Chuyên đề Dung dịch (Bồi dưỡng học sinh giỏi THCS)9206

Chuyên đề dung dịch I Các kiến thức - Khái niệm nồng độ dung dịch - Hai loại nồng độ dung dịch: + Nồng độ % + Nồng độ mol/l - Công thức tính nồng độ dung dịch: + Công thức tính nồng độ % C% = mct 100% mdd + Công thức tính nồng độ mol/l cM = Vn - Công thức tính độ tan: S mct mdm 100 - Công thức liên hệ nồng ®é % vµ ®é tan C% = S 100% 100 S - Công thức liên hệ C% CM C %.10 D CM  M - C«ng thøc pha trén CM1 V1  CM V2 C %1.m1 C % 2.m2 - Công thức đường chéo: C%1 m1 C% - C% C% C% m Víi C%2 C% m1 m2 C% C% DeThiMau.vn - C% = C% C% - C% - C%1 C M V1 C M2 - CM - CM C CM2 V Víi C M2 C C M2 V1 = V2 CM - CM - C M1 C M1 C M1 II Bài tập II.1 Dạng toán độ tan Dạng 1: Bài toán liên quan độ tan chất nồng độ % dung dịch bÃo hòa chất đó: * Bài toán 25oC độ tan đường 204g, NaCl 36g Tính nồng độ % bÃo hoà dung dịch Giải: - Độ tan đường 25oC 204g có nghĩa 100g nước hoà tan 204g ®­êng -> mdd = 304g => Nång dé % cña dung dÞch C% = 204 100% = 67,1% 304 áp dụng công thức liên hệ C% độ tan ta cã: C% = S 36 100% = = 26,5% 100  S 100  36 D¹ng Bài toán tính lượng chất tan tinh thể ngậm n­íc TÝnh % khèi l­ỵng n­íc kÕt tinh tinh thể ngậm nước a/ Cách làm: Tính khối lượng mol cđa tinh thĨ ngËm n­íc, tÝnh khèi l­ỵng chÊt tan (n­íc) cã mol tinh thĨ ngËm n­íc Dùa vào quy tắc tam suất tìm khối lượng chất tan (n­íc) m gam tinh thĨ ngËm n­íc nµy b/ Ví dụ : * Bài toán Tính khối lượng CuSO4 cã kg CuSO4 5H2O TÝnh % khối lượng nước kết tinh xođa Na2CO3.10H2O (Học sinh tự giải) Dạng Bài toán tính lượng tinh thể ngậm nước cần cho thêm vào dung dịch cho sẵn a/ Cách làm: Dùng định luật bảo toàn khối lượng để tính mdd (tạo thành) = m tinh thể + m dd ( ban đầu) DeThiMau.vn m ct (mới) = mct ( tinh thÓ) + m ct (trong dung dịch ban đầu) ( Có thể sử dụng công thøc ®­êng chÐo ®Ĩ tÝnh Víi ®iỊu kiƯn coi tinh thể ngậm nước dung dịch ta tính nồng độ % dung dịch này) b/ Ví dụ: * Bài toán Tính lượng tinh thể CuSO4.5H2O cần dùng để điều chế 500ml CuSO4 8% ( d= 1,1g/ml ) Giải: mdd CuSO4 8% là: 500 1,1 = 550 (gam) khèi l­ỵng CuSO4 cã l­ỵng dung dịch là: Khi hòa tan tinh thể CuSO4.5H2O 250 gam x gam CuSO4 + 160 gam 44 gam 550.8%  44( g ) 100% H2O Khèi l­ỵng tinh thể CuSO4.5H2O cần lấy là: 250.44 68, 75( g ) 160 * Bài toán Kết tinh 500 ml dung dịch Fe(NO3)3 0,1 M thu gam tinh thể Fe(NO3)3.6H2O Giải: Khi kết tinh dung dịch Fe(NO3)3 + 6H2O Fe(NO3)3.6H2O Sè mol Fe(NO3)3.6H2O b»ng sè mol Fe(NO3)3 b»ng 500.0,1  0, 05(mol ) 1000 Khèi l­¬ng tinh thẻ Fe(NO3)3.6H2O thu là: 0,05 350 = 17,5 (g) * Bài toán Để điều chế 560 gam dung dịch CuSO4 