Một dung dịch chứa [Co(H2O)6]2+(aq), [CoCl4]2-(aq) và Cl-(aq) đang ở trạng thái cân bằng theo cân bằng (∗) ở nhiệt độ phòng và có màu hồng.
[Co(H2O)6]2+(aq) + 4Cl-(aq) ⇌ [CoCl4]2-(aq) + 6H2O(l) (∗)
Biết [Co(H2O)6]2+ có dạng hình học bát diện; [CoCl4]2- có dạng hình học tứ diện. Khi đun nóng, dung dịch chuyển sang màu xanh. Sau đó, khi thêm Ag+(aq), dung dịch chuyển về màu hồng.
a) Phản ứng (∗) là phản ứng tỏa nhiệt.
b) Vì phức chất [Co(H2O)6]2+ có dạng hình học bát diện nên mỗi phối tử nước chỉ sử dụng một trong hai cặp electron dùng chung giữa nguyên tử oxygen với nguyên tử hydrogen cho vào orbital trống của nguyên tử trung tâm để tạo 6 liên kết cho – nhận giữa phối tử với nguyên tử trung tâm.
c) Phức chất [Co(H2O)6]2+ có màu hồng.
d) Số oxi hóa khác nhau của cobalt trong phức chất [Co(H2O)6]2+ và phức chất [CoCl4]2- là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau về màu sắc của hai phức này.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sai
Khi thêm Ag+ thì nồng độ Cl- giảm (do tạo AgCl) nên cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch và thấy dung dịch chuyển sang màu hồng chứng tỏ [Co(H2O)6]2+ có màu hồng và [CoCl4]2- có màu xanh.
Khi đun nóng dung dịch chuyển sang màu xanh (chiều thuận) chứng tỏ chiều thuận thu nhiệt.
(b) Sai
Đúng là dạng bát diện (6H2O ở 6 đỉnh và Co2+ ở tâm) thì mỗi phối tử H2O chỉ tạo 1 liên kết cho – nhận với Co2+. Tuy nhiên phát biểu sai khi nói lấy cặp electron của liên kết O-H để tạo liên kết cho – nhận. Ngoài 2 cặp electron tạo liên kết O-H, O vẫn còn 2 cặp electron hóa trị tự do chưa liên kết và một trong 2 cặp này mới tạo ra liên kết cho – nhận.
(c) Đúng, [Co(H2O)6]2+ có màu hồng như phân tích ở trên.
(d) Sai, Co có cùng số oxi hóa +2 trong 2 phức chất [Co(H2O)6]2+ và [CoCl4]2-. Màu sắc của chúng khác nhau là do cấu trúc hình học khác nhau và bản chất các phối tử khác nhau.