Đang tải... (xem toàn văn)
MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH AXIT - BAZO ĐA CHỨC
Niên khoá: 2014- 2016 MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH AXIT - BAZO ĐA CHỨC Giảng viên hướng dẫn PGS.TS. NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Học viên thực hiện NGUYỄN THỊ MINH HÀ (HOÁ PHÂN TÍCH) LÊ THỊ THANH HÀ (HOÁ VÔ CƠ) HOÀNG THỊ THƯƠNG (HOÁ VÔ CƠ) Đề tài Hóa học phân tích là môn khoa học về các phương pháp xác định thành phần định tính, định lượng của chất và hỗn hợp của chúng. Một trong các nội dung quan trọng của hoá phân tích là hiểu và suy đoán được tính chất của axit-bazơ trong dung dịch. Do đó, chúng tôi chọn đề tài: “Một số vấn đề tính toán trong dung dịch axit – bazo đa chức”. Để bài tiểu luận được hoàn chỉnh và đầy đủ, rất mong nhận được sự góp ý và bổ sung của thầy và các bạn. A.MỞ ĐẦU 2 B.NỘI DUNG AXIT ĐA CHỨC BAZO ĐA CHỨC MUỐI AXIT 3 Phân tử các đa axit có khả năng phân li cho n proton (n >1). Nếu n = 2 ta có điaxit, n = 3 triaxit,…Sự phân li của các đa axit diễn ra theo từng nấc. H n A H + + H n-1 A - K a1 (1) H n-1 A - H + + H n-2 A 2- K a2 (2) H n-2 A 2- H + + H n-3 A 3- K a3 (3) HA (n-1) H + + A n- K an H 2 O H + + OH - Có thể coi các đa axit như một hỗn hợp gồm nhiều đơn axit. 1.1.Axit đa chức I.DUNG DỊCH AXIT ĐA CHỨC 1. Cơ sở lý thuyết ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ 4 Có 2 trường hợp: * Trường hợp 1: Nếu K a1 >> K a2 , K a3 ,… K an , coi sự phân li của đa axit xảy ra chủ yếu ở nấc 1 → Cân bằng (1) quyết định: + Nếu K 1 C a >> → + Nếu [H + ] << C a → [H + ] = 2 1 1 [ ] 0 [ ] [ ] + + + − − = + H O a a a K C K H H H K 1 1 [ ] 0 [ ] + + − = + a a a C K H H K 1 . a a K C 1.2.Một số vấn đề tính toán axit đa chức 5 Ví dụ 1: Tính [H + ], [OH - ], [SO 3 2- ] trong dung dịch H 2 SO 3 0,01 M. Giải: Các cân bằng xảy ra trong hệ: H 2 SO 3 H + + HSO 3 - K a1 = 10 -1,76 (1) HSO 3 - H + + SO 3 2- K a2 = 10 -7,21 (2) H 2 O H + + OH - K w = 10 -14 (3) Nhận thấy K a1 » K a2 và K a1 .C » Kw, do đó có thể coi cân bằng (1) chiếm ưu thế: H 2 SO 3 H + + HSO 3 - K a1 = 10 -1,76 (1) C 0,01 [] 0,01-x x x ƒ ƒ ƒ ƒ 2 1,76 2 1,76 3,76 x 10 x 10 x 10 0 0,01 x − − − = → + − = − 6 Vậy [H + ] = [HSO 3 - ] = [OH - ] = Để tính [SO 3 2- ] ta sử dụng cân bằng (2) 1 2 a 3 2 7,21 3 K . HSO SO 10 H − − − + = = [HSO 3 - ] = [OH - ]. Điều đó chứng tỏ việc tính gần đúng theo (1) là hợp lí. 3 x 7,1.10 − → = 3 x 7,1.10 ; − = 14 12 3 10 1,41.10 7.10 − − − = 3 2 3 7,1.10 >> [SO ] >> − − 7 2 n n a1 a1 a2 H O 2 h K [H A]h 2K K .[H A]h K − = + + + Tổ hợp thành phương trình bậc cao hoặc bậc 2 khuyết đối với [H + ]. 1 n n a1 a1 a2 H O 2 h K [H A] 2K K .[H A]h K − = + + + Để tính gần đúng bước 1 (giá trị [H + ] 1 ) chấp nhận [HA] 0 =C. Thay [H + ] 1 vào để tính lại [HA] 1 : * Trường hợp 2: K a1 K a2 K an sự phân li của đa axit xảy ra ở các nấc là tương đương nhau, tổ hợp thành phương trình bậc cao hoặc phải tính lặp gần đúng liên tục theo điều kiện proton với mức không là H n A và H 2 O h = [H + ] = [OH - ] + [H n-1 A - ] + 2[H n-2 A 2- ]+…+n[A n- ] ≈ ≈≈ 8 n n n 1 n 2 a1 a1 a2 h [HA] C. h h K h K K − − = + + + Thay các giá trị [HA] 1 vừa tính được vào (*) để tính gần đúng bước 2 (giá trị [H + ] 2 ) và tiếp tục tính lặp cho đến khi hội tụ. Ví dụ 2: Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch axit tactric H 2 C 4 H 4 O 6 (H 2 A) 0,03M Giải: Các quá trình xảy ra: H 2 A H + + HA - K a1 = 10 -3.04 (1) HA - H + + A 2- K a2 = 10 ‑4,37 (2) H 2 O H + + OH - K w = 10 -14 (3) Vì K a1 , K a2 >> nên có thể bỏ qua sự phân li của H 2 O. ƒ ƒ ƒ 9 Với mức không là H 2 A ta có: [H + ] = [HA - ] + 2[A 2- ]=K a1 [H 2 A][H + ] -1 + 2K a1 K a2 [H 2 A][H + ] -2 ( ) + -1 a1 2 a1 a2 2 [H ] K [H A]+2K K [H A][H ] 4 + → = Trong đó: [H 2 A]= 2 2 2 1 1 2 .