Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng Sở GIáO DụC ĐàO TạO NAM ĐịNH trờng THPT CHUYÊN LÊ HồNG PHONG Sáng kiến kinh nghiệm dự thi cấp tỉnh BáO CáO SáNG KIếN KINH NGHIệM XÂY DựNG Hệ THốNG Lý THUYếT Và BàI TậP PHầN CHIếT DàNH CHO HọC SINH GiỏI THI QuốC GIA Và QuốC Tế Ngời thực hiện: vũ văn hợp Chức vụ: Đơn vị công Phạm trọng thịnh Trần việt hng Giáo viên tác: trờng thpt chuyên lê hồng phong Năm học 2015 - 2016 THễNG TIN CHUNG V SNG KIN Tờn sỏng kin:Xõy dng h thng lý thuyt v bi phn chit dnh cho hc sinh gii thi Quc gia v Quc t Lnh vc ỏp dng sỏng kin:Ging dy v bi dng hc sinh gii thi Quc gia, khu vc v quc t Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng Thi gian ỏp dng sỏng kin:T nm 2012 n 2015 Tỏc gi: H v tờn: V Vn Hp Nm sinh: 1979 Ni thng trỳ: 53 Nguyn Thi, Phng Thng Nht, Thnh ph Nam nh,tnh Nam nh Trỡnh chuyờn mụn: Thc s Chc v cụng tỏc: Giỏo viờn Ni lm vic:Trng THPT chuyờn Lờ Hng Phong, tnh Nam nh a ch liờn h: 370 ng V Xuyờn, thnh ph Nam nh, tnh Nam nh in thoi: 03503640297 ng tỏc gi: a H v tờn: Phm Trng Thnh Nm sinh: 1987 Ni thng trỳ: 69 Lng Vn Can, thnh ph Nam nh Trỡnh chuyờn mụn: C nhõn Chc v cụng tỏc: Giỏo viờn Ni lm vic:Trng THPT chuyờn Lờ Hng Phong, tnh Nam nh a ch liờn h: 370 ng V Xuyờn, thnh ph Nam nh, tnh Nam nh in thoi: 03503640297 b H v tờn: Trn Vit Hng Nm sinh: 1992 Ni thng trỳ: 247 Trn Quang Khi, thnh ph Nam nh Trỡnh chuyờn mụn: C nhõn Chc v cụng tỏc: Giỏo viờn Ni lm vic:Trng THPT chuyờn Lờ Hng Phong, tnh Nam nh a ch liờn h: 370 ng V Xuyờn, thnh ph Nam nh, tnh Nam nh in thoi: 03503640297 n v ỏp dng sỏng kin: Tờn n v:TRNG THPT CHUYấN Lấ HNG PHONG a ch: 370 V XUYấN, TP NAM NH in thoi: 03503 640 297 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng MC LC A B C I I.1 I.2 II II.1 II.2 III D E iu kin, hon cnh to sỏng kin kinh nghim Thc trng trc cú sỏng kin kinh nghim Ni dung ca sỏng kin kinh nghim Lý thuyt nh ngha chit nh lut phõn b Xõy dng h thng bi Cỏc bi c bn Cỏc bi nõng cao Kt lun Hiu qu sỏng kin kinh nghim em li Cam kt Trang 3 4 4 7 12 29 29 29 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng A IU KIN, HON CNH TO RA SNG KIN KINH NGHIM: Chit tỏch cỏc cht l mt phng phỏp c s dng rt nhiu hoỏ hc phõn tớch v i sng T rt lõu, ngi ta ó s dng cỏc dung mụi nh nc tỏch cỏc cht mu cỏc cnh, lỏ, hoa, qu hoc s dng ru chit tỏch thuc cú cỏc loi tho dc Phng phỏp tỏch ú c gi l phng phỏp chit lng-rn Bờn cnh ú, phng phỏp chit lng-lng cng c s dng tỏch cỏc cht hu c tan dung mụi ny bng cỏc dung mụi khỏc m cỏc dung mụi dựng tỏch ch cú kh nng ho tan mt cht hn hp cỏc cht ú iu ú chng t n tm quan trng ca phng phỏp chit hoỏ hc v i sng T khong cui th k 20 v u th k 21, ti cỏc kỡ thi chn i tuyn thi HSG thi Olympic quc t v thi Olympic quc t mụn Hoỏ hc, cỏc v lý thuyt chit v bi chit v thc hnh chit ó xut hin, iu ú t mt yờu cu v ni dung v chng trỡnh ging dy cho hc sinh Bờn cnh ú, ni dung v phng phỏp chit ch c gii thiu mt s rt ớt cỏc ti liu chuyờn ngnh hoỏ hc nhng ó xut hin cỏc ti liu chun b v thi Olympic Quc t, ng thi cng ó xut hin thi chn i tuyn thi HSG Olympic Quc t Trong ú vi yờu cu ca cụng tỏc ging dy v bi dng hc sinh gii, chỳng tụi ó bi dng v ging dy cho hc sinh chuyờn ny Da trờn kt qu ging dy ca hc sinh v s t bi dng ca bn thõn, chỳng tụi tin hnh vit sỏng kin kinh nghim vi chuyờn : XY DNG H THNG Lí THUYT V BI TP PHN CHITDNH CHO HC SINH GII THI QUC GIA V QUC T Chỳng tụi hy vng vi chuyờn ny, cỏc giỏo viờn v hc sinh cú thờm nhng ti liu b ớch nhm phc v cho vic hc v nghiờn cu ca bn thõn Mc ớch ca ti:Vn dng lý thuyt phõn tớch v cõn bng ion dung dch v cõn bng chuyn hoỏ gia cỏc cht cỏc