array}\)
- Phản ứng giữa một cation và một anion:
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{\rm{C}}{{\rm{d}}^{2 + }} + {\rm{C}}{{\rm{N}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cd}}{{({\rm{CN}})}^ + }}\\
{{\rm{C}}{{\rm{d}}^{2 + }} + 2{\rm{C}}{{\rm{N}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cd}}{{({\rm{CN}})}_2}}\\
{{\rm{C}}{{\rm{d}}^{2 + }} + 3{\rm{C}}{{\rm{N}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cd}}({\rm{CN}})_3^ - }\\
{{\rm{C}}{{\rm{d}}^{2 + }} + 4{\rm{C}}{{\rm{N}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cd}}({\rm{CN}})_4^{2 - }}\\
{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + {{\rm{C}}_2}{\rm{O}}_4^{2 - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cu}}{{\rm{C}}_2}{{\rm{O}}_4}}
\end{array}\)
Trong trường hợp phức chất là ion thì bên cạnh ion phức còn có ion đối, vì vậy để phân biệt, người ta viết ion phức trong dấu ngoặc (cầu nội) để phân biệt với ion đối (cầu ngoại). Thí dụ:
\(\left[ {{\rm{Zn}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}_4}} \right]{({\rm{OH}})_2};\left[ {{\rm{Ni}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}_6}} \right]{({\rm{OH}})_2} \ldots \)
Trong dung dịch các phức chất phân li hoàn toàn thành ion phức và ion cầu ngoại. Tùy theo độ bền khác nhau mà ion phức phân li nhiều hay ít thành ion trung tâm và các phối tử. Độ bền của các phức chất phụ thuộc vào bản chất của con trung tâm và phối tử. Thí dụ:
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{\rm{C}}{{\rm{d}}^{2 + }} + 4{\rm{C}}{{\rm{N}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cd}}({\rm{CN}})_4^{2 - }{\beta _{{\rm{Cd}}({\rm{CN}})_4^2}} = {{10}^{17,2}}}\\
{{\rm{C}}{{\rm{d}}^{2 + }} + 4{\rm{C}}{{\rm{l}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{CdCl}}_4^{2 - }\quad {\beta _{{\rm{CdC}}_4^{2 + }}} = {{10}^{1,64}}}\\
{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + 4{\rm{C}}{{\rm{N}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cu}}({\rm{CN}})_4^{2 - }{\beta _{{\rm{Cu}}({\rm{CN}})_4^{2 + }}} = {{10}^{25}}}
\end{array}\)
Để đặc trưng cho độ bền của phức chất người ta thường sử dụng các hằng số bền hoặc hằng số tạo thành từng nấc. Thí dụ:
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}^{2 + }}\quad {\beta _1} = {{10}^{2,21}}}\\
{{\rm{Zn}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}^{2 + }} + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^{2 + }{\beta _2} = {{10}^{2,29}}}\\
{{\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^{2 + } + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_3^{2 + }{\beta _3} = {{10}^{2,36}}}
\end{array}\)
Người ta cũng hay biểu diễn phản ứng tạo phức trực tiếp từ kim loại và phối tử. Lúc đó ta có các quá trình tạo phức tổng hợp và các hằng số cân bằng tương ứng gọi là các hằng số tạo thành tổng hợp hoặc hằng số bên tổng hợp. Thí dụ:
\(\begin{array}{l}
\begin{array}{*{20}{c}}
{{\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}^{2 + }}{\beta _{{\rm{Zn}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}^{2 + }}}} = {\beta _1} = {{10}^{2,21}}}\\
{{\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^{2 + }{\beta _{{\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^{2 + }}} = {\beta _{12}} = {{10}^{4,5}}}
\end{array}\\
\begin{array}{*{20}{c}}
{{\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + 3{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_3^{2 + }{\beta _{{\rm{Zn}}({\rm{N}}{{\rm{H}}_3})_3^{2 + }}} = {\beta _{123}} = {{10}^{6,86}}}\\
{{\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + 4{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_4^{2 + }{\beta _{{\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_4^{2 + }}} = {\beta _{1234}} = {{10}^{8,89}}}
\end{array}
\end{array}\)
Để đặc trưng cho độ bền của phức người ta cũng dùng cả hằng số không bền từng nấc (K) và hằng số không bền tổng cộng (K’). Các đại lượng này là nghịch đảo với các giá trị hằng số bên tương ứng. Thí dụ: Đối với phức Zn+ và NH3 ta có:
- Hằng số không bền từng nấc:
\(\begin{array}{l}
\begin{array}{*{20}{c}}
{{\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_4^{2 + } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_3^{2 + } + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{ }}{{\rm{K}}_1} = \beta _4^{ - 1} = {{10}^{ - 2,03}}}\\
