Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 11 - Phần I: Tích số tan - pH của dung dịch

Nội dung text: Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 11 - Phần I: Tích số tan - pH của dung dịch

1. Bằng vốn liếng kiến thức ít ỏi và những nhiệt tâm với bộ môn Hóa của mình em xin gửi đến quý thầy cô và các bạn chuyên Hóa bộ tài liệu Bồi Dưỡng học sinh giỏi Môn Hóa – Mà Chính Em Biên Soạn và đã sử dụng hiệu quá trong các kỳ thi HS Cấp Tỉnh (Nhì Tỉnh) và (Ba Tỉnh MTCT) Theo tôi những bài tập trong đây đã được giải rất hay và chi tiết nhưng nếu theo các bạn học sinh chưa hay thì tôi đã thành công khi bước đầu giúp các bạn tiếp cận bài toán Hóa học bằng nhiều cách giải khác nhau Mặt dầu đã dành nhiều tâm huyết nhưng vẫn không tránh khỏi sai sót ngoài ý muốn! Kính mong nhận được sự đóng góp nhiệt tình của quý đọc giả ? Đây là phần I trong bộ sách BDHSG Mà em vừa biên soạn! Phần I : TÍCH SỐ TAN - pH CỦA DUNG DỊCH Câu 1) (Đồng Nai / (2013 – 2014) -4 Cho một mẫu thử axit fomic HCOOH có nồng độ 0,1M. Cho KHCOOH = 1,77.10 1/ Tính pH của dung dịch HCOOH nói trên 2/ Cho vào mẫu thử trên 1 lượng axit H2SO4 x M có cùng thể tích, thấy độ pH giảm 0,385 đơn vị so với pH khi chưa -2 cho H2SO4 vào. Biết rằng hằng số axit đối với nấc phân li thứ hai của axit sunfuric là K2 = 1,2.10 . Không có sự hao hụt khi pha trộn. Tính giá trị của x ? Giải HCOOH H+ + HCOO- Cân bằng 0,1-a M a M a M Ta có: a2/ (1-a) = 1,77.10-4 => a = 0,00412 (M) => pH = 2,385 Giả sử lấy 1 lít dung dịch H2SO4 x mol/lít trộn với 1 lít dung dịch HCOOH được dung dịch mới có pH = 2,385 – 0,385 = 2,00 . Nồng độ các chất trong dung dịch mới sau khi trộn: [HCOOH] = 0,05(M); [H2SO4] = 0,5x (M) Vì pH = 2 => [H+] = 0,01 (M) Áp dụng định luật bảo toàn proton cho các quá trình phân li (bỏ qua sự điện li của nước) ta có: + - - 2- [H ] = [HCOO ] + [HSO4 ] + 2[SO4 ] (1) + - -4 + - - -4 KHCOOH = [H ]. [HCOO ] / HCOOH = 1,77.10 => [H ]. [HCOO ] / 0,05 - [HCOO ] = 1,77.10 Trang 1
2.  [HCOO-] = 8,696 .10-4 (2) + 2- - -2 Ta có: Ka2 = [H ][SO4 ] / [HSO4 ] = 1,2.10 (3) 2- -3 - -3 Từ (1), (2), (3) => [SO4 ] = 4,965.10 ; [HSO4 ] = 4,138.10 - 2- Vì 0,5x = [HSO4 ] + [SO4 ] => x = 0,0182 (M) Câu 2) (Tuyên Quang / 2010 – 2011) Một dung dịch A chứa đồng thời hai muối MgCl2 0,004M và FeCl3 0,001M. Cho KOH vào dung dịch A . Kết tủa 2+ 3+ T - nào tạo ra trước ? Tìm pH thích hợp để tách 1 trong 2 ion Mg hoặc Fe ra khỏi dung dịch. Cho Mg(OH)2 = 10 11 T -39 -6 ; Fe(OH)3 = 10 . Biết rằng nếu nồng độ 10 M thì coi như đã hết. Giải 2+ - Mg + 2OH Mg(OH)2  3+ - Fe + 3OH Fe(OH)3  -11 -5 Để Mg(OH)2 xuất hiện thì [OH-] ≥ 10 = 5.10 4.10-3 - -39 -12 Để Fe(OH)3 xuất hiện thì [OH ] ≥ 3 10 = 10 10-3 Dễ thấy Fe(OH)3 tạo thành trước - -5 -10 Để Mg(OH)2 kết tủa thì [OH ] = 5.10 => [H+] = 2.10 => pH = 9,699 3+ -6 - 3 -33 Để Fe(OH)3 kết tủa hoàn toàn thì [Fe ] > 10 => [OH ] pH > 3 Vậy để Fe(OH)3 tách khỏi dung dịch thì 3 < pH < 9,699 Câu 3) (Quảng Ngãi / 2010 – 2011) 2+ Có dung dịch [Cu(NH3)4]SO4 0,9M ; ion phức [Cu(NH3)4] bị phân hủy trong môi trường axit theo phản ứng : 2+ + 2+ + [Cu(NH3)4] + 4H  Cu + 4NH4 2+ 12 Tính pH cần thiết để 95% ion phức bị phân hủy. Cho hằng số bền của ion phức Kb[Cu(NH3)4] = 10 ; hằng số + -9 axit Ka(NH4 ) = 10 Giải Ta có : 2+ 2+ 2+ 4 2+ 12 [Cu(NH3)4]  Cu + 4NH3 K1 = [Cu ][NH3] / [Cu(NH3)4] = 1 / (10 ) + + + + -9 NH 3 + H NH 4 K2 = [NH4 ] / [NH3].[H ] = 1/ (10 ) 2+ + 2+ + [Cu(NH3)4] + 4H  Cu + 4NH4 2+ + 2+ + 4 12 -9 4 24 K = [Cu ].[NH4 ] / (Cu(NH3)4] [H ] = 1 / (10 . (10 ) ) = 10 Trang 2
3. Khi phức bị phá hủy 95% thì 2+ [Cu(NH3)4] còn lại = 0,9.5% = 0,045M [Cu2+] = 0,9.0,95 = 0,855M + [NH4 ] còn lại = 0,855.4 = 3,42M Vậy 0,855(3,42)4 / (0,045. [H+]4) = 1024 => [H+] = 7,14.10-6 => pH = 5,15 Câu 4) (Đồng Nai / 1999 – 2000) Xác định nồng độ NH4Cl cần thiết để ngăn chặn kết tủa Mg(OH)2 trong 1 lít dung dịch chứa 0,01 mol NH3 2+ -5 -12 và 0,001 mol Mg . Hằng số Kb(NH3) = 1,75.10 ; Tích số tan Mg(OH)2 = 7,1.10 Giải Để kết tủa không tạo thành thì : [Mg2+].[OH-]2 [OH-] [NH4 ] > (1,75.10 .0,01)/ (8,43.10 ) = 2,08.10 M Câu 5) (Bà Rịa – Vũng Tàu [Vòng 2] (2010 – 2011) -3 Tính số ml dung dịch H2C2O4 0,1M cần thêm vào 10,0 ml dung dịch A chứa CaCl2 0,0100 M và HCl 10 M để bắt đầu xuất hiện kết tủa CaC2O4. Có thể dùng dung dịch H2C2O4 0,1M thêm vào dung dịch A để kết tủa 2+ -6 hoàn toàn CaC2O4 (nồng độ Ca trong dung dịch còn lại > nồng độ Ca nên giả sử V1 thêm vào không Trang 3
4. thay đổi đáng kể thể tích; và nồng độ H+ trong dung dịch do HCl quyết định, môi trương axit nên bỏ qua sự tạo phức hiđroxo của Ca2+ . Điều kiện để có CaC2O4 bắt đầu kết tủa : 2 2 10.0, 01 V1 .0,1 K 1 .K 2 8,75 -4 K Ca C O . . 10 V1 = 3,5.10 ml S 2 4 2 V1 10 V1 10 h K 1 h K 1 .K 2 -6 Nồng độ H2C2O4 = 3,5.10 << CHCl nên giả thiết là hợp lí. Để kết tủa hoàn toàn thì nồng độ Ca2+ còn lại không vượt quá 10-6M : V .0,1 K .K K Ca 2 C O 2 10 6. 2 . 1 2 10 8,75 S 2 4 2 V2 10 h K 1 h K 1 .K 2 10. 10 3 2.10 2 Trong đó nồng độ H+ trong dung dịch có thể chấp nhận : H V2 10 + Giả sử V2 = 10.0,01/0,1 = 1 ml; khi đó : [H ] = 0,0191 M. Ta có : V2 .0,1 K1.K2 2,75 V2 K1.K2 1,75 . 