dung mụi khụng ho tan khỏc Chỳng tụi xõy dng h thng lý thuyt v cỏc mc bi cõn bng chit phc v cho bi dng hc sinh d thi HSG Quc gia v chn i tuyn thi Olympic quc t Nhim v ca ti: Chỳng tụi tin hnh chia ti thnh cỏc cn hon thin sau: - H thng lý thuyt v cõn bng ho tan gia cỏc dung mụi - H thng cỏc cụng thc phc v tớnh toỏn cỏc bi chit - Xõy dng cỏc bi c bn v nõng cao B THC TRNG TRC KHI TO RA SNG KIN KINH NGHIM: Giỏo viờn cha cú ti liu chớnh thng ging dy cho hc sinh chuyờn húa Cỏc giỏo viờn dy chuyờn u phi t my mo ti liu, chn kin thc phự hp ging dy Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng hc sinh gii quyt c cỏc thi hc sinh gii quc gia v quc t thỡ giỏo viờn cn phi khai thỏc cỏc kin thc cỏc giỏo trỡnh i hc dy cho hc sinh chuyờn Liờn quan trc tip n chuyờn , ti liu vit v h thng lý thuyt ca chuyờn khỏ ớt, bi khỏ nghốo nn C NI DUNG CA SNG KIN KINH NGHIM: I Lí THUYT I.1 nh ngha chit Nu cht A tan c c hai dung mụi S v S2 khụng tan vo thỡ lc mt ớt cht A dung mụi S1 vi mt lng dung mụi S thỡ mt phn cht A s chuyn t S sang S2 cho n cõn bng sau c thit lp: (A)S1 (A)S2 (1.1) Ti thi im cõn bng, tc chuyn A t S sang S2 v tc chuyn ngc li A t S2 sang S1 bng Quỏ trỡnh xy cng c gi l quỏ trỡnh chit cht A t dung mụi S1 sang dung mụi S2 Thụng thng, hai dung mụi khụng ho tan vo thỡ chỳng phi cú tớnh cht trỏi ngc v lng riờng cng cỏch xa cng tt tho iu ú thỡ dung mụi S1 thng l dung mụi cú tớnh phõn cc cao, vớ d H 2O, dung mụi S2 thng l dung mụi khụng phõn cc, vớ d CCl4, hexen, benzen, CS2 Cỏc cht c chit bi cỏc dung mụi khụng phõn cc phi l cỏc hp cht cú tớnh phõn cc kộm hoc khụng phõn cc C th cỏc cht thng c chit l: a) Cỏc cht vụ c - Mt s n cht nh: I2, Br2 chit c bi CHCl3, CCl4, benzen, - Mt s phc cht c ớt bn dung dch nc: cỏc phc clorua, bromua, iotua, thioxianat,v.v, , cỏc hp cht axit d a, photphatvanaat, molipat,v,v Vớ d: Fe(SCN)3 chit c bi ete (cho mu ), bi hexon (metylisobutyl xeton) (cho mu tớm) Cỏc axit phc nh H[AuCl 4], H[AuBr4], H[FeBr4], chit c bng cỏc dung mụi hu c cha oxi b) Cỏc hp cht hu c - Cỏc phõn t khụng phõn li hoc phõn li mt phn nc (cỏc axit, baz hu c) - Cỏc phc cht gia ion kim loi v thuc th, ú ỏng chỳ ý l cỏc cng v cỏc liờn hp ion Vớ d: Nhiu cation kim loi (Cu 2+, Hg2+, Zn2+, Cd2+, ) chit c bi dung dch ithizon (iphenyl thiocacbazon) CCl4 hoc CHCl4 s to thnh hp cht ni phc tan dung mụi hu c Ion BiI4- to liờn hp ion vi cayion rozamin B (C16H33)4N+ chit c bi benzen Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng I.2 nh lut phõn b a) Hng s phõn b p dng nh lut tỏc dng lng cho cõn bng (1.1.), ta cú: KD = (A)S1 (A)S2 (1.2) Trong ú: (A)S1 l hot ca cht A dung mụi S1 (A)S2 l hot ca cht A dung mụi S2 KD c gi l hng s phõn b Do KD l hng s nờn KD ph thuc vo nhit , bn cht ca cỏc cht tan v dung mụi Trong a s trng hp, cht nhn mt cỏch gn ỳng hot bng nng , nờn biu thc (1.2) cú th c biu din nh sau: KD = [A]S1 [A]S (1.3) b) H s phõn b Trờn thc t, bờn cnh quỏ trỡnh chit, cú cỏc quỏ trỡnh ph khỏc xy dung mụi nc v dung mụi hu c (phn ng axit-baz, phn ng to phc, phn ng liờn hp, ), ú ngi ta dựng i lng l h s phõn b D c trng nh lng ca quỏ trỡnh chit D l t s gia tng nng cõn bng cỏc dng tn ti ca cht tan dung mụi hu c vi tng nng cht tan nc DA = Trong ú: [ A] [ A] o (1.4) w [ A ] l tng nng cõn bng cỏc dng ca A pha hu c (organic) [ A ] l tng nng cõn bng cỏc dng ca A pha nc (water) o w Thc cht DA chớnh l hng s phõn b iu kin KD' ca A Do DA l h s nờn nú ph thuc vo pH dung dch, nng cht to phc ph pha nc, nng thuc th pha hu c c) Hiu sut chit (E%) Hiu sut chitl t s gia tng lng cht chit c dung mụi hu c vi tng lng cht cú nc trc b