[ ] [ ] .[ ] . + + + + + H A a a a C H H K H K K (5) Chấp nhận [H 2 A] = C = 0,03M ; [H + ] 0 = = 10 -2,28 Thay vào (3) [H + ] 1 = 10 -2,28 .Thay giá trị này vào (5): H 2 A] 1 = 2,57.10 -2 M. Thay [H + ] 1 = 10 -2,28 và [H 2 A] 1 =2,57.10 -2 M vào (4): [H + ] 2 = 10 -2,31 . Thay giá trị này vào (5) [H 2 A] 2 =2,57.10 ‑2 M = [H 2 A] 1 Kết quả lặp lại. Vậy [H + ] = 10 -2,31 M, pH = 2,31. [HA - ] = 4,73.10 -3 M; [A 2- ] = 4,12.10 -5 M. 1 . a K C 10 [...]... Ka2=1 0-1 2,92 23 Các quá trình xảy ra trong dung dịch: Na2S → 2Na+ + S2S 2- + H2O ƒ HS- + OHƒ HS + H2O H2S + OHƒ H2O H+ + OH- Kb1 = 1 0-1 4/1 0-1 2,92= 1 0-1 ,08 Kb2 = 1 0-1 4/1 0-7 = 1 0-7 Kw= 1 0-1 4 (1) (2) (3) Vì Kb1>>Kb2>>Kw nênƒ trong dung dịch cân bằng (1) xảy ra là chủ yếu S 2- + H2O HS- + OHKb1= 1 0-1 ,08 C 1 0-2 [] 1 0-2 – x x x 2 10 −1,08 Áp dụng ĐLTDKL ta có: x= 9.1 0-3 = [HS-] = [OH-] → [H+] = 1,1.1 0-1 2 →... OH1 0-2 ,39 1 0-2 ,39 - x’ x’ 1 0-2 ,39 Kb2 = KH20.Ka 1-1 Điều kiện x’ >Kb2>>Kw nên trong dung dịch cân bằng (1) xảy ra là chủ yếu ƒ 2S + H2O HS-+ OHKb1= 1 0-1 ,08 C0 a [] a-x 10−1,08 = x 2x x a − x trong đó x= [OH-] =1 0-1 4/ 1 0-1 1,5 = 1 0-2 ,5 Ta có → a = 3,28.1 0-3 = CNa2S → mNa2S= 3,28.1 0-3 78 = 0,256g 32 Dạng 2: Hỗn hợp đa bazơ và... mạnh 1 Trộn 10,00 ml dung dịch NaOH 8,00.1 0-3 M với 30,00 ml dung dịch H2S 1,00.1 0-3 M Tính pH của dung dịch thu được Biết H2S có Ka1= 1 0-7 ; Ka2=1 0-1 2,92 Giải: Đây là bài toán pha trộn giữa đa axit (H2S) với bazơ mạnh nên có phản ứng xảy ra, chúng ta cần xác định thành phần giới hạn, từ đó mô tả các cân bằng xảy ra trong dung dịch và tính pH - Nồng độ ban đầu của các chất trong dung dịch: 1.10−3.30 8,... 1.2 Tính pH của dung dịch bazơ đa chức •Trường hợp 1: Nếu Kb1 >> Kb2 >> Kb3 >>… Kbn 22 Cân bằng (1) quyết định [H+] - [OH-] + [BH+] = 0 K H 2O K b1Cb [OH − ] - [OH-] + Kb1 + [OH − ] =0 - Nếu Kb1 Cb >> KH2O , bỏ qua điện li của nước K b1Cb - [OH-] + =0 − K b1 + [OH ] - [OH-]2 + Kb1 [OH-] + Kb1.Cb = 0 K b1Cb Giả sử [OH-] KH2O Cân bằng (*) quyết định ƒ C CO3 2- + H2O 0,1 HCO 3- + OH- Kb1 = 1 0-3 ,77 30 Ta có: x2 /( 0,1 - x) = 1 0-3 ,77 Giả sử x > Ka2, Ka3 và Ka1Ca >> Kw 11 C [] Nên cân bằng sau chiếm ưu thế: H3PO4 ƒ H+ + H2PO40,1 0,1-x x x → x2/(0,1-x) = 1 0-2 ,15 . phân tích là hiểu và suy đoán được tính chất của axit- bazơ trong dung dịch. Do đó, chúng tôi chọn đề tài: Một số vấn đề tính toán trong dung dịch axit – bazo đa chức . Để bài tiểu luận được hoàn. a K C 1.2 .Một số vấn đề tính toán axit đa chức 5 Ví dụ 1: Tính [H + ], [OH - ], [SO 3 2- ] trong dung dịch H 2 SO 3 0,01 M. Giải: Các cân bằng xảy ra trong hệ: H 2 SO 3 H + + HSO 3 - K a1 . + H n-1 A - K a1 (1) H n-1 A - H + + H n-2 A 2- K a2 (2) H n-2 A 2- H + + H n-3 A 3- K a3 (3) HA (n-1) H + + A n- K an H 2 O H + + OH - Có thể coi các đa axit như một hỗn