2 10 . 2 10 V2 10 h K1h K1.K2 V2 10 h K1h K1.K2 V h2 K h K .K 2 10 1,75. 1 1 2 8,485 V2 10 K1.K2 Kết quả phi lí nên không thể kết tủa được hoàn toàn. Câu 6) (Đồng Nai – Vòng 2 / 2013 – 2014) Trộn 1 ml dung dịch H3PO4 0,1M với 1 ml dung dịch CaCl2 0,01M được hỗn hợp X. a/ Nêu hiện tượng xảy ra b/ Thêm 3 ml dung dịch NaOH vào hỗn hợp X. Nêu hiện tượng xảy ra Cho biết : H3PO4 có pK a1 = 2,23 ; pKa2 = 7,26 ; pKa3 = 12,32 pKs (CaHPO4) = 6,6 ; pKs (Ca3(PO4)2) = 26,6 Bài giải + - -2,23 H3PO4 H + H2PO4 Ka1 = 10 Bđ 0,05 [ ] 0,05 – x x x Trang 4
5. x.x -2,23 + - => Ka1 = 0,05 ― x = 10 => x = 0,0145 M = [H ] = [H2PO4 ] 2- 3- -17,74 => [HPO4 ] = 10-7,26M => [PO4 ] = 10 M 2+ 2- -2 -7,26 -9,56 Xét tích số ion : [Ca ] . [HPO4 ] = 10 /2 . 10 = 10 Không kết tủa CaHPO4 2+ 3 3- 2 -2 3 -17,74 2 -42,38 -26,6 Xét tích số ion : [Ca ] . [PO4 ] = (10 /2) . (10 ) = 10 Không có kết tủa Ca3(PO4)2 b/ Xét phản ứng : 3- 3OH- + H3PO4 PO 4 + 3H2O 0,06 0,02 0,02 (M) 3- THGH : PO4 0,02M 3- 2- - -1,68 Xét cân bằng PO4 + H2O  HPO4 + OH Kb1 = 10 Ban đầu 0,02 [ ] 0,02 – y y y 2 -1,68 2- => Kb1 = y / (0,02 – y) = 10 => y = 0,0125 (M) = [HPO4 ] 3- -3 => PO4 = 7,5.10 Do Ks(CaHPO4) > > Ks(Ca3(PO4)2) => Ca3(PO4)2 kết tủa trước 2+ 3 3- 2 -3 3 -3 2 -13 Xét tích số ion : [Ca ] . [PO4 ] = (2.10 ) . (7,5.10 ) = 4,5.10 > Ks(Ca3(PO4)2) => Có kết tủa Ca3(PO4)2. 2+ 3- Xét phản ứng : 3Ca + 2PO4 Ca3(PO4)2 Ban đầu 2.10-3 0,02 Cân bằng _ 0,0187 3- 2- - - Xét cân bằng : PO4 + H2O HPO 4 + OH Kb1 = 10 1,68 Ban đầu 0,0187 Cân bằng 0,0187 – z z z 2 -1,68 2- => Kb1 = z / (0,0187 – z) = 10 => z = 0,0119 (M) = [HPO4 ] 3- => [PO4 ] = 0,0068 Trang 5
6. 2+ 3- Xét cân bằng : Ca3(PO4)2  3Ca + PO4 0,0068 3t 0,0068 + 2t => giải gần đúng 3t = [Ca2+] = 10-7,42 M 2+ 2- -7,42 -9,34 Xét tích số ion : [Ca ].[HPO4 ] = 10 . 0,0119 = 10 Không có CaHPO4 kết tủa Câu 7) (Quốc Gia – Vòng 1 / 2002 - 2003 Dung dịch bão hòa H2S có nồng độ 0,100 M. -7 -13 Hằng số axit của H2S: K1 = 1,0 10 và K2 = 1,3 10 . a/ Tính nồng độ ion sunfua trong dung dịch H2S 0,100 M khi điều chỉnh pH = 2,0. b/ Một dung dịch A chứa các cation Mn2+, Co2+, và Ag+ với nồng độ ban đầu của mỗi ion đều bằng 0,010 M. Hoà tan H2S vào A đến bão hoà và điều chỉnh pH = 2,0 thì ion nào tạo kết tủa? -10 -21 -50 Cho: TMnS = 2,5 10 ; TCoS = 4,0 10 ; TAg2S = 6,3 10 . c/ Hãy cho biết có bao nhiêu gam kết tủa chì(II) sunfua được tách ra từ 1,00 lit dung dịch bão hòa chì(II) sunfat? biết nồng độ sunfua được điều chỉnh đến 1,00 .10-17 M ? -8 -27 Cho các giá trị tích số tan: TPbSO4 = 1,6 ·10 và TPbS = 2,5.10 . Bài giải K K a/ [S 2 ] a1 a2 C 1,3.10 17 2 H 2 S [H ] [H ]Ka1 Ka1Ka2 2+ 2- -2 -17 -19 -10 b/ Có: [Mn ] [S ] = 10 1,3 .10 = 1,3 .10 TCoS = 4,0 .10- ; có kết tủa CoS + 2 2- -2 2 -17 –21 -50 [Ag ] [S ] = (10 ) 1,3 .10 = 1,3 .10 > TAg2S = 6,3 .10 ; có kết tủa Ag2S 2+ 2 -8 c/ Có: [Pb ][SO4 -] = 1,6.10 . 