第九堂课工科化学课件.ppt

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1、第九堂课工科化学第九堂课工科化学第1页，此课件共37页哦（1）配合物的组成 中心离子（配合物形成体）中心离子（配合物形成体）内界内界 配合物配合物 配位体配位体（配体）（配体）外界外界第2页，此课件共37页哦配离子和配位化合物配离子和配位化合物由中心离子或中心原子和若干个中性分子或它种离子（称为配位体）通过配位键结合而成的复杂离子叫做配离子配离子（络离子）。如Cu(NH3)42+、Ag(NH3)2+含有配离子的化合物称为配位化合物配位化合物(配合物，络合物)。.如 Cu(NH3)4SO4，配离子与简单离子具有很不相同的性质。如CuSO4+2NaOH Cu(OH)2+Na2SO4CuSO4+NH

2、3(过量)Cu(NH3)4SO4（深兰色）Cu(NH3)4SO4+NaOH无沉淀第3页，此课件共37页哦离解平衡离解平衡 实验事实 v2.配合物的组成v 例：Cu(NH3)4SO4v v 中心离子中心离子 配位体配位体 外外 界界v 内内 界界 第4页，此课件共37页哦第5页，此课件共37页哦1 配离子的组成配离子的组成可解离的配合物也称配盐，配盐由两部分组成：可解离的配合物也称配盐，配盐由两部分组成：配离子配离子由中心原子(或中心离子)与配位体以配位键结合的、带电荷的原子团。配离子不再具有简单离子原有的性质；带有与配离子异号电荷的离子带有与配离子异号电荷的离子该部分仍保留其原有的性质配盐在水

3、中可完全解离：如Cu(NH3)4SO4 Cu(NH3)42+SO42-配离子类似于弱电解质，是难解离的物质，在水溶液中仅少量解离，并存在着解离平衡。Cu(NH3)42+Cu2+4NH3第6页，此课件共37页哦v1)配离子可以是阴或阳离子 2)中心离子：简单阳离子，特别是过渡 金属离子，也有金属原子。位于配离子的中心。3)配体：位于中心离子周围，可以是中性分子，也可以是负离子。其特点是配位原子含有孤对电子。能作为配位原子的元素主要有：N、O、C、S及卤素等。4)配位数：配合物中，配位原子的总数。决定于中心离子和配位体的性质，其电荷、体积、电子层结构及它们之间相互影响，形成时的条件(T、C)第7页

4、，此课件共37页哦v中心离子的电荷：v +1 +2 +3 +4v特征配位数：v 2 4(或6)6(或4)6(或8)v5)配离子的电荷v 配离子中离子电荷的代数和第8页，此课件共37页哦v配合物的书写与命名（）书写原则：v配合物书写：阳左阴右；配离子加 配离子书写：中心离子（原子）配位体（中性分子配位体在左、阴离子在右；同类配体；复杂的在左、简单的在右；有机的在左、无机的在右，如是同类的以配位原子的元素符号先后顺序排列）v例：Co(NH3)3(H2O)Cl2Cl v Pt(NH3)4(NO2)ClCO3 第9页，此课件共37页哦v（）配位化合物的命名 服从一般无机化合物的命名原则。如果化合物的负

5、离子是一个简单离子，叫某“化”某；如果化合物的负离子是一个复杂离子，叫某“酸”某。配合物内界命名次序为：配位数(一、二、三、四)-配位体名称-“合”(表示配位结合)-中心离子名称-中心离子氧化数(、)第10页，此课件共37页哦vCo(NH3)6Cl3 Pt(NH3)4(OH)2v氯化六氨合钴()氢氧化四氨合铂()vK2PtCl6 H2PtCl6 v六氯合铂()酸钾 六氯合铂()酸v 不止一种配体：先列阴离子，后列中性分子，若配体同是阴离子或中性分子，则按配位原子元素符号的英文字母次序排列。中间以分开。第11页，此课件共37页哦vCo(NH3)5(H2O)Cl3v氯化五氨水合钴()vFe(CO)