chit E% = [ A] V [ A] V + [ A] o o o o V w w 100% (1.4) Chia c hai s hng ca (1.4) cho [A]oVo ta cú: Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng E% = 100%.D A 100% = V [ A ] w Vw DA + w 1+ Vo [ A ] V (1.5) o o d) Thc nghim chit chit cht tan A t dung mụi (gi s l nc) bng dung mụi hu c, ngi ta lc dung mụi hu c vi dung dch nc cha cht A n cõn bng c thit lp Khi cho Vo Lit dung mụi hu c vo Vw Lit dung dch cha x0 lng cht A, sau cõn bng c thit lp, mt lng cht A s phõn b vo dung mụi hu c Do ú sau ln chit th nht dung dch nc li x1 mol cht A Lỳc ú: [ A] w = KD = x1 x x1 (mol / l) [ A ] o = (mol / l) Vw Vo ; [ A] o [ A] w x x1 Vo = x1 Vw ữ ữ => x1 = x0 + K Vo ữ D Vw ữ (1.6) Nu chit tip cht A li dung dch nc bng cựng V Lit dung mụi mi thỡ lng cht A li sau ln chit th l: ữ ữ 1 ữ = x0 ữ x = x1 + K Vo ữ + K Vo ữ D D Vw ữ Vw ữ Sau n ln chit thỡ lng cht A li dung dch nc l x n v ú: x n = x0 + K Vo D Vw n ữ ữ ữ ữ (1.7) % cht A li nc sau n ln chit l: n ữ xn ữ 100% 100% = x0 + K Vo ữ D Vw ữ (1.8) Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng Nu so sỏnh c hiu sut chit vi cựng mt th tớch dung mụi hu c (V o) vi vic chia nh thnh n ln chit, mi ln cú th tớch l V o/nthỡ s xỏc nh hiu sut theo cỏch no cao hn? C th: Nu chit vi th tớch l Vo thỡ lng cht A li dung dch l: ữ ữ x = x0 V + K o ữ D Vw ữ Nu Vo = Vw x = x0 ữ + KD Nu chia n ln chit vi th tớch ca mi ln l V o/n thỡ lng cht A li sau n ln chit s l: n n ữ ữ ữ 1 ữ ữ x n = x0 = x0 Vo ữ + K Vo ữ D n ữ nVw ữ + K ữ D V w n ữ x n = x0 K ữ + D ữ n < x Khi ú vi V0 = Vw => Do ú, hiu sut chit ca quỏ trỡnh chit vi V Lit c chia thnh n ln chit s cao hn so vi chit ln II XY DNG H THNG BI TP II.1 Cỏc bi c bn Da vo c im lý thuyt v chit, chỳng tụi tin hnh xõy dng mt s bi c bn nhm cng c kin thc v quỏ trỡnh chit, ng thi thit lp mi quan h gia cỏc cõn bng cỏc dung mụi khỏc a) Nhng bi cng c lý thuyt Vớ d 1: Brom tan c nc v mt s dung mụi hu c Trong cỏc dung mụi sau: a) CHCl3; b) CCl4 c) Axeton d) Benzen e) Ancol etylic Hóy cho cỏc dung mụi trờn, dung mụi no cú th s dng chit c brom? Gii thớch? Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng Gi ý:Cỏc dung mụi cú th s dng chit brom t dung dch nc brom l a), b), d) vỡ cỏc dung mụi ny khụng tan nc Nhn xột: Vớ d ny giỳp hc sinh cú th la chn cỏc dung mụi phự hp chit t dung dch nc da vo c im chung v dung dch chit Vớ d 2: Cht hu c X tan c nc v tan mt s dung mụi hu c nh CHCl (d = 1,49 g.cm-3), CCl4 (d = 1,59 g.cm-3), hexan (d = 0,6485 g.cm-3), benzen (d = 0,876 g.cm-3) Hóy cho dung mụi no tt hn tỏch cht X t dung dch nc nu: a) Cht X cú lng riờng ln hn 1,00 g.cm-3 b) Cht X cú lng riờng nh hn 1,00 g.cm-3 Gi ý: Bờn cnh yờu cu l dung mụi chit khụng ho tan nc v ho tan tt cht hu c A, thỡ t ca dung mụi chit cng quan trng bi vỡ nu dung mụi chit cú lng riờng (d) cng gn vi nc thỡ chỳng s d khuch tỏn vo v s tỏch lp sau lc s xy chm hn Bờn cnh ú, nu cht tan cú lng riờng ln hn 1,00 g.cm -3 thỡ s dng dung mụi ca lng riờng nh hn 1,00 g.cm -3 s lm cho lng riờng ca dung dch (trong dung mụi hu c) gn vi 1,00 g.cm-3 v s lm cho tc tỏch lp chm v ngc li Do ú, vi cht tan X cú lng riờng1,00 g.cm -3 thỡ s dng cỏc dung mụi nh: CHCl (d = 1,49 g.cm-3), CCl4 (d = 1,59 g.cm-3) ú dung mụi tt hn l CCl4 (d = 1,59 g.cm-3) Chỳ ý: Yờu t lng riờng ch l yu t ph, yu t quyt nh l hng s chit KD Nhn xột: Da vo vớ d trờn, hc sinh cú th hỡnh dung c cỏc yờu cu cn cú i vi mt dung mụi mt thớ nghim chit nhm giỳp cho quỏ trỡnh chit c d dng hn Vớ d 3: Da vo lý thuyt v chit hóy cho bit iu kin v:a) tớnh cht, b) t khi, c) mi quan h gia dung mụi v cht tan ca dung mụi quỏ trỡnh chit? Gi