11.2配合物在水溶液中的稳定性（课件）——中职《无机化学》（化工版）

第十二章 配位化合物 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 学习目标 第一节 配合物的基本概念 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 第三节 配合物的应用 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 能力目标： 1.会正确书写、命名配合物，并指出其中心离子、配位体、配位原子和配位数。 2.能应用平衡移动原理说明配位平衡与溶液的酸碱度、沉淀反应、其他配位反应、氧化还原反应的关系。 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 知识目标： 1.掌握配合物的概念、组成、命名及化学式的书写方法。 2.理解配位平衡常数的意义，掌握K ..稳和K ..不稳的关系。 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 一、配离子的离解平衡 配合物的内界和外界是以离子键相结合的，与强电解质相似，在水溶液中几乎完全电离为配离子和外界离子。 配离子则是由中心离子和配位体以配位键结合的，它像弱电解质一样，在水溶液中仅部分离解为中心离子和配位体。配离子在水溶液中的离解程度,就是配合物在水溶液中的稳定性。 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 K不稳是表示配离子不稳定程度的特征常数。具有相同配位体数目的配离子，K不稳越大，表明配离子的离解趋势越大， 在水溶液中就越不稳定。 从配离子的生成看，配离子的稳定性还可以用配位平衡常数(简称配位常数，又称稳定常数)来表示，符号K 稳。 显然 含量达48.6%，其化合态以水、氧化物及含氧酸盐形式广泛分布在自然界中，游离态的氧约占空气体积的 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 二、配位平衡的移动 1. 配位平衡与溶液酸度的关系 [演示实验12-2] 在试管中制取10mL[FeF6]3- 溶液，并均分于两支试管中，在其中一支试管中逐滴加入2mol·L-1H2SO4 溶液；在另一支试管中滴加2mol·L-1NaOH 溶液,观察实验现象。 实验表明：第一支试管中溶液由无色逐渐变为黄色；第二支试管中有棕红色沉淀生成。 在[FeF6]3- 溶液中，存在着如下离解平衡：当往溶液中加入足量的H+ [c(H+ )＞0.5mol·L-1]时，由于生成了弱酸HF。 酸度越大，转化越完全。反应如下： 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 一般，配位体为弱酸根(如F- 、CN- 、CO32- 等)时，增大溶液的酸度，配位平衡向离解方向移动,配合物的稳定性降低。 在[FeF6]3- 溶液中离解出来的Fe3+ 有一定的水解作用。 当溶液中加入OH- 时，酸度降低，水解平衡向右移动，则溶液中Fe3+ 的浓度减小，于是[FeF6]3- 进一步离解。随着OH- 的不断加入，有棕红色的Fe(OH)3 沉淀生成。 从中心离子考虑，溶液的酸度增大，配合物的稳定性则增强。 2. 配位平衡与沉淀反应的关系 [演示实验12-3] 在盛有1mL含有少量AgCl沉淀的饱和溶液 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 中，逐滴加入2mol·L-1NH3·H2O，振荡试管，观察现象。 发现白色AgCl沉淀能溶于NH3·H2O 中。 在AgCl饱和溶液中，存在着溶解平衡； 加入NH3·H2O 后，有配离子[Ag(NH3)2]+ 生成。 因而Ag+ 的浓度降低，Qi(AgCl)＜Ksp(AgCl)，则AgCl逐渐溶解。随着NH3·H2O 的不断加入，AgCl几乎完全转化为无色的[Ag(NH3)2]+ 。 在难溶电解质的溶液中，加入适当的配位剂，难溶电解质会或多或少地转化为相应的配离子。所生成的配离子越稳定， 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 这种转化就越完全。 [演示实验12-4] 在上述实验生成的[Ag(NH3)2]+ 溶液中，逐滴加入0.1mol·L-1KI溶液，观察现象。 可以看到，溶液中有黄色沉淀生成。 在[Ag(NH3)2]+ 溶液中，存在着如下离解平衡； 加入KI溶液时，I- 与Ag+ 结合成难溶的AgI。 促使[Ag(NH3)2]+ 的离解平衡向右移动，当I- 的浓度足够大时，[Ag(NH3)2]+ 几乎完全转化为AgI沉淀。 往含有某种配离子的溶液中，加入适当的沉淀剂，中心离 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 子会或多或少地转化为相应的沉淀。所生成沉淀的溶解度越小转化反应越完全。 总之，配位平衡与沉淀反应的关系，实质上是沉淀剂与配位剂对金属离子的争夺。通过有关计算可以证明，反应总是向着金属离子浓度减小的方向进行。 3. 配位平衡与其他配位反应的关系 [演示实验12-5] 取少量[Fe(SCN)6]3- 溶液于试管中，然后，逐滴加入1mol·L-1NaF溶液，直至溶液的血红色褪去。 在[Fe(SCN)6]3- 溶液中存在着如下离解平衡； 加入NaF溶液后，有更稳定的[FeF6]3- 生成。 