无机化学考研辅导讲座2

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1(4)F-+HSO3-=SO32-+HF2、解释下列现象(1)AgI2-和I3-是稳定的,而AgF2-和I2F-不存在?(2)BH3CO稳定存在而BF3CO不能形成?3—6有效原子序数(EAN)规则(Effectiveatomicnumber)一、概念1927年英国化学家西奇维克提出,是指中心原子的电子数和配体给予中心原子的电子数之和。即中心原子形成稳定配合物的EAN应等于紧跟它后面的惰性原子的序数。主要用于羰基及其它非经典配合物结构中。如:[Cr(CO)6]→24e-+12e-=36e-[Fe(CO)5]→26e-+10e-=36e-→Kr(氪)-36e-[Co(NH3)6]3+→24e-+12e-=36e-对于中心原子三偶数电子的,可直接形成羰基配合物,而一般中心原子为奇数电子的羰基配合物多不稳定,(不能满足EAN),所以它们容易氧化,还原或聚和成多核配合物,以符合EAN要求,如V为23e-,在形成V(CO)6的总电子数为35,它不稳定,易被还原成[V(CO)6]-。而V(CO)6+Na→Na++[V(CO)6]-又如具有奇电子数的Mn(0),Co(0),它们的羰基配合物以二聚体Mn2(CO)10,Co2(CO)8或混合形式[Mn(CO)5Cl]和[HCo(CO)4]存在,它们的结构,有效原子序数计算如下图:二、常见配体提供电子数的计算1、NO:一氧化氮分子虽不是有机配体,但与CO十分类似。能理解成NO+,与CO有相当数目的电子(等电子体)。NO参加配体是以三电子成键,因而许多有亚硝酰作配体的配合物能符合EAN法则。如:[Co(CO)3NO]→27+6+3=36e-[Fe(CO)2(NO)2]→26e-+4e-+6e-=36e-[Mn(CO)(NO)3]→25+2+9=36e-[Cr(NO)4]→24+12=36e-2、烷基与金属形成σ键,按单电子计算。对不饱和的碳氢分子或离子可按参加配位双键的π电子数目计算。如:[Mn(CO)5(C2H4)]+=25e-+2e-+10e--e-=36e-[Cr(C6H4)2]=24e-+2×6e-=36e-[Fe(C4H6)(CO)3]=26e-+4e-+6e-=6e-3、环戊二烯基和羰基的混合配合物:环戊二烯基作为5个e-,如:[Mn(CO)3(C5H5)]=25+6+5=36e-[Co(CO)2(C5H5)]=27+4+5=36e-[V(CO)4(C5H5)]=23+8+5=36e-各类配体在计算EAN时所提供的电子数为:H1烯烃(每个双键)2烷基、酰基1烯丙基(CH2=CH-CH2·)3羰基2环戊二烯基(C5H5·)5亚硝酰3环庚三烯基(C7H7·)7单齿配体Cl-;PR3等2苯基6二、16e-和18e-EAN法则的另一种说法是18e-规则。而中心原子内层电子不予考虑,只考虑外层和次外层的电子(即价电子),中心原子价电子数加上配体给予的电子数目总和等于18e-时,则形成稳定的配合物。一些过渡元素不成键的内层电子数也是18。VCrMnFeCoNi电子数232425262728相差18价电子数5678910此外,也有少数二者之和为16e-配合物也稳定。位于周期表右下角的过渡金属Ir+,Pt2+都能形成外层总电子数为16的配合物。三、应用:练习1:运用EAN规则判断下列金属羰基配合物是否存在?若存在,计算n值,并画出空间结构示意图。