ý:a) iu kin v tớnh cht: hai dung mụi phi cú tớnh cht phõn cc rt xa nhau, thng l mt dung mụi phõn cc v mt dung mụi khụng phõn cc khụng ho tan c vo Chớnh vỡ th, rt nhiu trng hp, ngi ta phi thờm vo dung mụi hu c mt s cht gim phõn cc ca dung mụi hu c nhm gim ti thiu kh nng ho tan gia cỏc dung mụi b) iu kin v t khi: cỏc dung mụi phi cú t cng xa cng tt, nu t gn thỡ cỏc dung mụi d khuch tỏn vo nhau, ú vic chit cỏc cht t dung mụi ny sang dung mụi rt khú thc hin Do ú, i vi cỏc dung mụi cú lng riờng gn vi lng riờng ca dung dch (trong dung mụi nc), ngi ta thng thờm mt s hoỏ cht nhm lm tng hoc gim t ca dung mụi hu c, vi mc ớch lm tng khong cỏch t gia dung mụi hu c v dung dch (vi dung mụi nc) Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng c) Mi quan h gia dung mụi v cht tan: Mt quy lut c bit n l cỏc cht cú tớnh cht ging thỡ tan tt vo Do ú mt cht cú th tan tt dung mụi khụng phõn cc (thng l dung mụi hu c), thỡ phõn cc ca cht ú kộm iu ny s nh hng n lng cú th chit c bi dung mụi hu c C th, nu mt cht tan tt nc thỡ s tan kộm dung mụi hu c v nh th hng s chit (K D) s rt nh v hiu sut chit c thp ngc ta nu mt cht tan tt dung mụi hu c thỡ lng ca cht ú dung dch nc s rt nh v ú lng cht chit c s rt nh hiu sut chit cao v lng cht chit c nhiu, ngi ta thng chn mt cỏc gii phỏp sau: (1)-C hai dung mụi u cú mc ho tan tng i vi cht tan (2)-Thay i cỏc iu kin ca mt trng tng kh nng ho tan ca cht tan dung mụi nc dn n lng cht c chit dung mụi hu c s tng lờn (3)-Thc hin cỏc phn ng to phc nhm gim s phõn cc ca cỏc cht dung mụi nc nhm lm gim tan dung mụi nc v tng tan dung mụi hu c (4)-Trong nhiu trng hp, c thuc th v phc cht u ớt tan nc, ú ngi ta thng chit ion kim loi dung dch nc bng dung dch thuc th dung mụi hu c iu ú dn n cỏc quỏ trỡnh chit sau: Mn+ + nHX MXn + nH+ Kex (hng s chit) (w) (o) (o) (w) Bng cỏch tng lng cht X v tng pH ca dung dch s dn n s tng hiu sut chit Vớ d 4: Hóy gii thớch cỏc hin tng sau: a) chit c ion Fe 3+ dung dch, ngi ta cho HCl c vo, ú Fe 3+ to thnh hp cht phc l H[FeCl4] v chit bng mt s dung mụi nh este, ete, ancol, xeton b) tỏch c Ni2+ dung dch, ngi ta cho thờm imetylglioxim vo dung dch cha Ni2+ to thuc th Ni(Dim)2 mu , ớt tan nc v chit bng dung mụi CHCl3 T kt qu ú, hóy cho bit ý ngha ca quỏ trỡnh to phc ú vi quỏ trỡnh chit Gi ý: Vic thờm vo dung dch cú thuc th nhm to thnh phc cht dn n quỏ trỡnh chuyn mt hp cht phõn cc mnh (Fe 3+, Ni2+) thnh mt hp cht phõn cc kộm nờn d dng chit c bi cỏc dung mụi hu c Vớ d 5: Ion Fe3+ to c phc cht vi ion SCN- theo cỏc cõn bng sau: Fe3+ + SCN- [Fe(SCN)]2+ Fe3+ + 2SCN- [Fe(SCN)2]2+ Fe3+ + 3SCN- [Fe(SCN)]3 Fe3+ + 4SCN- [Fe(SCN)]4Fe3+ + 5SCN- [Fe(SCN)]52Fe3+ + 6SCN- [Fe(SCN)]6310 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng HA (aq) H+(aq) + A-(aq) HA(aq) HA(CCl4) b)Cỏc thớ nghim chit tỏch ti cỏc pH khỏc cho cỏc kt qa sau: pH T l phõn b D: 5,200 5,180 5,190 2,605 0,470 8,0 0,052 8,5 0,016 Hóy tớnh Ka v KD Gi ý: H + A Ka = [ HA ] KD = [ HA ] o [ HA ] w a) Ta cú: v T l phõn b cú th c c lng bng: D= [ HA ] o [ HA ] w + A w = [ HA ] o [ HA ] w A w + [ HA ] w ( = KD Ka 1+ H + lg D = lg K D lg + K a [H + ]1 w ) b)T cõu a) ta cú: - Ti pH thp, [H+] >> Ka => lggD = lgKD = const =>D = KD = (5,200 + 5,180 + 5,190):3 = 5,190 - Ti pH cao: [H+] [I2(CH2Cl2)] = 858.1,00 = 6,01ì10-4 mol.L-1 Trc pha loóng mL thnh 100 mL [I2(CH2Cl2)] = 6,01ì10-4 mol.L-1ì (100/5) = 1,2 ì10-2 mol.L-1 [I2(nc)] = 1,2 ì10-2 mol.L-1/150 = 8,02 ì10-5 mol.L-1 d) Xột cõn bng: I2 (aq) + I- (aq) I3- (aq) Trong ú: [I-]w = 0,0100 [I3-] Sau thờm lng d KI, tt c I2 c chuyn thnh I3-, vỡ vy [I3-(nc)]tng = [I3-(nc)]cb + [I2(nc)]cb (I3-) (S2O32-) = ì 3,10ì0,010 = 1,55ì 10-2 mmol [I3-(nc)]tng = 1,55ì 10-2/25 = 6,20ì 10-4 mol/L [I3-(nc)]cb = [I3-(nc)]tng - [I2(nc)]cb = 6,20ì104 mol L-1 8,02ì105 mol L-1 = 5,40ì104 mol L-1 [I-]cb= 0,0100 5.4ì104 mol L-1 = 9,46ì103 mol L-1 K= = = 712 e) Ta cú: G = - RTlnK = Gf [I2(CH2Cl2)] Gf [I2(nc)] = -298 ì 8,314 ì ln(150) = Gf [I2(CH2Cl2)] 16,4ì103 Gf [I2(CH2Cl2)] =3985 J mol-1 =3,985 kJ mol-1 = 4,00 kJ mol-1 Vớ d 3:BI TP CHUN B CHO K THI IChO LN TH 35: Chit l phng phỏp phõn tỏch thụng dng nht v nú c hỡnh thnh mt cõn bng gia mt cht c phõn b c hai dung mụi khụng trn ln vi nhau, cú t trng khụng 21 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng khỏc nhiu chỳng d dng phõn lp pha trn Phng phỏp chit thụng dng nht l chit dung dch nc vi dung mụi hu c Sau ú thỡ phn ion vụ c nm dung dch nc phn hu c thỡ nm dung mụi hu c Ion vụ c cng cú th phn ng c vi tỏc nhõn thớch hp to mt hp cht khụng phõn cc c phõn b dung mụi hu c Khi mt phn t S(cht tan) c phõn b gia hai dung mụi (1) v (2) thỡ chỳng ta cú cõn bng: S1 S2 KD Vi KD l hng s phõn b cho bi h thc: KD = ( S) ( S)1 (1) Vi (S)1 v (S)2l hot ca S hai pha v Trong mt h cho trc ch gm dung mụi v cht ta thỡ KD ch ph thuc vo nhit Cỏc thớ nghim phõn lp bng chit thng s dng phu chit, nú l mt dng c thy tinh rt d s dng v cú mt cỏc phong thớ nghim húa hc Phng trỡnh (1) ch ỳng cht tan S tn ti cựng mt dng c hai dung mụi Theo cỏch khỏc, nu cỏc cht phõn b dng khỏc (dime, trime,) cỏc dung mụi thỡ ngi ta thay th KD bng h s phõn b D cho bi phng trỡnh: D= ( S) ( S) (2) Vi (S)1 v (S)2 l tng nng phõn tớch ca S pha v (khỏc nng cõn bng ca cỏc cu t) Bỡnh thng, mt hai dung mụi l nc thỡ phng trỡnh (2) c vit vi nng ca cht nc t s v dung mụi hu c mu s (Chỳ ý: nhiu ti liu, biu thc c mc nh ngc li, nhiờn õy s quy c ca nc t chc, nờn chỳng ta phi chỳ ý n quy c ca h) D l hng s iu kin ph thuc vo cỏc thụng s thớ nghim nh nng cht tan, cỏc phn t khỏc cú to cõn bng vi S pha bt k v ph thuc nhiu nht vo phng trỡnh ca pha nc (Vớ d: nu S tham gia vo cõn bng axit -baz) Nu m0 (gam) S lỳc u xut hin V1mL dung mụi v S c chit thnh cụng vi mt lng V2 mL dung mụi thỡ lng mn ca S li pha sau n ln chit s ýc tớnh theo cụng thc: n V1 m n = m0 ữ DV2 + V1 (3) 22 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng n m V1 fn = n = ữ m0 DV2 + V1 (4) Vi fn l phn gam S tn ti dung mụi sau n ln chit: T (3) v (4) ta d dng nhn thy rng chit nhiu ln vi mt th tớch nh dung mụi chit s cú hiu qa hn so vi vic chit mt ln bng ton b th tớch dung mụi chit 1)Chng minh phng trỡnh (3) 2) Cht S c phõn b gia clorofom vi nc vi t l phõn b D = 3,2 Nu 50cm dung dch nc ca S c chit vi: a) 100cm3 CHCl3 b)Chit ln vi mi ln 25cm3 CHCl3 Tớnh %S thu c mi phng phỏp 3)S ln chit nh nht s l bao nhiờu cú th chit c ti thiu 99% cht X t 100cm3 dung dch nc cha 0,500g X nu mi ln chit ta s dng 25,0cm hexan v h s phõn b D = 9,5 4)Axit yu HA co hng s phõn ly Ka (trong nc) c phõn b gia hai dung mụi l nc v dung mụi hu c Nu hp phn ch chu nh hng ca s chit l phn khụng phõn ly HA vi h s phõn b KD v HA ch tn ti dung mụi hu c Hóy vit phng trỡnh biu th s ph thuc ca t l phõn b D vo [H +] ca dung dch nc v rỳt kt lun t phng trỡnh ny 5)8 hydroxyquinolin C9H6(OH)N (kớ hiu OxH) c bit n di cỏi tờn oxin Nú to dung dch axit cation C9H6(OH)NH+ (OxH2+) v dung dch kim nú to anion C9H6(O-)N Clorofom ch chit c dng trung ho ca oxin vi h s phõn b KD = 720 a) Vit phng trỡnh th hin s ph thuc KD vo pH ca dung dch nc b)Khi D t cc i thỡ pH ca nc l bao nhiờu: Bit: hay: Gi ý: 1)Bt u vi mt lng mo ca S pha Sau khớ chit thỡ lng ny c phõn b hai pha nh sau: mo = (S)1.V1 + (S)2.V2 