MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH AXIT - BAZO ĐA CHỨC

MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH AXIT - BAZO ĐA CHỨC

MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH AXIT - BAZO

ĐA CHỨC

Giảng viên hướng dẫn

PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Học viên thực hiện

NGUYỄN THỊ MINH HÀ (HOÁ PHÂN TÍCH)

LÊ THỊ THANH HÀ (HOÁ VÔ CƠ) HOÀNG THỊ THƯƠNG (HOÁ VÔ CƠ)

Đề tài

Hóa học phân tích là môn khoa học về các phương pháp

xác định thành phần định tính, định lượng của chất và hỗn

hợp của chúng Một trong các nội dung quan trọng của hoá

phân tích là hiểu và suy đoán được tính chất của axit-bazơ

trong dung dịch Do đó, chúng tôi chọn đề tài: “Một số vấn

đề tính toán trong dung dịch axit – bazo đa chức” Để bài

tiểu luận được hoàn chỉnh và đầy đủ, rất mong nhận được

sự góp ý và bổ sung của thầy và các bạn.

A.MỞ ĐẦU

2

B.NỘI DUNG

AXIT ĐA CHỨC

BAZO ĐA CHỨC

MUỐI AXIT

Phân tử các đa axit có khả năng phân li cho n proton (n >1)

Nếu n = 2 ta có điaxit, n = 3 triaxit,…Sự phân li của các đa

axit diễn ra theo từng nấc

Có 2 trường hợp:

* Trường hợp 1: Nếu Ka1 >> Ka2 , Ka3 ,… Kan, coi sự phân

li của đa axit xảy ra chủ yếu ở nấc 1

Ví dụ 1: Tính [H+], [OH-], [SO32-] trong dung dịch

Vậy [H+] = [HSO3-] = [OH-] =

Để tính gần đúng bước 1 (giá trị [H+]1) chấp nhận [HA]0=C

Thay [H+]1 vào để tính lại [HA]1:

* Trường hợp 2: Ka1 Ka2 Kan sự phân li của đa axit

xảy ra ở các nấc là tương đương nhau, tổ hợp thành phương

trình bậc cao hoặc phải tính lặp gần đúng liên tục theo điều

kiện proton với mức không là HnA và H2O

h = [H+] = [OH-] + [Hn-1A-] + 2[Hn-2A2-]+…+n[An-]

 



8

n n 1 n 2

h [HA] C.

h h K  h  K K



Thay các giá trị [HA]1 vừa tính được vào (*) để tính gần

đúng bước 2 (giá trị [H+]2) và tiếp tục tính lặp cho đến khi

Với mức không là H2A ta có:

[H+] = [HA-] + 2[A2-]=Ka1[H2A][H+]-1 + 2Ka1Ka2 [H2A][H+]-2

 

+ -1 a1 2 a1 a2 2

Thay giá trị này vào (5) [H2A]2 =2,57.10‑2M = [H2A]1

Kết quả lặp lại Vậy [H+] = 10-2,31M, pH = 2,31

2.1.Dung dịch chỉ gồm 1 axit đa chức.

Bài 1: Tính nồng độ các cấu tử trong dung dịch H3PO4

0,1M ở trạng thái cân bằng Biết H3PO4 có Ka1 = 10-2,15

Nên cân bằng sau chiếm ưu thế:

Bài 2: Tính pH của dung dịch H4P2O7 4.10-2 M Biết pK1 =

Thay giá trị này vào (5) [H4P4O7 ]2 = 0,0214 M = [H4P4O7]1

Kết quả lặp lại Vậy [H+] = 0,0388 M, pH = 1,41

2.2.Dung dịch chứa hỗn hợp gồm 1 axit đa và axit đơn.

Bài 1: Tính pH và cân bằng trong hệ gồm HCl 0,010M và

Bài 2: a, Tính pH của dung dịch gồm H3AsO4 0,10M và

5

3,88.10 0,05

Thay vào trên ta được:

.[ ] 0,01.9,3.10 [ ] 9,3.10 10

II.DUNG DỊCH BAZƠ ĐA CHỨC

1.2 Tính pH của dung dịch bazơ đa chức

-1 b2 W a(n-1)

-1

bn W a1 W

(1) K =K K (2) K =K K .

K =K K K

1 Cơ sở lý thuyết

1.1 Bazơ đa chức

Phân tử các đa bazơ có khả năng nhận n proton (n >1)

Nếu n = 2 ta có đibazơ, n = 3 tribazơ,…Sự phân li của các đa bazơ diễn

ra theo từng nấc

22

- Nếu Kb1 Cb >> KH2O , bỏ qua điện li của nước.

Các quá trình xảy ra trong dung dịch:

* Trường hợp 2: Kb1 ≈ Kb2 ≈ … ≈ Kbn

Sử dụng ĐKP để tính lặp gần đúng liên tục hoặc có thể tổ hợp đưa về phương

trình bậc cao 1 ẩn đối với [H+].