2+ 2 -4 [Pb ] = [SO4 -] = 1,265.10 . Khi nồng độ sunfua đạt 1,00.10-17 M thì nồng độ Pb2+ còn lại trong dung dịch là: Trang 6
7. [Pb2+] = 2,5.10-27/ 1,00.10-17 = 2,5.10-10. 4 10 2 mPbS (1,265.10 2,5.10 ) 239,2 1 3,03.10 gam 30,3mg ) Câu 8) (MTCT – Đồng Nai [Vòng 2] / 2013 – 2014) -7 -4 Tính độ tan của AgOCN trong dung dịch HNO3 0,001M. Cho TAgOCN = 2,3.10 ; HOCN có Ka=3,3.10 . Bài giải + AgOCN  Ag + OCN- T = [Ag+][OCN-] (1) [ H ][ OCN ] OCN- + H+  HOCN K (2) a [ HOCN ] Lập phương trình [Ag+] = [OCN-] + [HOCN] (3) [H+] + [HOCN] = 10-3 (4) Giải hệ: (10 3 [HOCN ])[OCN ] (2, 4) 3,3.10 4 [HOCN ] 10 3.[OCN ] [HOCN] (5) 3,3.10 4 [OCN ] 10 3[OCN ] (3, 5) [ Ag ] [OCN ] (6) 3,3.10 4 [OCN ] Đặt [OCN-]= x 10 3 x (1,6) ( x ) x 2,3.10 7 3,3.10 4 x x3 + 1,33.10-3 x2 - 2,3.10-7 x - 7,59.10-11 = 0 x= 2,98.10-4 = [OCN-] Trang 7
8. (5) [HOCN]= 4,75.10-4 (4) [H+]= 5,25.10-4 (1) => [Ag+]= 7,72.10-4 = S. *Nhận xét: vì nồng độ của ion các ion và phân tử gần bằng nhau nên không thể giải gần đúng được) Câu 9) (Olympic lớp 10 Tiền Giang / 2009 – 2010) Một dung dịch có ba chất HCl, BaCl2, FeCl3 cùng nồng độ 0,0150M. Sục khí CO2 vào dung dịch này cho đến bão hoà. Sau đó thêm từ từ NaOH vào dung dịch đến nồng độ 0,120M. Cho biết: nồng độ CO2 trong dung dịch -2 bão hoà là 3.10 M; thể tích của dung dịch không thay đổi khi cho CO2 và NaOH vào; các hằng số: pKa của 3+ H2CO3 là 6,35 và 10,33; pKs của Fe(OH)3 là 37,5 và của BaCO3 là 8,30; pKa của Fe là 2,17. Hãy tính pH của dung dịch thu được. Bài giải + - H + OH  H2O 0,015 0,015 -  2- CO2 + 2 OH  CO3 + H2O 0,03 0,06 0,03 3+ - Fe + 3 OH  Fe(OH)3 0,015 0,045 2+ 2 Ba + CO3 -  BaCO3 0,015 0,015 2- TPGH: CO3 : 0,015 M; 2-  - - -3,67 CO3 + H2O  HCO3 + OH Kb1 = 10 0,015-x x x Trang 8
9. x 2 K 10 3,67 b1 0,015 x x = 1,69.10-3 M pH = 14 + log (1,69.10-3) = 11,23) Câu 10) (Duyên Hải Miền Trung [lớp 11] / 2008 – 2009) -4 Độ tan của BaSO4 trong dung dịch HCl 2M bằng 1,5.10 M. Tính tích số tan của BaSO4 trong dung dịch HCl. Suy ra độ tan BaSO4 trong nước nguyên chất rồi so với độ tan trong dung dịch HCl & giải thích. Hằng -2 số axit nấc thứ 2 của axit sunfuric là Ka = 10 . Bài giải 2+ 2- (1) Trong dung dịch có cân bằng BaSO4  Ba + SO4 - Xét cân bằng phân li của HSO4 - + 2- (2) H2O + HSO4 H 3O + SO4 2- + - Ka = [SO4 ].