23 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng D= ( S) ( S) nờn ta cú mo = (S)1.V1 + (S)2.V2 = (DV2 +V1)(S)1 Vỡ Nh vy lng cht S li pha s l: V1 m0 ữ DV2 + V1 m1 = (S)1.V1= Lp li qỳa trỡnh chit trờn ln th hai thỡ lng cht li pha c tớnh theo cụng thc: V1 V1 m1 ữ = m0 ữ DV2 + V1 DV2 + V1 m2 = (S)1.V1= Nh vy sau n ln chit thỡ lng cht S li pha s l: n V1 mn = m0 ữ DV2 + V1 (3) 2)a) Phõn s gam S li sau chit vi 100mL dung mụi c tớnh theo cụng thc (4) thu c kt qa f1 = 0,135 Nh vy phn trm S c chit l 86,5% b) Phõn s gam S li sau chit ln vi mi ln 25mL dung mụi c tớnh theo cụng thc thu c kt qa f4 = 0,022 Nh vy phn trmS c chit l 97,8% Nhn xột: chit nhiu ln vi mt th tớch nh dung mụi chit s cú hiu qa hn so vi vic chit mt ln bng ton b th tớch dung mụi chit 3)S dng phng trỡnh ta thu c kt qa l 3,78 Nh vy ta phi chit ớt nht ln 4)Ta cú cỏc phng trỡnh sau: D HA [HA]0 [H + ]w [A ]w [HA]0 KD = Ka = = [HA] [HA] w [HA] + [A ] ; w ; D HA K D [H + ]w = + [H ]w + K a Kt hp ba phng trỡnh trờn ta c: Phng trỡnh cui cựng cho bit nu: [H+]w>> Ka (axit mnh) thỡ DKD (D nhn giỏ tr ln nht cú th) v HA nm hon ton dung mụi hu c [H+]w Do f luụn luụn dng nờn f = thỡ f t cc tiu di cỏc iu kin ó cho Nh vy t s phõn b t cc i f = Thay s vo ta tớnh c [H+] = 4,5.10-8M Vớ d 4: OLYMPIC HểA HC UCRAINA 1999: Hng s phõn b ca axit benzoic HA h nc/benzen 10 oC l K = [HA]w/[HA]B = f' = 0,700 Hng s phõn ly ca HA l Ka = 6,20.10-5 HA b dime húa mt phn benzen trng thỏi cõn bng 200mL lp nc cha 0,0429g HA v 200mL lp benzen cha 0,145g HA a)Vit cụng thc tớnh nng cõn bng ca [H+] lp nc b)Tớnh nng cỏc phõn t (k c H+) lp nc c)Tớnh nng cỏc phõn t v hng s dime húa (KD) lp benzen d)Nng cỏc dng ca HA thay i nh th no pH tng? e)Gii thớch vỡ cú s dime húa HA Gi ý: 25 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng a) b) CoN= 1,76.10-3M; CoB = 5,94.10-3M [H+] + K[H+] KCoN = => [H+] = 3,00.10-4M; pH = 3,52 [A-] = 3,01.10-4M; [HA] = 1,46.10-3M; [OH-] = 3,33.10-11M c) [HA]B = [HA]w/KD = 2,09.10-3M {[HA]2}B = (CoB [HA]w).0,5 = 1,93.10-3M =>KD = 442 d) Lp nc: [A-] tng; lp benzen [HA], {[HA]2}gim e) : Liờn kt hydro Vớ d 5:OLYMPIC HểA HC C 1999 (Vũng 3): Khi lc I2 vi nc v heptan ta c mt cõn bng phõn b: I2(nc) I2(heptan) Vi hng s cõn bng: KD = [ I2 ] o [ I2 ] w Nhng iot ho tan rt ớt nc v vic xỏc nh nng rt khụng chớnh xỏc Th nhng nu ngi ta cho thờm iodua vo thỡ s cú cõn bng sau õy: I2(aq) + I-(aq) I3-(aq) Vi hng s cõn bng: I3 K= [ I ] I = 724,0M-1 Bng cỏch ny cú th ho tan c nc nhiu iot hn v s xỏc nh nng iot chớnh xỏc hn Trong mt bỡnh ong cú dung tớch 250,0mL, ngi ta ho tan 4,033g KI v khong 1g iot; sau ú ngi ta cho thờm nc vo bỡnh n 250,0mL v a cựng vi 100,0mL heptan vo mt phu 26 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng chit, lc liờn tc cho n t cõn bng sau ú phu chit c nhỳng vo mt mỏy iu nhit cho n cỏc lp (pha) hon ton tỏch Tip theo ú, cỏc mu ca tng lp mt c chun bng dung dch natri thiosunfat 0,0100M Qua ú thu c cỏc gớa tr trung bỡnh sau õy: 20,00mL ca lp heptan cn 18,15mL dung dch Natri thiosunfat 10,00mL ca lp heptan cn 16,88mL dung dch Natri thiosunfat a) Vit v cõn bng phng trỡnh phn ng chun b) Tớnh nng iot heptan c) Tớnh nng tng quỏt ca iot lp nc v t ú suy C(I2(nc)) d) Xỏc nh h s phõn b KD Gi ý: a) 2S2O32- + I2 2I- + S4O62b) Trong lp heptan n(S2O32-) = 18,15.10-5mol Tng ng vi lng cht ny l 18,15.10-5/2mol I2 20,00mL heptan C(I2(heptan)) = 4,5375.10-3M c) Trong lp nc: n(S2O32-) = 16,88.10-5mol n(I2 tng quỏt) = 8,44.10-5 mol 10,00 mL C(I2(tng quỏt)) = 8,44.10-3M Gi [I2(aq)] = x; [I3-(aq )] =y v [I-(aq)] = z Vỡ rng: I2(aq) + I-(aq) I3-(aq) Cho