Tuyển tập đề Olympic hóa học Việt Nam và quốc tế Hóa phân tích tập 1

thi học sinh giỏi hóa học THPT Tài liệu ôn thi học sinh giỏi Tuyển tập đề Olympic hóa học Việt Nam và quốc tế Hóa phân tích tập 1 thi học sinh giỏi hóa học THPT Tài liệu ôn thi học sinh giỏi Tuyển tập đề Olympic hóa học Việt Nam và quốc tế Hóa phân tích tập 1

Phần I OLYMPIC HÓA HỌC VIỆT NAM OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN VIỆT NAM 2005 (Bảng A): Ion Fe(SCN)2+ có màu đỏ nồng độ lớn 10 -5 M Hằng số điện li 10-2 Một dung dịch chứa vết Fe3+ Thêm vào dung dịch dung dịch KSCN 10 -2 M (coi thể tích khơng đổi) Xác định nồng độ tối thiểu Fe 3+ để dung dịch xuất màu đỏ Một dung dịch chứa Ag+ 10-2 M Fe3+ 10-4 M Thêm dung dịch SCN - vào tạo kết tủa AgCN (coi thể tích khơng đổi) Xác định nồng độ Ag+ lại dung dịch xuất màu đỏ Biết TAgSCN = 10-12 Thêm 20cm3 dung dịch AgNO 5.10-2 M vào 10cm3 dung dịch NaCl nồng độ Lượng dư Ag+ chuẩn độ dung dịch KSCN với có mặt Fe 3+ Điểm tương đương (khi bắt đầu xuất màu đỏ) quan sát thấy thêm 6cm3 dung dịch KSCN 10-1 M Tính nồng độ dung dịch NaCl BÀI GIẢI: Fe3+ Co – x + SCN 10-2 – x ⇌ Fe(SCN)2+ x = 10-5 Nồng độ cân bằng: 10 5 Ta có:  10  3 2 5 Fe (10  10 ) 3+  [Fe ] = 10-5 M  Co = 2.10-5 M Khi xuất màu đỏ thì: [Fe(SCN)2+] = 10-5 M Vậy nồng độ Fe3+ lại là: 9.10-5 M Ta có: 10 5  10   5 SCN 9.10          SCN   1,1.10 3 M  Ag   9,1.10 10 M n(Ag+) = n(AgCl) + n(AgSCN) 20.10-3 5.10-2 = 10.10-3 C + 6.10-3 10-1  C = 4.10-2 M KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2002 (BẢNG A) Dung dịch X gồm Na2 S 0,010M, KI 0,060M, Na2 SO4 0,050M (a) Tính pH dung dịch X (b) Thêm dần Pb(NO )2 vào dung dịch X nồng độ 0,090M thu kết tủa A dung dịch B i Cho biết thành phần hoá học kết tủa A dung dịch B ii Tính nồng độ ion dung dịch B (không kể thuỷ phân ion, coi thể tích dung dịch khơng thay đổi thêm Pb(NO )2 ) iii Nhận biết chất có kết tủa A phương pháp hố học, viết phương trình phản ứng (nếu có) BÀI GIẢI: a) Tính pH dung dịch Na2 S  Na+ + S20,01 0,01 + KI  K + I0,06 0,06 Na2 SO4  2Na+ + SO 20,05 0,05 + H2 O ⇌ HS- + OH- S2- Kb(1) = 10-1,1 SO4 2- + H2 O ⇌ H SO - + OH- Kb(2) = 10-12 Kb(1) >> K b(2) nên cân (1) định