无机及其分析化学 课后答案

Pt(+6 6个,4个Cl-,2个NH3 0 4) 4. 命名下列配合物,指出中心离子的氧化数和配位数。 K2[PtCl6] [Ag(NH3)2]Cl [Cu(NH3)4]SO4 K2Na[Co(ONO)6] Ni(CO)4

[Co(NH2)(NO2)(NH3)(H2O)(en)]Cl K2[ZnY] K3[Fe(CN)6] 解 氧配配合物 命名 化位数 数 Pt(+K2[PtCl6] 六氯合铂(Ⅳ)酸钾 6 4) Ag([Ag(NH3)2]Cl 一氯化二氨合银(I) 2 +1) Cu([Cu(NH3)4]SO4 硫酸四氨合铜(II) 4 +2) 六亚硝酸根合钴(III)酸二Co(K2Na[Co(ONO)6] 6 钾钠 +3) Ni(0Ni(CO)4 四羰基合镍 4 ) [Co(NH2)(NO2)(NH3)一氯化一胺基·一硝基·一Co(6 (H2O)(en)]Cl 氨·一水·一乙二胺合钴(III) +3) 乙二胺四乙酸根合锌(II)酸Zn(K2[ZnY] 6 钾 +2) Fe(K3[Fe(CN)6] 六氰合铁(III)酸钾 6 +3) 5. 根据下列配合物的名称写出它们的化学式。 二硫代硫酸合银(I)酸钠 四硫氰酸根?二氨合铬(错误!未找到引用源。)酸铵;

四氯合铂(错误!未找到引用源。)酸六氨合铂(错误!未找到引用源。) 二氯?一草酸根?一乙二胺合铁(III)离子

硫酸一氯?一氨?二乙二胺合铬(III)

解 Na3[Ag(S2O3)2] NH4[Cr(SCN)4(NH3)2] [Pt(NH3)6][PtCl4]

[FeCl2(C2O4)(en)]? [CrCl(NH3)(en)2]SO4

6. 下列配离子具有平面正方形或者八面体构型,试判断哪种配离子中的CO32-为螯合剂?

[Co(CO3)(NH3)5]+ [Co(CO3)(NH3)4]+ [Pt(CO3)(en)] [Pt(CO3)(NH3)(en)]

解 [Co(CO3)(NH3)4]+ 、[Pt(CO3)(en)]中CO32-为螯合剂。 7. 定性地解释以下现象:

①铜粉和浓氨水的混合物可用来测定空气中的含氧量。

②向Hg(NO3)2滴加KI,反过来向KI滴加Hg(NO3)2,滴入一滴[PtCl4(NH3)2]

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时,都能见到很快消失的红色沉淀,分别写出反应式。

③金能溶于王水,也能溶于浓硝酸与氢溴酸的混酸。 解 ①在浓氨水存在下,铜粉可被空气中氧气氧化。

2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O = 2[Cu(NH3)4]2+ + 4OH-

② Hg2+ + 2I- = HgI2↓ HgI2 + Hg2+ = 2HgI+ HgI2 + 2I- = HgI42-

③在这些混合酸中,卤离子起配位作用,生成稳定的AuCl4-或AuBr4-,使反应得以进行。

Au + 4HBr + HNO3 = HAuBr4 + NO↑+ 2H2O

8. 试解释下列事实: [Ni(CN)4]2?配离子为平面正方形,[Zn(NH3)4]2+配离子为正四面体。

解 Ni2+为d8构型,在强场中以dsp2杂化成键,所以为平面正方形。Zn2+为d10构型,只能以sp3杂化成键,故为正四面体。

9. AgNO3能从Pt(NH3)6Cl4溶液中将所有的氯沉淀为AgCl,但在Pt(NH3)3Cl4中仅能沉淀出1/4的氯,试根据这些事实写出这两种配合物的结构式。

解 [Pt(NH3)6]Cl4; [PtCl3(NH3)3]Cl。

10. 有两种钴(Ⅲ)的配合物组成均为Co(NH3)5Cl(SO4),但分别只与AgNO3和BaCl2发生沉淀反应。写出两个配合物的化学结构式。

解 能与AgNO3反应生成AgCl沉淀者,Cl-为外界,化学结构式为[CoSO4(NH3)5]Cl,能与BaCl2反应生成BaSO4沉淀者外界为SO42-

,化学结构式为[CoCl(NH3)5]SO4。

11. 举例说明何为内轨型配合物,何为外轨型配合物?

