Phân loại và phương pháp giải các bài tập về tính tích số tan từ độ tan

Trang 1

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MOD 1 Lí do chọn đề tài al

2 Mục đích nghiÊH CỨUH c- ch nh nh nh rưy 1 3 Nhiệm vụ nghiÊH CỨUM cv Sky rến 2 4 Đối tượng nghiÊH CỨU 55c 5c E12 2 5 Phương phương pháp nghiÊH CỨU e-ScSsc se ssssissexsrs 2

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN sc ssc-+ 3

1.1 Cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít tan :-+¿ 3 1.1.1 Khái niệm dung dich ¿25+ S2 +22 £2E xxx sxrrsxseree 3 1.1.2 Dung dịch chưa bão hịa, dung dịch bão hịa và dung dịch quá

D5000 43 3

In? 1.1 aAAAỐƠƠốỐ 3

1.1.3.1 Khái niệm độ fan c6 2c 1332211113211 1111 55115 xxe 3

1.1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ tan -2-2©xs+xczssce+ 4 1.1.3.2.1 Các yếu tỐ vật lí 2-22 +s+2x2E22212121E 2121221 cxee 4

1.1.3.2.2 Các yếu tố hĩa hỌc - + -s+c+z+cx+2xevrkerksrkerkerree 5

1.1.3.3 Qui ước tính tan của các hiđroxIt, các muối . scs+sss2 9 1.1.4 Tích SỐ tan c2vcccttEEkthH Hee 10

1.1.5 Nguyên tắc đánh giá tích số tan từ độ tan s: -: l1

1.1.6 Tích số tan điều kiện ©22ccttrrkrrrrrrrrrrrirrrrrrrrrrrrre 13

1.2 Cân bằng oxi hĩa — khử ¿+22 SE+EEe2EE2EEE21E221E1211 E1, 14

1.2.1 Định nghĩa phản ứng oxi hĩa — khử 5s << c<£+c++++ 14

1.2.2 Thế điện cực và sức diện động của pin . -2 ©cs+cs+cee- 14

1.2.3 Các yếu tổ ảnh hưởng tới cân bằng oxi hĩa — khử . l6

Trang 2

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 2: TÍNH TÍCH SĨ TAN CỦA HỢP CHÁT TAN 17 2.1 Tính tích số tan từ độ tan : ++©2++22x+erxxrtrxrsrrrsrkrrrkrerrrcres 17

2.1.1 Bài tập minh họa lí thuyết

PP: in bi án - 23

2.1.2.1 Tính tích số tan của hợp chất ít tan bỏ qua quá trình phụ 23 2.1.2.2 Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan trong dung dịch bão hịa chứa ion đồng dạng nhưng cĩ thê bỏ qua quá trình phụ 29

2.1.2.3 Tính tích số tan từ độ tan khi cĩ quá trình phụ của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan -. -©-<+2222E221211211211211 2111122121021 ce 33

2.1.2.3.1 Dạng bài tốn chỉ tính đến q trình phụ của gốc axit

hoặc của Ion kim ÏOạI . - << 5c 6 311131221 E3422EE223 115522 ce 33 2.1.2.3.2 Dạng bài tốn xét cả quá trình phụ của gốc axit và ion

01 0 42

2.2 Tính tích số tan từ thế điện cực và sức điện động của pin 47

2.2.1 Bài tập minh họa lí thuyẾt -¿- 22 +++c++2x2Eevrxczrxerxerreee 47 2.2.2 Bài tập vận dụng và nâng CaO Ăc Sen 48

4000) n ơƠỎ 51 TAI LIEU THAM KHAO cc.cccsssssssssssssesessesscsssssssscsnesessecaeseeseeneessees 52

Trang 3

DANH MUC CAC Ki HIEU VA CHU VIET TAT

ĐLTDKL: Định luật tác dụng khối lượng DLBTNDD: Dinh luật bảo tồn nồng độ đầu

Ox: Oxi hoa

Kh: Khir

`: Nhiệt độ

Trang 4

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Như chúng ta đã biết, trong chương trình hĩa học phổ thơng cĩ đề cập tới hai loại phản ứng hĩa học cơ bản Loại thứ nhất là phản ứng trong đĩ cĩ sự thay đối số oxi hĩa được gọi là phản ứng oxi hĩa — khử Loại thứ hai là phản ứng trao đối trong đĩ cĩ sự tạo thành hợp chất ít tan Một điểm chung nhất của hai loại phản ứng hĩa học này là ta cĩ thé xây dựng được cơ sở lí thuyết cơ bản để cĩ thể vận dụng giải bài tập Đĩ là dạng bài tập liên quan tới tích số tan

Tích số tan là một đại lượng hằng số cân bằng, nĩ cĩ vai trị rất quan trong va được dùng để đánh giả độ tan của một chất nảo đĩ trong dung dịch

bão hịa Do đĩ, tích số tan và độ tan cĩ mối liên hệ với nhau và ta cĩ thể tính được tích số tan từ độ tan hoặc ngược lại

Mặt khác, trong những năm gần đây rất ít tác giả nghiên cứu về bài tập liên quan đến phản ứng tạo thành hợp chất ít tan Chương phản ứng tạo thành hợp chất ít tan cĩ vai trị rất quan trọng, nĩ giúp phân loại được một số dạng bài tập liên quan tới tích số tan và độ tan

Chính vì vậy tơi chọn đề tài: “Phân loại và phương pháp giải các bài tập về tính tích số tan từ độ tan” Với mong muốn nâng cao hiểu biết cho bản

thân và gĩp một phần nhỏ bé của mình vào việc nâng cao chất lượng học tập

phần cân bằng ion trong dung dịch 2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng cơ sở lí thuyết đơn giản về cân bằng ion trong dung dịch và cân bằng oxi hố - khử Từ đĩ mà phân loại một số dạng bài tập thường gặp về tính tích số tan và giải các bài tập đĩ dựa vào cơ sở lí thuyết ở trên

Làm quen với nghiên cứu khoa học

Trang 5

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Tĩm tắt lí thuyết về phần tích số tan, độ tan, các yếu tố ảnh hưởng tới độ tan, phần thế điện cực và sức điện động của pin

Nghiên cứu cách vận dụng kiến thức đơn giản về độ tan, về sức điện động đề giái các dạng bài tập về tích số tan

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Cơ sở lí thuyết đơn giản về tích số tan và một số dạng bài tập thường gặp về tích số tan trong chương trình phơ thơng cũng như trong chương trình

cao đẳng và đại học

5 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu:

Từ sách giáo trình đại học đưa ra lí thuyết đơn giản về phản ứng tạo

thành hợp chất ít tan và phản ứng oxi hĩa — khử

Giải các bài tập về tích số tan dựa vào độ tan và dựa vào thế điện cực và sức điện động của pin từ đĩ mà phân dạng và rút ra phương pháp giải

Trang 6

CHUONG T1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 Cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít tan

1.1.1 Khái niệm dung dịch

Dung dịch là một hỗn hợp đồng nhất bao gồm chất tan và dung mơi 1.1.2 Dung dịch chưa bão hịa, dung dịch bão hịa và dung dịch quá bão hịa

Dung dich chưa bão hịa là dung dịch cịn hịa tan thêm được chất tan

đĩ nữa ở điều kiện đã cho

Vi du: Hoa tan 10 gam tinh thé NaCl vao dung dich NaCl (dung dich A)

ở nhiệt độ f°C, thấy NaCl tan hết Vậy dung dịch A là dung dịch chưa bão

hịa

Dung dịch bão hịa là dung dịch khơng thể hịa tan thêm được chất tan

đĩ nữa ở điều kiện đã cho

Dung dịch quá bão hịa là dung dịch chứa lượng chất tan nhiều hơn so với lượng chất tan trong dung dịch bão hịa ở điều kiện đĩ

1.1.3 Độ tan

1.1.3.1 Khái niệm độ tan

Khi hịa tan chất dién li it tan M,,A, trong nuéc thi cac ion M™, A™ cac phần tử cấu trúc mạng lưới tỉnh thể chất điện li, sé bi hydrat héa va chuyén vào dung dịch dưới dạng phức chất aqua: M(H,O);', A(H,O)~

Khi hoạt độ các ion M(H;O)‡”, A(H;O)ÿ" trong dung dịch tăng lên đến

một mức độ nào đĩ thì xảy ra quá trình ngược lại, cĩ nghĩa là một số ion hyđrat hĩa sẽ kết tủa lại trên bề mặt tinh thể Đến một lúc nào đĩ thì tốc độ

của quá trình thuận (quá trình hịa tan chất rắn) và nghịch (quá trình các ion kết tủa), chúng ta sẽ cĩ cân bằng thiết lập giữa pha rắn và dung dịch bão hịa:

Trang 7

M„A, + (mx+ny) mM(H,O)ÿ' + nA(H;,O)" (1.1)

(pha rắn) (dung dịch bão hịa)

Khi cân bằng (1.1) đạt trạng thái cân bằng, lúc đo thu được một dung dịch bão hịa là dung dịch cĩ chứa một lượng chất tan nhất định, lượng chất

tan đĩ được gọi là độ tan (S) Độ tan S cĩ thể được biểu điễn bằng các đơn vị

khác nhau: g/100g dung mơi, g/1, mol/I

Nếu theo (1.1) ta cĩ thể hiểu khái niệm độ tan như sau:

Độ tan là nồng độ của chất điện li trong dung dịch bão hịa ở điều kiện đã cho

Khái niệm này chỉ đề cập đến chất rắn tan trong dung mơi nước và độ tan chính là lượng chất tan dién li thành các ion Day la vấn đề cần hiểu về độ tan

của các hợp chất ít tan trong cân bằng ion

1.1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan 1.1.3.2.1 Các yếu tố vật lí

Ban chất của chất tan: Mỗi chất tan cĩ 1 độ tan nhất định Các dạng đa hình và thù hình của cùng một chất cĩ độ tan khác nhau

VD: Độ tan (theo g/100 g HạO) của một số chất tan trong nước ở 20°C:

Chât Cal; NaCl H;PO; CaCO; Agl

D6 tan(s) 209,0 36,0 5,0 13.107 13.10

Bản chất của dung mơi: Với các dung mơi khác nhau thì độ tan của một

chất là khác nhau ở cùng một điều kiện

VD: Độ tan của KI (theo % khối lượng) trong các dung mơi ở 20° C

Dung mơi H;O NH;(long) | CH:OH CH;COCH;

D6 tan (s) 59,8 64,5 14,97 1,302

Trang 8

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tot nghiép

Nhiét d6: Nhiét d6 thay đối thì độ tan cũng thay đối Sự thay đổi này cĩ

liên quan đến hiệu ứng nhiệt khi hịa tan Đối với những chất thu nhiệt khi hịa

tan, thì độ tan sẽ tăng theo nhiệt độ và ngược lại

+ Với chất tan là chất rắn, thì quá trình hịa tan thường thu nhiệt nên độ

tan thường tăng khi tăng nhiệt độ

+ Với chất tan là chất khí thì quá trình hịa tan thường tỏa nhiệt nên độ

tan thường giảm khi tăng nhiệt độ

Ngồi ra độ tan cịn phụ thuộc vào áp suất, trạng thái vật lí của pha rắn,

thành phần của dung dịch (lực ion, chất tạo phức, pH ) 1.1.3.2.2 Các yếu tố hố học

a Ánh hướng của ion chung

Từ ảnh hưởng của ion chung tới độ tan nên ta cĩ thể tính trực tiếp tích số

tan từ độ tan ở lực ion nào đĩ, nhưng chỉ đối với trường hợp khi chất kết tủa

là chất điện li mạnh trong dung dịch và các ion của nĩ khơng tham gia vào các phản ứng phụ khác

Kết tủa M,A, cĩ dạng sơ đồ sau: M„ạA, = mM+nA

(để đơn giản ta khơng ghi điện tích ion) Nếu qui ước S là độ tan mol, thì nồng độ tương ứng của các ion M và A là mS và nS, K, là tích số tan Ta cĩ thé tinh trực tiếp tích số tan từ độ tan theo biéu thức sau đây:

K, = [M] [AT = (mS)" (nS)"

Nếu trong dung dịch cĩ ion chung với ion của kết tủa, thì cĩ thể bỏ qua nồng độ của ion đĩ do kết tủa hồ tan ra Ví dụ, nếu nồng độ lượng du của ion M””

bằng Cụ thì cĩ thể tính tích số tan từ phương trình: K, = (Cu + mS)" (nS)" = (Cy)" nS)"

Chu y rang, khi tinh chinh xac thi gia tri tich s6 tan K, phụ thuộc vào lực ion

chung trong đĩ cĩ phần của các ion do kết tủa tan ra

Trang 9

b Ảnh hướng của nồng độ ion hyđro

Nếu anion của kết tủa là gốc của axit yếu thì độ tan của kết tủa thay đơi theo

độ axIt

- Trước hết, ta xét muối của don axit yếu HA: MA, = M+nA'

nA +nH` nHA

Nếu Cạ là nồng độ tồn phần của A hay Cạ = [A'] + [HA] và nếu a, la phan

của tồn bộ lượng A 6 dang ion hố thì:

K;= [MT ][AT= [M”] afc,

trong đĩ: ơ, = Bi

Nếu đã biết [H'] thì cĩ thể tính được ơ, và thay vào K; thì sẽ tính được tích số

tan điều kiện K,

K K=[M T]C) = ot

1

giá trị này phụ thuộc vào pH cĩ thể dùng đề tính độ tan một cách dễ dàng

- Xét muối của axít hai nắc:

Cũng suy luận tương tự như trên, chỉ khác là nồng độ của ion anion hố trị hai {[A”] được biểu diễn bằng a,C,, trong do a, 1a phần của tồn bộ lượng A ở dạng A” và được xác định bằng phương trình:

KK,

[H']+K[H']+K,

a,

c Ảnh hướng của sự thuỷ phân cúa anion

Nếu anion của muỗi ít tan bị thuỷ phân trong nước, ví dụ:

MA =M'+A K,

Trang 10

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp A +H,0 = HA +OH » H;O = H +OH' Kw

Ta dùng hệ thức trung hồ điện:

[M']+[H ]=[A]+[OH]

và như vậy sẽ được 4 phương trình với bốn ấn số Trong trường hợp anion bị

thuỷ phân hai hay nhiều nắc thì bài tính lại cịn phức tạp hơn Tuy vậy thường

cĩ thể đơn giản được Nếu độ tan rất bé thì lượng ion hyđroxyl tạo thành

trong phản ứng là rất khơng đáng kế so với lượng đã cĩ ở trong nước, vì vậy cĩ thể coi pH = 7 Dựa vào giá trị pH ta tính dé dang phan anion khong bi thuỷ phân

Trong các trường hợp khác, lại cĩ thể coi nồng độ hyđroxyl do nước thuý phân là vơ cùng bé so với lượng tạo thành do thuỷ phân

d Ảnh hướng của sự thuỷ phân của cafion

Các cation của nhiều kim loại nặng thuỷ phân ở mức độ đáng kể và do đĩ ảnh hướng đến độ tan của các muối khĩ tan của chúng

Ta hãy xét trường hợp đơn giản nhất của phản ứng thuý phân theo các nac:

M™ +H,O MOH“!* + H* K,

M(OH)* + H,O M(OH)*?'+ H' K,

Cĩ thê coi các hằng số của các phản ứng trên như là các hằng số phân ly

kế tiếp của axit là cation hyđrat hố ion M”' Do đĩ cĩ thể tính được phần B của kim loại ở trạng thái hyđrat hố, theo phương trình cĩ dạng:

Trang 11

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp Phương trình này dùng để xác định phần axit chưa phân ly trong dung dịch của axit nhiều nắc và muối của nĩ

Nếu cần tính chính xác độ tan của các muối kim loại nặng thì phải hết sức chú ý tới bản chất của các sản phẩm tạo thành do thuy phan

e Ảnh hướng của các chất tạo phức phụ

Tác dụng của chất tạo phức X với muối ít tan xảy ra theo phương trình

MA= M+A K = _ [Mx] wees K“TNIDỊ MX+X= MX; kK, = Mx.) [Mx] [Mx][X] K,[M][xƒ MX,.; +X = MX, K,= | [MX,.][X]

Ở đây cả hai ion M và A cĩ thể là những ion một điện tích, hai điện tích, cịn X cĩ thể ở dang phan tur va ion Cac hang số Kị, Kạ, K„ là các

hằng số tạo thành kế tiếp hay là các hằng số tạo thành từng nắc của các phức

chất MX, MX¿ MX¿ Cv=[M]+[MX]+[MX;]+ +[MX,]E[M](+K,[X] +K¿K;[XÉ+ +[]K,[X] i=l Voi: K\= KiK> K;= [[K, i=l ® PRET RX cĩ K,[XƑ < à: — 1 B —¬ hoặc h =S K, [x] i=0

Ở đây, theo định nghia Ky = 1 Biểu thức tích số tan:

Trang 12

K;= [M]|A]= BCu[A]

Ta tính được độ tan S khi khơng cĩ ion chung: $= Cy =1A1= |

g Ảnh hưởng sự tạo phức với anion làm kết tủa - tinh lưỡng tính

n-q

I K

—_ ` [A] +.4K, [A] ) lay TA]

1.1.3.3 Qui ước tính tan của các hiđroxit, các muối

S=K(

e© Các hiđroxit hầu như khơng tan trừ hiđroxit của kim loại kiểm, NHạ, Ba”,

Sr””, riêng Ca(OH); ít tan

e© Các muối nitrat, muối amoni (trừ NH¿CIO¿ ít tan), muối của kim loại kiềm (trừ NaNO; là ít tan), muối pemanganat đều tan hết

e Hầu như các muối nitri, axetat đều tan trừ Hg,(CH;COO), con CH;COOAg va Ag,SO, la it tan

e Hau nhu cdc mudi sunfat déu tan trix SrSO., BaSO., PbSO¿, con CaSO, va Ag SO, là it tan

e Hau nhw cdc mudi clorat, peclorat đều tan trir KCIO, va NH.C1 it tan e Hầu như các muối sunfat đều tan trừ SrSO,, BaSO,, PbSO,, con CaSO, it tan

e Hầu như các muối sunft đều tan trừ AgaSO:, CaSO:, BaSO;

e Hầu như các muối cacbonat, photphat, oxalate, xianua đều khơng tan trừ

muối amoni và các kim loại kiềm

e Hầu như các muối sunfua đều khơng tan, trừ muối amoni và các kim loại kiềm và Ba”`, Ca”, NH}

e_ Một số muối khơng tồn tại trong nước (phản ứng hồn tồn với nước) như

muối cacbonat của kim loại hĩa trị II, muối sunfua của kim loại hĩa trị II,

Trang 13

MgS, các muối tạo ra từ rượu, hầu hết muối cacbua, nitrua, photphua, hiđrua

của kim loại kiềm, kiềm thổ, AI, Zn

1.1.4 Tích số tan

Cĩ thể biểu diễn (1.1) dưới dạng đơn giản như sau:

M,,A, = mM™+nA™ K (1.2)

Áp dụng Định luật tác dụng khối lượng cho (1.2) ta cĩ:

Trong đĩ: ( ) chỉ hoạt độ các ion

Giả thiết chất rắn ở trạng thái tỉnh thể hồn chỉnh, nguyên chất dé cĩ thé

chấp nhận làm trạng thái tiêu chuẩn Nghĩa là: (M„A„) = 1 Khi đĩ (1.3) cĩ

dạng:

(M}?)”(A"}=K, (14)

Trong biéu thức (1.4) hằng số cân bằng K được ký hiệu bằng tích số tan

K, Như vậy, ở một nhiệt độ khơng đổi và trong một dung mơi xác định, tích

hoạt độ các ion trong dung dịch bão hịa của muối ít tan là một giá trị khơng đối và bằng tích số tan

Tích số tan phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của chất tan và dung mơi

Đề đánh giá độ tan từ K, cần biểu diễn (1.4) dưới dạng nồng độ

Ta thay: (M”') = [M”].f

(A”)=[A"l1đ > K=[M"] pan] fy te

> [mn Pfam ÏÏ=K free =K: (1.5)

K¢ duoc goi la tich sé tan nồng độ

Hệ số hoạt độ f cĩ liên quan tới lực ion:

Trang 14

I=0,5 72C; (1.6)

Luc ion p biéu thi tuong tac tinh dién gitra cac ion trong dung dich Với: Z¡ là điện tích của ion thứ ï

C; la nồng độ của ion thứ i

+ Khi I< 1.10” thì f tính theo biểu thức

Ig & = (-0,527.1'7) (1.7)

+ Khi ở lực cao hơn f tính theo cơng thức:

vi

Igf, = -0,5Z;(—— - 0,21) 1+vI (1.8)

+ Khi 1 ~ 0, dung dich rat lodng, tuong tác tĩnh điện giữa các ion khơng

dang ké, f= 1 và ta cĩ hoat d6 bang néng d6 (A) =[A].1=[A] (1.9)

Trong dung dịch của muối ít tan, khơng chứa chất điện ly phụ, thì lực

ion cia dung dich thường rất bé I = 0, và ta coi f= 1 Khi đĩ, biểu thức tích số tan cĩ dạng gần đúng:

K,=[M*"]"[A"T† (1.10)

Dung dịch cĩ sự thiết lập cân bằng giữa tướng rắn và các ion của chất ít

tan được gọi là dung dịch bão hịa

Trong dung dịch bão hịa: Tích số ion bằng tích số tan

Trong dung dịch chưa bão hồ: Tích số ion < tích số tan (tướng rắn cĩ thể hịa tan thêm được nữa)

Trong dung dịch quá bão hịa: tích số ion > tích số tan

(dé đạt trạng thái cân bằng thì một phần chất sẽ tách ra khỏi dung dịch đưới dạng tướng rắn, điều kiện cần dé cĩ kết tủa xuất hiện)

1.1.5 Nguyên tắc đánh giá tích số tan từ độ tan

Muốn tính được tích số tan từ độ tan trong dung dịch nước bắt kỳ, dù

khơng cĩ quá trình phụ hoặc cĩ quá trình phụ của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan, đều cĩ một điểm chung của dạng bài tốn này là đi tìm nồng độ cân bằng

Trang 15

cua cac ion tao ra tir hop chat it tan Vi vay chung ta cần nắm được một số

kiến thức cơ bản sau đây:

Trước hết phải viết được đầy đủ các cân bằng xảy ra và phân tích được cân bằng nào là cân bằng chính, cân bằng nào cĩ thê bỏ qua được

Ví dụ, cĩ hợp chất ít tan cĩ cơng thức là M„mA;:

+ Cân bằng của hợp chất ít tan:

M„Aa| = mM” +nA” K, ()

+ Cĩ thể cĩ các cân bằng sau (để đánh giá mức độ xảy ra dựa vào các hằng số cân bằng, pH ):

e Cân bằng tạo phức hiđroxo

M™ + H,O = M(OH)™’* + H* *B (2)

e Cân bằng thâu proton của A"" hoặc cân bằng cho nhận proton của ion lưỡng tính:

A"+H = HA? K; @)

HA) +H? = HA? Ki, (4)

H,A +H’= H,A K; (m-2)

e_ Các cân bằng tạo phức phụ, oxi hĩa khử

Từ độ tan đã biết, theo cân bằng (1) biết được nồng độ đầu của các ion

tạo ra từ hợp chất ít tan

+ Nếu ion nào khơng tham gia quá trình phụ khác thì nồng độ ion tinh

được từ độ tan chính là nồng độ cân bằng của hợp chất ít tan đĩ

+ Cịn các ion nào tham gia quá trình phụ thì dựa vào cân bằng đĩ, áp

dụng định luật tác dụng khối lượng (ĐLTDKL), định luật bảo tồn nồng độ

Trang 16

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp dau (DLBTNDD) , để tính ra nồng độ cân bằng của ion tạo ra từ hợp chat it

tan

Khi tính được nồng độ cân bằng của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan dựa vào cân bằng của hợp chất ít tan tính ra hằng số tích số tan K,

Trong các bài tốn tính tốn ở dạng đơn giản là chấp nhận lực ion I = 0

(hệ số hoạt độ f = 1) Cịn nếu cho biết lực ion (hoặc cơng thức tính lực ion) và cơng thức tính hệ số hoạt độ thì các biểu thức của các hằng số được tính

theo hoạt độ

1.1.6 Tích số tan điều kiện

Để thuận tiện cho việc đánh giá gần đúng độ tan trong các trường hợp phức tạp cĩ thể xảy ra các quá trình phụ, người ta sử dụng tích số tan điều kiện Cũng như hằng số tạo thành điều kiện , tích số tan điều kiện chỉ áp dụng

cho một số điều kiện thực nghiệm xác định (lực ion, pH, chất tạo phức phụ ) Tích số tan nồng độ chính là tích số tan điều kiện ở lực ion đã cho Trong biểu thức tích số tan điều kiện, hoạt độ của các ion được thay bằng

tổng nồng độ các dạng tồn tại trong dung dịch của mỗi ion

Đối với trường hợp tổng quát, đơn giản cân bằng trong dung dịch chứa

kết tủa MA:

MA = M+A K, ()

Ta cĩ các quá trình phụ:

e Tao phic hidroxo cua M

M+H,0 = MOH+H *B

e Proton hoa cua A

A+H = HA K?

e_ Tạo phức phụ của M với phối tử X

M+X = MX

Trang 17

Độ tan của MA phụ thuộc vào pH và nồng độ chất tạo phức phụ X Ở

điều kiện cố định pH và nồng độ của X cĩ thể tính được tích số tan điều kiện

K,

K, =[MJTA] (2)

Trong đĩ: [M] = [M] + [MOH] + [MX] =[M] + *B [M] h'' + B[MJ[X] @)

[A] =[A] + [HA]=[A] + K;'[AJh (4)

Tổ hợp (2); (3) và (4) ta cĩ:

Ky = [M] (1+ *Bh" + [X] ).[A] (+ K;'h)

= Kony on

O day a,,= (1+ *Bh" + B[X])" va a, = K,(K, thy’

Nếu cho pH và nồng độ chất tao phire X ta co thé danh gid K' va tir dé tính độ tan của chất két tua theo DLTDKL ap dung cho (1) ding K, thay cho

K,

1.2 Cân bằng oxi hĩa - khử

1.2.1 Định nghĩa phản ứng oxi hố-khử

Phán ứng oxi hố - khử là phản ứng hĩa học trong đĩ cĩ sự chuyên electron giữa các chất phản ứng, hay phản ứng oxi hố - khử là phản ứng hĩa học trong đĩ cĩ sự thay đơi số oxi hố của một nguyên tố

1.2.2 Thế điện cực và sức điện động của pin

* Khái niệm thế điện cực tiêu chuẩn: Thế điện cực tiêu chuẩn của một cặp oxi hố - khử là sức điện động của pin tạo thành bởi hệ oxi hố - khử đĩ

(đo ở điều kiện tiêu chuẩn) với điện cực hyđro tiêu chuẩn

Kí hiệu: E Z£h

* Điện cực: Trong phần này chỉ nghiên cứu một loại điện cực là hệ gồm

kim loại tiếp xúc trực tiếp với hợp chất khĩ tan của kim loại đĩ (điện cực loại

hai)

Trang 18

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp Phản ứng ở điện cực: AaBmi = nA™ + mB™ K (1) mE, n|A” +me = A, K,= 10°°? (2) nmEụ,

AaB„ạ, +nm.e = nA, +mB” K = K,K"=10 (3)

(Với E) =E,)

+ Tính E theo Eƒ và K:

Cĩ thể tính theo tơ hợp cân bằng hoặc tính theo: 0,0592 mt B;= E) + m Ig[A"] () Tính ra được: 0 > , 9,0592

ES =E) + IgK, (II)

Chu y: Gia tri E° 1a thế điện cực tiêu chuẩn đo được khi nồng độ của các

cấu tử bằng 1,0 mol/1, nếu cĩ chất khí thì áp suất riêng phần khí đĩ là 1,0 atm Nếu chất khử tham gia phản ứng tạo kết tủa thì phương trình được viết là:

E} = E) - Ig,

+ Viết biểu thức tính thế điện cực ở điều kiện bat ki:

Theo Ej :

E=E0+ 2059? | [Am] (ID

m

Theo E,°:

B= Eo + 9:0592 j,_1 no Ta (Iv)

Trang 19

+ Pin điện:

Ta thiết lập một pin điện gồm một điện cực ở trên ghép với một điện cực tiêu chuẩn (điện cực hiđro, điện cực calomen hay điện cực Ag,AgCI | KCloao hịa) ›-.-) hay một điện cực Rồi đo sức điện động của pin, từ đĩ tìm ra thế điện cực, dựa vào các biểu thức ở trên tính ra tích số tan

1.2.3 Các yếu tố ánh hướng đến cân bằng oxi hĩa — khử

Các yếu tố làm biến đổi hoạt độ của các dạng oxi hĩa — khử sẽ làm

thay đổi oxi hĩa — khử của các cặp và do đĩ ảnh hưởng đến cân bằng oxi hĩa—

khử Các yếu tố quan trọng bao gồm: sự biến đổi pH, sự cĩ mặt các chất tạo

phức và sự tạo thành hợp chất ít tan

Trong điều kiện của khĩa luận, tơi chỉ đi nghiên cứu ảnh hưởng của

hợp chất ít tan

Sự chuyền một trong hai dạng oxi hĩa hoặc dạng khử thành hợp chất ít tan với một thuốc thử phụ làm giảm nồng độ của cấu tử đĩ, vì vậy thế oxi hĩa — khử thay đối, do đĩ chiều phản ứng cũng bị thay đổi

Trang 20

CHƯƠNG 2: TINH TICH SO TAN CUA HOP

CHAT IT TAN

2.1 Tính tích số tan từ độ tan

2.1.2 Bài tập minh họa lý thuyết

Bài 1: Viết biểu thức tích số tan của các chat sau:

1 AgCl, Ag;CO;, Ca;(PO,);, Mg(OH);, Fe(OH);

2 K;Zn;[Fe(CN),]›, MgNH„PO¿, Ag[Ag(CN);] Giải

Biểu thức tích số tan của các chất:

1

+ AgCl= Ag +CT

Kg agci = (Ag (CI)

Ke acer = [ Ag’ ][ Cr] = Ki Ên + Ag,CO;= 2Ag” + CO;”

Kisco, s.Ag,CO3 = [ Ag’ | [COP ]=K,f2 £ Ag’ coy

+ Ca;(PO,4), = 3Ca*’ + PO,*

Ko øo¿, = (Ca? ) (PO‡ }

K s,Ca3(PO4)> = [Ca } [POF] = Koc po, foe fe s,Ca3P04°Ca2* poy

+ Mg(OH), = Mg” + 20H”

Trang 21

Keon, = (Mg” )\oH Ỷ

Kaun = [Me™ LOH] =K gant

+ Fe(OH);= Fe” + 30H K gom, = Fe" ).OHY

Kegon, = [Fe ow] =K, Fe(OH), pes fou

2 Tương tự ta cũng cĩ:

+ KzZn;[Fe(CN)s]›

(K'}(za*} (re(cw)‡)}

+12 473 2 -

` ~ [K ] [ Zn’ ] [Fe(CN), j ~ Ky ›Zn;| Fe(CN), vate fe Frew

+ MgNH,PO,:

s.K,Zn5[ Fe(CN), |,

Keo, = (Mg*)(NH;)(PO; )

KS Ment,Po, = | Mg* || NH; || Po; | = K Mento, fy: NHỆ fio:

+_Ag[Ag(CNh]:

PO}

K 2 y[as(ex),] (As')(Az[c],}

sA[As(cS), y= [Ae ][As( CN), T =K sAg[As(CN),]ÏAg" TAg(€N), "¬

Bai 2: Tính tích số tan của Agl ở 25C Biết độ tan của Agl là 102M,

*Bason=10"°”,

Giải

Trong dung dịch bão hịa của muối Agl cĩ các cân bằng sau

Agl| = Ag’ +I K,

Ag’ +H,O= AgOH + H’ *B = 10117

Trang 22

Đây là bài tốn thuộc dạng cơ bản nhất về tính tích số tan từ độ tan được

xét trong dung mơi nước Bài này thuộc dạng bài tốn hợp chất ít tan tạo ra gốc axit khơng tham gia quá trình proton hĩa dù ở bắt kỳ giá trị pH nào, cịn ion kim loại cĩ tham gia quá trình tạo phức hiđroxo nhưng cĩ hằng số tạo phức nhỏ nên khơng xét đến

Do ion T tương ứng với axit HI là axit rất mạnh nên ion Ï khơng cĩ quá trình proton hoa Ion Ag’ va I rat it nên khơng cĩ quá trình tạo phức của ion Ag' với ion T

Vậy [Ag ]=[[]=§ = 109 — K,=[Ag'][T]=10'“%

Bài 3: Tính tích số tan của BaSO¿ Biết trong dung dịch HCI 0,2M độ tan của

BaSO, 14 3,00.10°M Cho K, „sọ, =10””,

Giải

Dung dịch BaSO¿ bão hịa trong HCI cĩ các cân bằng:

BaSO,|= Ba” + So? K, (1)

Cc S S

với S=3.107

Vì trong mơi trường axit mạnh nên khơng cĩ quá trình tạo phức hiẩroxo

của ion Ba””

Quá trình phụ:

H'+SO7 HSO; K; (2)

Ta cĩ: |SOf |+[HSO; ]=| Ba” |

HSO;

Theo (2): [so] =KJ[H' ] ~ 107.0,2=20

[so]

(Sự proton hĩa xảy ra khơng quá lớn nên coi [H”] ~= C,.)

Trang 23

—> [HSO; |=20[SO? ] — §=§=2I[So‡ | =3.107

— |[SO? ]=1,43.107

Kiểm tra điều kiện gần đúng:

[HSO, | =20[ SOF | = 2,86.10° << 0,2¢,, Vì vậy coi [H”]= C„ là hồn tồn hợp lý

Từ (1) ta c6: K, = [Ba”"] [SOF ]= 3.10°.1,43.10° = 4,29.107!

Vậy K „sọ, = 4,29.10''= 101917,

Bài 4: Cho biết độ tan của CdS trong dung dịch HCIO¿ 0,03M là 2,43.10ẺM

Tính tích số tan của CdS Cho H;S (K, =10””, K, = 10'?'),

Giải Các cân bằng xảy ra trong dung dich:

CdS} = Cả” +SỬ K (1)

Cc s Ss

CdS|+H' = Cd**+S* K=K,(K,K,)' (2)

Vì mơi trường axit mạnh nồng độ quá bé nên coi như khơng cĩ quá trình

tạo phức hiđroxo, đo đĩ [Cd””] = S

Vi [H’] >> S nén S = [Cd”*] = [H;S]

Dé tính [S”], ta xét các cân bằng của HS trong hệ:

H,S = HS +H" K,=10” @)

Trang 24

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp HS = S* +H’ K, = 10% (4) 2H;$ = 2H +S” K=K,.K, = 19°19 ay (5) Từ (3) va (4) áp dụng ĐLBTNĐ và ĐLBTKL ta tính được nồng độ [S”] Cụ š= S =[S”]+ [HS] + [HS] = [S”](1+hK) +h’ Kj! K;!) , S.K,.K,, 7l mà hK, +h’K, K,, 2, 43 1 0Š 1 079, 1 0u”, 2-y _ — = -21,49 > [s 10.037 +0,03.107" 4107102 10 Vay Kycasy= [Cd] [S”] = 2,43.10° 107! = 7,86.1077

Bài 5: Tính tích số tan của Ba(IO;); ở 25°C.biét rang trong dung dich HCl

0,167M độ tan của Ba(IO;); là 10””*M Cho K„anos=10®,

Giải

Do trong mơi trường axit nên ta bỏ qua quá trình tạo phức hiẩroxo của

2

ion Ba’

Ta cĩ các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

Ba(O;); = Ba” +210; K,

H’ +10; = HIO; Ko,

K,=[Ba?' ][IO;

7 — To: - lo: “py

Trang 25

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp mà [Ba” | =§ — K,=8.48"(I + zh) = 4.107743 (1+ 10°78 0,167)? = 5,99.10°

Bài 6: Đánh giá tích số tan điều kiện và độ tan của CaCO; trong hỗn hợp

NH,Cl 1,00M va NH; 1M

Giai

Các cân bằng xảy ra:

CaCO; = Ca” + CO? K, (1)

NH; = NH; +H K,= 10 2)

Ca** + H,O = Ca(OH)’ +H* *B= 10129 @)

Co; +H = HCO; KL=10°° iy)

HCO? +H’ = H;CO; Kj=10%5 (5)

A —_ -1 +

Taco: K, =K, Go, -ỨC 2a:

Để đánh giá œ phải biết pH Dé tim pH ta dựa vào cân bằng (2):

NHỆ # NH; +H K,= 10° c ol 1 [ 1-x 1+x x x(1+x) =10°924 1-x ©œ x+x/=10”2~10”°x © x=[H']=10”” Ox, Ca” 1+*Bh'! 1 + 101'2°10?2

Trang 26

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp K, K,, 1071968 = = 5 = 0,075 co h?+ K,h+K,K,, 1071848 + 1071559 + (1668 a —K,= 10?” (0,075y'1'! = 1078

CaCO; = Ca” + CO? K,

[T Ss S

S”=K,

S = v107!8=1032=2,6.10M

[Ca” |=Su, =2,6.10! Ca

[cọ]= Sữọ; E 2,6.10*.0,075 = 1,95.10°M

So với độ tan trong nước S = VK, =10%!° = 7,08.10° M thì độ tan trong NH; va NH,Cl (1M) tang lén nhiéu, do CO,” bi proton hố

2.1.2 Bai tap nang cao

2.1.2.1 Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan bỏ qua các quá trình phụ

Đây là dạng bài tốn của các muối ít tan (được xét trong một dung dịch khơng biết pH) tao ra các cation tương ứng với bazơ mạnh hoặc hằng số tao

phức hiđroxo của Ion kim loại rất bé và các gốc axit ứng với axit mạnh hoặc

gốc axit cĩ thâu proton nhưng rất yếu Chính vì các lí do trên cho thấy các quá trình phụ là khơng xảy ra hoặc cĩ xảy ra nhưng khơng đáng kể Dạng bài tốn này thuộc đạng cơ bán nhất vì chỉ xét đến cân bằng của hợp chat it tan Bài 1: Tính tích số tan nồng độ của AgCl ở lực ion I = 0,0010

AgCl = Ag’ + Cr K,=10'9

Giải

Biểu thức tích số tan: (Ag`)(CL) = K, Biểu thức tích số tan nồng độ:

Trang 27

[Ag ][CI] = K,.f.) fg = Ké Ở luc ion I = 0,0010 thì f = £ = 0,96

Ta cĩ: Kt= 10”9.(0,96Ÿ = 1,1.10”9,

Bài 2: Tính tích số tan nồng độ của Fe(OH); ở lực ion I= 0,1 Fe(OH); = Fe +30H K, = 10°”

Giai

Biểu thức tích số tan: (Fe*’)(OH’)’ = K,

Biểu thức tích số tan nồng độ: [Fe`”]IOH]` = K,#',,f“3=K$ O luc ion I = 0,1 ta cĩ: -J0,1_, 1.0,2.0,1 lgf Son 2(+/0,1) - Dp ————-=-0.11 2 > fo, = 0,776 0,1

Igf_ , = -0,537 gf one ơn 2 - 0,2.0,1) = -0,99 )

> fs =0,1

Thay f\„ f › vào (2) ta cĩ: net

K‡= 107(0,776) (0,1ÿ' = 2,14.10°9

Bài 3: Tính tích số tan của AgCI trong dung dịch bão hịa AgCI biết độ tan

của AgCI ở 20°C là 1,001.10°M

Giải Các quá trình xảy ra:

- Cân bằng tan:

AgCl, = Ag’ + Cr K,=? (1)

- Tạo phức hiđroxo của Ag”

Trang 28

Ag +H,O = AgOH +H* *B=10''7 (2) Độ tan: Sagci = [Ag’] + [AgOH] = [CI] = 1,002.10°

Vì *B bé nên cĩ thể coi sự tạo phức hiđroxo xảy ra khơng đáng kế vì vậy: [Ag ]=[CT]=S

Biểu thức tích số tan:

[Ag'][CT]= K$

Nồng độ của Ag' và CT rất bé, lực ion rất bé do d6: fags = for ~ 1

va K,= 1,002.10°'°

Kiểm tra mức độ tạo phức hidroxo:

Ag + HO = AgOH +HỶ *B=10''”

C 1,001.10°

[] (1,001.10°-x) x x — x°(1,001.10°—xy' =107"”

— x=10'” << 1001.107 Vậy cĩ thê bỏ qua sự tạo phức hiđroxo

Vậy: Tích số tan nồng độ: Kt= 1,002.10°

Tích số tan nhiệt động: K, = 1,002.10°

Bài 4: Tính tích số tan của KCIO¿, biết rằng ở 20°“ 100 gam nước hịa tan

được 1,80 gam muối, tỉ khối của dung dich d = 1,011 g/ml, hé số hoạt độ của

hai ion đều bằng 0,76

Giải 1,8.1000.1,011 6 Ca ST = 0,129M Taco: “kao, ~ (99+1,8).1,38,56

Trang 29

KCIO, = K + ClO; K,=?

với [K”]= [CIO; ]= 0,129M

Ở đây khơng cĩ quá trình phụ, song độ tan khá lớn, cần kể đến ánh

hưởng của luc ion:

1=0,5.([KT].1? + [CIO; ].1?) = 1⁄2.(0,129 + 0,129) = 0,129 Igf, =-0,5(_Y 22 ~0,2.0,129)=~0,119 Ị 1+./0,129 — f, = 0,76 K,=(K*)(C10;)=[K* |[ C10; | f foo, = KEE? K¢= (0,129) = 1,66.107 K, = 1,66.107.(0,76) = 9,6.10”

Rõ ràng là K, khác nhiều so với K$ do độ tan của KCIO¿ khá lớn

Bài 5: Tính tích số tan của AgSCN Biết độ tan của AgSCN ở 25°C là

1,05.10°M

Giai

Cac qua trinh xay ra:

Cân bằng tan: AgSCN = Ag’ + SCN Ky

Trang 30

Tạo phức hiđroxo của Ag':

Ag’ +H,O = AgOH + H* *B= 10117

C 1,05.10°

[] 1,05.10°-x x x

x= 1,446.10°

Với x << 1,05.10” ta cĩ thể bỏ qua sự tạo phức hidroxo

Độ tan: Sagscn = [Ag’] + [AgOH] = [SCN] = 1,05.10°M Sự tạo phức hiđroxo khơng đáng kê nên:

[Ag ]=[SCN]=S Biểu thức tích số tan:

[Ag ][SCN] = Ks

— K‡= 1,1025.10”'2

Nong d6 cia Ag’ va SCN” rất bé, lực ion rất bé do đĩ: faye = fscn- = 1

va K, = I,1025.107?

Bai 6: Tinh tich sé tan cua BaSO, 6 20°C Biét rang 100 ml dung dich bao

hịa tại nhiệt độ đĩ chứa 0,245 mg BaSO¿

Trang 31

Giải

Cân bằng xảy ra trong dung dịch:

BaSO, = Ba” + SO?

Tich sé tan:

K, piso, =(Ba” (SO7)=[Ba* || SOF ]f,.2-foo2

Độ tan S của BaSO¿:

s—02451.1000.1

~ 1000.100.233, 4 =1,05.10°

(Maso, = 233.4)

Tức là:[Ba”] = [SO? ]= S = 1,05.10°M

Từ độ tan của BaSO¿ cĩ thể tính được nồng độ cân bằng và hoạt độ của các ion do

Lực ion của dung dịch: I= 0,5(1,05.107.2”+ 1,05.10°.2’) = 4,2.10°

Hệ sơ hoạt độ của các ion Ba”' và SOƒ :

lgf, 2 =lgŸ j„ ==0,5.2744,2.10Ì =—1,296.107 —>Ï, 2 =Í =0,9706

—>K saso, =(,05.1072)2.(0,9706)7 =1,04.10719

Trang 32

2.1.2.2 Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan trong dung dịch bão hịa chứa ion đồng dạng nhưng cĩ thể bĩ qua quá trình phụ

Bài 1: Độ tan của Ba(IO;); ở 25°C trong dung dịch KIO; 5,40.10°M là 5,60.10M Tính tích số tan của Ba(IO;); Cho *B=10°?°, Ky yuo, = 10°"

Giải Ta cĩ các cân bằng:

Ba(IO,);| = Ba?” + 210; K ()

Ba” +HạO = BaOH' + H” *B= 101 (2) 10; + H,O = HIO; + OH K,= 107 (3)

Vi dé tan cua Ba(IO;), la nhé va *B, K, rat bé, cin bằng (2) va (3) tao ra

khơng đáng kê nên được bỏ qua Lúc này ta chi tinh theo (1):

Ba(IO,);| = Ba” +2IO; K, (1)

[] S 28+5,40.10°

— S(2S8 + 5,4.10°) =K, — K,=2,381.10°M

Bài 2: Độ tan của Ca(IO;); trong dung dịch CaC]; 0,5M là 5,61.10M Tính

tích số tan của Ca(IO;); Cho *B = 10”: Ky= 10322

Giải

Trang 33

Các quá trình xảy ra trong dung dịch:

Ca(O;); = Ca” + 210; K, (1)

Ca” + HO = Ca(OH)'+H'` *B= 1077 (2)

10; +H,O = HIO; +OH K,= 107°? @)

Vì độ tan của Ca(IO;); nhỏ và *ÿ; Ky rất bé nên cân bằng (2), (3) tạo ra

khơng đáng kể, ta cĩ thể bỏ qua và tính theo cân bằng (1):

Ca(O;); = Ca** +210; K, (1)

[] S+0,5 28

— K;= [Ca”"][IO; ]Ý= (S + 0,5)(2§) = (5,61.10”+ 0,5)(2.5,61.10Ỷ

= 6,365.10°

Bài 3: Độ tan của BaSO, trong dung dich BaCl, 10°M 1a 1,1.10°M Tinh tich

số tan của BaSO/

Giải

Các quá trình xảy ra trong dung dịch:

BaCl —> Ba” +CT

BaSO, = Ba” + SO?7 K,

C 107

[1 10°+S S$

Trang 34

Áp dụng ĐLTDKL:

(Ba? || SOF | =K,

— (10°+S)S =K,

Với d6 tan S = 1,1.10°M, thay vao ta duoc:

K,= (107 + 1,1.10°%).1,1.10% = 1,1.10'°

Bài 4: Tính tích số tan của Cd(OH); biết độ tan của nĩ trong dung dịch NaOH 0,01M là 5,9.10”'M

Giải Các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

Cd(OH), = Cd** + 20H K, (1) Cd”' + H,0 = Cd(OH)* + Ht *B=101

H,O = H’ + OH Kw

Vì độ tan của Cd(OH); rất nhỏ, *B rất bé nên các quá trình phụ được bỏ qua

Lúc này ta chỉ tính theo cân bằng (1)

Cd(OH), = Cd** + 20H K, (1)

[1 S 2§+0,01

Ta cĩ: K,= S(2S + 0,01)’ = 5,9.10°''(2.5,9.107''+ 0,01)? = 5,9.10°

Trang 35

Bài 5: Tính tích số tan của BaSO, trong dung dich Na,SO, 0,01M biết độ tan

của nĩ trong dung địch Na;SO¿ là 4,1.10°M

Giải

Trong dung dịch cĩ các cân bằng: BaSO, = Ba” + SO?

