Tuyển tập đề Olympic hóa học Việt Nam và quốc tế Hóa phân tích tập 2

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 2 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 2

Phần A Bài tập kỳ thi Học sinh giỏi Quốc Gia Việt Nam Kỳ thi lập đội tuyển quốc tế năm 2005 Tính pH dung dịch A gồm KCN 0,120 M; NH3 0,150 M KOH 5,00.10-3 M Tính thể tích dung dịch HCl 0,210 M cần cho vào 50, 00 mL dung dịch A để pH hỗn hợp thu 9,24 Thêm 1,00 mL dung dịch HClO4 0,0100 M vào 100,00 mL dung dịch KCN 0,0100 M Thêm giọt chất thị bromothimol xanh (khoảng pH chuyển màu từ 6,0 - 7,6: pH  6,0 màu vàng; pH  7,6 màu xanh lục) Sau thêm tiếp 100,00 mL dung dịch Hg(ClO4)2 0,300 M Có tượng xảy ra? Giải thích Thêm giọt (khoảng 0, 03 mL) dung dịch nước H2S bão hoà vào hỗn hợp thu mục Có tượng xảy ra? Cho biết pKa HCN 9,35; NH4+ 9,24; H2S 7,00 12,92; Hg2+ + CN– HgCN+ lg1 = 18,0 Hg2+ + 2CN– Hg(CN)2 lg2 = 34,70 Chỉ số tích số tan pKS HgS 51,8 Nồng độ H2S dung dịch bão hoà 0,10 M Đáp án: CN- + H2O = HCN + OHNH3 + H2O = NH4+ + OH- Kb1 = 10- 4,65 Kb2 = 10- 4,76 KOH -> K+ + OHH2O = H+ + OH[OH-] = CKOH + [HCN] + [NH4+] + [H+] Đặt [OH-] = x x = 5.10-3 + K B1[CN]/x + K B2[NH3]/x + K H2O/x x - 5.10-3x - (KB1[CN-] + KB2[NH3] + KH2O) = Tính gần coi [CN-] CCN - = 0,12M ; [NH3] = CNH3 = 0,15 M Ta có: x - 5.10-3 x - 5,29 10-6 = -> x = [OH-] = 5,9.10-3M Kiểm lại [HCN] / [CN-] = 10-4,65/ 5,9.10-3 = 3,8.10-3 -> [HCN] [NH4+] pH = 11,77 pH = pK NH4+ + lg([NH3]/[NH4+] ) = 9,24 + lg([NH3]/[NH4+] ) = 9,24 -> [NH4+] = [NH3] có nghĩa 50% [ NH3] bị trung hoà; dĩ nhiên toàn KOH bị trung hoà Mặt khác PH = 9,24 = pK HCN + lg([CN-]/[HCN] ) = 9,35 + lg([CN-]/[HCN] ) -> [CN-] = 10-0,11 = 0,776 [HCN]/[CN-] ) = 1/0,776 -> [HCN] / CCN - = 1/(1+0,776) = 0,563 Nghĩa 56,3% CN- bị trung hoà Vậy V HCl 0,21 = V A CKCN 0,563 + V A CNH3 0,5 + V A CKOH VHCl = 50(0,12 0,563 + 0,15 0,5 + 5.10-3 ) / 0,51 = 35,13 ml CHCLO4 = (0,01 1) / 101 = 9,901 x 10-5M CKCN = (0,01 100)/101 = 9,901 10-3M H+ + CN9,901.10-5 -> HCN 9,901.10-3 9,802.10-3 9,901.10-5 Thành phần: CNC [ ] HCN 9,901.10-5M + CN- 9,802.10-3M + H2O + OH- = HCN 9,802.10-3 9,901.10-5 (9,802.10-3-x) (9,901.10-5+x) Kb = 10-4,65 x x(9,901 10-5 +x) / (9,802 10-3 - x) = 10-4,65 -> x + 1,214 10-4x - 2,194 10-7 = -> x = [OH-] = 4,12 10 -4M ; pH = 10,61 > 7,6 Vậy đầu dung dịch có màu xanh lục Khi thêm 100 ml dung dịch Hg((ClO4)2) 0,3M CCN - = 9,802 10-3 101 / 201 = 4,929 10-3M; CHCN = 9,901 10-5 101 / 201 = 4,975 10-5M; CHg2+ = 0,3 100 / 201 = 0,1493 M >> CCN - Vậy CN- tạo phức hết với Hg2+ Hg2+ + CN- C0 0,1493 4,929 10-3 C 0,1443  = 1018 = HgCN+ 