[H3O ] / [HSO4 ] Trong môi trường axit, cân bằng trên chuyển dịch mạnh về bên trái 2- - - -4 => [SO4 ] [HSO4 ] = 1,5.10 2- - + -2 -4 [SO4 ] = Ka. [HSO4 ] / [H3O ] = 10 . 1,5.10 / 2 = 7,5.10-7 Tích số tan BaSO4 là : 2+ 2- -4 -7 -10 T = [Ba ] . [SO4 ] = 1,5.10 . 7,5.10 = 1,12.10 Độ tan bari sunfat trong nước nguyên chất S = 1,12.10-10 = 1,095.10-5 Khi có đồng thời 2 cân bằng (1) và (2) thì sự thêm H3O+ làm cân bằng (2) chuyển dịch sang trái làm giảm 2- 2- [SO4 ] . Dẫn đến cân bằng (1) chuyển dịch mạnh theo chiều bên phải chống lại sự giảm [SO4 ], kết tủa BaSO4 tan thêm ra. Câu 11) Al(OH)3 là một hidroxit lưỡng tính có thể tồn tại 2 cân bằng : 3+ - -33 Al(OH)3  Al + 3OH Tt1 = 10 - - Al(OH)3 + OH  AlO2 + 2H2OTt2 = 40 3+ - + Viết biểu thức biểu thị độ tan toàn phần của Al(OH)3 (S) = [Al ] + [AlO2 ] dưới dạng một hàm của [H ]. Ở pH bằng bao nhiêu thì S cực tiểu ? Tính giá trị S cực tiểu ? Bài giải Xét hai cân bằng : 3+ - 3+ - -33 Al(OH)3  Al + 3OH T1 = [Al ]. [OH ] = 10 Trang 9
10. - - - - Al(OH)3 + OH  AlO2 + 2H2OTt2 = [AlO2 ] / [OH ] = 40 + [Al3+] = (10-33 / [OH-]3) = [H+]3. (10-33 / (10-14)3) = 109.[H ] - - -4 + -3 + [AlO2 ] = 40. [OH ] = 40.10 / [H ] = 4.10 / [H ] 3+ - 9 + -3 + Đề bài : S = [Al ] + [AlO2 ] => S = 10 .[H ] + 4.10 / [H ] * Độ tan S sẽ có cực trị khi đạo hàm S’ = 0 => [H+] = 3,4.10-6 => pH = 5,5 + -7 Thay [H ] vào S => Smin = 1,5.10 Câu 12) Tính giá trị pH của dung dịch trong các trường hợp sau : 1/ Dung dịch RCOOK 5.10-5M ; Biết RCOOH có hằng số axit Ka = 8.10-5 2/ Trộn dung dịch HA 0,12M với dung dịch HX 0,08M với những thể tích bằng nhau được dung dịch C. Biết hằng số axit HA là 2.10-4 ; HX là 5.10-4 Bài giải 1/ RCOOK RCOO- + K+ - - -10 RCOO + H2O  RCOOH + OH Kb = Kw/Ka = 1,25.10 [ ] 5.10-5 – a a a 2 -5 -10 -8 - -8 Kb = a / (5.10 – a) = 1,25.10 => a = 7,90.10 => [OH ] = 7,90.10 => pH = 6,89 Dung dịch môi trường bazơ có pH Vô lí Vậy tính cả sự điện li của nước. Mặt khác nồng độ dung dịch rất bé, Kb không quá lớn hơn nhiều so với Kw - - -10 RCOO + H2O  RCOOH + OH Kb = Kw/Ka = 1,25.10 + - -14 H2OH + OH Kw = 10 Theo định luật bảo toàn điện tích : [OH-] = [RCOOH] + [H+] => [RCOOH] = [OH-] – [H+] = [OH-] - (10-14) / [OH-] (*) - - - -5 - Kb = [RCOOH].[OH ] / [RCOO ] (Với RCOO = 5.10 – [OH ]) Thay (*) => [OH-] = 1,27413 . 10-7 => pOH = 6,895 => pH = 7,105 2/ Khi trộn 2 dd 2 chất khác nhau có thể tích bằng nhau (không pư) thì nồng độ mỗi chất giảm một nửa [HA] = 0,06M ; [HX] = 0,04M + - -4 HAH + A K1 = 2.10 + - -4 HXH + X K2 = 5.10 + - -14 H2OH + OH Kw = 10 Do Kw [H+] = [A ] + [X ] Đặt [H+]= a ; [A-] = b ; [X-] = c => a = b + c Trang 10