6、5v五羰基合铁vPt(NH3)2Cl2v二氯二氨合铂()第12页，此课件共37页哦配离子的解离平衡常数配离子的解离平衡常数当忽略浓度量纲时，可简化为：Cu(NH3)42+配离子总的解离平衡可简单表示为：Cu(NH3)42+Cu2+4NH3其总的解离常数K解离或Ki(Instability Constant)为第13页，此课件共37页哦K不稳不稳K1 K1 K3 K4Cu(NH3)42+Cu2+4 NH3 K不稳不稳分四步离解：分四步离解：Cu(NH3)42+Cu(NH3)32+NH3 K1Cu(NH3)32+Cu(NH3)22+NH3 K2Cu(NH3)22+Cu(NH3)2+NH3 K3Cu

7、(NH3)2+Cu2+NH3 K4分步离解第14页，此课件共37页哦配离子的稳定常数配离子的稳定常数对于同一类型的配离子，K解离越大，配离子越易解离即越不稳定。因此，配离子的解离平衡常数又称作不稳定常数不稳定常数，用K i(K 不稳)表示。第15页，此课件共37页哦配离子的稳定性可以用稳定常数稳定常数Kf(Formation Constant 或K生成)表示，定义：显然，第16页，此课件共37页哦以Cu(NH3)4SO4为 例 说 明 配 合 物 的 解 离：Cu(NH3)4SO4 Cu(NH3)42+SO42-完全解离，Cu(NH3)42+=Cu2+4NH3部分解离，配离子解离与多元弱电解质

8、一样，也是分级进行的：vCu(NH3)42+=Cu(NH3)32+NH3=Cu(NH3)22+2NH3 =Cu2+4NH3；vKd=K不稳=c(Cu2+)c(NH3)4/c(Cu(NH3)42+)，同理，K稳=c(Cu(NH3)42+)/c(Cu2+)c(NH3)4=（K不稳）-1。第17页，此课件共37页哦v例如：在40 dm3 0.1 moldm-3 AgNO3溶液中加入10 dm3 15 moldm-3氨水溶液，求此溶液中（K稳=1.1107）：vA、c(Ag+)和c(NH3)；vB、已经配位于Ag(NH3)2+中的占原来的Ag+离子总数的百分率；vC、若加入0.001 mol NaCl

9、(s)有无AgCl沉淀生成；（Ksp(AgCl)=1.810-10）vD、若加入0.001 mol NaI(s)有无AgI沉淀生成（Ksp(AgI)=8.310-17）？第18页，此课件共37页哦v解：A、Ag+2NH3=Ag(NH3)2+vc0 0.08 3.0v由于c(NH3)c(Ag+)，又K稳=1.1107，故可视为Ag+先完全转化成Ag(NH3)2+，然再考虑Ag(NH3)2+的解离，设c(Ag+)=xv Ag(NH3)2+=Ag+2NH3vc反应完全 0.08 0 2.84vceq 0.08-x x 2.84+2xvK稳=(0.08-x)/x(2.84+2x)2=1.1107，x=

10、9.010-10(moldm-3)；第19页，此课件共37页哦vB、=c(Ag(NH3)2+)/c0(Ag+)=100%；vC、c(Cl-)=0.001/5010-3=0.02(moldm-3)，vQ(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)=1.810-11 Ksp(AgI)，此时有沉淀生成。第20页，此课件共37页哦v判断配离子之间转化的可能性：v 在配离子反应中，一种配离子可以转化为更稳定的配离子，即平衡移向生成更难解离的配离子的方向。配位数相同的配离子，可直接根据K稳来判断反应进行的方向（A、中心体相同；B、配体相同）。如Ag(NH3)2+2CN-Ag(CN)2-+2NH3；K稳(Ag(N