16% cần phải lấy gam dung dịch CuSO4 8% gam tinh thể CuSO4.5H2O Giải: Đặt khối lượng dd CuSO4 8% cần lấy x gam , khối lượng CuSO4.5H2O y gam Khối lượng CuSO4 có dung dịch CuSO48% lµ: 8x x (g)  100 25 Trong mol (250g) CuSO4.5H2O cã 160g CuSO4 VËy y gam 160 y 16  y( g ) CuSO4.5H2O cã 250 25 Trong 560 gam dd CuSO4 16% cã khèi lượng CuSO4là: DeThiMau.vn 560.16 2240 (g) 100 25 Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: x 16 x 2240   25 25 25 x  y  560 Gi¶i hƯ ta cã : x = 480 (gam); y = 80(gam) Loại Bài toán tính lượng chất tan ( tinh thể ngậm nước) tách hay cần cho thêm vào dung dịch thay đổi nhiệt độ dung dịch bÃo hòa cho trước a/ Cách giải - Tính khối lượng chất tan, khối lượng dung môi (nước) có dung dịch bÃo hòa nhệt đô t1 - Đặt a khối lượng chất tan A cần thêm vào( tách ra) khổi dung dịch ban đầu nhiệt độ thay đổi từ t1 đến t2 ( t1# t2) ( nÕu lµ tinh thĨ ngËm nước cần đặt a số mol tinh thể cần thêm vào hay tách ra) - Tính khối lượng chất tan, khối lượng dung môi (nước) có dung dịch bÃo hòa nhiệt độ t2 - áp dụng công thức tính độ tan ( công thức tính nồng độ %) dung dịch bÃo hòa để tìm a b/ ví dụ Bài toán 12 oC có 1335 gam dung dịch CuSO4 bÃo hòa Đun nống dung dịch đến 90 oC Hỏi phải thêm gam CuSO4 để dung dịch bÃo hòa nhiệt độ này? Biết 12oC độ tan CuSO4 33,5 90oC 80 Giải Độ tan CuSO4 12 oC 33,5có nghĩa nhiệt độ 100g nước hòa tan 33,5 g CuSO4 để tạo thành 133,5 g dung dịch CuSO4 bÃo hòa Vậy 1335g dung dịch CuSO4 bÃo hòa có 1000g nước 335 g CuSO4 Đạt khối lượng CuSO4 cần thêm vào a gam Khối lượng chất tan khối lượng dung môi dung dịch bÃo hòa CuSO4 90 oC là: mCuSO4 = 335 + a (g); Khối lượng dung môi 1000 (g) ấp dụng công thức tính độ tan ta cã: SCuSO4  350  a 100  80  a  465( g ) 1000 VËy l­ỵng CuSO4 cần thêm vào là465 gam Bài toán DeThiMau.vn 85oC có 1877 gam dung dịch bÃo hòa CuSO4 Làm lạnh dung dịch đến 25 oC hỏi có gam CuSO4.5H2O tác khỏi dung dịch Biết ®é tan cđa CuSO485oC lµ 87,7 vµ ë 25oC lµ 40 Giải: Độ tan CuSO4 85 oC 87,7 có nghĩa nhiệt độ 100g nước hòa tan 87,7 g CuSO4 để tạo thành 187,7 g dung dịch CuSO4 bÃo hòa Vậy 1877g dung dịch CuSO4 bÃo hòa có 1000g nước 877 g CuSO4 Đạt n số mol CuSO4.5H2O tách khỏi dung dịch hạ nhiệt độ từ 85oC đến 25oC Lượng chất tan dung môi dung dịch nhệt độ 25oC là: mCuSO4 (877 160n) g mH 2O  (1000  90n) g ¸p dơng công thức tính độ tan CuSO4 25oC SCuSO4  877  160n 100  40  n  3,847(mol ) 1000  90n VËy khèi l­ỵng CuSO4.5H2O tách khỏi dung dịch là: 3,847.250 = 961,75 (g) II.2 Toán nồng độ dung dịch Dạng Tính C% , CM * Bài toán Tính khối lượng muối ăn khối lượng nước cần lấy để pha