Mở đầu: Muối copper(II) sulfate (CuSO4) có màu trắng. Dung dịch copper(II) sulfate có màu xanh. Hãy dự đoán hiện tượng xảy ra khi thêm từ từ cho đến dư dung dịch ammonia vào ống nghiệm chứa dung dịch copper(II) sulfate. Giải thích.
Lời giải:
- Khi cho từ từ dung dịch ammonia vào ống nghiệm chứa dung dịch copper(II) sulfate, màu xanh của dung dịch nhạt dần, có xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt của đồng. Khi tiếp tục thêm dung dịch ammonia vào, kết tủa tan dần, màu xanh dung dịch đậm dần lên.
I. Sự hình thành phức chất aqua của cation kim loại chuyển tiếp trong dung dịch
Luyện tập: Phức chất aqua có dạng hình học bát diện được hình thành khi cho CrCl3 vào nước. Viết phương trình hoá học của quá trình tạo phức chất trên.
Lời giải:
Phức chất aqua có dạng hình học bát diện được hình thành khi cho CrCl3 vào nước tức là nguyên tử trung tâm Cr3+ tạo 6 liên kết σ với 6 phân tử nước.
Phương trình hoá học của quá trình tạo phức khi cho CrCl3 vào nước:
CrCl3(aq) + 6H2O(l) ⟶ [Cr(OH2)6]Cl3(aq)
Hay Cr3+(aq) + 6H2O(l) ⟶ [Cr(OH2)6]3+(aq)
III. Phản ứng thay thế phối tử trong phức chất
Câu hỏi: Trong Ví dụ 4 và Ví dụ 5, hãy cho biết:
a) Phối tử thay thế và phối tử bị thay thế.
b) Dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất có thể là gì?
Lời giải:
a.
- Phối tử thay thế: NH3-
- Phối tử bị thay thế: OH-.
b. Dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất thường là sự biến đổi về màu sắc, sự hòa tan, sự kết tủa.
Thí nghiệm 1: Phản ứng copper(II) sulfate với dung dịch ammonia
Chuẩn bị:
- Hóa chất: Dung dịch CuSO4 2%, dung dịch NH3 khoảng 10%.
- Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.
Tiến hành: Cho từ từ từng giọt dung dịch NH3 vào ống nghiệm chứa 5 mL dung dịch CuSO4. Lắc ống nghiệm trong quá trình thêm dung dịch NH3. Khi dung dịch trong ống nghiệm chuyển sang màu xanh lam thì dừng thêm dung dịch NH3.
Yêu cầu: Quan sát và giải thích hiện tượng. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.
Lời giải:
- Hiện tượng: Khi cho từ từ dung dịch ammonia vào ống nghiệm chứa dung dịch copper(II) sulfate, màu xanh của dung dịch nhạt dần, có xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt của đồng. Khi tiếp tục thêm dung dịch ammonia vào, kết tủa tan dần, màu xanh dung dịch đậm dần lên.
- Giải thích: Vì khi NH3 được thêm vào ống nghiệm sẽ tạo phức là [Cu(OH)2(OH2)4](s) có màu xanh nhạt. Thêm NH3 đến dư, kết tủa xanh nhạt tan dần, dung dịch chuyển từ màu xanh nhạt sang màu xanh lam.
- Phương trình hóa học:
CuSO4 + 2NH3 + 2H2O → Cu(OH)2 + (NH4)2SO4
Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2
Thí nghiệm 2: Khả năng phản ứng của dung dịch copper(II) sulfate loãng với hydrochloric acid đặc
Chuẩn bị:
- Hóa chất: Dung dịch CuSO4 0,5%, dung dịch HCl đặc.
- Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.
Tiến hành: Thêm khoảng 2 mL dung dịch HCl vào ống nghiệm chứa khoảng 1 mL dung dịch CuSO4.
Yêu cầu: Quan sát và giải thích hiện tượng. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.
Lời giải:
Hiện tượng: Màu xanh của dung dịch chuyển sang màu vàng.
Giải thích: Do ion Cl− thay thế phối tử H2O trong phức aqua của Cu2+
Phương trình hóa học:
Cu2+(aq) + 6H2O(l) ⟶ [Cu(OH2)6]2+(aq)
[Cu(OH2)6]2+(aq) + 4Cl−(aq) ⇌ [CuCl4]2−(aq) + 6H2O(l)
IV. Ứng dụng của phức chất
Vận dụng: Tìm hiểu và giải thích ứng dụng trong hóa học của phức chất [Cu(NH3)4(OH2)2]2+.
Lời giải:
- Phức chất trên có tác dụng trong y học.
Bài tập
Bài tập 1: Hoàn thành phản ứng dưới đây:
NiCl2(s) + ? ⟶ [Ni(OH2)6]2+(aq) + ?
Lời giải:
NiCl2(s) + 6H2O(l) ⟶ [Ni(OH2)6]2+(aq) + 2Cl−(aq)
Bài tập 2: Trong phản ứng thuận nghịch dưới đây, việc tăng nồng độ Cl−(aq) ảnh hưởng như thế nào đến sự thay đổi màu của dung dịch?
[Cu(OH2)6]2+(aq) + 4Cl−(aq) ⇌ [CuCl4]2−(aq) + 6H2O(l)
Màu xanh Màu vàng
Lời giải:
- Khi tăng nồng độ Cl-(aq), màu xanh của dung dịch nhạt dần chuyển sang màu vàng.
Bài tập 3: Phản ứng nào dưới đây là phản ứng thay thế phối tử trong phức chất?
a) [Co(OH2)6]3+(aq) + 6NH3(aq) ⟶ [Co(NH3)6]3+(aq) + 6H2O(l)
b) 2Na[Au(CN)2](aq) + Zn(s) ⟶ Na2[Zn(CN)4](aq) + 2Au(s)
c) [Co(OH2)6]2+(aq) + 4Cl−(aq) ⇌ [CoCl4]2−(aq) + 6H2O(l)
Lời giải:
Phản ứng thay thế phối tử trong phức chất là:
a) Phối tử NH3 thay thế cho phối tử H2O trong phức chất.
c) Phối tử Cl− thay thế cho phối tử H2O trong phức chất.
Còn phản ứng b là phản ứng thay thế nguyên tử trung tâm Au bằng Zn.