11、H3)2+)=107.05 K稳(Ag(CN)2-)=1021.2，自发向右。vAg(NH3)2+Cu+Cu(NH3)2+Ag+；vK稳(Ag(NH3)2+)=107.05 s1 s3 s2。第24页，此课件共37页哦2 配离子解离平衡的移动配离子解离平衡的移动思考思考：在什么情况下可以促使配离子解离？加入可以与配离子中的中心离子或配体生成更难解离的化合物降低溶液中中心离子或配体的浓度，使配离子不断解离。降低中心离子的浓度降低中心离子的浓度 Cu(NH3)42+Cu2+4NH3 +Na2S Na+S2-CuS 降低配体的浓度降低配体的浓度 Cu(NH3)42+Cu2+4NH3 +HCl Cl-

12、+H+=NH4+第25页，此课件共37页哦3.3 难溶电解质的多相离子平衡难溶电解质的多相离子平衡可溶电解质的解离平衡是单相体系的离子平衡。难溶电解质在水溶液中，存在固体和溶液中离子之间的平衡，即多相离子平衡多相离子平衡。难溶盐的定义难溶盐的定义：习惯上将100g H2O中溶解度小于0.01g的物质称作难溶物。第26页，此课件共37页哦3.3.1 溶度积和多相离子平衡溶度积和多相离子平衡溶度积溶度积如CaCO3在水中的溶解度虽小，但仍有一定数量的Ca2+、CO32-存在于溶液中。同时，溶液中的Ca2+、CO32-又会不断析出。在一定温度下，溶解与结晶速度相等时，便建立了固体和溶液中离子之间的动

13、态平衡，称为多相离子平衡多相离子平衡或溶解平衡溶解平衡，此时的溶液称为饱和溶液。CaCO3(s)=Ca2+(aq)+CO32-(aq)当温度一定时，其离子浓度的乘积为一常数，这个平衡常数Ks(旧称Ksp)称为溶溶度度积积常常数数，简称溶溶度度积积。平衡常数平衡常数表达式为第27页，此课件共37页哦 溶度积和溶解度的关系溶度积和溶解度的关系难溶电解质的溶度积和溶解度都表示其溶解能力的大小。若溶解度以s moldm-3表示AB型难溶物质，如AgCl,CaCO3,BaSO4等，有 CaCO3(s)=Ca2+(aq)+CO32-(aq)平衡浓度/moldm-3 s s Ks(CaCO3)=s2A2B型

14、或AB2型难溶物质，如Ag2CrO4，Mg(OH)2等，有 Ag2CrO4(s)=2Ag+(aq)+CrO42-(aq)平衡浓度/moldm-3 2s s Ks(Ag2CrO4)=(2s)2s=4s3思考思考：可以用Ks的大小判断溶解度的大小吗？同类型的物质可以判断，不同类型时不能判断。同类型的物质可以判断，不同类型时不能判断。第28页，此课件共37页哦v例1：在25时，Ksp(AgCl)=1.810-10，Ksp(Ag2CrO4)=1.110-12，求s(AgCl)、s(Ag2CrO4)。v解：依题意AgCl(s)=Ag+Cl-；vs(AgCl)=Ksp(AgCl)1/2=1.310-5 m

15、oldm-3；vAg2CrO4(s)=2Ag+CrO42-；vs(Ag2CrO4)=1/4Ksp(Ag2CrO4)1/3=6.710-5 moldm-3。第29页，此课件共37页哦v从Ksp角度来判别应是Ag2CrO4更难溶，实际上这是错误的，Ag2CrO4与AgCl属不同类型，而是s(Ag2CrO4)c(AgCl)，故AgCl比Ag2CrO4更难溶，所以在含同浓度Cl-、CrO42-的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，首先得到的是白色AgCl沉淀，继续加后才为砖红色Ag2CrO4(s)。v通式：AmBn(s)而言，s(AmBn)=1/mm nnKsp(AmBn)(m+n)。第30页，此课件共

