30 đề thi học sinh giỏi môn hóa học lớp 10 & 11 của các trường chuyên khu vực duyên hải đồng bằng bắc bộ có đáp án

3. Chất S ở dạng rắn có màu vàng, phản ứng với lượng dư K kim loại trong NH3 lỏng cho chất rắn Z màu vàng
nhạt, nghịch từ. Chất Z bị phân hủy nhanh khi tiếp xúc với không khí ẩm tạo thành lại chất S. Nếu cho 3,1910
gam chất Z vào nước (dư) thì thu được 0,224 lít khí H2 (đktc). Cho biết Z chứa 49,0% K theo khối lượng. Hãy
xác định công thức hóa học, dự đoán cấu trúc phân tử của Z và viết các phương trình phản ứng xảy ra.
HD:
Nội dung
1. - NiCl2 + 2CN – + 2H2O Ni(OH)2↓ (R, xanh) + 2HCN + 2Cl –
- Ni(OH)2 + 4CN – [Ni(CN)4] 2– (S, màu vàng) + 2OH –
- [Ni(CN)4] 2– + CN – [Ni(CN)5] 3– (T, màu đỏ)
Điểm
0,125.3 =
0,375
2. Ni 2+ cấu hình d 8 , ion phức chất [Ni(CN)4] 2– nghich từ do vây sẽ lai hóa trong, hai e độc
thân sẽ ghép đôi. Vói phối trí 4 sẽ phù hợp với dạng dsp 2 , cấu trúc hình học vuông phẳng.
Học sinh có thể suy luận do CN - là phối tử trường mạnh
3d 8 4s 4p 4 cặp e nhận từ 4 CN -
Ion phức chất [Ni(CN)5] 3– nghịch từ do vậy sẽ lai hóa trong dạng dsp 3 lưỡng chóp tam giác.
Số phối trí 5 trong [Ni(CN)5] 3– học sinh có thể suy luận từ sự lai hóa vì ion d 8 chỉ còn tối đa 5
AO trống trong trường hợp lai hóa trong.
3d 8 4s 4p 5 cặp e nhận từ 5 CN -
Cấu trúc hình học (đối với chất T, học sinh vẽ chóp đáy vuông vẫn cho điểm vì trong dung
dịch, hai dạng đông phân có thể chuyển hóa cho nhau bởi sự quay Berry)
S
T
CN
CN
Ni
CN
CN
2
CN
CN
Ni
CN
CN
3. Chất Z bị khử, d 8 d 10 (do nghịch từ) Ni có số oxi hóa (0) => chất khử rất mạnh
Phản ứng với nước Ni 0 Ni +2 => số mol Ni 0 = số mol H2 = 0.01 mol.
MZ = 3,191/0,01 = 319,1 g/mol
K chiếm 49% theo khối lượng, => tỉ lệ số nguyên tử K: Ni là 4:1,
Phản ứng trao đổi phối tử không xảy ra vì CN – liên kết bền với nguyên tử có mức oxi hóa
thấp.
Phản ứng Z tạo thành S trong không khí để xác định phối tử trong Z là CN - . Công thức phù
hợp là K4[Ni(CN)4],
Phản ứng:: K2[Ni(CN)4] + 2K K4[Ni(CN)4]
K4[Ni(CN)4] + O2 K2[Ni(CN)4] + K2O
K4[Ni(CN)4] + 2H2O K2[Ni(CN)4] + 2KOH + H2
Chú ý phản ứng trong không khí ẩm, học sinh có thể viết phương trình với O 2 hoặc hơi nước.
Số phối trí 4 của cấu hình d 10 phù hợp với cấu trúc tứ diện, lai hóa sp 3
CN
4
CN
3
0,25
0,25
0,25
0,25
0,125.3=
0,375
CN
Ni
CN
CN
0,25
------------------------------------HẾT----------------------------------