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 随着NaF溶液的加入，转化反应接近完全。 在溶液中，配离子间的转化总是向着生成更稳定配离子的方向进行。当配位体数目相同时，K稳相差越大，转化得越完全。 4. 配位反应与氧化还原反应的关系 配位反应能改变金属离子的稳定性。如Pb4+ 很不稳定，因此，PbO2 和浓盐酸反应的产物不是PbCl4，而是PbCl2 和Cl2。但是当它形成配离子[PbCl6]2- 后，铅就能保持它的+4氧化态。又如Cu+ 极不稳定，但当形成[Cu(CN)4]3- 以后，作为中心离子的Cu+ 就能够稳定存在。 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 不仅如此，配位反应还能影响氧化还原反应的方向。 [演示实验12-6] 在盛有1mL0.1mol·L-1FeCl3 溶液的试管中,加入少量的CCl4，然后逐滴加入0.1mol·L-1KI溶液，振荡；另取一支盛有1mL0.1mol·L-1FeCl3 溶液的试管,先滴加1mol·L-1 NaF溶液至无色，再加入少量CCl4，然后逐滴加入0.1mol·L-1 KI溶液，振荡，比较两支试管中CCl4 层的颜色。 第一支试管里CCl4 层由无色变为紫色，表明有I2 生成。 而第二支试管中，CCl4 层没有变色。这是由于Fe3+ 与F- 反应生成了配离子[FeF6]3- ，大大减小了Fe3+ 的浓度，使φ(Fe3+/Fe2+ )显著降低，即Fe3+ 的氧化能力下降，因而不能将I- 氧化成I2。 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 又如，金属Pt不溶于HNO3。 第二支试管中，CCl4 层没有变色。这是由于Fe3+ 与F- 反应生成了配离子[FeF6]3- ，大大减小了Fe3+ 的浓度，使φ(Fe3+/Fe2+ )显著降低，即Fe3+ 的氧化能力下降，因而不能将I- 氧化成I2。 若改用“王水”，由于形成了[PtCl6]2- ，减小了Pt4+ 的浓度,使平衡向右移动，溶解反应就能顺利完成。 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 总之，配离子的形成能影响氧化还原反应的方向，而且形成的配离子越稳定，这种影响就越大。 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 1. 在分析化学方面 (1)离子的鉴定 利用配位剂与金属离子形成难溶有色配合物或有色配合物的特征反应，可以定性鉴定某些金属离子。 例如，K4[Fe(CN)6]可分别与Fe3+ 、Cu2+ 形成蓝色的Fe4[Fe(CN)6]3沉淀和红棕色的Cu2[Fe(CN)6]沉淀，这一性质常用以鉴定Fe3+ 、Cu2+。 (2)离子的分离 某些难溶电解质与适当的配位剂作用，可转化为易溶配合物，这一性质常用于某些金属离子的分离。例如，往AgCl和PbCl2 混合物中加入过量的NH3·H2O，AgCl会完全转化为易溶的[Ag(NH3)2]+ ，经过滤即可将Ag+ 和Pb2+ 分离。 (3)离子的掩蔽 在含多种金属离子的溶液中，要鉴定某种金属离子，其他金属离子往往会与试剂发生类似的反应而干扰 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 鉴定。利用配位反应降低干扰离子浓度以消除干扰的方法，叫做配位掩蔽法。 这一反应是定性检验溶液中Co2+ 存在的特征反应。但是，共同存在的Fe3+ 会产生干扰。如果事先向溶液中加入足够量的NaF (或NH4F)，使Fe3+ 形成稳定无色的[FeF6]3- ，以降低Fe3+ 的浓度,则干扰就会排除。这种排除干扰的作用叫做掩蔽效应。所用的配位剂NaF(或NH4F)叫做Fe3+ 的掩蔽剂。 2. 在冶金方面 配合物在冶金方面的主要应用是湿法冶金。湿法冶金就是 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 用配位剂把金属直接从矿石中浸取出来，再用适当的还原剂还原成金属的方法。 例如，用KCN 溶液可以从含金量很低的矿石中将金几乎全部浸出，再向浸出液中加入Zn，就能还原出Au。 3. 在电镀工业方面 在电镀工业中，为了得到光滑、致密、牢固的镀层，往往需要降低镀层金属离子的浓度，延长放电时间，使镀层金属在镀件上缓慢的析出。为此，生产中经常采用的方法是，向电镀液中加入某种配位剂,使镀层金属离子形成配合物。例如镀Ag、Cu时,在电镀液中加入NaCN,可形成[Ag(CN)2]- 、[Cu(CN)4]2- ,并 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 电镀时银、铜便在镀件上源源不断地析出。但NaCN 剧毒,严重污染环境。现在提倡无氰电镀，如用K3[Ag(S2O3)2]和K6[Cu(P2O7)2]分别作为镀Ag、Cu的配合物,已收到满意效果。 4. 在医药方面 配合物在医药方面的应用也很广泛。例如，铅中毒的病人可以用柠檬酸钠(Na3C6H5O7)来治疗，它能与积聚在骨骼中的Pb3(PO4)2 发生配位反应，生成难离解但可溶于水的[Pb(C6H5O7)]- ，经肾脏随尿液排出。柠檬酸钠还是常用的抗凝剂，它能和Ca2+ 形成配合物，因而可防止血液的凝结。 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 谢谢观看 第十二章 配位化合物 帮助 返回 下页 上页 第二节 配合物在水溶液中的稳定性 $$