Giải SGK Hóa 12 Bài 20 (Chân trời sáng tạo): Sơ lược về phức chất và sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch

Giải bài tập Hóa học 12 Bài 20: Sơ lược về phức chất và sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch

Mở đầu trang 115 Hóa học 12: Trong dung dịch, hầu hết các ion kim loại chuyển tiếp đều có màu. Các ion kim loại chuyển tiếp tồn tại trong nước dưới dạng phức chất aqua. Phức chất gồm những thành phần gì? Trong phức chất tồn tại loại liên kết nào? Phức chất có những tính chất và ứng dụng gì?

Lời giải:

– Trong thành phần của phức chất có nguyên tử trung tâm và phối tử.

– Liên kết giữa phối tử và nguyên tử trung tâm là liên kết cho – nhận.

– Tính chất của phức chất: phản ứng thế phối tử của phức chất trong dung dịch.

– Ứng dụng: Phức chất có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như y học, dược học, hoá học,…

Câu hỏi 1 trang 116 Hóa học 12: Hãy cho biết thành phần của phức chất được thể hiện trong Hình 20.1.

Lời giải:

Thành phần của phức chất có nguyên tử trung tâm và phối tử.

Câu hỏi 2 trang 116 Hóa học 12: Quan sát Hình 20.2, cho biết dạng hình học của mỗi ion phức chất.

Lời giải:

Các dạng hình học của phức chất là tứ diện, vuông phẳng và bát diện.

Luyện tập trang 116 Hóa học 12: Hãy cho biết nguyên tử trung tâm và phối tử trong các ion phức ở Hình 20.2.

Lời giải:

	Nguyên tử trung tâm	Phối tử
Hình 20.2a	Zn2+	NH3
Hình 20.2b	Pt2+	NH3
Hình 20.2c	Co3+	NH3

 

Câu hỏi 3 trang 117 Hóa học 12: Quan sát Hình 20.3, hãy cho biết màu sắc của dung dịch CuSO₄. Màu sắc đó là của phức chất aqua nào?

Phương pháp giải:

Chất điện li khi tan vào nước sẽ phân li thành các ion. Các ion không tồn tại độc lập, chúng ở dạng các tiểu phân được bao quanh bởi các phân tử nước. Trong dung dịch, cation kim loại tồn tại dưới dạng phức chất aqua, các phân tử nước là phối tử.

Hầu hết phức chất aqua của ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất đều có màu. chúng thường có dạng [M(H₂O)₆]ⁿ⁺.

Lời giải:

Dung dịch CuSO₄ có màu xanh lam. Đây là màu sắc của [Cu(H₂O)₆]²⁺.

Câu hỏi 4 trang 117 Hóa học 12: Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi hoà tan kết tủa Cu(OH)₂ bằng dung dịch ammonia.

Phương pháp giải:

Khi cho đến dư dung dịch ammonia vào kết tủa Cu(OH)₂, kết tủa tan, tạo thành dung dịch màu xanh lam chứa ion phức [Cu(NH₃)₄(H₂O)­₂]²⁺, thường viết là [Cu(NH₃)₄]²⁺.

Lời giải:

$\mathrm{C}\mathrm{u}{\left(\mathrm{O}\mathrm{H}\right)}_2+4\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\to \left[\mathrm{C}\mathrm{u}{\left(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\right)}_4\right]({\mathrm{O}\mathrm{H})}_2$

Câu hỏi 5 trang 117 Hóa học 12: Nêu các hiện tượng quan sát được ở Thí nghiệm 1. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong thí nghiệm và giải thích.

Phương pháp giải:

Chẳng hạn khi hoà tan CuSO₄ vào nước tạo thành phức chất aqua [Cu(H₂O)₆]²⁺. Có màu xanh. Khi nhỏ thêm vài giọt dung dịch kiềm sẽ tạo thành kết tủa xanh nhạt Cu(OH)₂. Khi cho đến dư dung dịch ammonia vào kết tủa Cu(OH)₂, kết tủa tan, tạo thành dung dịch màu xanh lam chứa ion phức [Cu(NH₃)₄(H₂O)­₂]²⁺, thường viết là [Cu(NH₃)₄]²⁺.

Lời giải:

– Hiện tượng: Ban đầu xuất hiện kết tủa xanh, sau đó kết tủa xanh tan thành dung dịch xanh lam.

– Giải thích:

+ Ban đầu, khi nhỏ dung dịch NH₃ vào dung dịch CuSO₄ thì xuất hiện kết tủa xanh Cu(OH)₂.

${\mathrm{CuSO}}_4+2\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2\downarrow +(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4{)}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$

+ Tiếp tục nhỏ dung dịch NH₃ đến dư, kết tủa xanh Cu(OH)₂ tan trong dung dịch NH₃ tạp phức chất màu xanh lam $\left[\mathrm{C}\mathrm{u}{\left(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\right)}_4\right]({\mathrm{O}\mathrm{H})}_2$.

$\mathrm{C}\mathrm{u}{\left(\mathrm{O}\mathrm{H}\right)}_2+4\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\to \left[\mathrm{C}\mathrm{u}{\left(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\right)}_4\right]({\mathrm{O}\mathrm{H})}_2$

Câu hỏi 6 trang 118 Hóa học 12: Nêu các hiện tượng quan sát được ở Thí nghiệm 2. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong thí nghiệm.