16、37页哦对同类型的难溶电解质，可用溶度积Ks的大小来比较溶解度s的大小.但不同类型的难溶电解质则不宜直接用溶度积Ks的大小来比较溶解度s的大小。如：溶度积CaCO3 AgCl Ag2CrO4Ks 8.710-9 1.5610-10 910-12s 9.410-5 1.2510-5 1.3110-4关系式第31页，此课件共37页哦3.3.2 溶度积规则及其应用溶度积规则及其应用 1.溶度积规则溶度积规则AnBm(s)=nAm+(aq)+mBn-(aq)Qc为任意状态下有关离子浓度的乘积即浓度商浓度商Qc Ks 有沉淀析出直至达饱和Qc=Ks 溶解达平衡，饱和溶液 (3.20)QcKs 无沉淀析出

17、，或沉淀溶解溶度积规则可用于判别沉淀的发生或溶解第32页，此课件共37页哦v例：在50 cm3 0.01 moldm-3的MgCl2溶液中，若加入50 cm3 0.1moldm-3 NH3H2O，问有无Mg(OH)2沉淀生成？若是加入50 cm3 0.1 moldm-3(NH3H2O+NH4Cl)混合液，此时情况又如何？v（Kb=1.810-5，Ksp(Mg(OH)2)=1.810-11）第33页，此课件共37页哦v解：利用溶度积规则 Q c(Mg2+)和c(OH-)。vA、c(Mg2+)=0.0150/100=5.010-3 moldm-3、c(NH3H2O)=5.010-2 moldm-3

18、、vc2(OH-)=0.05Kb=9.010-7，vQ=c(Mg2+)c2(OH-)=4.510-9 Ksp(Mg(OH)2)，故此时有沉淀生成；vB、c(Mg2+)=0.005 moldm-3、vc(NH3H2O)=c(NH4+)=0.05 moldm-3，vKb=(0.05+y)y/(0.05-y)=y=c(OH-)，vQ=c(Mg2+)c2(OH-)=1.610-12 Ks，设c(OH)=xc(Cr3+)c(OH)3=0.010 x3 6.310-31，得 x 4.010-10 moldm-32)7.710-5x3 6.310-31,解得 x 2.010-9 moldm-3pOH=lg

19、c(OH)8.7，即pH 14 8.7=5.3第35页，此课件共37页哦v在含有多种离子的溶液中，当加入某种沉淀剂时，可能会产生几种沉淀，或是通式沉淀或是先后沉淀，而先后沉淀的现象就称为分步沉淀或分级沉淀。实践表明：离子积首先超过其溶度积常数（K）者先析出沉淀。v 例：在含有0.01 moldm-3 I-和0.01 moldm-3 Cl-的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，开始只生成黄色沉淀AgI(s)(Ksp=8.310-17)，然后才会析出白色沉淀AgCl(s)(Ksp=1.810-10)。这原因何在？2 沉淀的溶解沉淀的溶解第36页，此课件共37页哦v解：要生成AgI和AgCl沉淀，其所需

20、的最低Ag+浓度c min(Ag+)分别为多少呢？（假定加入AgNO3溶液所引起的体积变化可忽略不计），cmin(Ag+)AgI=Ksp/c(I-)=8.310-15 moldm-3 cmin(Ag+)AgCl=Ksp/c(Cl-)=1.810-8 moldm-3，AgI先沉淀，只有当溶液中的c(Ag+)达到1.810-8 moldm-3时，AgCl才开始沉淀。当AgCl刚好沉淀时，溶液中残留的I-浓度为：vc(I-)=Ksp(AgI)/c(Ag+)=4.810-9 moldm-3 10-5 moldm-3，这表明在AgCl要沉淀时，I-离子已经沉淀得很完全，也说明了I-、Cl-可利用加入Ag+产生分步沉淀而达到完全分离。第37页，此课件共37页哦