Sách bài tập Hóa 12 Bài 22 (Cánh diều): Sơ lược về sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch

Giải SBT Hóa 12 Bài 22: Sơ lược về sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch

Bài 22.1 trang 73 Sách bài tập Hóa học 12: Cho phát biểu sau: “Khi tan trong nước, muối của các kim loại chuyển tiếp …(1)… thành các ion. Sau đó, cation kim loại chuyển tiếp (Mⁿ⁺) thường nhận các cặp electron hoá trị riêng từ các phân tử H₂O để hình thành các liên kết cho - nhận, tạo ra phức chất aqua có dạng tổng quát là ...(2)....

Cụm từ cần điền vào (1) và (2) lần lượt là:

A. điện li, [M(OH₂)_n]⁺.

B. điện li, [M(OH₂)_m]ⁿ⁺.

C. phân li, [M(OH₂)_m]ⁿ⁺.

D. phân li, [M(OH₂)_n]⁺.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Khi tan trong nước, muối của các kim loại chuyển tiếp phân li thành các ion. Sau đó, cation kim loại chuyển tiếp (Mⁿ⁺) thường nhận các cặp electron hoá trị riêng từ các phân tử H₂O để hình thành các liên kết cho - nhận, tạo ra phức chất aqua có dạng tổng quát là [M(OH₂)_m]ⁿ⁺.

Bài 22.2 trang 73 Sách bài tập Hóa học 12: Khi cho dung dịch ammonia dư vào dung dịch chứa phức chất [Ni(OH₂)₆]²⁺ và anion Cl^- thì có phản ứng sau:

[Ni(OH₂)₆]²⁺(aq) + 6NH₃(aq) → [Ni(NH₃)₆]²⁺(aq) + 6H₂O(l) (*)

Phát biểu nào dưới đây là không đúng?

A. Trong điều kiện của phản ứng (*), phức chất [Ni(NH₃)₆]²⁺(aq) kém bền hơn phức chất [Ni(OH₂)₆]²⁺(aq).

B. Phản ứng (*) là phản ứng thế phối tử.

C. Dung dịch sau phản ứng có pH > 7.

D. Trong phản ứng không có sự thay đôi số oxi hoá của các nguyên tố.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Trong điều kiện của phản ứng (*), phức chất [Ni(NH₃)₆]²⁺(aq) bền hơn phức chất [Ni(OH₂)₆]²⁺(aq).

Bài 22.3 trang 73 Sách bài tập Hóa học 12: Nước có lượng đáng kể các cation Al³⁺ và Fe³⁺ được gọi là nước nhiễm phèn. Trong nước nhiễm phèn, mỗi cation này bị thuỷ phân tạo thành phức chất gồm 1 nguyên tử trung tâm, 3 phối tử OH^- và 3 phối từ H₂O.

a) Viết phương trình hoá học của các phản ứng diễn ra.

b) Vì sao nước phèn có pH thấp?

c) Vì sao trong nước phèn xuất hiện các chất lơ lửng không tan?

Lời giải:

a) Phương trình hóa học:

Al³⁺(aq) + 6H₂O(l) → [Al(OH₂)₆]³⁺(aq);

[Al(OH₂)₆]³⁺(aq) ⇌ [Al(OH)₃(OH₂)₃](s) + 3H⁺(aq)

Fe³⁺(aq) + 6H₂O(l) → [Fe(OH₂)₆]³⁺(aq);

[Fe(OH₂)₆]³⁺(aq) ⇌ [Fe(OH)₃(OH₂)₃](s) + 3H⁺(aq)

b) Vì các phản ứng tạo phức xảy ra hình thành H⁺ tạo môi trường acid → pH thấp.

c) Đó là các sản phẩm phức [Al(OH)₃(OH₂)₃] và [Fe(OH)₃(OH₂)₃]. Phức chất này có dạng keo nên kết dính phù sa, cặn bã … trong nước.