{{\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_3^{2 + } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^{2 + } + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{ }}{{\rm{K}}_2} = \beta _3^{ - 1} = {{10}^{ - 2,36}}}
\end{array}\\
\begin{array}{*{20}{c}}
{{\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^{2 + } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Zn}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}^{2 + }} + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{ }}{{\rm{K}}_3} = \beta _2^{ - 1} = {{10}^{ - 2,29}}}\\
{{\rm{Zn}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}^{2 + }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{ }}{{\rm{K}}_4} = \beta _1^{ - 1} = {{10}^{ - 2,21}}}
\end{array}
\end{array}\)
- Hằng số không bền từng tổng cộng:
\({\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_4^{2 + } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + 4{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}\)
\({\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_3^{2 + } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + 3{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}\)
\({\rm{Zn}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^{2 + } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}\)
\({\rm{Zn}}{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)^{2 + }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Z}}{{\rm{n}}^{2 + }} + {\rm{N}}{{\rm{H}}_3}\)
2. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1:
a) Có thể hòa tan 0,01 mol AgCl trong 100 ml dung dịch NH3 1M không? Cho:
\({{\rm{K}}_{{\rm{S}}\left( {{\rm{AgCl}}} \right)}} = 1,{8.10^{ - 10}};{\beta _{{\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}} \right)_2^ + }} = 1,{0.10^8}.\)
b) Cho hỗn hợp gồm FeS và Cu2S với tỉ lệ mol 1:1 tác dụng với dung dịch HNO3, thu được dung dịch A và khí B duy nhất. A tạo thành kết tủa trắng với BaCl2; để trong không khí, B chuyển thành khí màu nâu đỏ B1. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NH3, tạo ra dung dịch A1 và kết tủa A2. Nung A2 ở nhiệt độ cao được chất rắn A3. Viết các phương trình phản ứng ở dạng ion.
Hướng dẫn giải:
a) Ta có:
\({\rm{AgCl}} \downarrow \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{A}}{{\rm{g}}^ + } + {\rm{C}}{{\rm{l}}^ - }\quad {{\rm{K}}_{S(A{\rm{gCl}})}} = 1,{8.10^{ - 10}}\) (1)
\({\rm{A}}{{\rm{g}}^ + } + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + {\beta _{{\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + }} = 1,{0.10^8}\) (2)
Gọi S là độ tan của AgCl. Ta có:
S = [Cl-] = [Ag+] + [ \({\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + \)] = [Ag+](1 + \({\beta _{{\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + }}{\left[ {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right]^2}\))
\( \Rightarrow {{\rm{S}}^2} = \left[ {{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }} \right]\left[ {{\rm{C}}{{\rm{l}}^ - }} \right] = {{\rm{K}}_{\rm{S}}}\left( {1 + {\beta _{{\rm{Ag}}({\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}})_2^ + }}{{\left[ {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right]}^2}} \right)\)
Vì bé; \({\beta _{{\rm{Ag}}({\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}})_2^ + }}\) và \({C_{N{H_3}}}\) lớn nên ta có thể bỏ qua [Ag+] bên cạnh \(\left[ {{\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + } \right]\). Tổ hợp (1) (2) ta được:
\({\rm{AgCl}} \downarrow + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + + {\rm{C}}{{\rm{l}}^ - }\) \({\rm{K}} = {{\rm{K}}_{{\rm{S}}({\rm{AgCl}})}}{\beta _{{\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + }} = 1,{8.10^{ - 2}}\)
1 – 2S S S
\( \Rightarrow \frac{{{S^2}}}{{{{(1 - 2S)}^2}}} = 1,{8.10^{ - 2}} \Rightarrow S = 0,105M\)
\( \Rightarrow \left[ {{\rm{A}}{{\rm{g}}^\prime }} \right] = \frac{{{{\rm{K}}_{\rm{s}}}}}{{\left[ {{\rm{C}}{{\rm{l}}^ - }} \right]}} = \frac{{1,{{8.10}^{ - 10}}}}{{0,105}} = 1,{71.10^{ - 9}}{\rm{M}} < < \left[ {{\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + } \right] = 0,105{\rm{M}}\)
→ Cách giải gần đúng chấp nhận được.
→ Số mol AgCl bị hòa tan: 0,105.0,1 = 0,0105 mol> 0,01 mol = nAgCl ban đầu.
→ 0,01 mol AgCl tan hoàn toàn trong 100ml dung dịch NH3 1M.