chế thành 150 gam dung dịch NaCl 5% * Bài toán Hòa tan 6,72 lít khí HCl đktc vào 80,05 gam H2O ta dung dịch axit HCl Giả sử hòa tan không làm thay đổi thĨ tÝch dung dÞch TÝnh C%, CM cđa dung dÞch thu Tính D dung dịch ? Dạng toán pha lÃng cô đặc ( sử dụng công thức pha trộn) * Bài toán Cã 60 gam dung dÞch NaOH 20% TÝnh C% cđa dung dịch thu a/ Pha thêm 40 gam nước b/ Cô đặc dung dịch 50 gam * Bài toán Cần thêm lít nước vào 400 ml dung dịch H2SO4 15% để dung dịch H2SO4 1,5M Biết D H2SO4 = 1,6 gam/ml Giải: DeThiMau.vn Khối lượng dung dịch H2SO4 = 1,6 400 = 640 (gam) Khèi l­ỵng H2SO4 cã dung dịch là: mH SO4 96 15.400 0,98(mol )  96( g )  nH SO4  98 100 Gäi x (lÝt) lµ thĨ tÝch H2O cần thêm vào dung dịch Vậy thể tích dung dịch míi lµ: x + 0,4 0,98 n  0,15  x  0, 253(l ) Tõ c«ng thøc CM  V x 0, Vậy lượng nước cần thêm vào 0,253 lít Dạng Hòa tan chất vào nước hay dung dịch cho sẵn Gồm bước:( Có không sảy phản ứng) Bước Xác định dung dịch sau có chứa chất nào?( có chất tan dung dịch có nhiêu nồng độ) Bước Sác định lượng chất tan có dung dịch sau ( Sản phẩm phản ứng, chất dư) Bước Xác định khối lượng, thể tích dung dịch * Thể tích dung dịch mới: - Khi hòa tan chất rắn, khí vào chất lỏng coi thể tích dung dịch thĨ tÝch chÊt láng(cị) - Khi pha chÊt láng vµo chất lỏng (coi pha trộn không làm thay đổi thể tích dung dịch ) thể tích dung dịch tổng thể tích chất lỏng ban đầu - Nếu toán cho D dung dịch thể tích dung dịch m tính: V D * Khối lượng dung dịch Khối lượng dung dịch = Tổng khối lượng chất trước phản ứng khối lượng chất kết tủa bay ( có) 3.1 Hòa tan chất vào H2O (1dung dịch khác) không sảy phản ứng * Hòa tan chất vào nước: tính C%, CM đại lượng khác thông thường dựa vào công thức tÝnh C%, CM * Hßa tan mét chÊt ( 1dung dịch) dung dịch không sảy phản ứng: ( thường dung dịch loại chất) Có hai cách: + sử dụng phương pháp đại số: mct = + Sử dụng công thức đường chéo *Bài toán 5: Hòa tan 5,6 lít khí HCl đktc vào 0,1 lít H2O để tạo dung dịch HCl Tính nồng độ mol/l nồng đọ C% dung dịch thu DeThiMau.vn ( học sinh tự giải) * Bài toán Cần pha chế theo tỉ lệ khối lượng hai dung dịch KNO3 có nồng độ % tương ứng 45% 15% để dung dịch KNO3 20% Giải: Cách Đặt khối lượng dung dịch KNO3 45% 15% cần lấy m1 m2 gam cần pha trộn với để dược dung dịch KNO3 20% Theo ta cã: 45m1 15m2 (m  m2 )   20 100 100 100  m1 : m2  : 25  1: VËy cÇn lÊy mét phÇn khối lượng dung dịch KNO3 trộn với phần khối lượng dung dịch KNO3 để thu dung dịch KNO3 nồng độ 20% Cách 2: ( sử dụng phương pháp đường chéo) * Bài toán Tính khối lượng dung dịch KOH 38% cần lấy( D= 1,92g/ml) lượng dung dịch KOH 8% ( D = 1,039g/ml) để pha trộn thành lít dung dịch KOH 20% ( D = 1,1g/ml) Giải: Cách 1: Phương pháp đại số: mct1 mct2  mct3 mdd1  mdd  mdd3 C¸ch 2: Phương pháp đường chéo Gọi khối lượng dung dịch KOH 38% cần lấy lượng dung dịch KOH 8% cần lấy m1 m2 12 38%1 m1 20% 8% m m1 m2 18 m1 m2 m1  m2 m3 4000.1,1     23 5 2m3 4400.2   1760( g ) m1  5 m2  m3  m1  4400  1760  2640( g ) 3.2 Pha trộn sảy phản ứng hóa học * Bài to¸n : DeThiMau.vn = 12 = 23 18 Cho 34.5 gam Na t¸c dơng víi 167g n­íc TÝnh C% dung dịch thu sau phản ứng Giải: Số mol Na tham gia ph¶n øng: 34,5 nNa   1,5(mol ) 23 Phương trình phản ứng: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 2mol 2mol 1mol 1,5 mol xmol ymol 2.1,5  1,5(mol ) 1,5.1 y  0, 75(mol ) x Khối lượng chất thu sau phản ứng là: mNa 1,5.40 60( g ) mH  0, 75.2  1,5( g ) Khèi lượng dung dịch thu sau phản ứng la: mdd NaOH = 34,5 + 167 – 1,5 =200 ( gam) Nồng độ % dung dịch sau phản ứng là: C% 60 100% 30% 200 * Bài toán : Cho 14,84 gam tinh thể Na2CO3 vào bình chứa 500 ml dd HCl 0,4M dung dịch D Tính nồng độ mol/l dung dịch thu dược sau ph¶n øng Gi¶i: 14,84  0,14(mol ) 106  0,5.0,  0, 2(mol ) nNa2CO3  nHCl Ph­¬ng tr×nh hãa häc Na2CO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O Theo phương trình tỉ lệ nNa2CO3 : nHCl  1: Theo bµi ta cã tØ lÖ nNa CO : nHCl  0,14 : 0, Vậy Na2CO3 dư HCl phản ứng hết Theo phương trình ta có số mol Na2CO3 phản ứng = 1/2 số mol HCL số mol NaCl tạo thành = 0,5.0,2 = 0,1 (mol) Sè mol Na2CO3 d­ lµ 0,14 – 0,1 = 0,04 (mol) DeThiMau.vn Coi thÓ tích dung dịch sau phản ứng thể tích dung dịch HCl 0,5 lít Nông độ chất thu sau phản ứng CM NaCl CM Na CO 0,  o, 4( M ) 0,5 0, 04   0, 08( M ) 0,5 * Bài toán 10: Sục 200 gam SO3 vào lít dung dịch H2SO4 17% (D = 1,12g/ml) dung dịch A Tính nồng độ % dung dịch A Giải: Khi hòa tan SO3 vào dung dịch H2SO4 có ph¶n øng SO3 + H2O H2SO4 (1) Theo (1) * Bài toán 11: Xác định lượng dung dịch SO3 lượng dung dịch H2SO4 49% cần lấy để pha chế thành450 gam dung dịch H2SO4 83,3% Giải: Đặt khối lượng SO3 cần lấy x gam , khối lượng dung dịch H2SO4 49% cần lấy 450 x gam Khi trộn SO3 vào dung dịch H2SO4 có phản øng SO3 + H2O H2SO4 (1) 80g 98g xg 98 xg 80 Lượng H2SO4 sinh phản ngs (1) 98 xg 80 Lượng H2SO4 có dung dịch H2SO4 49% là: 450 x 49( g ) 100 Theo khối lượng H2SO4 (có dung dịch sau 83,3%) là: 450.83,3 374.85( g ) 100 Mà lượng H2SO4 sinh phản ứng (1) lượng H2SO4 dung dịch H2SO4 49% băng lượng H2SO4 có dung dịch sau trộn Theo bµi ta cã: 98 x (450  x).49   374,85 80 100  x  210( g ) DeThiMau.vn Vậy khối lượng SO3 cần lấy 210 gam Khối