4,929.10-3 Hg2+ dư phản ứng tiếp với HCN Hg2+ C0 0,1443 C 0,14425 + HCN 4,975 10-5 = HgCN+ + H+ K = 108,65 4,929.10-3 4,975.10-3 4,975.10-5 Sự phân ly HgCN+ khơng đáng kể (K = 10-18) lại cịn dư Hg2+ , nồng độ CN- phân ly vô bé không ảnh hưởng đến pH dung dịch [H+] = 4,975.10-5 -> pH = 4,3 < 6,0 Do sau thêm Hg(ClO4)2 dung dịch chuyển sang màu vàng Thêm giọt (0,03 ml) dung dịch H2S bão hịa vào hỗn hợp (3) thể tích hỗn hợp coi không đổi CH2S = 0,03 0,1 / 201 = 1,493 10-5 M H2S = H+ C0 1,493.10-5 4,975 10-5 C 1,493.10-5-x 4,975.10-5 + x + HS- 10-7 x x(4,975 10-5 +x) / (1,493 10-5 - x) = 10-7 -> x = 3.10-8 > Ks Vậy có kết tủa HgS màu đen xuất H2S + Hg2+ -> HgS + 2H+ 10-19,92 Do kết tủa làm tăng nồng độ ion H+ dung dịc h nên dung dịch có màu vàng Kỳ thi chọn HSGQG năm 2006 bảng A Thêm H2SO4 vào dung dịch gồm Pb(NO3 )2 0,010 M Ba(NO3)2 0,020 M nồng độ 0,130 M (coi thể tích dung dịch khơng đổi thêm axit) Hãy tính pH nồng độ ion kim loại dung dịch A thu Cho: pK a (HSO4-) 2,00; số tích số tan pK s (BaSO4) 9,93; pK s (PbSO4) 7,66 Đáp án: Pb2+ Pb(NO3)2 2NO3– + 0,010 - 0,010 Ba2+ Ba(NO3)2 2NO3– + 0,020 - 0,020 H+ H2SO4 HSO4– + 0,130 HSO4– 0,130 + 0,130 BaSO4 Ba2+ + H+ ; 0,130 0,020 0,130 0,110 - 0,150 HSO4– + PbSO4 Pb2+ + H+ ; 0,110 0,010 0,150 0,100 - 0,160 107,93 105,66 Thành phần hệ: HSO4– 0,100 M , H+ 0,160 M , BaSO4 , PbSO4 HSO4– H+ + SO42 – C 0,100 0,16 x [ ] (0,100 - x) (0,160 + x) x x (0,160 + x) = 10-2 ; 10-2 x = [SO42–] = 5,69.10-3 (M) 0,100 - x [HSO4–] = 0,0943 (M) [ H+] = (0,160 + x) = 0,1657 (M) KS (BaSO4 ) [ SO42–] 10 -9,93 5,69.10-3 pH = 0,78 [Ba2+] = [Pb2+] = = 2,0.10-8 (M) = KS (PbSO ) 10 -7,66 -6 5,69.10-3= 3,84.10 (M) = [SO42–] Kỳ thi chọn HSGQG năm 2006 bảng B Nhúng kẽm kim loại vào dung dịch HNO3 0,10 M Sau phản ứng (1) xảy ra, người ta thêm dần dung dịch NH3 vào hỗn hợp thu tới nồng độ 0,2 M (c oi thể tích dung dịch khơng thay đổi thêm NHx 3) Hãy tính pH hệ tính điện cực kẽm nhúng hỗn hợp thu Zn2+ + 4NH3 Cho biết: (0,01 - x) NO+3 ⇌ + Zn + 10 2H /H2 ; lgβ = 8,89 Zn(NH3)42+ H+ NH4+ + Zn2+ + H2O ; K = 10222,2 Đáp án: NO3 + Zn + 10 H+ C 0,1 NH4+ + Zn2+ + H2O ; K = 10222,2 (1) 0,1 [H+] [HSO4– ] 0,0592 PbSO , H /Pb, HSO + Xmax = C C 0,1 = 0,01 10 + PbSO , H /Pb, HSO 0,01 - 0,1 0,0592 0,09 Zn2+ 0,04 - NH3 0,2 PbSO /Pb 0,04 0,1657 0,01 0,0592 + Pb 2+ /Pb 0,01 0,04 0,0592 KS Ka 2H+ /H2 0,04 0,0943 Zn(NH3)42+ ; 1 = 108,89 0,04 [SO42– ] 0,0592 Thành phầnPbSO 4hệ: (PbSO ) /Pb Pb 2+ /Pb NO3 0,09 M ; NH4+ 0,01 M ; NH3 0,04 M ; Zn(NH3)42+ 0,01 M 0,0592 Tính thành phần theo hệ đệm: pH = 9,24 + lg 0, 04 = 9,84 0, 01 0,0592 H+ = 109,24