Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Cân dung dịch chứa hợp chất tan 1.1.1 Khái niệm dung dịch 1.1.2 Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa dung dịch bão hòa 1.1.3 Độ tan 1.1.3.1 Khái niệm độ tan 1.1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ tan 1.1.3.2.1 Các yếu tố vật lí 1.1.3.2.2 Các yếu tố hóa học 1.1.3.3 Qui ước tính tan hiđroxit, muối 1.1.4 Tích số tan 10 1.1.5 Nguyên tắc đánh giá tích số tan từ độ tan 11 1.1.6 Tích số tan điều kiện 13 1.2 Cân oxi hóa – khử 14 1.2.1 Định nghĩa phản ứng oxi hóa – khử 14 1.2.2 Thế điện cực sức diện động pin 14 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới cân oxi hóa – khử 16 Trần Thị Tươi i K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 2: TÍNH TÍCH SỐ TAN CỦA HỢP CHẤT TAN 17 2.1 Tính tích số tan từ độ tan 17 2.1.1 Bài tập minh họa lí thuyết 17 2.1.2 Bài tập nâng cao 23 2.1.2.1 Tính tích số tan hợp chất tan bỏ qua trình phụ 23 2.1.2.2 Tính tích số tan từ độ tan hợp chất tan dung dịch bão hòa chứa ion đồng dạng bỏ qua q trình phụ 29 2.1.2.3 Tính tích số tan từ độ tan có q trình phụ ion tạo từ hợp chất tan 33 2.1.2.3.1 Dạng toán tính đến q trình phụ gốc axit ion kim loại 33 2.1.2.3.2 Dạng toán xét trình phụ gốc axit ion kim loại 42 2.2 Tính tích số tan từ điện cực sức điện động pin 47 2.2.1 Bài tập minh họa lí thuyết 47 2.2.2 Bài tập vận dụng nâng cao 48 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 Trần Thị Tươi ii K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ĐLTDKL: Định luật tác dụng khối lượng ĐLBTNĐĐ: Định luật bảo toàn nồng độ đầu Ox: Oxi hoá Kh: Khử to: Nhiệt độ Trần Thị Tươi iii K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Như biết, chương trình hóa học phổ thơng có đề cập tới hai loại phản ứng hóa học Loại thứ phản ứng có thay đổi số oxi hóa gọi phản ứng oxi hóa – khử Loại thứ hai phản ứng trao đổi có tạo thành hợp chất tan Một điểm chung hai loại phản ứng hóa học ta xây dựng sở lí thuyết để vận dụng giải tập Đó dạng tập liên quan tới tích số tan Tích số tan đại lượng số cân bằng, có vai trò quan trọng dùng để đánh giá độ tan chất dung dịch bão hịa Do đó, tích số tan độ tan có mối liên hệ với ta tính tích số tan từ độ tan ngược lại Mặt khác, năm gần tác giả nghiên cứu tập liên quan đến phản ứng tạo thành hợp chất tan Chương phản ứng tạo thành hợp chất tan có vai trị quan trọng, giúp phân loại số dạng tập liên quan tới tích số tan độ tan Chính tơi chọn đề tài: “Phân loại phương pháp giải tập tính tích số tan từ độ tan” Với mong muốn nâng cao hiểu biết cho thân góp phần nhỏ bé vào việc nâng cao chất lượng học tập phần cân ion dung dịch Mục đích nghiên cứu Xây dựng sở lí thuyết đơn giản cân ion dung dịch cân oxi hố - khử Từ mà phân loại số dạng