nờn: x + y = C(I2(ton b)) (1) y + z = C(I-(ton b)) (2) C(I-(ton b)) = 0,09718M Khi ú ta cú h ba phng trỡnh: x + y = 8,44.10-3 y + z = 97,18.10-3 y/x.z = 724,0 T ba phng trỡnh ú ta rỳt c x = C(I2(nc)) = 1,292.10-4M y = 8,311.10-3M v z = 88,87.10-3M d) KD = 35,1 II.2.3 Mt s bi thờm Vớ d 1: Khi chit ion Cu2+ nc bng dung dch ithizon (HDz) CCl S chit nh sau: 2HDz (o) + Cu2+ (w) Cu(Dz)2 (o) + 2H+ (w) Kex = 100 Trong ú, Kexc gi l hng s chit 27 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng + M(Dz)2 ] o H [ K ex = [ HDz ] o M 2+ Xỏc nh h s phõn b (D) ca quỏ trỡnh chit Bit rng nng [HDz] dung mụi CCl l 0,10M v pH ca dung dch (trong nc) l 1,00 D [ M(Dz)2 ] o = M 2+ w [ HDz ] o = K ex H + Gi ý: H s phõn b Vớ d 2:Chit dung dch iot tan KI bng CHCl3 Bit rng: Hng s to phc ca I2 vi I- l ; Hng s phõn b l KD Hóy xỏc nh biu thc h s phõn b (D) ca I2 dung mụi CHCl3 vi dung dch KI Gi ý: - Cõn bng to phc nc: I2 + I- I3 - Cõn bng phõn b gia hai pha: (I2)w (I2)o KD KD = D I2 = [ I2 ] o [ I2 ] w [ I2 ] o [ I2 ] o = [ I ] + [I3 ] [ I ] ( + [I ]) = KD 1 + [I ] Vớ d 3: Xột kh nng chit 8-hidroxi quinolin (oxin) bng clorofom Trong dung dch nc ca oxin (HOx) cú cỏc cõn bng sau: HOx Ox- + H+ Ka2 = 10-9,9 oxin ion oxinat HOx + H+ H2Ox+ Ka1-1 = 105,1 oxin Ion oxini Khi chit bng clorofom: HOx (w) HOx (o) KD = 720 a) Thip lp biu thc xỏc nh h s phõn b (D) b) Kho sỏt v biu din th ca s ph thuc gia D vo pH ca dung dch Gi ý: D= [ HOx ] o = KD K a1h h + K a1h + K a1K a2 [ HOx ] w + H 2Ox + Ox a) b) Dng tn ti chớnh ca HOx nc khong: 5,1 < pH < 9,9 + 28 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng Vớ d 4:Ngi ta chit 100,0 ml dung dch I2 4.10-4M bng 50,0 ml CCl4 a) Tớnh lng I2 cú pha nc v pha hu c sau h t n trng thỏi cõn bng Cho KD = 85 b) Nu chit ln, mi ln 10,00 ml CCl thỡ nng I2 li pha nc bng bao nhiờu? c) Sau phõn lp thỡ lp dung mụi hu c cú mu tớm Nu sau t n cõn bng ngi ta thờm KI vo hn hp v lc u thỡ cú hin tng gỡ xy ra? Gii thớch? Bit rng nc I2 to vi I- thnh phc cht I3I2 + I- I3lg = 2,89 ỏp ỏn: a) (mI2)w = 9,2.10-4 mmol; (mI2)o = 0,03908 mmol; b) n = => [I2]w = 5.10-9M; Vớ d 5: Chỡ to c phc PbQ2 vi phi t ca 8-hiroxi quinolin (Q) Hng s chit i vi s phõn b PbQ2 gia nc v CCl4 bng 2,0.104 Ngi ta chit 50,00 ml dung dch cha 2,5.10 M Pb2+ v HClO4 0,500M vi 10,0 ml CCl4 cha 0,0250M oxin (HQ) Tớnh % ca Pb2+ khụng b chit ỏp ỏn: 9,1% Vớ d 6:Axit HA ime húa mt phõn pha hu c vi hng s cõn bng K Di = [H2A2]0/ [HA]02 Trong pha nc HA cú hng s axit l Ka v hng s phõn b KD = [HA]0/[HA]w a) Hóy thit lp biu thc tớnh D theo KDi, Ka, KD, [H+] v [HA]w b) Axit axetic tan mt phn benzen vi hng s phõn b gia nc v benzen l K D = 8,01.10-3 Trong benzen, axit axetic b ime húa mt phn vi K Di = [H2A2]0/[HA]02 Tỡm KDi bit rng lc 10,00 ml HA 1,00M pH = 5,00 vi 200 ml benzen cho n cõn bng thỡ sau tỏch pha nc ch 0,920M HA Cho bit: axit axetic cú Ka = 10-4,76 = K D h + 2K Di K D2 [HA]w h h + Ka ; b) KDi = 90,44 ỏp ỏn: a) D Vớ d 6: Urani dựng lm nguyờn liu cho lo phn ng ht nhõn nờn cn lm sch tinh ch urani, ngi ta hoa tan mui uranyl nitrat UO2(NO3)2 (kớ hiu UN) vo nc, sau ú chit nhiu ln vi tributyl photphat (TBP) pha loóng du Bit rng TBP l cht lng khú bay hi 25 oC, TBP cú lng riờng l 972,7 kg/m3, du cú lng riờng khong t 780 - 810 kg/m3 a) Vỡ ngi ta phi chit UN bng TBP pha loóng du m khụng chit bng TBP nguyờn cht? b) Hóy tỡm s ln chit thớch hp cú th chit c trờn 95% UN cha 90 ml nc, s dng 90 ml TBP 29 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng Cho: KD = [UN]hc/[UN]nc = 6; ú KD l hng s phõn b, [UN]hc v [UN]nc ln lt l nng cõn bng (mol/L) ca