ACr(CO)nBMn(CO)nCNi(CO)nDFe2(CO)n练习2:利用EAN规则完成下列反应:1Re2O7+CO→2Fe(CO)5+NO→练习3:填空(1)根据EAN,下列化学式中正确的是AFe(CO)3BFe(CO)4CFe(CO)5DFe(CO)6(2)在[HxCo(CO)4]中,x值为A1B2C3D4(3)按照18e-规则,下列各配合物中,主要以双聚体存在的是AMn(CO)4NOBFe(CO)5CCr(CO)6DCo(CO)4(4)下列配合物中,有顺磁性的是AZnF42-BNi(CO)4CFe(CN)63-DFe(CN)64-3—7配位离解平衡一、稳定常数(K稳)和逐级稳定常数(K稳i)2配离子在水溶液中存在着生成和离解平衡,如:Ag++2NH3=Ag(NH3)2+其实配离子在溶液中是逐级形成的,如Ag(NH3)2+是分两步:Ag++NH3=Ag(NH3)+k1=…………Ag(NH3)++NH3=Ag(NH3)2+k2=…………k1,k2称为Ag(NH3)2+逐级稳定常数,显然K稳=k1·k2另外,也有使用不稳定常数和逐级不稳定常数,即:K不稳=1/K稳二、配离子溶液中有关离子浓度的计算:在利用稳定常数进行有关配位理解计算,要注意:1各逐级稳定常数都很大,(K稳很大),2配体大大过量例1:在10ml0.20mol·L-1AgNO3溶液中,加入10ml1.0mol·L-1NaCN,计算平衡溶液中Ag+浓度,已知K稳(Ag(CN)2-)=1.3×1021。三、配位理解平衡的移动在配位离解的系统中,若加入某些试剂,使溶液中同时存在沉淀平衡或氧化还原平衡或酸碱平衡,则溶液中各组分的浓度应同时满足多重平衡。练习1:(1)欲用100ml氨水溶解1.0gAgCl,求氨水的最低浓度。(2)在上述溶液中加入0.6gKBr(s),是否有AgBr沉淀产生?(3)若要使AgBr沉淀完全溶解,这是氨水的最低浓度是多少?已知:Ksp(AgCl)=1.6×10-10;Ksp(AgBr)=7.7×10-13;K稳(Ag(NH3)2+)=1.6×107练习2:已知K稳(Zn(CN)42-)=5.75×1016;φ(Zn2+/Zn)=-0.763V,求算Zn(CN)42-+2e=Zn2++4CN-的φ。练习3:为什么在水溶液中,Co3+能氧化水,而在氨水中形成[Co(NH3)6]3+却不能氧化水?已知K稳[Co(NH3)6]3+=1.58×1035;K稳[Co(NH3)6]2+=1.38×105;Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,φ(Co3+/Co2+)=1.81V,φ(O2/OH-)=0.42V,φ(O2/H2O)=1.23V。习题4:水中铁盐会导致红棕色Fe(OH)3在瓷水槽里沉淀,通常用草酸H2C2O4溶液去洗涤,以除去这种沉淀物,试通过计算证明所列下列两个方程式中哪一个更能表达Fe(OH)3的溶解机理。(1)酸碱机理:2Fe(OH)3(s)+3H2C2O4(aq)=3Fe3+(aq)+6H2O+3C2O42-(aq)(2)配离子生成机理:Fe(OH)3(s)+3H2C2O4(aq)=Fe(C2O4)33-(aq)+3H2O+3H+(aq)已知:K稳Fe(C2O4)33-=1.0×1020,KspFe(OH)3=1×1036,H2C2O4:K1=6×10-2,K2=6×10-5,Kw=1.0×10-14习题5:试求AgI在下列溶液中的溶解度:(1)1.0mol/L氨水;(2)0.10mol/LKCN溶液。已知Ksp(AgI)=1.5x10-16,β2(Ag(NH3)2+)=1.6x107;β2(Ag(CN)2)=1.3x1021习题6:已知Au3+1.41Au+1.68Au;AuCl4-0.82AuCl2-1.35Au求:(1)AuCl4-和AuCl2-的累积稳定常数;(2)3Au+⇌Au3++2Au的平衡常数;(3)3AuCl2-⇌AuCl4-+2Au+2Cl-的平衡常数。习题1.命名下列配合物和配离子(1)(NH4)3[SbCl6];(2)[Cr(H2O)4Br2]Br.2H2O;(3)[Cr(Py)2(H2O)Cl3]。2.根据下列配合物和配离子名称写出其化学式。(1)四氯合铂(Ⅱ)酸六氨合铂(Ⅱ);(2)氯化二氯.四水合钴(Ⅲ);(3)氯.硝基.四氨合钴(Ⅲ)配阳离子(4)二氨.草酸根合镍(Ⅱ)。3.指出下列配合物中配离子、中心离子、配位体、配位数及配位原子:(1)[Co(NH3)(en)2Cl]Cl2;(2)K2Na[Co(ONO)6].4.