解 [Fe(H2O)6]3+配位原子O的电负性很大,不易给出孤电子对,对中心离子影响较小,中心离子使用外层空轨道4s、4p、4d进行杂化生成能量相同、数目相等的sp3d2杂化轨道与配位体结合。这类配合物叫做外轨型配合物。

[Fe(CN)6]3-配位原子C的电负性较小,较易给出孤电子对,对中心离子影响较大使电子层结构发生变化,3d轨道上的成单电子被强行配对,腾出内层能量较低的d轨道与4s、4p杂化,形成能量相同、数目相等的d2sp3杂化轨道与配位体结合。这类配合物叫做内轨型配合物。

12. 一些铂的配合物可以作为活性抗癌药剂,如cis-PtCl4(NH3)2、cis-PtCl2(NH3)2、cis-PtCl2(en)等。实验测得它们都是反磁性物质,试用杂化轨道理论说明它们的成键情况,指出它们是内轨型配合物还是外轨型配合物。

解 (1)cis-PtCl4(NH3)2中心原子Pt的氧化态为IV,内层d轨道有6个电子,已知配合物为反磁性物质,即无成单电子,故其一定为内轨型配合物,杂化方式为d2sp3

(2)cis-PtCl2(NH3)2、cis-PtCl2(en)中心原子Pt的氧化态为II,内层d轨道有8个电子,同(1)所述,这两个配合物也是内轨型配合物,杂化方式为dsp2

13. 已知下列配合物的磁矩,根据价键理论指出各中心离子的价

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层电子排布、轨道杂化类型、配离子空间构型,并指出配合物属内轨型还是外轨型。

(1) [ Mn(CN)6 ]3?(μ=2.8 B..M.); (2) [ Co(H2O)6 ]2+ (μ=3.88 B..M.);

(3) [ Pt(CO)4 ]2+(μ=0); (4) [ Cd(CN)4 ]2?(μ=0)。

解 (1)有2个未成对电子, d2sp3,八面体,内轨型。

(2)有3个未成对电子, sp3d2,八面体,外

轨型。

(3)没有未成对电子, dsp2,正方形,内轨

型。

(4)没有未成对电子, sp3,四面体,外轨型。 14. 工业上为了防止锅炉结垢,常用多磷酸盐来加以处理,试说明原因。

解 工业上常用多磷酸盐来处理锅炉用水,是由于多磷酸盐能与水中的Ca2+、Mg2+离子形成稳定的、可溶性的配离子,可防止Ca2+、Mg2+离子与SO42?或CO32?结合成难溶盐沉积在锅炉内壁。

15. 举例说明何为高自旋配合物,何为低自旋配合物?

解 [Fe(H2O)6]3+配离子中,配体H2O为弱场配体,ΔO

[Fe(CN)6]3-配离子中,配体CN-为强场配体,ΔO >P,5个电子排布时优先占据3个简并的dε轨道,此时仅有一个为成单电子,[Fe(CN)6]3-为低自旋配合物。

16. 影响晶体场中中心离子d轨道分裂能的因素有哪些?试举例说明。

解 分裂能Δ的大小主要依赖于配合物的几何构型、中心离子的电荷和d轨道的主量子数n,此外还同配位体的种类有很大关系。

(1)配合物的几何构型同分裂能的关系如下:平面正方形>八面体>四面体。

(2)中心离子正电荷越高,分裂能越大。

第四周期过渡元素的M2+离子水合物的ΔO约在7500~14000 cm-

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之间,而M3+离子的ΔO约在14000~21000 cm-1之间。

(3)同族过渡金属相同电荷的Mn+离子,在配位体相同时,绝大多数的分裂能值增大的顺序为3d<4d<5d,如:

CrCl63-(ΔO=13600 cm-1)

(4)当其它情况相同时,在八面体配合物ML6中分裂能的大小,随配位体的不同,有如下的“光谱化学序列”,这也是配位场从弱到强,分裂能由小到大的顺序:

I-

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-NCS-

17. 已知下列配合物的磁矩,指出中心离子的未成对电子数,给出中心d轨道分裂后的能级图及电子排布情况,求算相应的晶体场稳定化能。

(1) [ CoF6 ]3?(μ=4.9 B..M.); (2) [ Co(NO2)6 ]4?(μ=1.8 B..M.);

(3) [ Mn(SCN)6 ]4?(μ=6.1 B..M.); (4) [ Fe(CN)6 ]3?(μ=2.3 B..M.)

解 [ CoF6 ]3? [ Co(NO2)6 ]4? [ Mn(SCN)6 ]4? [ Fe(CN)63? ] 未成对电子数 4个 1个 d电子排布 egt2gegt2gegt2gCFSE -4Dq -18Dq 5个 0 1个 egt2g-20Dq 18. 实验测得配离子[ Co(NH3)6 ]3+是反磁性的,问: (1)它属于什么几何构型?根据价键理论判断中心离子采取什么杂化状态?

(2)根据晶体场理论说明中心离子轨道的分裂情况,计算配合物的晶体场稳定化能。

解 (1)正八面体构型;因其为反磁性,故为内轨型配合物,杂化方式为d2sp3

(2)该配离子为低自旋配合物,中心离子的6个电子全部填充

于dε轨道中,故μ=0:

CFSE=6×(-4Dq)=-24 Dq

19. 已知下列配离子的分裂能和中心离子的电子成对能。给出中心离子d电子在t2g和eg轨道上的分布情况,并估算配合物的磁矩。 配离子 分裂能(△/(kJ·mol-1)) 电子成对能(P/(kJ·mol-1))

[ Fe(H2O)6 ]2+ 124 210

[ Fe(CN)6 ]4? 395

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