pH dung dịch: [] S2- + (0,01 -x) H2 O ⇌ HS- + OHx (1) (2) K = 10-1,1 x x2  10 1,1  x  0,0794x  10 3,1  0,01  x x b) = 8,94 10-3  [OH-] = 8,94.10-3  pH = 11,95 2+ 2-1 Pb + S  PbS  (Ks ) = 1026 0,09 0,01 0,08 Pb2+ + SO 2 PbSO  (Ks-1 ) = 107,8 0,08 0,05 0,03 Pb2+ + I PbI2 (Ks-1 ) = 107,6 0,03 0,06 Thành phần hỗn hợp: A : PbS , PbSO , PbI2 Dung dịch B : K + 0,06M Na+ 0,12M 2+ 22Ngồi cịn có ion Pb ; SO ; S kÕt tña tan Độ tan -7,8 PbS : S  10-26  10 13 PbI2 : 10 7,6 /  10 2,7 PbSO4 : S  10  10 3,9 Bởi độ tan PbI2 lớn nên cân chủ yếu dung dịch cân tan PbI2 PbI2   Pb2+ + 2IKs 2+ -47 -3 Do [Pb ] = 10 = x 10 M [I-] = 4.10-3 M [SO 2- ] = 107,8  103 1026 = 105,8 = 7,9.106 M TAg2 S = 6,3 x 10-50 tạo kết tủa Ag2 S KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (BẢNG B) Dung dịch A gồm Ba(NO )2 0,060 M AgNO 0,012 M a) Thêm giọt K CrO vào dung dịch A dư Có tương xảy ra? b) Thêm 50,0 ml K CrO 0,270 M vào 100,0 ml dung dịch A Tính nồng độ ion hỗn hợp thu Trình bày sơ đồ nhận biết phương trình ion phản ứng xảy nhận biết cation dung dịch X gồm Ba2+, Fe2+, Pb2+, Cr3+, NO - Ba2+ + HCrO - + OH - ; K = 10-17,43 Cho: BaCrO  + H2 O Ag2 CrO + H2 O 2Ag+ + HCrO - + OH - ; K = 10-19,50 pK a HCrO - 6,50 BÀI GIẢI: a) Hiện tượng: Có kết tủa BaCrO Ag2 CrO Xét thứ tự xuất kết tủa: Để bắt đầu có BaCrO  : Để bắt đầu có Ag2 CrO  : C C  CrO24  (1) CBa 2 K s ( Ag2CrO4 )   CrO24 K s ( BaCrO4 ) (2) C Ag Để tính tích số tan K s cần tổ hợp cân : BaCrO  Ba2+ CrO 2- + Ks1 H + + OH - Kw CrO 2- + H+ HCrO - Ka-1 BaCrO  + H2 O Ba2+ + H2 O Có HCrO - + OH - K= K s1 Kw Ka-1 Suy K s1  K.K a 10 17, 43.10 6,50   10 9,93 Kw 10 14 Ag2 CrO  H2 O CrO 2- + H+ Ag2 CrO  + H2 O Ag + + CrO 2- H + + OH HCrO Ag + + Ks2 Kw Ka-1 HCrO - + OH – Có K = 10-19,50 K s2  10 19,50.10 6,50  10 12 14 10 Từ (1) Từ (2) C C CrO24 CrO24 10 9,93   1,96.10 9 M 0,060  10 12   6,94.10 9 M (0,012 )  CCrO2-4 (BaCrO4) < CCrO2-4 (Ag2CrO4) khơng nhiều, có tượng kết tủa vàng BaCrO xuất trước ít, sau đến kết tủa vàng nâu Ag2 CrO (đỏ gạch ) BaCrO vàng xuất b) Sau thêm K CrO : C C  CrO24 Ag2 0,270 x50,00  0,090 M 150,000 0,0120 x100,00   0,0080 M 150,000  C ; Ba 2  0,060 x100,00  0,040 M 150,000 Các