Bài 22.4 trang 74 Sách bài tập Hóa học 12: Muối cobalt(II) chloride có màu hồng. Hoà tan muối này vào nước thu được dung dịch màu xanh (dung dịch A) do ion Co²⁺ tạo thành phức chất aqua có dạng hình học bát diện. Phức chất này kém bền đối với nhiệt. Khi nhúng một băng giấy lọc màu trắng vào dung dịch A rồi sấy ở khoảng 100°C cho đến khô thu được băng giấy có màu hồng. Người ta có thể dùng băng giấy này để phát hiện nước trong một số mẫu vật.

Giải thích nguyên nhân của ứng dụng vừa nêu, viết phương trình hoá học minh hoạ.

Lời giải:

Nguyên nhân của ứng dụng trên là dựa vào phản ứng tạo phức của cation Co²⁺ trong dung dịch:

CoCl₂(s) + 6H₂O(l) → [Co(OH₂)₆]²⁺(aq) + 2Cl^- (aq) (*)

Khi sấy khô băng giấy xảy ra phản ứng hóa học ngược với phản ứng (*) tạo CoCl₂ có màu hồng.

Khi băng giấy màu hồng tiếp xúc với mẫu vật có nước thì lại diễn ra quá trình (*) làm băng giấy chuyển sang màu xanh.

Bài 22.5 trang 74 Sách bài tập Hóa học 12: Mỗi phát biểu dưới đây đúng hay sai?

(a) Trong nước, cation của kim loại M (có hoá trị n) thường tồn tại ở dạng phức chất aqua [M(OH₂)_m]ⁿ⁺.

(b) Các phức chất aqua [M(OH₂)_m]ⁿ⁺ luôn có màu.

(c) Trong nhiều phức chất aqua [M(OH₂)_m]ⁿ⁺, số phối tử thường là 6.

(d) Phức chất aqua [M(OH₂)_m]ⁿ⁺ có thể tan hoặc không tan trong nước.

Lời giải:

(a) Đúng

(b) Sai. Có một số cation kim loại không có màu trong dung dịch.

(c) Đúng.

(d) Sai. Phức chất aqua tan trong nước

Bài 22.6 trang 74 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào dưới đây là đúng?

(a) Phản ứng tạo thành phức chất thường kèm theo sự biến đổi về màu sắc.

(b) Phức chất tạo thành phải bền hơn so với chất tham gia phản ứng.

(c) Quá trình hoà tan copper(II) chloride trong nước có diễn ra phản ứng hình thành phức chất.

(d) Quá trình hoà tan potassium permanganate (KMnO₄) trong nước có diễn ra phản ứng hình thành phức chất.

(e) Quá trình hoà tan aluminium sulfate trong nước có diễn ra phản ứng hình thành phức chất.

Lời giải:

Các phát biểu (a), (b), (c), (e) đúng.

Phát biểu (d) sai vì: Quá trình hoà tan potassium permanganate (KMnO₄) trong nước không diễn ra phản ứng hình thành phức chất.

Bài 22.7 trang 74 Sách bài tập Hóa học 12: Tìm kiếm thông tin để hoàn thành các phương trình hoá học sau:

a) CoCl₂(s) + 6H₂O(l) ⇌ ...?...(aq) + ...?... (aq)

không màu/màu ... ?... không màu/màu …?...

b) CaCl₂(s) $\stackrel{H_{2}O}{\to }$ Ca²⁺(aq) + ...?...(aq)

không màu/màu ... ?... không màu/màu ... ?...

Lời giải:

a) CoCl₂(s) + 6H₂O(l) ⇌ [Co(OH₂)₆]²⁺ (aq) + 2Cl^- (aq)

màu xanh màu hồng

b) CaCl₂(s) $\stackrel{H_{2}O}{\to }$ Ca²⁺(aq) + 2Cl^- (aq)

không màu không màu

Bài 22.8 trang 74 Sách bài tập Hóa học 12: Dự đoán hiện tượng của quá trình diễn ra khi cho mỗi chất: Ba(OH)₂, Na₂CO₃, NH₃, CuO vào dung dịch sulfuric acid loãng dư. Quá trình nào có dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất trong dung dịch? Giải thích.