tập thường gặp tính tích số tan giải tập dựa vào sở lí thuyết Làm quen với nghiên cứu khoa học Trần Thị Tươi K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nhiệm vụ nghiên cứu Tóm tắt lí thuyết phần tích số tan, độ tan, yếu tố ảnh hưởng tới độ tan, phần điện cực sức điện động pin Nghiên cứu cách vận dụng kiến thức đơn giản độ tan, sức điện động để giải dạng tập tích số tan Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cơ sở lí thuyết đơn giản tích số tan số dạng tập thường gặp tích số tan chương trình phổ thơng chương trình cao đẳng đại học Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu: Từ sách giáo trình đại học đưa lí thuyết đơn giản phản ứng tạo thành hợp chất tan phản ứng oxi hóa – khử Giải tập tích số tan dựa vào độ tan dựa vào điện cực sức điện động pin từ mà phân dạng rút phương pháp giải Trần Thị Tươi K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Cân dung dịch chứa hợp chất tan 1.1.1 Khái niệm dung dịch Dung dịch hỗn hợp đồng bao gồm chất tan dung mơi 1.1.2 Dung dich chưa bão hịa, dung dich bão hòa dung dịch bão hòa Dung dich chưa bão hòa dung dịch hòa tan thêm chất tan điều kiện cho Ví dụ: Hịa tan 10 gam tinh thể NaCl vào dung dịch NaCl (dung dịch A) nhiệt độ toC, thấy NaCl tan hết Vậy dung dịch A dung dịch chưa bão hòa Dung dịch bão hòa dung dịch khơng thể hịa tan thêm chất tan điều kiện cho Dung dịch bão hòa dung dịch chứa lượng chất tan nhiều so với lượng chất tan dung dịch bão hịa điều kiện 1.1.3 Độ tan 1.1.3.1 Khái niệm độ tan Khi hịa tan chất điện li tan MmAn nước ion Mn+, Am- phần tử cấu trúc mạng lưới tinh thể chất điện li, bị hyđrat hóa chuyển mvào dung dịch dạng phức chất aqua: M(H O)n+ x , A(H O) y mKhi hoạt độ ion M(H O)n+ x , A(H O) y dung dịch tăng lên đến mức độ xảy q trình ngược lại, có nghĩa số ion hyđrat hóa kết tủa lại bề mặt tinh thể Đến lúc tốc độ q trình thuận (q trình hịa tan chất rắn) nghịch (quá trình ion kết tủa), có cân thiết lập pha rắn dung dịch bão hòa: Trần Thị Tươi K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội M m A n + (mx+ny) Khóa luận tốt nghiệp mmM(H O)n+ x + nA(H O) y (pha rắn) (1.1) (dung dịch bão hòa) Khi cân (1.1) đạt trạng thái cân bằng, lúc đo thu dung dịch bão hịa dung dịch có chứa lượng chất tan định, lượng chất tan gọi độ tan (S) Độ tan S biểu diễn đơn vị khác nhau: g/100g dung mơi, g/l, mol/l Nếu theo (1.1) ta hiểu khái niệm độ tan sau: Độ tan nồng độ chất điện li dung dịch bão hòa điều kiện cho Khái niệm đề cập đến chất rắn tan dung môi nước độ tan lượng chất tan điện li thành ion Đây vấn đề cần hiểu độ tan hợp chất tan cân ion 1.1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan 1.1.3.2.1 Các yếu tố vật lí Bản chất chất tan: Mỗi chất tan có độ tan định Các dạng đa hình thù