指出下列配合物的空间构型,并画出可能存在的几何异构体:(1)[Pt(NH3)2(NO2)Cl];(2)[Pt(Py)(NH3)ClBr];(3)[Pt(NH3)2(OH)2Cl2];(4)NH4[Co(NH3)2(NO2)4]5.根据实验测定的有效磁矩,判断下列各配离子是低自旋还是高自旋,是内轨型还是外轨型,中心离子杂化类型,配离子的空间构型。(1)[Fe(en)3]2+,5.5B.M;(2)[Co(SCN)4]2-,4.3B.M;(3)[Mn(CN)6]4-,1.8B.M;(4)[FeF6]3-,5.9B.M6.给出下列离子在八面体强场,弱场时d电子在t2g和eg轨道上排布的图示,并计算晶体场稳定化能CFSE(以Dq和p表示):Cr3+;Cr2+;Mn2+;Fe2+;Co2+;Ni2+7.测下列各对配离子稳定性相对高低,并简要说明原因:(1)Co(NH3)63+与Co(NH3)62+;(2)Zn(EDTA)2-与Ca(EDTA)2-;(3)Cu(CN)43-与Zn(CN)42-;(4)AlF63-与AlCl63-;(5)Cu(NH2CH2COO)2与Cu(NH2CH2CH2NH2)22+8.在0.1mol/LK[Ag(CN)2]溶液中加入KCl固体,使Cl-的浓度为0.1mol/L,会有何现象发生?已知Ksp(AgCl)=1.8x10-10;K稳[Ag(CN)2-]=1.25x10219.若在1L水中溶解0.1molZn(OH)2,需要加入多少克固体NaOH?已知Ksp[Zn(OH)2]=1.2x10-17;K稳[Zn(OH)42-]=4.6x101710.一个铜电极浸在含有1.0mol/L氨和1.0mol/LCu(NH3)42+的溶液里,以标准氢电极为正极,测得它与铜电极之间的电势差为0.03V,试计算Cu(NH3)42+配离子的稳定常数。已知E0(Cu2+/Cu)=0.34V.11.向一含有0.2mol/L自由氨和0.20mol/LNH4Cl的缓冲溶液中加入等体积的0.03mol/L[Cu(NH3)4]Cl2的溶液,问混合后溶液中能否有Cu(OH)2沉淀生成?已知:KspCu(OH)2=1.6x10-19,K[Cu(NH3)4]2+=4.8x1012,KNH3=1.8x10-5第四讲元素化学通论一、含氧酸的强度1、R-O-H规则含氧酸在水溶液中的强度决定于酸分子中质子转移倾向的强弱:质子转移的倾向越大,酸性越强,反之则越弱。3而质子转移倾向的难易程度,又取决于酸分子中R吸引羟基氧原子的电子的能力。当R的半径较小,电负性越大,氧化数较高时,R吸引羟基氧原子的能力强,能够有效地降低氧原子上的电子密度,供O-H键变弱,容易释放出质子,而表现出较强的酸性。这一经验规则称为R-O-H规则。其规律:(1)同一周期,同种类型的含氧酸(如HnRO4),其酸性自左向右依次增强,如:HClO4H2SO4H3PO4H4SiO4HNO3H2CO3H3BO3…(2)同一族中同种类型的含氧酸强度自上而下依次减弱:HClOHBrOHIO(3)同一元素不同氧化态的含氧酸,高氧化态含氧酸的酸性较强;低氧化态含氧酸的酸性较弱。如:HClO4HClO3HClO2HClO2、Pauling规则:1、多元酸的逐级电离常数有如下关系:K1:K2:K3=1:10-5:10-10如H3PO4K1=7.52×10-3k2=6.23×10-8k3=4.4×10-132、含氧酸的通式是ROn(0H)m,n为非氢键合的氧原子数(非羟基氧),n值越大酸性越强,并根据n值把含氧酸分为四类:(1)n=0,为弱酸,ka=10-8—10-11如:HClO:Ka=3.2×10-8H3BO3:Ka=6.0×10-10(2)n=1,为中强酸,Ka1=10-2—10-4如:H3PO4:Ka1=7.5×10-3H5IO6:Ka1=5.1×10-4(3)n=2,为强酸,Ka110-1如:HIO3:Ka=1.7×10-1H2CrO4:Ka1=9.5(4

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