Lời giải:

– Hiện tượng: Dung dịch màu xanh đổi màu thành dung dịch màu vàng.

– Phương trình hóa học: ${\left[\mathrm{C}\mathrm{u}{\left({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\right)}_6\right]}^{2+}+4\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}\to {\left[\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_4\right]}^{2-}+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Câu hỏi 7 trang 118 Hóa học 12: Em hãy vẽ sơ đó tư duy mô tả một số ứng dụng của phức chất.

Lời giải:

Em hãy vẽ sơ đó tư duy mô tả một số ứng dụng của phức chất.

Vận dụng trang 119 Hóa học 12: Bằng kiến thức đã học, em hãy thiết kế poster trình bày một số ứng dụng của phức chất trong y học, dược học và hoá học.

Lời giải:

Học sinh tự vẽ poster với các từ khóa được tìm kiếm trong mục 4 trang 118 sách giáo khoa.

Bài tập

Bài 1 trang 119 Hóa học 12: Trong phức chất, giữa phối tử và nguyên tử trung tâm có loại liên kết nào sau đây?

A. Ion.   

B. Hydrogen. 

C. cho – nhận. 

D. Kim loại.

Lời giải:

Trong phức chất, giữa phối tử và nguyên tử trung tâm có loại liên kết cho – nhận.

→ Chọn C.

Bài 2 trang 119 Hóa học 12: Viết công thức hoá học các phức chất aqua của ion Mn²⁺ và ion Co³⁺. Biết chúng đều có dạng hình học bát diện.

Lời giải:

Công thức phức chất aqua của ion Mn²⁺ là [Mn(H₂O)₆]²⁺.

Công thức phức chất aqua của ion Co³⁺ là [Co(H₂O)₆]³⁺.

Bài 3 trang 119 Hóa học 12: lon [Cu(NH₃)₄]²⁺ có dạng vuông phẳng, ion [Cu(H₂O)₆]²⁺ có dạng bát diện. Hãy vẽ dạng hình học của chúng.

Lời giải:

Lý thuyết Sơ lược về phức chất và sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch

1. Thành phần và dạng hình học của phức chất

– Trong phức chất có nguyên tử trung tâm (còn gọi là nhân trung tâm) và phối tử. Liên kết giữa phối tử và nguyên tử trung tâm là liên kết cho – nhận, trong đó phối tử cho cặp electron chưa liên kết vào orbital trống của nguyên tử trung tâm.

 

Ví dụ: phức chất [Cr(NH₃)₆]³⁺ có nguyên tử trung tâm là Cr³⁺ và phối tử là NH₃

– Dạng hình học của phức chất phổ biến là tứ diện, vuông phẳng và bát diện

 

2. Sự hình thành phức chất trong dung dịch

– 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 hóa trị riêng từ các phân tử H₂O để hình thành các liên kết cho – nhận, tạo ra phức chất aqua theo phương trình hóa học tổng quát sau:;

Mⁿ⁺(aq) + m H₂O(l) $\to$ [M(OH₂)_m]ⁿ⁺(aq)

Với: n là giá trị điện tích của cation kim loại M

m là số phối tử H₂O

[M(OH₂)_m]ⁿ⁺ là công thức tổng quát của phức chất aqua của Mⁿ⁺.

– Phản ứng thay thế phối tử trong phức chất

Ở những điều kiện phù hợp, các anion và phân tử như OH^–, X^– (halide), NH₃,…. Có thể thay thế được một, một số hoặc tất cả các phối tử trong phức chất

Ví dụ: [Cr(OH₂)₆]³⁺(aq) + 6OH^–(aq) $\to$ [Cr(OH)₆]^3-(aq) + 6H₂O(l)

– Dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất trong dung dịch

Các phản ứng tạo phức chất thường có một số dấu hiệu dễ quan sát như sự biến đổi máu sắc, sự hòa tan, sự kết tủa. Trong các dấu hiệu trên, sự biến đổi màu sắc là phổ biến hơn cả

– Phản ứng thay thế phối tử trong phức chất

Ở những điều kiện phù hợp, các anion và phân tử như OH^–, X^– (halide), NH₃,…. Có thể thay thế được một, một số hoặc tất cả các phối tử trong phức chất

Ví dụ: [Cr(OH₂)₆]³⁺(aq) + 6OH^–(aq) $\to$ [Cr(OH)₆]^3-(aq) + 6H₂O(l)

3. Một số ứng dụng của phức chất

– Phức chất có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực, như y họcc, dược hóa, hóa học,…

– Phức chất có ý nghĩa to lớn trong ngành y học và dược học. Nhiều dẫn xuất có hoạt tính sinh học trên cơ thể người là phức chất của các kim loại như Cu, Zn, Co, Pt, Au,… Đây là cơ sở cho việc sản xuất thuốc chữa bệnh.

Sơ đồ tư duy Sơ lược về phức chất và sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch

Xem thêm các bài giải bài tập Hóa Học lớp 12 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 15. Các phương pháp tách kim loại

Bài 16. Hợp kim – Sự ăn mòn kim loại

Bài 17. Nguyên tố nhóm IA

Bài 18. Nguyên tố nhóm IIA

Bài 19. Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Bài 20. Sơ lược về phức chất và sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch