Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TRNG I HC S PHM H NI KHOA HểA HC -o0o - NGUYN HUY LINH PHN LOI V PHNG PHP GII CC BI TON V IU KIN KT TA XY RA KHểA LUN TT NGHIP I HC Chuyờn ngnh: Húa Phõn Tớch Ngi hng dn khoa hc ThS NGUYN TH THANH MAI H NI - 2011 Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp M U Lí DO CHN TI Trong Húa Hc, phn ng to thnh cỏc hp cht ớt tan (to thnh kt ta) luụn úng mt vai trũ rt ln Nú chim v trớ c bit quan trng i vi chng trỡnh Húa Hc Phõn tớch trng i Hc - Cao ng, cng nh vi chng trỡnh Húa Hc ph thụng chng trỡnh Húa Hc Phõn Tớch, phn ng to thnh kt ta thng c s dng nhn bit, tỏch v nh lng cỏc cht Cõn bng gia kt ta v dung dch bóo hũa ca nú cú liờn quan cht ch vi cỏc cõn bng khỏc: Cõn bng Axit Baz, cõn bng to phc, cõn bng Oxi húa kh hiu v lớ gii chớnh xỏc c cỏc hin tng Húa Hc, cn xem xột ton din tt c cỏc quỏ trỡnh xy dung dch, ú cú quỏ trỡnh to thnh kt ta chng trỡnh Húa Hc ph thụng, c bit l chng trỡnh chuyờn ban v chng trỡnh bi dng hc sinh gii Thc t l cỏc phn ng to kt ta ó c hc sinh tip cn t nhng nm hc cp Nhng ban u, hc sinh c lm quen vi loi phn ng to thnh kt ta, thỡ chng trỡnh Húa Hc ph thụng mi ch cp ti mt s loi phn ng c bn thng gp: phn ng gia Axit Baz, Baz Mui, Axit Mui, Mui Mui Kin thc v phn ng to thnh kt ta cú th giỳp hc sinh gii quyt c mt s lng ln cỏc bi liờn quan ti cỏc hin tng Húa Hc; Cỏc bi liờn quan ti tỏch, loi b cỏc cht; Cỏc bi liờn quan ti tớnh toỏn nh lng lng kt ta; Liờn quan ti nng v.v Cú th núi, phn ng to thnh kt ta rt thit thc vi chng trỡnh Húa Hc ph thụng Nú cng l ni dung cú th tin hnh thc nghim, vy d dng ỏp dng c phng phỏp trc quan gõy hng thỳ cho hc sinh hc b mụn Húa Hc ng thi, thụng qua kin thc v phn ng ny, kt hp vi Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp cỏc loi phn ng thụng dng s trang b cho hc sinh phng phỏp, k nng gii cỏc bi toỏn tng hp v phn ng ion mt cỏch h thng v chớnh xỏc Mc dự vy, chim mt v trớ quan trng i vi chng trỡnh Húa Hc, nhng thc t thi gian phõn phi cho chng trỡnh quỏ ớt, nờn ni dung kin thc ny cũn cha c m rng Lng bi dng v nõng cao cũn nghốo nn, ni dung bi cũn nng v minh cho lý thuyt c bn, thiu s liờn h, kt hp vi kin thc v cỏc loi phn ng khỏc Trong cỏc giỏo trỡnh v ti liu hin hnh, ch yu cp nhiu v phn ng Axit Baz v phn ng Oxi húa kh Cũn phn ng to thnh kt ta,mc dự thc t cng gp khụng ớt, nhng phn ln ch c a mc i tr, cha h thng v ton din Mun hiu c sõu sc v cú th hc tt kin thc v phn ng to thnh kt ta, thỡ vic phõn loi cỏc dng bi c th, cng nh xõy dng tiờu chớ, cu trỳc cho tng dng bi v xỏc nh phng phỏp gii tng quỏt cho mi dng bi v phn ng to kt ta l mt yờu cu rt thit thc Xut phỏt t nhng yờu cu ú, tụi mnh dn chn ti Phõn loi v phng phỏp gii cỏc bi toỏn v iu kin kt ta xy Vi mong mun trc ht l m mang kin thc ca bn thõn Sau l gúp mt phn nh ca mỡnh vo vic tỡm mt phng phỏp hc hiu qu cho cỏc bn sinh viờn v chuyờn ngnh Húa Hc Phõn Tớch ng thi cng mong mun gúp phn nõng cao cht lng dy v hc ni dung v phn ng to thnh kt ta chng trỡnh Húa Hc ph thụng MC CH NGHIấN CU Xõy dng c s lý thuyt chung v phn ng to thnh hp cht ớt tan v to thnh kt ta, iu kin kt ta xy Xõy dng tiờu cu trỳc cho cỏc bi toỏn v iu kin kt ta xy Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Phõn loi cỏc bi toỏn thng gp v iu kin kt ta xy da trờn cỏc tiờu va xõy dng Vn dng lý thuyt c bn v phn ng to thnh hp cht ớt tan xut phng phỏp gii tng quỏt, ng thi tin hnh gii mt s bi toỏn in hỡnh Lm quen vi cụng tỏc nghiờn cu khoa hc NHIM V NGHIấN CU Túm tt cỏc lý thuyt n gin v c bn nht v phn ng to thnh hp cht ớt tan dung dch in ly, v iu kin kt ta xy Tng hp v phõn loi cỏc bi v phn ng to thnh kt ta cỏc dng c bn T ú dng lý thuyt ch o a phng phỏp gii tng quỏt cho cỏc dng bi toỏn ny Thc hin gii chi tit mt s bi toỏn in hỡnh cú liờn quan chng trỡnh Húa Hc xut mt s bi toỏn tng t cú tớnh cht dng, nõng cao ( kốm theo gi ý cỏch gii v ỏp s) I TNG V PHM VI NGHIấN CU C s lý thuyt v iu kin kt ta xy ra, v phn ng to thnh cỏc hp cht ớt tan dung dch in ly Mt s bi c bn in hỡnh thng gp v iu kin kt ta xy c tng hp t cỏc giỏo trỡnh, sỏch giỏo khoa v ti liu hin hnh PHNG PHP NGHIấN CU Nghiờn cu lý thuyt chung v phn ng to thnh hp cht ớt tan v iu kin kt ta xy cỏc giỏo trỡnh, ti liu hin hnh cú liờn quan Nghiờn cu cỏc ng dng ca lý thuyt ny i vi chng trỡnh húa hc V nghiờn cu mi quan h gia cỏc loi phn ng khỏc cú liờn quan n phn ng to thnh kt ta Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp iu tra, thu thp v tng hp cỏc ti liu cú liờn quan n phn ng to thnh kt ta qua h thng giỏo trỡnh, sỏch giỏo khoa v ti liu Húa Hc hin hnh Phõn tớch cú chn lc t cỏc ti liu cú liờn quan t ú xõy dng c h thng phõn loi, ỏnh giỏ cỏc bi toỏn v iu kin kt ta xy Trờn c s ú cú kt lun nhm nh cỏc tiờu cu trỳc v phng phỏp gii tng quỏt cho cỏc dng bi v iu kin kt ta xy Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CHNG TNG QUAN C S Lí THUYT V PHN NG TO THNH KT TA 1.1 TAN CA CC HP CHT Vễ C TRONG DUNG MễI NC 1.1.1 Dung dch cha bóo hũa, dung dch bóo hũa v dung dch quỏ bóo hũa * Dung dch cha bóo hũa: l dung dch cũn cú th hũa tan thờm c cht tan ú na iu kin ó cho Vớ d: Hũa tan 10 gam tinh th NaCl vo dung dch NaCl nng x%, nhit t0C (dung dch A), thy NaCl tan ht Nh vy A l dung dch cha bóo hũa *Dung dch bóo hũa: L dung dch khụng th hũa tan thờm c cht tan ú na iu kin ó cho * Dung dch quỏ bóo hũa: L dung dch cha lng cht tan nhiu hn so vi lng cht tan dung dch bóo hũa iu kin ú 1.1.2 tan Khi hũa tan cht in ly ớt tan MmAn nc thỡ cỏc ion Mn+, Am-, cỏc phn t cu trỳc mng li tinh th cht in ly, s b hirat húa v chuyn vo dung dch di dng phc cht aqua [M(H2O)x]n+ v [A(H2O)y]m- Khi hot ca cỏc ion [M(H2O)x]n+ v [A(H2O)y]m- dung dch tng lờn n mt mc no ú thỡ xy quỏ trỡnh ngc li, cú ngha l mt s ion hirat húa s kt ta tr li trờn b mt tinh th n mt thi im no ú thỡ tc quỏ trỡnh thun ( quỏ trỡnh hũa tan cht rn) bng tc quỏ trỡnh nghch ( quỏ trỡnh cỏc ion kt ta), tc l cõn bng ó c thit lp gia pha rn v pha dung dch bóo hũa ( núi cỏch khỏc: quỏ trỡnh hũa tan cht in ly ớt tan t ti trng thỏi cõn bng) Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội MmAn (mx + ny) H2O Khóa luận tốt nghiệp m [M(H2O)x]n+ + n [A(H2O)y]m ( Pha rn) (1.1) ( dung dch bóo hũa) Khi h t trng thỏi cõn bng c mụ t (1.1), lỳc ú ta thu c mt dung dch bóo hũa, l dung dch cha mt lng cht tan nht nh,lng cht tan ú c gi l tan ( ký hiu l S) tan S cú th c biu din bng cỏc n v khỏc nhau: g/100g dung mụi; g/l; mol/l hoc theo mt n v khỏc * Nu theo biu thc (1.1) thỡ ta cú th nh ngha tan nh sau: tan l nng ca cht in ly dung dch bóo hũa iu kin ó cho Cỏch phỏt biu ny ch cp ti cht rn tan nc v tan chớnh l lng cht tan in ly thnh cỏc ion õy l cn hiu v tan ca cỏc hp cht ớt tan cõn bng ion * Cỏc yu t nh hng n tan - Bn cht ca cht tan.( cỏc cht tan khỏc cú tan khụng ging nhau) Vớ d: tan S ( tớnh theo g/100g H2O) ca mt vi cht nc 20oC: Cht : CaI2; tan S: 209,0 NaCl; H3PO4; CaCO3; 36,0 5,0 0,0013 AgI 0,00000013 - Bn cht ca dung mụi Vớ d: tan ca KI (theo % lng) cỏc dung mụi khỏc 20 0C: Dung mụi: H2O; NH3(loóng); CH3OH; CH3COCH3; CH3NO2; CH3COOC2H5 tan (S): 59,8 64,5 14,97 1,302 0,307 0,00012 - Nhit : a s quỏ trỡnh hũa tan ca cht rn u thu nhit, ú tan thng tng lờn nhit tng Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp - Ngoi tan cũn ph thuc vo ỏp sut, trng thỏi vt lý ca pha rn, thnh phn ca dung dch ( lc ion, cht to phc, pH,v.v),v.v 1.1.3- Bi minh lý thuyt Vớ d 1: Cú quy c sau: * Cht cú kh nng tan c trờn 1,0 gam 100 gam nc c gi l cht d tan ( cht tan) * Cht cú kh nng tan c t 0,01 n 1,0 gam 100 gam nc c gi l cht tan va phi ( cht ớt tan) * Cht cú kh nng tan c nh hn 0,01 gam 100 gam nc c gi l cht khú tan ( cht khụng tan) Theo quy c mang tớnh cht tng i trờn v da vo cỏc giỏ tr v tớch s tan Hóy nhn xột tớnh tan ca cỏc mui dung mụi nc Nhn xột: õy l mang tớnh cht nh tớnh cú vai trũ phc v vic tip cn nhiu lý thuyt ch o v phn ng húa hc: phn ng cú xy khụng, cht no kt ta, th t to thnh sn phm, v.v Tr li: Tớnh tan ca cỏc mui cú th ghi nh nhanh theo quy tc sau: - Cỏc mui nitrat, amoni (tr NH4ClO4 ớt tan), mui ca kim loi kim (tr NaHCO3 ớt tan), mui pemanganat: u tan - Cỏc mui nitrit, axetat (tr (CH3COO)2Hg2, CH3COOAg, v AgNO2 l ớt tan) : hu nh u tan - Cỏc mui sunfat hu nh u tan ( tr SrSO4, BaSO4, PbSO4, CaSO4 v Ag2SO4 l ớt tan) - Cỏc mui halogenua hu nh u tan (tr mui ca cỏc cation Ag +, Cu2+, Hg 22 , Pb2+ ớt tan) Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp - Cỏc mui clorat, peclorat hu nh u tan (tr KClO4, NH4ClO4 ớt tan) - Mui sunfit hu nh u tan (tr Ag2SO3, BaSO3, CaSO3 ớt tan) - Mui cacbonat, photphat, oxalat, xianua hu nh khụng tan (tr mui ca amoni v kin loi kim tan) - Mui sunfua hu nh u khụng tan (tr mui ca kim loi kim v Ba2+, Ca2+, NH tan) - Mt s mui khụng tn ti nc ( phn ng hon ton vi nc): mui cacbonat ca kim loi húa tr III; mui sunfua ca kim loi húa tr III v Mg; mui ancolat; hu nh mui cacbua, nitrua, photphua, hirua ca kim loi kim, kim th, Al3+, v Zn2+ Vớ d 2: tan ca CaSO4 l 10-2,31 (M) Tớnh tan ca CaSO4 theo g/l v s gam cht tan 100 gam nc Bit lng riờng ca dung dch D 1,00 g/ml Nhn xột: õy l ni dung tng i n gin nhm cng c nh ngha tan tan khụng phi ch tớnh theo mt n v nht nh Tr li: 142.10 - tan ca CaSO4 tớnh theo g/l l: S = 2,31 = 0,70 ( g/l) - tan ca CaSO4 tớnh theo s gam CaSO4 tan c 100 gam 142.10 2,31 nc: S = 1000.1 142.10 Nguyễn Huy Linh 2,31 100 6,96.10 ( g) K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Vớ d 3: a) tan ca NaCl 25 0C l 35,90 gam Tớnh nng phn trm ca dung dch NaCl bóo hũa b) Cú 200 gam dung dch NaCl 11,7% ( dung dch A) 25 0C Phi thờm bao nhiờu gam NaCl vo dung dch A thu c dung dch NaCl bóo hũa 25 0C Bit tan ca NaCl 25 0C l 35,90 gam c) Dung dch bóo hũa CuSO4 cú nng 40% ( t 0C) Tớnh tan ca CuSO4(khan) v CuSO4.5H2O Tr li: a) Nng % ca dung dch NaCl bóo hũa 25 0C: C%NaCl = S 35,9 100% 100% 26,42% 100 S 100 35,9 b) p dng cụng thc tớnh nng %: C%NaCl(bóo hũa) = m m NaCl S 100% 100% mddNaCl 100 S 200 11,7 35,9 100 100% 100% m 200 100 35,9 m = 40 Vy cn thờm 40 gam NaCl c) Gi S, M, M , ln lt l tan, lng mol ca CuSO4.5H2O v CuSO4 ta cú: C%CuSO S ' M M = 100% 100 S S 160 250 100 S 40% S = 166,67 ( gam) Nguyễn Huy Linh 10 K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Vớ d 4.5.[5]: Hóy cho bit hin tng xy cho H2S li qua dung dch gm HgCl2 0,01M; ZnCl2 0,01M; FeCl3 0,01M; HCl 0,1M cho n bóo hũa (Cho bit CH2S 0,1M ) Gii - Cỏc phng trỡnh phn ng: H2S HgS Hg2 a) 0,01 _ 1,02 H2S 2Fe2 2Fe3 b) 1031,88 2H S 1021,28 2H 0,01 1,02 _ 0,01 1,03 c) Zn H2S ZnS 2H 1021,6 19,92 101,68 nh d) Fe2 H2S FeS 2H 1017,2 19,2 10 2,72 nh Vỡ vy cn ỏnh giỏ kh nng to kt ta ca ZnS v FeS - Chp nhn [H ]=CH 1,03M , mooii trng axit nờn b qua s to phc hiroxo ca Zn2+ v Fe2+, tc l C'Fe2 H2S - T cõn bng ' S2 C [S ]= C'Fe2 CS' 10 0,01M v C'Zn2 0,01M 2H+ + S2- 19,92 [H2S] 10 19,92.0,1 10 [H ] (1,03)2 20,95 0,01.10 20,95 10 22,95 KS(FeS) 10 17,2 Khụng cú 0,01.10 20,95 10 22,95 KS(ZnS) 10 21,6 Khụng cú kt ta FeS C'Zn2 CS' kt ta ZnS Hin tng: Dung dch mt mu vng ca Fe3+ ó b kh v Fe2+ Cú kt ta en ca HgS Nguyễn Huy Linh 47 K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 2.2.2 Bi dng v nõng cao Loi 5: Xột kt ta hon ton theo bỏn nh lng (d oỏn kh nng to kt ta) * c im bi toỏn: Ni dung dng toỏn ny thng cp n yờu cu xỏc nh xem kt ta cú c to hay khụng mt cỏch bỏn nh lng Phn ng to kt ta c tng hp t cỏc phn ng khỏc * Phng phỏp gii: Vn dng chớnh xỏc kin thc lý thuyt v cỏc loi phn ng: axit baz, oxi húa kh, to kt ta Vit chớnh xỏc cỏc phn ng, xỏc nh ỳng sn phm T hp cỏc cõn bng, v tớnh hng s cõn bng t hp T ú a kt lun: nu hng s cõn bng t hp ln thỡ phn ng lm kt ta hon ton cỏc ion, cũn nh thỡ phn ng khụng lm kt ta hon ton cỏc ion, v nu quỏ nh thỡ khụng lm kt ta cỏc ion Mt s vớ d: Vớ d 5.1.[3]: a) Bng dung dch NaHSO4 cú th lm kt ta hon ton ion Ba2+ dung dch nc dng mui b) Bng dung dch NaHS, ngi ta cú th lm kt ta hon ton ion Cu2+ dung dch nc dng mui sufua, nhng ch lm kt ta c mt phn ion Fe2+ dung dch nc dng mui sunfua c) Bng khớ H2S, ngi ta cú th lm kt ta hon ton ion Ag+ dung dch nc dng mui sunfua, nhng khụng lm kt ta ion Fe2+ dung dch nc dng mui sunfua Gii a) Hng s cõn bng K ca phn ng kt ta BaSO4: Ba HSO4 BaSO4 K Ka KS1 10 2.109,96 107,96 H Vỡ giỏ tr K=107,96 rt ln nờn cú th dựng mui NaHSO4 lm kt ta hon ton ion Ba2+ di dng mui BaSO4 Nguyễn Huy Linh 48 K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Dng toỏn ny tng t cho cỏc mui sunfat: Ag 2SO4; CaSO4; SrSO4; PbSO4 b) Hng s cõn bng ca phn ng kt ta mui sunfua t mui HS -: Cu HS CuS H K Ka KS1 10 12,9 1035,2 1022,3 Vỡ giỏ tr K = 1022,3 rt ln nờn cú th dựng mui NaHS lm kt ta hon ton ion Cu2+ di dng mui CuS Fe2 HS FeS H K Ka KS1 10 12,9 1017,2 104,3 Theo giỏ tr K tớnh c trờn cho thy dung dch NaHS ch kt ta c mt phn mui Fe2+ di dng mui FeS, vỡ hng s K khụng quỏ ln v cõn bng cú H+ to c) Hng s cõn bng ca phn ng to mui Ag2S t H2S: H2S 2Ag Ag 2S 2H K Ka1.Ka KS1 1029,28 Vỡ giỏ tr K rt ln nờn cú th dựng H2S lm kt ta hon ton ion Ag+ di dng mui AgS Vớ d 5.2.[3]: Tớnh pH bt u kt ta, kt ta c 99% v kt ta hon ton ion Fe2+ di dng Fe(OH)2 t dung dich Fe(ClO4)2 0,001 M Gii: a) Fe Fe H 2O FeOH H 2OH Fe(OH ) = 10-5,92 (1) K S 1015,1 (2) iu kin bt u kt ta Fe(OH)2: COH Fe2 C Ks ú CFe2+ c tớnh t (1): C 'Fe2 H 2O FeOH = 10-5,92 H 0,001 Nguyễn Huy Linh 49 K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội C 0,001 x x x2 10 0,001 x Khóa luận tốt nghiệp x 5,92 x 3,4.10 0,001 