phản ứng: Ba2+ + CrO 2- 0,046 0,090 - BaCrO  0,050 Ag + + 0,0080 - CrO 2- Ag2 CrO  0,050 0,046 Thành phần sau phản ứng : BaCrO  ; Ag2 CrO  ; CrO 2- (0,046 M ) Ag2 CrO  Ag + + CrO 210-12 BaCrO  Ba2+ + CrO 210-9,93 Nồng độ CrO 2- dư lớn, coi nồng độ CrO 2- kết tủa tan không đáng kể CrO 2- + H2 O C 0,046  (0,046 – x ) HCrO - + OH x Kb = 10-7,5 x  x2  10 7 ,5 0,046  x Ag    10 12,  4,66.10 6 M; 0,046 Ba   100,046 9 , 93 2  x = 3,8.10-5 K b2 , cân (1) chủ yếu (2) CO3 2 + H2 O ⇌ C [ ] C C  102,4 102,4 10   2, C  10  = 103,67  2, CO3 2 102,4 C = 102,4 + (10-4,8 /10-3,67) = 0,0781 M CHCl = 0,16/2 = 0,08 M ; CO3 2 + 0,03905 CO + 0,08 1,9 103 x(1,9 10 3+ x) 3,0  102  x H2 O 0,03905 H+ 3,0  102 3,0  102  x 0,0781 = 0,03905 M C Na2 CO3 = H+ C CO2 > L CO2 CO2 + H2 O C 103,67 10 2,4  10 = 5,1 % 0,0781 = [] HCO  + OH ; + HCO  ; 106,35 1,9 103 1,9 103 + x = 106,35 (do K a1 >> K a2 ) x x = 7,05.106 > Kb2 ) Các ion chưa xác định nồng độ: [Ca2+], [H3 O+], [OH-], [CO 2-], [HCO -] Các phương trình cần thiết: (I) [Ca2+]·[CO 2-] = K L (II) [H3 O+]·[OH-] = KW [HCO3 ]  [H3O  ] (III)  K S1 [H2CO3 ] * (IV) a 10 [CO32 ]  [H3O  ]  K S2 [HCO3 ] 2·[Ca2+] + [H3 O+] = [OH-] + [HCO -] + 2·[CO 2-] Nhận từ phương trình H3 O+: K  [H2CO3 ] * [HCO3 ]  S1 [H3O  ] [CO32 ]  K S2  [HCO3 ] K S2  K S1  [H2CO3 ] *  [H3O  ] [H3O  ]2 K L  [H3O  ]2 KL  [CO32 ] K S2  K S1  [H2CO3 ] * KW [OH ]  [H3O  ] Thay vào (V): KW K L  [H3O  ]2 K  K  [H CO ] * K  [H CO ] * 2· + [H3 O +] = + S1  + 2· S2 S1  22  [H3O ] [H3O ] [H3O ] K S2  K S1  [H2CO3 ] * Chuyển vế:  K L  [H3O  ]4 +[H3 O+]3 – (KW +KS1 ·[H2 CO3 ]*)·[H3 O +]–2·K S1 ·KS2 ·[ H2 CO ]* = K S2  K S1  [H2CO3 ] * [Ca 2 ]  11 Độ tan đá vôi: S (CaCO ) = [Ca 2 ]  K L  [H3O  ]2  5.17  104 mol/L K S2  K S1  [H2CO3 ] * OLYMPIC HĨA HỌC BUNGARI 1998: Bạc clorua dễ dàng hồ tan dung dịch amoniac nước tạo ion phức: AgCl(r) + 2NH3 ↔ [Ag(NH3 )2 ]+ + Cl- a) Một lít dung dịch amoniac 1M hồ tan gam AgCl? Biết: AgCl(r) ↔ Ag+ + ClT = 1,8.10-10 [Ag(NH3 )2 ]+ ↔ Ag+ + 2NH3 K = 1,7.10-7 b) Xác định tích số tan T AgBr Biết 0,54g AgBr tan dung dịch amoniac 1M BÀI GIẢI: a) Ta có: Ag NH   1,7.10 Ag ( NH )  T  Ag Cl   1,8.10  K 3  7   10 Vì [Ag+]