lượng dung dịch H2SO4 cần lấy 450 210 = 240 gam * Bài toán 12: Xác định klhối lượng KOH 7,93 % cần lấy để hòa tan vào 47 gam K2O thu dung dịch 21% Giải: Gọi khối lượng dung dịch KOH cần lấy x gam khối lượng KOH có dung dịch 0,0793x gam PTHH: 2NaOH Na2O + H2O 94g 2.56g 47g 56g Khèi l­ỵng KOH sinh ë (1) 56 g Mặt khác khối lượng KOH (trong dung dịch 21%):(56 + 0,0793)g Khối lượng dung dịch KOH míi: (47 + x) gam Theo bµi ta cã: 56  0, 0793 x 100%  21% 47 x Giải phương trình ta có x 352,94 gam Vậy khối lượng dung dịch KOH 7,93% cần lấy 352,94 gam * Bài toán 13: Để dung dịch Zn(NO3)2 8% cần lấy gam muối Zn(NO3)2 H2O hòa tan vào 500 ml nước Học sinh tự làm III Các toán vận dụng dung dịch 1.Bài tập tính nồng độ dung dịch thu sau phản ứng Bài 12.BDH Trung hòa dung dịch NaHCO3 26% cần dùng dung dịch H2SO4 19,6% Xác định nồng độ % dung dịch sau trung hòa Bài 14.BDH Cho 100 g dung dịch Na2CO3 16,96% tác dụng với 200g dung dịch BaCl2 10,4 % Sau phản ứng lọc bỏ kết tủa thu dược dung dịch A Tính C% chất tan dung dịch A Bài 15.BDH Hòa tan lượng muối cacbonat kim loại hóa trị II axit H2SO4 14,7% Sau khí không thoát lọc boe chất rắn không tan dung dịch chứa 17% muối sunfat tan Hỏi kim loại hóa trị II nguyên tố nào? Bài tập tính nồng độ dung dịch trước phản ứng Bài 16.BDH DeThiMau.vn Tính C% dung dịch H2SO4 biết cho lượng dung dịch tác dụng với lượng dư hỗn hợp Na, Mg lượng H2 thoát 4,5% lượng dung dịch axit đà dùng Bài 17.BDH Tộn 50 ml dung dịch Fe2(SO4)3 với 100ml Ba(OH)2 thu kết tủa A dung dịch B Lọc lấy A đem nung nhiệt độ cao đến hoàn toàn thu 0,859 g chất rắn Dung dịch B cho tác dụng với 100ml H2SO4 0,05M tách 0,466 gam kết tủa Tính nồng độ mol dung dịch ban đầu Bài 18.BDH Dung dịch A dung dịch HCl, dung dịch B dung dịch NaOH Lấy 10 ml dung dịch A pha loÃng nước thành lít thu đựoc dung dịch HCl có nồng độ 0,01 M Tính nồng độ mol dung dịch A Để trung hòa 100g dung dịch B cần 150 ml dung dÞch A TÝnh C% cđa dung dÞch B Bµi 19.BDH Bµi 20.BDH DeThiMau.vn ... dung dịch ban đầu Bài 18.BDH Dung dịch A dung dịch HCl, dung dịch B dung dịch NaOH Lấy 10 ml dung dịch A pha loÃng nước thành lít thu đựoc dung dịch HCl có nồng độ 0,01 M Tính nồng độ mol dung. .. 1,12g/ml) dung dịch A Tính nồng độ % dung dịch A Giải: Khi hòa tan SO3 vào dung dịch H2SO4 có ph¶n øng SO3 + H2O H2SO4 (1) Theo (1) * Bài toán 11: Xác định lượng dung dịch SO3 lượng dung dịch H2SO4... 12.BDH Trung hòa dung dịch NaHCO3 26% cần dùng dung dịch H2SO4 19,6% Xác định nồng độ % dung dịch sau trung hòa Bài 14.BDH Cho 100 g dung dịch Na2CO3 16,96% tác dụng với 200g dung dịch BaCl2 10,4