x 9,66.10 ( M ) CFe Vy iu kin bt u cú kt ta ca Fe(OH)2 l: 10 15,1 9,66.104 C 'OH 2,82.10 10 C 'Fe2 b) kt ta c 99% lng Fe2+ 10 15,1 1.105 C 'OH 10 5,05 pH 7,55 pH 6,45 0,001.1% 1.10 (M ) 8,95 c) kt ta hon ton Fe2+ ' Fe2 C 1.10 ( M ) 10 15,1 10 ' OH C 10 4,55 pH 9,45 Vớ d 5.3[ 7]: ỏnh giỏ kh nng tỏch hon ton ion Ag+ ion Pb2+ bng thuc th HCl Cho CAg KS(PbCl2 ) 10 10 M ; CPb2 0,1M , KS(AgCl) 10 10 4,8 Gii Cỏc quỏ trỡnh din ra: HCl H Cl Ag Cl AgCl (KS1 ) 1010 Pb2 2Cl PbCl2 (KS2 ) 104,8 - iu kin kt ta AgCl: (CCl )1 Nguyễn Huy Linh 50 KS1 CAg 10 10 10 10 K33B- SP Hóa , Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Ta nhn thy: (CCl )1 10 4,8 0,1 K S2 CPb2 - iu kin kt ta PbCl2: (CCl ) 10 1,9 (CCl )2 nờn kt ta AgCl s xut hin trc kt ta PbCl2 - Khi kt ta PbCl2 bt u xut hin ta cú cõn bng: Pb 2Ag 2AgCl KS1 KS2 [Ag ]2 [Pb2 ] 10 20 10 4,8 Khi [Pb2 ] CPb2 K PbCl2 10 K S1 K1S2 15,2 0,1M thỡ [Ag ] 10 16,2 10 8,1 10 M Ngha l AgCl s b kt ta hon ton PbCl2 bt u xut hin Núi cỏch khỏc, cú kh nng tỏch hon ton Pb2+ Ag+ bng HCl Vớ d 5.4.[5]: Tớnh tan ca BaSO4 dung dich EDTA 0,01 M pH = Gii: BaSO4 Ba H 2Y 2H SO42 K s 10 Y4 9,96 Ka3 Ka 1016,42 SO42 H HSO4 Ka 102 Ba2 Y BaY = 107,78 BaSO4 H 2Y H K = 10-16,6 BaY H SO4 pH = dng tn ti ca EDTA ch yu l Y4- v HY3-, ú cú th ỏnh giỏ: BaY2- = BaY2- Y4- 10 10 7,78 10 10,26 10,26 10 106,5 Phn ng hũa tan cú th vit di dng sau: Nguyễn Huy Linh 51 K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội (Y )' BaY BaSO4 C 0,01 [ ] 0,01S S2 0,01 S S K ' 10 3,46 SO42 Khóa luận tốt nghiệp K = Ks. = 10-3,46 S S 1,7.10 (M ) Loi 6: Xột kt ta hon ton theo nh lng (tớnh toỏn cõn bng) * c im bi toỏn: õy l dng toỏn tng hp v khỏ ph bin Ni dung cỏc bi toỏn dng ny thng t yờu cu tớnh toỏn nh lng cỏc kt ta to Cõn bng to kt ta cú th khụng cn, cng cú th phi xột n cỏc quỏ trỡnh ph * Phng phỏp gii: Vn dng tt lý thuyt v phn ng, v cõn bng, v s dng thnh tho cỏc thut toỏn tớnh toỏn chớnh xỏc kt qu cỏc bi toỏn Mt s vớ d: Vớ d 6.1.[3]: Cho BaCl2 vo 100 ml dung dch Na2CO3 0,01M (dung dch A) a) Cho BaCl2 vo A n nng 0,02M Hi ion CO32 cú kt ta hon ton khụng? Tớnh lng kt ta thu c b) ion CO32 kt ta hon ton thỡ lng BaCl2 cn cho vo dung dch A l bao nhiờu? Gii a) Khi cho BaCl2 vo dung dch Na2CO3 cú cõn bng to kờt ta: Ba CO32 BaCO3 KS1 108,3 (1) Trong tớnh toỏn cõn bng ny, KS rt ln nờn tha nhn phn ng xy hon ton Vy thnh phn gii hn tớnh c: BaCO 3; Ba2+ 0,01M Ti õy ta xột cõn bng: Nguyễn Huy Linh 52 K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội BaCO3 Ba CO32 C0 0,01 [] (0,01+x) x Khóa luận tốt nghiệp KS 10 8,3 (2) - T (2) ỏp dng LTDKL tớnh c: x [CO32 ] 10 6,3 10 ion CO32 c kt ta hon ton Khi lng kt ta l: mBaCO3 197.0,01.0,1 0,197(g) b) Lng BaCl2 cho vo ớt nht ion CO32 kt ta hon ton l n [CO32 ] 10 M Theo cõn bng (1) ta tớnh c: CBaCl2 10 8,3 0,01 10 1,5.10 (M) Vy lng BaCl2 cho vo ớt nht l 0,312 (g) Vớ d 6.2.