hình chất có độ tan khác VD: Độ tan (theo g/100 g H2O) số chất tan nước 20o C: Chất Độ tan(s) CaI2 NaCl H3PO3 CaCO3 AgI 209,0 36,0 5,0 13.10-4 13.10-8 Bản chất dung mơi: Với dung mơi khác độ tan chất khác điều kiện VD: Độ tan KI (theo % khối lượng) dung môi 20o C Dung môi H2O NH3(lỏng) CH3OH CH3COCH3 Độ tan (s) 59,8 64,5 14,97 1,302 Trần Thị Tươi K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nhiệt độ: Nhiệt độ thay đổi độ tan thay đổi Sự thay đổi có liên quan đến hiệu ứng nhiệt hòa tan Đối với chất thu nhiệt hịa tan, độ tan tăng theo nhiệt độ ngược lại + Với chất tan chất rắn, q trình hịa tan thường thu nhiệt nên độ tan thường tăng tăng nhiệt độ + Với chất tan chất khí q trình hịa tan thường tỏa nhiệt nên độ tan thường giảm tăng nhiệt độ Ngồi độ tan cịn phụ thuộc vào áp suất, trạng thái vật lí pha rắn, thành phần dung dịch (lực ion, chất tạo phức, pH ) 1.1.3.2.2 Các yếu tố hoá học a Ảnh hưởng ion chung Từ ảnh hưởng ion chung tới độ tan nên ta tính trực tiếp tích số tan từ độ tan lực ion đó, trường hợp chất kết tủa chất điện li mạnh dung dịch ion khơng tham gia vào phản ứng phụ khác Kết tủa MnAn có dạng sơ đồ sau: MmAn ⇄ mM + nA (để đơn giản ta không ghi điện tích ion) Nếu qui ước S độ tan mol, nồng độ tương ứng ion M A mS nS, Ks tích số tan Ta tính trực tiếp tích số tan từ độ tan theo biểu thức sau đây: Ks = [M]m[A]n = (mS)m (nS)n Nếu dung dịch có ion chung với ion kết tủa, bỏ qua nồng độ ion kết tủa hồ tan Ví dụ, nồng độ lượng dư ion Mm+ CM tính tích số tan từ phương trình: Ks = (CM + mS)m (nS)n ≈ (CM)m (nS)n Chú ý rằng, tính xác giá trị tích số tan Ks phụ thuộc vào lực ion chung có phần ion kết tủa tan Trần Thị Tươi K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp b Ảnh hưởng nồng độ ion hyđro Nếu anion kết tủa gốc axit yếu độ tan kết tủa thay đổi theo độ axit - Trước hết, ta xét muối đơn axít yếu HA: MAn ⇄ Mn+ + nAnA- + nH+ ⇄ nHA Nếu CA nồng độ toàn phần A hay CA = [A-] + [HA] α1 phần tồn lượng A dạng ion hố thì: Ks = [Mn+][A-]n = [Mn+] α1n CnA đó: α1 = Ka  H +K a   + Nếu biết [H+] tính α1 thay vào Ks tính tích số tan điều kiện K s' Ks α1n K s' = [Mn+] CnA = giá trị phụ thuộc vào pH dùng để tính độ tan cách dễ dàng - Xét muối axít hai nấc: Cũng suy luận tương tự trên, khác nồng độ ion anion hoá trị hai [A2-] biểu diễn α 2CA , α phần toàn lượng A dạng A2- xác định phương trình: α2 = K1 K +  H  + K1  H +  + K1K c Ảnh hưởng thuỷ phân anion Nếu anion muối tan bị thuỷ phân nước, ví dụ: MA ⇄ M+ + A- Trần Thị Tươi Ks K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp A- + H2O ⇄ HA + OH- KW KA H2O ⇄ H+ + OH- Kw Ta dùng hệ thức trung hoà điện: [M+] + [H+] = [A-] + [OH-] phương trình với bốn ẩn số Trong trường hợp anion bị thuỷ phân hai hay nhiều nấc tính lại cịn phức tạp Tuy thường đơn giản Nếu độ tan bé lượng ion hyđroxyl tạo thành phản ứng không đáng kể so với lượng có nước, coi pH = Dựa vào giá trị pH ta tính dễ dàng phần anion không bị thuỷ phân Trong trường hợp khác, lại coi nồng độ hyđroxyl nước thuỷ phân vô bé so với lượng tạo thành thuỷ phân d Ảnh hưởng thuỷ phân cation Các cation nhiều kim loại nặng thuỷ phân mức độ đáng kể ảnh hưởng đến độ tan muối khó tan chúng Ta xét trường hợp đơn giản phản ứng thuỷ phân theo nấc: M n+ + H 2O MOH(n-1)+ + H + M(OH)(n-1)+ + H 2O K1 M(OH)(n-2)+ + H+ K2 … Có thể coi số phản ứng số phân ly axit cation hyđrat hố ion Mn+ Do tính phần β kim loại trạng thái hyđrat hố, theo phương trình có dạng: n β= n  H +  + K1  H +  Trần Thị Tươi n-1  H +  n-2 + K1K  H +  + + K1K K n K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp - Sự tạo phức hiđroxo Pb2+: Pb2+ + H2O ⇄ *β = Pb(OH)+ + H+ *β = 10-7,80 (2)  H +   Pb(OH) +   Pb 2+  CPb2+ = [ Pb2+] + [Pb(OH)+] → [Pb(OH)+] = CPb2+ - [Pb2+] →β= →β=  h C Pb2+ -  Pb 2+   2+  Pb  10-6 (1,25.10-3 - a) a = 10-7,8 = 10-7,8 → a = 1,496 10-6M → Ks = [Pb2+][I-]2 = 1,339.10-8 Bài 2: Cho biết độ tan BaF2 pH = 1,32.10-2M Tính tích số tan BaF2 Cho *β Ba(OH)+ =10-13,36, Ka(HF)=10-3,17 Giải Đây dạng toán muối tương ứng bazơ mạnh với axit yếu, dạng tốn xét đến qúa trình proton hóa gốc axit Vì ion Ba2+ có số *β nhỏ nên bỏ qua q trình tạo phức hiđroxo ion Ba2+ Ta có cân xảy dung dịch: BF2 ⇄ Ba2+ + 2F- Trần Thị Tươi Ks 38 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp F- + H+ ⇄ HF 3,17 K -1 a = 10 Ta có: [Ba2+] = S = 1,32.10-2M CF- = 2S = [F-] + [HF] = 2,64.10-2M -2 → [F-] (1+ K -1 a h) = 2,64.10 → [F-] (1+103,17.10-3) = 2,64.10-2 → [F-] = 0,0106M → K s,BaF2 = [Ba2+][F-]2 = 1,32.10-2.(0,0106)2 = 1,497.10-6 Bài 3: Cho độ tan CaCO3 pH = 3,34.10-4M Tính tích số tan CaCO3 Biết *β Ca(OH)+ = 10-12,6; H2CO3 có K a1 = 10-6,35, K a = 10-10,33 Giải Hợp chất thuộc dạng hợp chất tan tương ứng với bazơ mạnh đa axit yếu Vì ion Ca2+ có số *β nhỏ nên bỏ qua trình tạo phức hiđroxo ion Ca2+ Ta xét tới trình phụ ion CO32- tham gia trình proton hóa Các cân xảy ra: CaCO3 ⇄ Ca2+ + CO32- Ks Ca2+ + H2O ⇄ Ca(OH)+ + OH- *β + CO32- + H ⇄ HCO3- K -1a2 Trần Thị Tươi 39 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp HCO3- + H+⇄ H2CO3 K -1 a1 Ta có: [Ca2+] = S = 3,34.10-4M CCO  S  [CO32- ] + [HCO3 ] + [H CO3 ] 2-  S = [CO32- ](1 + K -1a h + K -1a1 K -1a h )  [CO32- ] =  [CO32- ] = S -1 a2 + K h + K -1a1 K -1a h 3,34.10-4  1, 48.105 10,33 9 10,33 6,35 18  10 10  10 10 10 Vậy tích số tan CaCO3: -4 -5 -9 K s,CaCO3 = Ca 2+  CO32-  = 3,34.10 1,48.10 = 4,94.10 Bài 4: Hãy tính tích số tan canxi oxalat pH = Biết độ tan S = 8,1.10-5M Cho H2C2O4 có K1 = 10-1,25, K2 = 10-4,27, *βCa(OH)+ = 10-12,6 