Lời giải:

- Ba(OH)₂: Có phản ứng tạo kết tủa trắng:

Ba(OH)₂ (aq) + H₂SO₄ (aq) → BaSO₄ (s) + 2H₂O (l)

- Na₂CO₃: Có khí thoát ra:

Na₂CO₃(aq) + H₂SO₄ (aq) → Na₂SO₄(aq) + CO₂(g) + H₂O (l)

- NH₃: Không có hiện tượng gì xuất hiện:

2NH₃(aq) + H₂SO₄ (aq) → (NH₄)₂SO₄ (aq)

- CuO: Chất rắn tan dần, tạo dung dịch màu xanh do có phản ứng tạo phức chất:

CuO(s) + 2H⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + H₂O(l)

Cu²⁺(aq) + 6H₂O(l) → [Cu(OH₂)₆]²⁺(aq)

Bài 22.9 trang 74 Sách bài tập Hóa học 12: Các dung dịch chứa những ion nào sau đây tạo môi trường có pH nhỏ hơn 7 do quá trình thuỷ phân?

(a) K⁺, Na⁺, SO₄^2-, Cl^-

(b) [Al(OH₂)₆]³⁺,

(c) [Fe(OH₂)₆]²⁺,[Fe(OH₂)₆]³⁺,

(d) K⁺, Na⁺, ${\text{CO}}_3^{\text{2-}}$, ${\text{HCO}}_3^{\text{-}}$

Lời giải:

Các dung dịch b, c có pH nhỏ hơn 7 do thủy phân tạo H⁺.

Bài 22.10 trang 75 Sách bài tập Hóa học 12: Có hai thí nghiệm dưới đây.

Thí nghiệm 1 ở 0°C: Có một ống nghiệm chứa 1 mL dung dịch copper(II) sulfate 0,5% màu xanh nhạt. Thêm từ từ cho đến hết 2 mL dung dịch hydrochloric acid đặc không màu vào ống nghiệm đó thì thu được dung dịch có màu vàng chanh do có quá trình:

[Cu(OH₂)₆]²⁺(aq) + 4Cl^- (aq) $\stackrel{\text{acid dac }}{\rightleftharpoons }$ [CuCl₄]^2-(aq) + 6H₂O(l)

K_C = 4,18.10⁵

Thí nghiệm 2 ở 20°C: Có một ống nghiệm chứa 1 mL dung dịch copper(II) sulfate 0,5% màu xanh nhạt. Thêm từ từ cho đến hết 2 mL dung dịch sodium chloride bão hoà không màu vào ống nghiệm đó thì thu được dung dịch có màu xanh nhạt hơn so với ban đầu.

Mỗi phát biểu sau đây đúng hay sai?

(a) Biểu thức tính hằng số cân bằng của phản ứng ở thí nghiệm 1 là:

$K_C=\frac{\text{[[}CuC{l}_4{\text{]}}^{2-}\left(aq\right)\text{]}.{\text{[}{H}_{2}O\left(l\right)\text{]}}^6}{\text{[[}Cu{\left(O{H}_2\right)}_6{\text{]}}^{2+}\left(aq\right)\text{]}.{\text{[}C{l}^{-}\left(aq\right)\text{]}}^4}$

(b) Trong thí nghiệm 1, phản ứng nghịch diễn ra thuận lợi hơn so với phản ứng thuận.

(c) Trong thí nghiệm 1, nồng độ anion Cl^- càng cao thì phản ứng thuận càng dễ diễn ra.

(d) Trong thí nghiệm 2 không có dấu hiệu của phản ứng hình thành phức chất.

Lời giải:

(a) Đúng.

(b) Sai. Phản ứng thuận K lớn hơn nên thuận lợi hơn.

(c) Đúng.