11. ab K = = 2.10-4 1 0,06 ― b ac -4 K2 = 0,04 ― c = 5.10 Vì b ab = 2.10-4 ; ac = 5.10-4 => b = 7,56.10-3 ; c = 0,019 ; a = 0,0266 => pH = 1,576 Câu 13) (Vòng 2 – Quốc Gia – 2005) + Tính pH của dung dịch A gồm KCN 0,12M ; NH3 0,1M và KOH 0,005M. Cho pKa của HCN là 9,35 ; NH4 là 9,24. Bài giải - - -4,65 CN + H2O  HCN + OH Kb1 = 10 + - -4,76 NH3 + H2O  NH4 + OH Kb2 = 10 KOH K+ + OH- + - H2O  H + OH - C + + + [OH ] = K + [HCN] + [NH4 ] + [H ] - Đặt [OH-] = x => x = 0,005 + Kb1.[CN ]/x + Kb2.[NH3]/x + Kw/x 2 - => x – 0,005x - (Kb1.[CN ] + Kb2.[NH3] + Kw ) - Coi [CN ] = 0,12M ; [NH3] = 0,1M Ta có : x2 – 0,005x – 4,43.10-6 = 0 => x = 5,77.10-3 Kiểm lại [HCN] / [CN-] = 10-4,65 / 0,00577 = 3,88.10-3 => [HCN] [NH4 ] << [NH3] Vậy cách giải gần đúng trên có thể chấp nhận, pH = 11,76 Câu 14) (ĐăkLak / 2010 – 2011) 1/ Ở 18oC lượng AgCl có thể hòa tan trong 1 lít nước là 1,5 mg. Tính tích số tan của AgCl. Tính nồng độ bão hòa của Ag+ (mol/lít) khi người ta thêm dung dịch NaCl 58,5 mg/lít vào dung dịch AgCl ở 18oC. 2/ Người ta khuấy iot ở nhiệt độ thường trong bình chứa đồng thời nước và CS2 nguội, và nhận thấy rằng tỉ lệ -4 giữa nồng độ (gam/lít) của iot tan trong nước và tan trong CS2 là không đổi và bằng 17.10 . Người ta cho 50ml CS2 vào 1 lít dung dịch iot (0,1 g/l) trong nước rồi khuấy mạnh. Tính nồng độ (g/l) của iot trong nước. Giải 1/ Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng T = [Ag+][Cl-] 1,5 Trong 1 lít dung dịch: Ag Cl .10 3 143,5 Trang 11
12. 2 Vậy 1, 5 3 1 0 T .1 0 1,1 .1 0 1 4 3, 5 Khi thêm 1 lượng dung dịch NaCl. + + + - Gọi S2 là nồng độ Ag mới: [Ag ] = S2 → [Ag ] = [Cl ] = S2 Gọi δ là nồng độ của NaCl. Trong dung dịch số ion Cl-: δ/1 lít + - Vậy [Ag ] = S2 ; [Cl ] = δ + S2 Ở 18oC nhiệt độ không đổi. T không đổi. -10 2 -10 S2(S2 + δ) = 1,1.10 → S2 + δS2 – 1,1.10 = 0   2 4, 4 .1 0 1 0 Chỉ chọn nghiệm đúng dương: S 2 2 → δ = 0,0585/58,5 = 10-3 10 3 10 3 2.10 7 Vậy S 10 7 2 2 S2 giảm 100 lần so với S1 C H 2 O 2/ Theo giả thuyết ta có: I 1 7 .1 0 4 C S 2 C I 0,1 C nuoc g / cm 3 I 1000 Gọi x là số mol iot từ nước đi vào CS2 0,1 x CS x Vậy: C nuoc g / cm 3 và C 2 (g / ml) I 1000 I 50 0 ,1 x x Suy ra: : 1 7 .1 0 4 → x = 0,0967 1 0 0 0 5 0 Nồng độ iot trong nước là: 0,1 – x = 0,0033 (g/l) Câu 15) 3+ 3+ 2+ + Một dung dịch FeCl3 nồng độ C mol/lít . Cation Fe là axit Fe + H2O  Fe(OH) + H ; pKa = 2,2 Hỏi giá trị C là bao nhiêu thì bắt đầu có kết tủa Fe(OH)3 ? Tính pH của dung dịch ở thời điểm này ? Biết tích số tan -38 của Fe(OH)3 là 10 . Bài giải 3+ 2+ + -2,2 Fe + H2O Fe(OH) + H Ka = 10 [ ] C – x x x 2 3+ 2 Ka = x / (C – x) => [Fe ] = C – x = x / Ka (1) Trang 12