b) Các phương trình ion rút gọn:
\(3{\rm{FeS}} + 3{\rm{C}}{{\rm{u}}_2}{\rm{S}} + 28{{\rm{H}}^ + } + 19{\rm{NO}}_3^ - \to 6{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + 3{\rm{F}}{{\rm{e}}^{3 + }} + 6{\rm{SO}}_4^{2 - } + 19{\rm{NO}} \uparrow + 14{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\)
\(2{\rm{NO}} + {{\rm{O}}_2} \to 2{\rm{N}}{{\rm{O}}_2}\)
\[{\rm{B}}{{\rm{a}}^{2 + }} + {\rm{SO}}_4^{2 - } \to {\rm{BaS}}{{\rm{O}}_4} \downarrow \)
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{\rm{F}}{{\rm{e}}^{3 + }} + 3{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} + 3{{\rm{H}}_2}{\rm{O}} \to {\rm{Fe}}{{({\rm{OH}})}_3} \downarrow + 3{\rm{NH}}_4^ + }\\
{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} + 2{{\rm{H}}_2}{\rm{O}} \to {\rm{Cu}}{{({\rm{OH}})}_2} \downarrow + 2{\rm{NH}}_4^ + }\\
{{\rm{Cu}}{{({\rm{OH}})}_2} + 4{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \to {{\left[ {{\rm{Cu}}{{\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)}_4}} \right]}^{2 + }} + 2{\rm{O}}{{\rm{H}}^ - }}
\end{array}\)
\(2{\rm{Fe}}{({\rm{OH}})_3}\) → \({\rm{F}}{{\rm{e}}_2}{{\rm{O}}_3} + 3{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\)
Bài 2:
a) Hãy cho biết suất điện động của pin, chiều dòng điện xảy ra và phản ứng trong pin khi pin sau đây hoạt động: \({\rm{Ag}}\left| {{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }0,001{\rm{M}}\parallel {\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }}0,1{\rm{M}}} \right|{\rm{Cu}}{\rm{.}}\)
b) Nếu thêm NH3 đặc vào nửa bên trái của pin, sao cho nồng độ NH3 tự do [NH3]=0,1M (thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể khi thêm NH3) thì suất điện động, chiều dòng điện, phản ứng trong pin có gì thay đổi không?
Cho: \({\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^{\rm{ + }}}{\rm{/Ag}}}^{\rm{0}}{\rm{ = 0,80V;E}}_{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{/Cu}}}^{\rm{0}}{\rm{ = 0,34V;}}{{\rm{\beta }}_{{\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}} \right)_{\rm{2}}^{\rm{ + }}}}{\rm{ = 1}}{{\rm{0}}^{{\rm{7,23}}}}{\rm{.}}\)
Hướng dẫn giải:
a) Ta có:
\(A{g^ + } + e \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} Ag\)
\( \Rightarrow {{\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }/{\rm{Ag}}}} = {\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }/{\rm{Ag}}}^0 + 0,059\lg \left[ {{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }} \right] = 0,8 + 0,059\lg 0,001 = 0,623{\rm{V}}\)
\({\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + 2{\rm{e}} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{Cu}}\)
\( \Rightarrow {{\rm{E}}_{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }}/{\rm{Cu}}}} = {\rm{E}}_{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }}/{\rm{Cu}}}^0 + 0,059\lg \left[ {{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }}} \right] = 0,34 + 0,059\lg 0,1 = 0,281{\rm{V}}\)
Do \({{\rm{E}}_{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }}/{\rm{Cu}}}} < {{\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }/{\rm{Ag}}}}\) → Điện cực Ag là điện cực dương (catot), điện cực Cu là điện cực âm (anot). Dòng điện chạy từ cực Ag sang cực Cu. Sơ đồ pin viết lại thành:
\({\rm{Cu}}\mid {\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }}0,1{\rm{MA}}{{\rm{g}}^ + }0,001{\rm{MAg}}\)
Suất điện động của pin:
\({E_{pin}} = {E_{A{g^ + }/Ag}} - {E_{C{u^{2 + }}/Cu}} = 0,623 - 0,281 = 0,342{\rm{V}}\)
b) Thêm NH3 vào cực dương:
\({\rm{A}}{{\rm{g}}^ + } + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} \to {\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + \)
10-3 10-3
\({\rm{Ag}}\left( {{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} \right)_2^ + \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{A}}{{\rm{g}}^ + } + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}\)
C 10-3
[ ] 10-3-x x 0,1
\( \Rightarrow \frac{{x{{(0,1)}^2}}}{{{{10}^{ - 3}} - x}} = {10^{ - 7,23}} \Rightarrow x = {10^{ - 8,23}}M = \left[ {A{g^ + }} \right]\)
\( \Rightarrow {{\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }/{\rm{Ag}}}} = {\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }/{\rm{Ag}}}^0 + 0,059\lg \left[ {{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }} \right] = 0,8 + 0,059\lg {10^{ - 8,23}} = 0,314{\rm{V}}\)
\( \Rightarrow {{\rm{E}}_{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }}/{\rm{Cu}}}} < {{\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }/{\rm{Ag}}}}\) nên chiều dòng điện và phản ứng trong pin không thay đổi. Suất điện động của pin giảm do \({{\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }/{\rm{Ag}}}}\) giảm.
\({{\rm{E}}_{{\rm{pin}}}} = {{\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + }/{\rm{Ag}}}} - {{\rm{E}}_{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }}/{\rm{Cu}}}} = 0,314 - 0,281 = 0,033{\rm{V}}\)
Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Bài tập chuyên đề chất điện li, sự điện li môn Hóa học 11 năm 2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Chúc các em học tốt!