Giải Các cân xảy dung dịch: CaC2O4 ⇄ Ca2+ + C2O42- Ks (1) + C2O24 + H 4,27 K -1 = 10 (2) K1-1 = 101,25 (3) *β (4) ⇄ HC2O-4 HC2O-4 + H+ ⇄ H2C2O4 Ca2+ + H+ ⇄ Ca(OH)+ + H+ Vì *β nhỏ nên bỏ qua tạo phức hiđroxo ion Ca2+, ta xét tới ion C2O 2-4 tham gia q trình proton hố Xét cân (2), (3): Ta có: CC O2- = [ C2O24 ] + [ HC2O ] + [H2C2O4] 1 1 1 = [ C2O24 ] (1+K h + K K h ) = S Trần Thị Tươi 40 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội  → C2O24  = Khóa luận tốt nghiệp S + K h + K1-1 K 2-1h -1 8,1.10 5 =  10 4, 2710   101, 2510 4, 2710 8 = 2,83.10-5 [Ca2+] = S = 8,1.10-5 -5 -5 -9 → Ks = [Ca2+][ C2O24 ] = 8,1.10 2,83.10 = 2,29.10 c Tính tích số tan có q trình tạo phức Bài 1: Tính tích số tan AgI Biết độ tan AgI NH3 4,2.10-5M Giải Các cân xảy dung dịch: AgI ⇄ Ag+ + I- Ks (1) Ag+ + NH3 ⇄ AgNH3+ lg K1 = 3,32 (2) AgNH3+ + NH3 ⇄ Ag(NH3 )+2 + H+ lg K2 = 3,92 (3) Ag+ + H2O ⇄ AgOH + H+ lg*β = -11,7 (4) lg Kb = -4,67 (5) NH3 + H2O ⇄ NH +4 + OH- Độ tan AgI nhỏ, nồng độ NH3 lớn, coi hồ tan Ag+ chuyển thành phức có số phối trí cao Ag(NH )+2 *β bé, bỏ qua tạo phức hiđroxo Kb tương đối bé coi proton hố NH3 xảy với mức độ khơng lớn Có thể tổ hợp cân (1), (2), (3): Ag+ + 2NH3 ⇄ Ag(NH3 )+2 + IC [] K = Ks.K1.K2 1- 2S Trần Thị Tươi S S 41 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội → Khóa luận tốt nghiệp S2 = K = Ks.K1.K2 (1-2S)2 → Ks = (4,2.10-5 )2 S2 = = 1,015.10-16 -5 3,32 3,92 (1-2S) K1K (1-2.4,2.10 ) 10 10 Bài 2: Độ tan Cd(OH)2 nước có chứa ion CN- 2,4.10-3M Tính tích số tan Cd(OH)2 Biết: [CN-] = 1,00.10-3, ion Cd2+ tạo phức với phối tử CN- có số phức nấc K1 = 105,48 M-1, K2 = 105,12 M-1 K3 = 104,63 M-1, K4 = 103,68 M-1 Giải Các trình xảy dung dịch: Cd(OH)2 ⇄ Cd2+ + 2OH- Cd2+ + CN- ⇄ Ks [Cd(CN)]+ β1 = K1 = 105,48 M-1 Cd2+ + 2CN- ⇄ [Cd(CN)2] β2 = K1K2 = 1010,6 M-1 Cd2+ + 3CN- ⇄ [Cd(CN)3]- β3 = K1K2K3 = 1015,23 M-1 Cd2+ + 4CN- ⇄ β4 = K1K2K3K4 = 1018,88 M-1 [Cd(CN)4]2- Ta có: CCd2+ = [Cd(CN)]+ + [Cd(CN)2] + [Cd(CN)3]- + [Cd(CN)4]2- = S ↔ S = [Cd2+].(1+ β1[CN-] + β2[CN-]2 + β3[CN-]3 + β4[CN-]4 ) ↔ S = [Cd2+].(1+ 105,48.10-3 + 1010,6.10-6 + 1015,23.10-9 + 1018,88.10-12 ) = 9,324.106 [Cd2+] = 2,4.10-3M → [Cd2+] = 2,57.10-10M có [OH-] = 2S = 2.2,4.10-3 = 4,8.10-3M → Ks = [Cd2+][OH-]2 = 2,57.10-10.4,82.10-6 = 5,92.10-15 2.1.2.3.2 Bài toán xét trình phụ gốc axit ion kim loại Bài 1: Tính tích số tan FeS pH = 5, biết độ tan FeS 2,43.10-4M Trần Thị Tươi 42 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Giải Fe2+ FeS ⇄ Fe2+ + H2O ⇄ S2- + H+ + S2Fe(OH)+ KS (1) lg*β = -5,92 (2) ⇄ HS- -12,9 -1 ) K -1 a = (10 (3) HS- + H+ ⇄ H2S -7,02 -1 ) K -1 a1 = (10 (4) Gọi Ks tích số tan FeS, S độ tan FeS Ta có: Ks = [Fe2+][S2-] (5) → S = CFe2+ = [Fe2+] + [Fe(OH)+] = [Fe2+] (1+*β.h-1) → [Fe2+] = S 