13. + - -14 H2OH + OH Kw = 10 + -14 Vì Ka >> Kw => [H ] = x => [OH-] = 10 /x 3+ - 3 -38 Khi bắt đầu có kết tủa Fe(OH)3 thì : Ks = [Fe ].[OH ] = 10 2 -14 3 -38 -1,8 => x / Ka . (10 / x) = 10 => x = [H+] = 10 M => pH = 1,8 2 => C = x /Ka + x = 0,0056 Câu 16) (Long An – V1 – 2011) Dung dịch A (pH = 12) chứa K2CO3, Na2CO3. Thêm 10 ml dung dịch HCl 0,96M vào 10 ml dung dịch A được -6,35 -10,33 dung dịch B. Tính giá trị pH dung dịch B. Biết hằng số axit của H2CO3 : Ka1 = 10 ; Ka2 = 10 Bài giải + 2- M2CO3 2M + CO3 C C (M) Đề cho pH = 11,5 hay pOH = 3,5 => [OH-] = 10-3,5 (M) 2- - - -3,67 CO3 + H2O  HCO3 + OH Kb1 = Kw/ Ka2 = 10 Cân bằng C – 0,01 0,01 0,01 Ta có : (0,01.0,01) / (C – 0,01) = 10-3,67 => C = 0,4778 (mol / lít) 2- + CO3 + 2H CO2 + H2O 0,4778 0,9556 0,4778 C 2- + CHCl = 0,96/2 = 0,48M ; CO3 = 0,4778/2 = 0,2389M => [H ] dư = 0,0044 (M) + - -6,35 CO2 + H2O H + HCO3 Ka1 = 10 Cân bằng 0,4778 – x x + 0,0044 x -6,35 Ka1 = x(x + 0,0044) / (0,4778 – x) = 10 Giải phương trình => x = 4,8.10-5 => [H+] = 4,448.10-3 Vậy pH dung dịch B = 2,35 Câu 17) (Chuyên Lý Tự Trọng – TP.Cần Thơ – 2009) 1/ Chuẩn độ 25 ml một dung dịch HClO 0,1M bằng dung dịch NaOH 0,175M. Tính pH tại điểm tương đương. Biết pKHClO = 7,53. o 2/ Cho biết độ tan của CaSO4 là 0,2 gam trong 100 gam nước. Ở 20 C, khối lượng riêng của dung dịch CaSO4 bão hòa coi như bằng 1gam/ml. Hỏi khi trộn 50 ml dung dịch CaCl2 0,012M với 150 ml dung dịch o Na2SO4 0,004M ở 20 C thì có xuất hiện kết tủa không ? Bài giải 1/ Tại điểm tương đương: ∑Vdd = 25 + 25(0,1: 0,175) ≈ 39,29 ml Cmuối = 0,1.25/39,29 ≈ 0,064M pH = ½ pKW + ½ pKa + ½ lgCmuối = 7 + ½ .7,53 + ½ lg 0,064 ≈ 10,2 Trang 13
14. 2/ Trong dung dịch bão hòa CaSO4 : 2+ 2- -2 [Ca ] = [SO4 ] = 1,47.10 M Khi trộn dung dịch CaCl2 với Na2SO4 thì: [Ca2+] = (1,2.10-2.50):200 = 3.10-3M 2- -3 -3 [SO4 ] = (4.10 .150):200 = 3.10 M 2+ 2- Vì cả [Ca ] và [SO4 ] đều chưa đạt tới nồng độ của dung dịch bão hòa nên không có kết tủa Câu 18) (Chuyên Trần Đại Nghĩa – TP.HCM – 2007) 1/ Một dung dịch A chứa hỗn hợp gồm Fe(NO3)3 0,001M và MnCl2 1M a/ Cho biết kết tủa nào xuất hiện trước khi cho dư NaOH vào A. Tính khoảng pH cần thiết lập để tách Fe3+ ra khỏi Mn2+ dưới dạng hiđroxit b/ Nếu