œ S 001+§

Vì độ tan của BaSO¿ nhỏ, trong dung dịch lại cĩ dư Na;SO;¿ ta cĩ thể bỏ qua giá trị của nĩ cạnh 0,01 và coi [SOF | = 0,01

Vi trong dung địch cĩ lượng đáng kế dung địch chất điện li (Na;SO¿) nên

phải tính hệ số hoạt độ Vì độ tan của BaSO; rất nhỏ nên coi nồng độ ion Ba”

khơng đáng kế khi tính lực ion của dung dịch Na;SO¿ gây nên

I=0,5.(0,02.1” + 0,01.2”) = 0,03 Hệ số hoạt độ của các ion Ba?' và SO? bằng:

0,5.2? (0,03

Igf_ 4,=1 Shp Šso = Pe 140,03 VE = 0,295

of, Ba2* .,=f,.,.= SO? 0,507

Biểu thức tích số tan:

K,=|Ba” || SOF | ff, ope S.0,01.(0,507)° = 1,05.1019

Trang 36

2.1.2.3 Tính tích số tan từ độ tan khi cĩ quá trình phụ của các ion tạo ra

từ hợp chất ít tan

Đây là dạng bài tốn cĩ xét đến quá trình phụ Ngồi kiến thức cân

bằng của hợp chất ít tan thì dang bài tốn này cịn liên quan đến kiến thức về

cân bằng axit bazo, can bang tạo phức Bài tốn cĩ thé chỉ cho quá trình phụ của ion kim loại tạo phức hiẩroxo hoặc tạo phức với phối tử khác, hoặc chỉ cĩ

quá trình proton hĩa của gốc axit, hoặc cĩ các quá trình trên Khi xét cĩ các quá trình đĩ hay khơng thì phải dựa vào các giá trị hằng số cân bằng, nồng độ, pH để loại bỏ hoặc giữ lại một quá trình phụ nào đĩ

Sau đây là các dạng bài tập thường gặp:

2.1.2.3.1 Dạng bài tốn chỉ tính đến q trình phụ của gốc axit hoặc của ion kim loại

a Tính tích số tan của một muối khi biết độ tan trong dung dịch bão hịa trong nước

Bài 1: Độ tan của barisunfit trong nước bằng 0,016 g/100 ml Hãy tính tích số

tan của barisunfit Cho H,SO; (K,, = 10M, K,, =107'8M )

Giai

Đây là trường hợp một hợp chất ít tan tạo ra từ bazo mạnh với axit yếu

nên quá trình tạo phức hiđroxo của ion kim loại được bỏ qua Để tính một

cách chính xác thì phải xét đến quá trình proton hĩa của gốc axit Với bài tốn này ta phải mơ tả được đầy đủ các cân bằng trong hệ và dựa vào độ tan tính ra nồng độ mỗi ion ở trạng thái cân bằng

Trong dung dịch bão hịa cĩ cân bằng:

Trang 37

BaSO;, = Ba” + SO? K,

Trước hết, ta phải tìm [Ba”'] = ?, [SO? ]= ?

(1)

Vi ion Ba” ( ion kim loai) cé hang s6 *f rat nhỏ nên quá trình tạo phức hiđroxo của ion Ba”” là khơng đáng kê nên nồng độ cân bằng của ion Ba””

chính là độ tan của BaSO;

— 0,016 SOf 217.01

[Ba” | =C = 7,37.10°M

Theo trên ta cĩ: [Ba” | =C.,=S=7.37.10M soy

Vi vay ta chi can xét dén can bang cua ion sunfit:

SO; +H,O = HSO; + OH K, =(Ki)"-Ky= 10°"

HSO;+ H,O = H,SO; + OH K,, =(K,, y' Ky, = 10”!

(2) (3)

Do K, >> K,_ nên cân bằng phụ thuộc được xét đến chủ yếu là cân bằng (2)

Từ (2) áp dụng ĐLTDKL với C.„„ = § =7,37.10M SO? + H,0 = HSO;+ OH C 7,37.10% [] 7,37.10%-x x ; => K, =x°(7,37.10%- xy! = 10°" es x2 + 10x - 737.10 = 0 © x=1,05.10°M

Trang 38

Vậy [HSO, |=[OH ] = 1,05.10ŸM

— |SOf | = 7,37.10 - 1,05.107 = 7,265.10M

Vậy K,= [ Ba” ||SO7 | = 7,37.10.7,265.10= 5,35.107

Bài 2: Cho độ tan của AgaS ở trong nước là 7,5.10M Hãy tính tích số tan của AgaS Cho H;S cĩ Kị = 107"; K¿ = 10'”'; *Baom = 1077,

Giải

Các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

AgS 2Ag +SỬ K, (1)

Ag’ + H,0 Ag(OH)' + H” *B (2)

S”+ H’ HS Kỷ=10° @)

HS +H’ HS K/=10” (4)

Vì *B nhỏ nên ta cĩ thể bỏ qua sự tạo phức hiđroxo của ion Ag”, ta chỉ xét tới quá trình proton hố của ion S”, xét cân bằng (3), (4):

C.„ =[S”] + [HS] + [H;S] =[S”](I+K;'h+K,'K;'h?) =S —[S7]=S(I+K;h+KK?h?' 7,5.10 7” Z 141029107 +107°.1029.10 5” 8,93.107!

(Vì độ tan rat nhỏ, nồng độ ion hydroxyl tạo thành trong phan ứng thuỷ phân

là vơ cùng bé so với 10” nên h = 10”)

[Ag’] = 2S =2.7,5.10'° = 15.10"

— K,=[Ag Ï [S7]= (15.10°°)’.8,93.107! = 2.108

Trang 39

Bài 3: Tính tích số tan của Pb3(PO,)> biết độ tan của nĩ trong nước là

1,6.107M Cho pK¡= 2,1, pKạ= 7,2; pK;= 12,4; *B = 10”"”,

Giải

Các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

Pbạ(PO¿); = 3Pb™ + 2PO? K,

Pb +H,O = Pb(OH)* + H* *B

PO} +H’ = HPO* Ki = 1024

HPO?+H = H,PO, Kị =102

H;PO; + H' = H,PO, kK} = 107!

Xét sự tạo phức hiđroxo của Pb””:

Pb” + HO = Pb(OH) + H* *B C 1,6.107 [] 1,6.107-x x x Ta co: 2 x * = p 1L6.10”—x ©x1+10"7x—1,6.10 787 =0 © x=5,64.10''° <<1,6.107

Vậy cĩ thé bỏ qua sự tạo phức hiđroxo của PbŸ'

Xét cân bằng (3), (4), (5): (1) (2) (3) (4) (5)

Trang 40

Cro: = 2S = [PO}] + [HPO7] + [H,PO;] + [H,PO,]

= [POF |(1 + Kjth+ Kj Kj{h? + K1K;.K;{h’) 3 2 3 1 2 3

(vì độ tan nhỏ nên cĩ thê chấp nhận [H”] = 10”) Biểu thức tích số tan của Pb;(PO/);:

K,=| Pb?' Ï [Pos] = (3.1,6.10°7)*.(0,804.10'4Y = 0,7145.10 b Tính tích số tan khi trong một dung dịch đã cho biết pH

Bai 1: Do tan của Pbl; ở pH = 6,00 là 1,52.10”M.Tinh tích số tan của Pbl;

cho *B = 1078,

Giải

Đây là dạng bài tốn tính tích số tan từ độ tan ở một giá trị pH đã biết Trước hết, phải mơ tả các cân bằng cĩ trong hệ và phân tích được với giá trị pH bài cho thì cĩ quá phụ nào xảy ra Từ các cân bằng xác định được, dựa

trên giá trị pH, các hằng số đã biết, độ tan tính ra các nồng độ cân bằng của

các ion tạo ra từ hợp chất ít tan Dạng bài tốn này phải kế đến sự tạo phức

hidroxo cua ion kim loại

Các cân bằng xảy ra:

Pb, = Pb” +27 K, (1)

cĩ: C.„= §=1,52.10”M Pb**

C,.= 2S = 3,04.10°M

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	5,25 MB