1+*β.h -1 (6) → S = CS2- = [S2-] + [H2S] + [HS-] -1 = [S2-][ + K -1 a h + ( K a1 K a ) h ] →[S2-] = S + K h + K -1a1 K -1a h (7) -1 a2 Thay (6), (7) vào (5) ta được: Ks = S S -1 -1 + *βh + K a h + K a-11 K a-12 h Thay S = 2,43.10-4, *β = 10-5,92, K a2 = 10-12,9, K a1 = 10-7,02 Trần Thị Tươi 43 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Ks  Khóa luận tốt nghiệp 2, 43.104.2, 43.104  6, 277.1018 5,92 12,9 5 7,02 12,9 10 (1  10 10 )(1  10 10  10 10 10 ) Bài 2: Tính tích số tan NiS pH = Biết độ tan NiS 1,31.10-10M Cho *β Ni(OH)+ =10-8,94, H2S có K a1 =10-7,02, K a =10-12,9 Giải Đây dạng toán xét trình phụ: Sự tạo phức hiđroxo Ni2+ trình proton hóa S2- Các q trình xảy dung dịch: NiS ⇄ Ni2+ + S2- Ks Ni2+ + H2O ⇄ Ni(OH)+ + H+ *β S2- + H+ ⇄ HS- K -1 a2 HS- + H+ ⇄ H2S K -1 a1 Xét trình tạo phức hiđroxo Ni2+, ta có: C Ni  [Ni 2+ ] + [Ni(OH) + ] = [Ni 2+ ](1 + *βh -1 ) 2+ → [Ni2+] = S(1 + *βh-1)-1 Xét trình proton hóa S2- ta có: CS2-  [S2- ] + [HS- ] + [H S ] = [S2- ](1 + K -1a h + K -1a K -1a1 h )  S  [S2- ]= S + K h + K a-12 K a-11 h -1 a2 Khi đó: Ks,NiS = [N2+][S2-] = S2(1 +*βh-1)(1 + K -1a2 h + K -1a1 K -1a2 h2)-1 Thay số vào ta dược: Ks,NiS = 9,944.10-25 Bài 3: Tính tích số tan PbSO4 biết độ tan PbSO4 pH = 6,8 10-3,81 Cho *β Pb(OH)+ = 10-7,8; K -1a2 = 10-2 Giải Trần Thị Tươi 44 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đây thuộc dang tốn xét đến q trình phụ ion Pb2+ tạo phức hiđroxo ion SO 2-4 tham gia trình proton hóa Xét cân PbSO4 pH = 6,8: PbSO4 ⇄ Pb2+ + SO24 Ks Pb2+ + H2O ⇄ Pb(OH)+ + H+ *β + SO24 + H ⇄ HSO K -1 Ta có: C Pb2+  [Pb 2+ ] + [Pb(OH) + ] = [Pb 2+ ](1 + *β.h -1 )  S  [Pb 2+ ] = S + *βh -1 Ta có: CSO2-  [SO 2-4 ] + [HSO -4 ] = [SO 2-4 ](1 + K -1a h + K -1a1 K -1a h )  S  [SO 2-4 ] = S + K -1a h + K -1a1 K -1a h  K s,PbSO4 = [Pb 2+ ][SO 42- ] =  K s,PbSO4 S2 (1 + *βh -1 )(1 + K a-12 h + K -1a1 K -1a h ) 103,81.103,81   2,18.108 7,8 6,8 6,8 (1  10 10 ).(1  10 10 ) Bài 4: Cho độ tan HgS nước 7,6.10-22M Tính tích số tan HgS Giải Các cân xảy dung dịch: HgS ⇄ Trần Thị Tươi Hg2+ + S2- Ks 45 (1) K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hg2+ + H+ ⇄ Hg(OH)+ + H+ S2- + H+ *β (2) ⇄ HS- 12,9 K -1 = 10 (3) HS- + H+ ⇄ H2S K1-1 = 107,02 (4) -12 Xét cân (1): S = C Hg 2+ = CS2- = 7,6.10 M Xét cân (2): *β =  Hg(OH)+   H +      2+  Hg    Vì HgS tan nên chấp nhận nồng độ H+ nồng độ H+ nước, nghĩa h = [H+] = 10-7  Hg(OH)+    *βh-1 = 10-3,65.107 = 103,35 →  2+  Hg    (a) C Hg2+ =  Hg 2+  +  Hg(OH) +  = 7,6.10-22 → [Hg(OH)+] = 7,6.10-22 - [Hg2+] (b) Từ (a) (b) ta có: 7,6.10-22 -  Hg 2+   Hg 2+  3,35  x + 10 7,6.10-22 - x hay = 103,35 x x = 7,6.10-22  x = 3,393.10 Trần Thị Tươi =10 3,35 -25 46 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2+ -25  [Hg ] = 3,393.10 Khóa luận tốt nghiệp M Xét cân (3) (4) ta có: CS2- = S2-  +  HS-  + H 2S = 7,6.10-22 2-1 -1 -1 = S  (1 + K h + K1 K h ) 7,6.10 22  4,67.10  28 → [S ] = 12 , 7 , 02 12 , 14  10 10  10 10 10 2- Vậy Ks = [Hg2+][S2-] = 3,393.10-25.4,674.10-25 ≈ 10-51 2.2 Tính tích số tan từ điện cực sức điện động pin 2.2.1 Bài tập minh họa lí thuyết Bài 1: Tính tích số tan hợp chất tan trường hợp sau: a) Cho E 0Ag+ b) Cho E0Ag+ = 0,779 V; E 0AgCl Ag Ag c) Cho E 0Cu2+ = 0,207 V Tính Ks(AgCl) Ag = 0,779 V; E 0Ag2SO4 Cu + = 0,153 V; E0Cu 2+ = 0,056 V Tính Ks(Ag2SO4) Ag = 0,863 V Tính Ks(CuI) CuI Giải Với dạng tập giải theo cách: Cách 1: Đi từ tổ hợp cân theo số K Cách 2: Đi từ phương trình (I) (phần lí thuyết), sau sử dụng phương trình (II) suy Ks a)Có phản ứng xảy điện cực: Ag+ + 1e ⇄ Ag AgCl↓ ⇄ Ag+ + Cl- Trần Thị Tươi E10 = 0,799 V Ks = ? 47 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp AgCl↓ + 1e ⇄ Ag + ClÁp dụng phương trình (II): E0AgCl = E0Ag+ Ag E02 = 0,207 V 0,0592 lg Ks m + Ag → 0,207 = 0,799 + 0,0592 lgKS → Ks = Ks(AgCl) = 1,00.10-10 b) 2│Ag + + 1e ⇄ Ag E10 = 0,799V Ag2SO4 ⇄ 2Ag+ + SO24 Ks Ag2SO4 + 2e ⇄ 2Ag + SO24 E 0Ag 2SO4 /Ag = E 0Ag + /Ag + E 02 = 0,656V 0,0592 lgK s Thay số vào ta được: Ks = 1,00.10-10 Cu+ -1e ⇄ Cu2+ E10 = 0,153V CuI ⇄ Cu+ + I- Ks c) CuI - 1e ⇄ Cu+ + I- E 0Cu 2+ CuI =E Cu 2+ Cu 0,0592 lgK s Thay số vào ta được: → Ks = 10-11,99 2.2.3 Bài tập vận dụng nâng cao Bài 1: Xác định tích số tan AgBr, biết pin tạo điện cực hiđro tiêu chuẩn điện cực Ag│AgBr,Br- 0,10M có sức điện động 0,13V Cho E0Ag+ = 0,799V, điện cực hiđro tiêu chuẩn điện cực anot Ag Giải Trần Thị Tươi 48 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đây dạng toán thiết lập pin điện tạo hai điện cực cực biết điện cực lại Dựa điện cực tìm được, tính tích số tan hợp chất tan giống việc tính tích số tan từ điện cực điện cực trị số Epin = 0,13 = 0,799 + 0,0592lgKs,AgBr - 0,0592lg0,1 - Ks,AgBr = 10-12,30 → Bài toán thuộc loại pin điện tạo điện cực tiêu chuẩn điện cực nghiên cứu, pin thuộc dạng gặp phổ biến thực tế Bài 2: Cho sơ đồ pin: (-) Zn│Zn2+ (0,10M)║KCl (0,50M)│AgCl, Ag (+) E 0Zn2+ Zn = -0,763 V, E 0Ag+ = 0,799V, Epin = 1,074 V Ag Tính tích số tan muối AgCl Giải Đây dạng toán tự thiết lâp loại pin với nồng độ chất tùy ý Thông qua giá trị điện cực tiêu chuẩn cặp oxi hóa - khử biết dựa vào thực nghiệm đo sức điện động pin từ tính tích số tan hợp chất tan tiếp xúc với điện cực kim loại Hệ thức tính sức điện động pin: Epin = E(+) – E(-) 0,0592 lg[Zn2+]) Ag Thay giá trị điện cực tiêu chuẩn, nồng độ chất sức điện = ( E 0Ag+ + 0,0592lgKs(AgCl) - 0,0592lg0,5) - (-0,763 + động pin tính được: Ks(AgCl) = 10-10 Trần Thị Tươi 49 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 2+ Bài 3: Cho oxi hóa – khử tiêu chuẩn cặp Cu Cu E0 = 0,153V Thế oxi hóa – khử tiêu chuẩn cặp có dư thioxianat SCN- để tạo kết tủa CuSCN 0,998V Hãy tính tích số tan cuả CuSCN Giải Khi ion Cu+ khơng tạo kết tủa thì: Cu2+ + 1e ⇄ Cu+ E=E Cu 2+ /Cu + [Cu 2+ ] [Cu 2+ ] + 0,0592lg = 0,153 + 0,0592lg [Cu + ] [Cu + ] (a) Khi có dư SCN- để tạo kết tủa CuSCN thì: Cu2+ + 1e + SCN- ⇄ CuSCN E = E0’ + 0,0592 lg[Cu2+][SCN-] E0’ = E [Cu2+][SCN-] = : [Cu 2+ ] K s,CuSCN [Cu  ] 1 [Cu 2 ]  [Cu  ] K s ,CuSCN (b) Từ (a) (b) suy ra: E 0' = E Cu 2+  lg + 0,0592lg Cu K s,CuSCN = K s,CuSCN 0,998 - 0,153 = 14,273 0,0592  K s,CuSCN  5, 3.1015 Vậy tích số tan CuSCN 5,3.10-15 Trần Thị Tươi 50 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Qua khố luận tơi làm được: Xây dựng sở lí thuyết tích số tan, độ tan chất dung dịch, điện cực tiêu chuẩn Phân loại số dạng tập tính tích số tan từ độ tan tích số tan từ điện cực sức điện động pin Do thời gian có hạn đề tài dừng lại mức độ nhỏ chắn không tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy giáo bạn sinh viên đóng góp ý kiến để đề tài tơi hồn thiện Trần Thị Tươi 51 K33C- Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO GS TS Nguyễn Tinh Dung (2007), Hóa học phân tích 1: Cân ion dung dịch, NXB Đại học sư phạm Hà Nội GS TS Nguyễn Tinh Dung (2007), Hóa học phân tích phần II: Các phản ứng ion dung dịch nước, NXB Giáo dục GS TS Nguyễn Tinh Dung (2008), Hóa học phân tích phần III: Các phương pháp định lượng hóa học, NXB Giáo dục GS TS Nguyễn Tinh Dung (1982), Bài tập hóa học phân tích, NXB Giáo dục Hà Nội GS TS Nguyễn Tinh Dung, PGS TS Đào Thị Phương Diệp, Hóa học phân tích – Câu hỏi tập cân ion dung dịch Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Hịng Thọ Tín (1984), Bài tập hóa học phân tích, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội Từ Vọng Nghi, Hóa học phân tích phần I: Cơ sở lí thuyết phương pháp hóa phân tích, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải (2004), Bài tập hóa học đại cương, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội H.A.Latinen (1975), Phân tích hóa học tập I, NXB Khoa Học kỹ thuật Hà Nội Trần Thị Tươi 52 K33C- Khoa Hóa học ... tan có vai trị quan trọng, giúp phân loại số dạng tập liên quan tới tích số tan độ tan Chính tơi chọn đề tài: ? ?Phân loại phương pháp giải tập tính tích số tan từ độ tan? ?? Với mong muốn nâng cao hiểu... CHƯƠNG 2: TÍNH TÍCH SỐ TAN CỦA HỢP CHẤT TAN 17 2.1 Tính tích số tan từ độ tan 17 2.1.1 Bài tập minh họa lí thuyết 17 2.1.2 Bài tập nâng cao 23 2.1.2.1 Tính tích số tan hợp... vận dụng giải tập Đó dạng tập liên quan tới tích số tan Tích số tan đại lượng số cân bằng, có vai trị quan trọng dùng để đánh giá độ tan chất dung dịch bão hịa Do đó, tích số tan độ tan có mối