[3]: Cho 100 ml dung dch A gm CaCl2 0,1M v BaCl2 0,01 M Cho t t Na2SO4 vo dung dch A n nng ion Ca2+ bng 10-3M a) Ion Ba2+ cú b kt ta hon ton khụng? b) Tớnh lng Na2SO4 cn cho vo v lng kt ta thu c Cho: KS(CaSO4 ) 10 4,62 ; KS(BaSO4 ) 10 9,96 Gii a) Cú cõn bng to cỏc kt ta ( Vỡ (KS1 ) (KS2 ) ): Ba SO42 BaSO4 (KS1 ) 109,96 (1) Ca SO42 CaSO4 (KS2 ) 104,62 (2) Theo bi ny, cho bit lng Na2SO4 thờm vo n [Ca2+] = 10-3M, tc l cú kt ta CaSO4, lỳc [Ca2+] = 10-3M, ta cú: KS2 KS1 10 4,62 [SO ] [Ca ] [Ba ] 10 [Ba ] 10 Nguyễn Huy Linh 8,34 10 9,96 10 [Ba ] 1,62 (M) 10 , vy ion Ba2+ c kt ta hon ton 53 K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp b) n nng ion Ca2+ l 10-3 M, theo bi v kt qu tớnh c trờn, ta tớnh tip c: CSO2 CCa (p.u) [SO24 ] CBa = 0,01 (0,1 10 ) 10 mNa 2SO4 1,62 1,33.10 (M) 142.1,33.10 1.0,1 1,89(g) õy ta tha nhn coi th tớch dung dch l khụng thay i thờm Na2SO4 Vớ d 6.3.[ thi HSG QG nm 2004]: Dung dch A gm AgNO3 0,05M, v Pb(NO3)2 0,1M Thờm 10 ml KI 0,25M v HNO3 0,2M vo 10 ml dung dch A Sau phn ng ngi ta nhỳng mt in cc Ag vo dung dch B va thu c v ghộp thnh pin vi mt in cc cú Ag nhỳng vo mt dung dch X gm AgNO3 0,01M v KSCN 0,04M Ion Ag+ dung dch B v dung dch X c coi l kt ta hon ton khụng? Cho bit: Ag H2O AgOH H (1) K1= 10-11,7 Pb2 H2O PbOH H (2) K2 = 10-7,8 Ch s tớch s tan pKS: AgI: 16; PbI2: 7,86; AgSCN: 12 Cỏch gii - Tớnh nng [Ag+]: Nng ban u ca mi ion thờm KI: CAg 0,025M ; CPb2 0,05M ; CI 0,125M - Cú cỏc phn ng: Ag+ + I- AgI (1) 0,025 0,125 Nguyễn Huy Linh 54 K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội _ Khóa luận tốt nghiệp 0,1 Pb2+ + 2I- 0,05 0,1 _ _ PbI2 (2) Bi toỏn c n gin tớnh toỏn l cho cỏc ion va - Trong dung dch B cú ng thi kt ta AgI v PbI2, cỏc cõn bng: 2I KS1 = 10-7,86 PbI2 Pb (3) Ag+ + I- KS2 = 10-16 AgI (4) - Do KS2 [...]... 0,1.0,1 10 21,6 0,692 Loi 3: Tớnh lng cỏc cht trong cõn bng to ra kt ta * c im bi toỏn: õy l dng toỏn cp n yờu cu tớnh toỏn nh tớnh v nh lng cỏc cht kt ta trong phn ng húa hc Thng thỡ bi toỏn cú dng trn hai dung dch cha cỏc ion to ra kt ta, hoc hũa tan cht rn, lng khớ vo mt dung dch in ly, to ra c dung dch quỏ bóo hũa D kin bi toỏn a ra cú th dựng tớnh toỏn chớnh xỏc cht no kt ta, v kt ta vi lng... ca ion to ra t hp cht ớt tan õy l dng bi toỏn tớnh tan t tớch s tan, cú xột n quỏ trỡnh ph, ni dung ca cỏc bi toỏn ny cú s nõng cao hn Cỏc quỏ trỡnh ph ca cỏc ion to ra t hp cht ớt tan cú th ch tớnh n quỏ trỡnh to phc ca ion kim loi, hoc ch tớnh