dung dịch A còn chứa thêm KF 1M thì có hiện tượng gì xảy ra khi cho từ từ dung dịch KOH dư vào A. Biết hằng số thủy phân của Mn2+ và Fe3+ lần lượt là 10-10,6 và 10-2,17. T -12,35 T -35,5 3- 16,1 Tích số tan Mn(OH)2 = 10 ; Fe(OH)3 = 10 . Hằng số cân bằng KFeF6 = 10 2/ Một mẫu nước máy chứa ion Pb2+ và Ni2+. Khi thực hiện chuẩn độ người ta thu được kết quả. Ion Pb2+ bắt -12 2+ đầu kết tủa PbS khi nồng độ Na2S trong nước vượt quá 8,41.10 M. Và ion Ni bắt đầu kết tủa NiS khi nồng -8 độ Na2S vượt quá 4,09.10 M. a/ Hỏi nồng độ Pb2+ và Ni2+ trong nước máy là bao nhiêu ? 2+ 2+ -11 b/ Có bao nhiêu % Pb và % Ni còn lại trong dd khi nồng độ Na2S cân bằng là 5.10 . -28 -20 Biết TPbS = 3.10 ; TNiS = 3.10 . Bài giải 3+ 2+ + 1/ a/ Fe + H2O = Fe(OH) + H Ban đầu 0,001M Cân bằng 0,001- x M x M x M Ta có : x2 / (0,001-x) = 10-2,17 => x = 8,84.10-4  [Fe3+] = 1,16.10-4 M 2+ + + Mn + H2O = Mn(OH) + H Ban đầu 1M Cân bằng 1 – y M y y Ta có: y2 / (1-y) => y = 5,01.10-6 => Sự mất mát Mn2+ không đáng kể Khi cho KOH vào thì: 3+ - 3 T 3+ Với Fe , nồng độ OH cần để xuất hiện kết tủa: [OH-] = Fe(OH)3 / ([Fe ])  [OH-] = 3.10-11 2+ - - 2 T 2+ Với Mn , nồng độ OH cần để xuất hiện kết tủa: [OH ] = Mn(OH)2 / [Mn ]  [OH-] = 6,68.10-7 Vậy Fe(OH)3 kết tủa trước Mn(OH)2 - 3 -35,5 -6 - -10 + Để kết tủa hoàn toàn Fe(OH)3 => [OH ] = (10 ) / (10 ) => [OH ] = 1,47.10 M Vậy pH = 4,17 Trang 14
15. Để Mn2+ bắt đầu kết tủa thì: [OH-]2 = (10-12,35) / 1 = > [OH-] = 6,68.10-7 M Vậy pH lúc này 7,83 Vậy khoảng pH để tách hoàn toàn Fe3+ khỏi Mn2+ : pH ∈ [4,17 ; 7,83] b/ Giữa quá trình tạo phức F- và quá trình hiđroxiro, nhận thấy quá trình tạo phức F- ưu thế hơn, tạo được 3+ - 3- 16,1 phức bền: Fe + 6F FeF6 (K=10 ) Ban đầu 0,001M 1M Cân bằng z 0,999 + z 0,001 – z Ta có: ( 0,001 – z ) / (z ( z + 0,999) ) = 1016,1 => z = 7,95.10-20 (Rất nhỏ) => [Fe3+] = 7,95.10-20 Khi cho NaOH vào , nồng độ OH- để tạo kết tủa Fe(OH)3 là: [OH-]3 = (10-35,5) / (7,95.10-20) => [OH-] = 3,41.10-6 (M) Với Mn2+, nồng độ OH- cần để xuất hiện kết tủa là 6,68.10-7 2+ Vậy lúc đó Mn sẽ kết tủa thành Mn(OH)2 trước 2/ a/ Nồng độ Pb2+ trong nước máy: [Pb2+] = (3.10-28) / (8,41.10-12) = 3,57.10-17 (M) Nồng độ Ni2+ trong nước máy: [Ni2+] = (3.10-20) / (4,09.10-8) = 7,33.10-13 (M) b/ Trong trường hợp [S2-] = 5.10-11 [Pb2+] = (3.10-28) / (5.10-11) = 6.10-18 (M) % Pb2+ còn lại trong dung dịch là (6.10-18) / (3,57.10-17) = 16,8% Vì lượng S2- sử dụng trong trường hợp này nhỏ hơn lượng cần để tạo kết tủa NiS, do đó Ni2+ vẫn còn 100% trong dung dịch Trang 15