(d) Đúng. Nếu hình thành phức [CuCl₄]^2-(aq) phải có màu vàng chanh nhưng thí nghiệm 2 không thấy hiện tượng này

Bài 22.11 trang 75 Sách bài tập Hóa học 12: Khi hoà tan một lượng phèn nhôm - kali vào nước thì có các quá trình cơ bản sau diễn ra:

Al³⁺(aq) + 6H₂O(l) → [Al(OH₂)₆]³ (aq) (1)

[Al(OH₂)₆]³⁺(aq) + 3H₂O(l) ⇌ [Al(OH)₃(H₂O)₃](s) + 3H₃O⁺(aq) (2)

Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai?

(a) Quá trình (1) là quá trình tạo phức chất aqua của cation Al³⁺. Quá trình này diễn ra rất thuận lợi.

(b) Các quá trình (1) và (2) giúp giải thích vì sao cation Al³⁺ là một base trong dung dịch nước theo Bronsted – Lowry.

(c) Ở quá trình (2), các phân tử nước đóng vai trò là dung môi.

(d) Để thu được nhiều kết tủa keo thì cần hoà tan lượng nhỏ phèn trong lượng lớn nước.

Lời giải:

(a) Đúng.

(b) Sai. Cation Al³⁺ là một acid trong dung dịch nước theo Bronsted – Lowry.

(c) Sai. Các phân tử nước vừa là dung môi, vừa là chất tạo phối tử thay thế.

(d) Đúng.

Bài 22.12 trang 76 Sách bài tập Hóa học 12: Phèn sắt - ammonium là muối kép có công thức (NH₄)₂SO₄.Fe₂(SO₄)₃.24H₂O thường được dùng làm chất cầm màu vải, xử lí nước thải công nghiệp,... Khi hoà tan một lượng nhỏ phèn sắt - ammonium vào nước, sẽ có phản ứng thủy phân diễn ra, thu được phức chất không tan chứa phối tử H₂O và OH^- và phần dung dịch.

a) Viết các phương trình hoá học của quá trình tạo phức chất không tan.

b) Nêu cách chứng minh sự có mặt của tất cả các ion có trong phần dung dịch.

Lời giải:

a) Các phương trình hoá học của quá trình tạo phức chất không tan:

Fe³⁺(aq) + 6H₂O(l) → [Fe(OH₂)₆]³⁺(aq);

[Fe(OH₂)₆]³⁺(aq) ⇌ [Fe(OH)₃(OH₂)₃](s) + 3H⁺(aq)

b) Thành phần dung dịch thu được gồm: H⁺, NH₄⁺, SO₄^2-. Có thể dùng dung dịch Ba(OH)₂ kèm theo đun nóng nhẹ để chứng minh sự có mặt của tất cả các ion có trong phần dung dịch.

Bài 22.13 trang 76 Sách bài tập Hóa học 12: Cho các quá trình tạo phức chất bát diện sau:

Biết dung dịch [Fe(OH₂)₆]³⁺ màu vàng nâu, dung dịch [Fe(OH₂)₅(SCN)]²⁺ có màu đỏ, dung dịch [Fe(OH₂)₅F]²⁺ và các anion SCN^-, F^- đều không có màu.

Mỗi phát biểu sau đây đúng hay sai?

(a) Quá trình (I) xảy ra khi hoà tan iron(III) chloride trong nước. Kết thúc quá trình này thu được dung dịch có chứa lượng lớn cation Fe³⁺ và phức chất aqua [Fe(OH₂)₆]³⁺.

(b) So với anion F^-, anion SCN^- dễ thay thế phối tử H₂O trong [Fe(OH)₆]³⁺ hơn.

(c) Khi cho từ từ dung dịch KSCN vào dung dịch ở quá trình (III) thì dung dịch này sẽ có màu.

(d) Trong các quá trình (I), (II) và (III), mỗi phân tử H₂O hoặc anion SCN^- hay anion F^- đều sử dụng số cặp electron hoá trị riêng như nhau để cho vào orbital trống của cation Fe³⁺.

Lời giải:

(a) Sai. Không tồn tại Fe³⁺ vì (I) là quá trình 1 chiều.