n quỏ trỡnh proton húa ca gc axit , hoc cú nhiu quỏ trỡnh u c tớnh n Trong tớnh toỏn, da vo cỏc cõn bng c xột n v trờn c s nng u ca cỏc ion to ra t hp cht... hng s cõn bng, pH, v.v ó bit, t ú tớnh ra nng cõn bng ca cỏc ion ta ra t hp cht ớt tan Thng gp cỏc bi toỏn nh hn: - Tớnh tan ca hp cht ớt tan trong ú cú quỏ trỡnh proton húa: +Ch xột n mt ion tham gia vo quỏ trỡnh proton húa +Xột ng thi nhiu ion cựng tham gia vo quỏ trỡnh proton húa - Tớnh tan ca hp cht ớt tan trong ú cú quỏ trỡnh to phc 1.4 IU KIN KT TA XY RA 1.4.1 S kt ta cỏc cht ớt tan t dung... S(PbCl2 ) = 1,6.10 -5 Kt lun: Kt ta PbCl2 cú th xut hin 1.4.2 S kt ta hon ton tỏch mt ion no ú ra khi dung dch, ngi ta cú th dựng nhiu cỏch khỏc nhau nh: phng phỏp cho thuc th to kt ta vi ion cn tỏch, phng phỏp in phõn, phng phỏp trao i ion,v.v Nhng ch yu cp ti phng phỏp chn thuc th thớch hp tỏch ion ra di dng kt ta Phộp tỏch kt ta c coi l hon ton nu nng ion cũn li trong dung dch sau khi tỏch khụng... th d,v.v Thng cú cỏc trng hp xy ra: - Thuc th d khụng phn ng vi kt ta: õy thuc th d gõy ra 3 hiu ng u tiờn, trong ú hiu ng th nht l quan trng Thụng thng dung dch thuc th lm kt ta bao gi cng cú nng ln hn rt nhiu ln so vi nng ion b kt ta, ph bin l gp n vi chc ln Cỏc tớnh toỏn cho thy trong trng hp ny phộp lm kt ta l ti u, ngha l lng ion cũn li sau kt ta l bộ nht s xy ra khi ta chn t l th tớch thuc... luận tốt nghiệp CHNG 2 KT QU NGHIấN CU PHN LOI V PHNG PHP GII CC BI TON V IU KIN KT TA XY RA thc hin ni dung ny, tụi ó tham kho mt s ti liu liờn quan n bi toỏn v iu kin cú kt ta xy ra, v tin hnh gii cỏc bi toỏn ny Qua quỏ trỡnh tỡm tũi, tng hp v nghiờn cu, tụi ó phõn loi c mt s dng bi tp c bn v iu kin kt ta xy ra, nh sau: 2.1 IU KIN KT TA T DUNG DCH QU BO HếA 2.1.1 Bi tp minh ha lý thuyt Loi 1: Dng... gn ỳng thy dung dch cú mụi trng baz nờn tớnh theo cõn bng to ra OH-) T (1), ỏp dng LTD KL tớnh ra c: COH 10 4,76 (Hoc: Vỡ Kb nh, CM ln , ta cú th tớnh theo: pOH = pKb + lg Ca = 4,76 Cb [OH-] = 10-4,76) - T (2) v kt qu trờn cú: [Mg(OH) ] [Mg ] *.h-1 = 10-12,8.109,24 = 10-3,56 ... Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp - Cỏc mui clorat, peclorat hu nh u tan (tr KClO4, NH4ClO4 ớt tan) - Mui sunfit hu nh u tan (tr Ag2SO3, BaSO3, CaSO3... PHN LOI V PHNG PHP GII CC BI TON V IU KIN KT TA XY RA thc hin ni dung ny, tụi ó tham kho mt s ti liu liờn quan n bi toỏn v iu kin cú kt ta xy ra, v tin hnh gii cỏc bi toỏn ny Qua quỏ trỡnh tỡm... thnh kt ta Nguyễn Huy Linh K33B- SP Hóa Tr-ờng Đại học s- phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp iu tra, thu thp v tng hp cỏc ti liu cú liờn quan n phn ng to thnh kt ta qua h thng giỏo trỡnh, sỏch