UN pha hu c v pha nc ỏp s: ln Vớ d 8:Phng phỏp chit c s dng rng rói lm giu hoc tỏch cỏc kim loi cỏc cht Etyl glyoxim (HL) l mt monoaxit yu, pK a = 10,66 cú th tan c nc v clorofom, CHCl3 vi hng s phõn b KHL = Trong nc HL phõn ly L - v L- d dng to phc vi Ni2+ mt phc mu NiL2, hng s bn log2 = 17,72 NiL2 tan tt CHCl3 vi hng s phõn b l KML2 = 300, nờn pha nc nng Ni2+ rt thp lm giu HL, ngi ta chit nú t dung dch nc s dng clorofom Mt dung dch HL ó c axit hoỏ cú th tớch 217 ml c chit bi 79 ml clorofom a) Cn chia clorofom thnh bao nhiờu phn (bng nhau) sau chit, HL li dung dch nc lng nh hn 36% b) Khi ó thu c HL, ngi ta s dng nú chit ly Ni(II) Mt cõn bng c gii thiu nh hỡnh bờn: Hóy biu din h s phõn b (D) theo [H +], [HL]o v cỏc hng s cõn bng, cú th gi thit rng lng [Ni2+]n>> [NiL2]n c) Hóy biu din % Ni(II) li pha nc theo D v th tớch cỏc pha dung dch d) Khi chit 1,00 L dung dch Ni2+ 10-4M pH = 5,0 bng 50 mL CHCl cha HL 0,01M Tớnh [Ni2+]n li pha nc (khi cõn bng) III.KT LUN Sau mt quỏ trỡnh nghiờn cu ti ó thu c nhng kt qu sau: ó hon thin h thng lý thuyt c bn v phng phỏp chit v nh lut phõn b Bc u thng kờ v cỏc dng bi v phng phỏp chit s dng cho hc sinh gii thi HSG quc gia v chn i tuyn thi Olympic Quc t Tin hnh su tm v xõy dng cỏc bi ỏp dng kin thc trc tip, m rng v nõng cao kin thc phn chit núi riờng v cỏc v cõn bng pha v cõn bng dung dch núi chung D HIU QU DO SNG KIN EM LI: I Hiu qu kinh t 30 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng Nu t húa ca trng Lờ Hng Phong tnh Nam nh khụng biờn son c chng trỡnh v cỏc chuyờn dy cho hc sinh chuyờn húa thỡ phi i mua bn quyn ca cỏc tnh khỏc Nu t hng t cỏc giỏo s thỡ rt tn kộm tin ca ngnh, tớnh hiu qu cha chc ó cao Thnh tớch ca tnh nh khụng th vt tri hn cỏc tnh thnh khỏc II Hiu qu v mt xó hi S tõm huyt ca cỏc thy cụ giỏo trng THPT chuyờn Lờ Hng Phong núi chung v t húa hc núi riờng ó to nờn thnh tớch ve vang cho tnh Nam nh Nam nh ó cú thng hiu v giỏo dc Cỏc chuyờn c u t nhiu cụng sc s to hiu qu tt cỏc gi day Hc sinh cú ti liu hc v ó say mờ hc tp, s tin b th hin ro theo thi gian To iu kin cho th h sau cú ti liu tham kho, k tha cỏi tt v b xung thờm cỏi thiu b ti liu dy chuyờn ca trng THPT chuyờn Nam nh ngy cng hon thin E CAM KT: Chỳng tụi cam kt sỏng kin kinh nghim khụng chộp, khụng vi phm bn quyn TI LIU THAM KHO [1] Bi tõp chuõn b Olympic Quc t t nm 2003 n nm 2016 [2]Nguyn Tinh Dung, o Phng Dip-Húa hc phõn tớch Cõu hi v bi tõp cõn bng ion dung dc -NXB i hc S phm, 2007 [3] o Th Phng Dip, Vn Huờ Giỏo Trỡnh Húa hc phõn tớch, cỏc phng phỏp nh lng húa hc NXB i hc s phm, 2007 [4] thi chn HSG Quc gia t nm 1994 n nm 2016 [5] Thi chn i tuyn thi Olympic quc t vong t nm 2003 n nm 2016 [17] thi Olympic Quc t t nm 1984 n nm 2016 CC TC GI SNG KIN KINH NGHIM C QUAN N V P DNG SNG KIN (xỏc nhn, ỏnh giỏ, xp loi) 31 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng 32 Sỏng kin kinh nghim V Vn Hp-Phm Trng Thnh-Trn Vit Hng S GD-T (xỏc nhn, ỏnh giỏ, xp loi) 33 ... “XÂY DỰNG HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP PHẦN CHIẾTDÀNH CHO HỌC SINH GIỎI THI QUỐC GIA VÀ QUỐC TẾ” Chúng hy vọng với chuyên đề này, giáo viên học sinh có thêm tài liệu bổ ích nhằm phục vụ cho việc... pháp chiết hoá học đời sống Từ khoảng cuối kỉ 20 đầu kỉ 21, kì thi chọn đội tuyển thi HSG thi Olympic quốc tế thi Olympic quốc tế môn Hoá học, vấn đề lý thuyết chiết tập chiết thực hành chiết. .. pháp tối ưu chia 500 mL thành phần tách chiết lần II.2.2 Hệ thống tập áp dụng cho học sinh thi chọn đội tuyển thi Olympic quốc tế Ví dụ 1: (BÀI TẬP CHUẨN BỊ CHO KỲ THI IChO LẦN THỨ 31) Một axit hữu