(b) Sai. Phối tử F^- dễ thế hơn phối tử SCN^- vì K_C phản ứng (III) lớn hơn (Trường phối tử của F^- lớn hơn).

(c) Đúng. Phản ứng (III) thuận nghịch nên vẫn còn phức [Fe(OH₂)₆]³⁺(aq), sẽ xảy ra phản ứng (II) tạo phức chất màu đỏ.

(d) Đúng.

Bài 22.14 trang 76 Sách bài tập Hóa học 12: Cho hai quá trình sau:

[Cu(OH₂)₆]²⁺(aq) + 2NH₃(aq) ⇌ [Cu(NH₃)₂(OH₂)₄]²⁺(aq) + 2H₂O(l)

${\Delta }_r{H}_{298}^o=-46kJ;K_C={10}^{7,7}$ (I)

[Cu(OH₂)₆]²⁺(aq) + en(aq) ⇌ [Cu(en)(OH₂)₄]²⁺(aq) + 2H₂O(l)

${\Delta }_r{H}_{298}^o=-54kJ;K_C={10}^{10,6}$ (II)

Trong đó, en là ethylenediamine. Phân tử này đã dùng tất cả các cặp electron hoá trị riêng để tạo liên kết cho - nhận với cation Cu²⁺.

Mỗi phát biểu dưới đây là đúng hay sai?

(a) Quá trình (II) thuận lợi hơn quá trình (I) về năng lượng.

(b) Sự thế H₂O trong phức chất [Cu(OH₂)₆]²⁺ bởi NH₃ tạo ra phức chất bền hơn so với sự thế H₂O trong phức chất [Cu(OH₂)₆]²⁺ bởi en.

(c) Xung quanh nguyên tử trung tâm trong phức chất [Cu(NH₃)₂(OH₂)₄]²⁺ và trong phức chất [Cu(en)(OH₂)₄]²⁺ đều có 6 liên kết σ.

(d) Phản ứng diễn ra ở quá trình (I) và (II) đều có sự tạo thành phức chất không tan và có sự biến đổi màu sắc.

Lời giải:

a. Đúng.

b. Sai vì en tạo phức bền hơn do có K_C lớn hơn.

c. Đúng vì [Cu(en)(OH₂)₄]²⁺ mặc dù có 5 phối tử nhưng phối tử en là phối tử 2 càng, tạo 2 liên kết.

d. Sai vì phức chất ở dạng ion là phức chất tan trong nước.

Bài 22.15 trang 77 Sách bài tập Hóa học 12: Khi hòa tan zinc(II)chloride trong nước, diễn ra một số quá trình cơ bản sau:

Zn²⁺(aq) + 6H₂O(l) → [Zn(OH₂)₆]²⁺(aq) (I)

[Zn(OH₂)₆]²⁺(aq) ⇌[Zn(OH)(OH₂)₅]⁺(aq) + H⁺(aq) K_C=10^-9 (II)

H⁺(aq) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) (III)

Cho các phát biểu sau:

(1) Quá trình (I) và (III) có thể diễn ra yếu hơn quá trình (II).

(2) Từ quá trình (II) có thể suy ra “[Zn(OH₂)₆]²⁺ là acid theo Arrhenius”.

(3) Từ quá trình (III) có thể suy ra “H₂O là base theo Bronsted - Lowry”.

(4) Từ quá trình (I), (II) và (III) suy ra “trong nước, cation Zn²⁺ là acid theo Bronsted - Lowry”.

(5) Dung dịch zinc(II) chloride có tính acid khá mạnh.

(6) Trong dung dịch zinc(II) chloride, nước vừa là dung môi, vừa đóng vai trò base theo Bronsted - Lowry.

Số phát biểu đúng là:

A. 2. B. 3. C. 4. D 5

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Các phát biểu đúng là (2), (3), (4), (6).

(1) Sai vì quá trình (II) xảy ra không hoàn toàn (thuận nghịch)

(5) Sai vì K_C bé → Tính acid yếu