* Tính lặp gần đúng liên tục theo ĐKP với mức không là B và H2O

1 4,76 2

1 3,13 1

10101010

W a a a

K K K K

C    M

Mặt khác do nhỏ nên dự đoán dung dịch có phản ứng bazơ yếu

và pH ≈7 Trường hợp này giải gần đúng liên tục theo ĐKP Sau khi tổ hợp

cần thiết thu được phương trình tính h

ĐKP với mức không là Xit 3-, H2O:

1+K [Xit ] + 2(K a [Xit ]h+3 a . a a [Xit ]h

K h

Và thay vào (9), tính được h1=3,0.10-8

Thay giá trị h1=3,0.10-8 vào (10) để tính lại

Bước 2: Thay giá trị [Xit3-]1≈3,72.10-6 và h1=3,0.10-8 vào (9) để tính lại

h2, được kết quả h2=3,1.10-8≈h1 Kết quả lặp, vậy h=3,1.10-8

Vậy pH =7,51

1 Tính nồng độ các cấu tử ở trạng thái cân bằng của dung dịch Na2CO3 0,1M

2 Tính khối lượng muối Na2S phải cho vào 1 lít nước để được dung dịch có

Dạng 2: Hỗn hợp đa bazơ và bazơ mạnh

1 Trộn 10,00 ml dung dịch NaOH 8,00.10-3 M với 30,00 ml dung dịch H2S

1,00.10-3M Tính pH của dung dịch thu được Biết H2S có Ka1= 10-7;

Ka2=10-12,92

Giải:

Đây là bài toán pha trộn giữa đa axit (H2S) với bazơ mạnh nên có phản ứng xảy

ra, chúng ta cần xác định thành phần giới hạn, từ đó mô tả các cân bằng xảy ra trong dung dịch và tính pH

- Nồng độ ban đầu của các chất trong dung dịch:

TPGH gồm: Na2S 0,75.10-3M; NaOH dư 0,5.10-3 M

Vậy dung dịch là hỗn hợp đa bazơ ( S2-) và bazơ mạnh, nên ta có các

cân bằng xảy ra:

7 2

14

10 10 10

b b W

K K K

3

(0,5.10 x) 10

1.Tính pH của hỗn hợp thu được khi trộn 40,00 ml NH3 0,25M với

(1)K b  10 

4,76

(2)K b  10 

7,65 2

1+K [NH ]+K [CO ]

Tổ hợp ta được:

36

(4)

là muối được tạo thành do sự trung hòa không hoàn toàn các đa axit

1.1.Muối axit:

3

là muối được tạo thành do sự trung hòa không hoàn toàn các đa bazơ

III DUNG DỊCH MUỐI AXIT

+

w

a2 -1 a1

2

Muối axit là những muối mà ở gốc axit còn nguyên tử H có khả năng

phân li cho ion H +

Trong trường hợp tổng quát:

.[ ][H+]

.[ ][H+] (1')

Ví dụ 2: Tính pH trong dung dịch KHA 10-2M biết Ka1 = 10-7 ,Ka2 = 10-12,6.

Bước 1: Theo phương pháp gần đúng liên tục: Chấp nhận [HAC -] 

Bước 2 :Thay [HA-] vào (2’) tính được h2 =3,548.10-10 = 10-9,45M kết quả lặp lại.Vậy pH=9,45

Vậy trong trường hợp 2 này, nếu chấp nhận [HAC -] 

.[H+]

Gọi a là khối lượng Na2HPO4 12H2O phải đem hòa tan.

H3PO4 có pKa1= 2,15; pKa2 = 7,21 ; pKa3 = 12,36

Nhận xét: pH = ( pKa1 + pKa2) / 2 = (2,15+ 7,21)/2 = 4,68.Nên thành phần chính của hệ

là: H PO + HPO 3 4 42-  2H PO 2 4 0,05.0,1 a/358

Ta có: 0,005 = a/358 → a = 1,79g

Bài 1:Tính số gam Na2HPO4 12H2O phải hòa tan trong 100mL dung dịch

H3PO4 0,05M sao cho pH của dung dịch thu được bằng 4,68 Cho H3PO4 có:

pKa1= 2,15; pKa2 = 7,21 ; pKa3 = 12,36

Giải:

a, Phản ứng: H3AsO4 + 3NaOH → Na3AsO4 + 3H2O

Để trung hòa hoàn toàn 25mL H3AsO4 0,02M cần thể tích NaOH là:

V = 0,02.25.3/0,025 = 60mL

Tại thời điểm trung hòa hoàn toàn, thành phần của hệ: AsO43- có

C = 0,02.25/(60+25) = 5,88.10-3M 46

Giải:

b, Ta thấy: pH1 = 6,94 = pKa2 nên từ cân

Nên thành phần của hệ là muối axit HAsO4

2-Vậy phản ứng trung hòa đến hết nấc 2:

H3AsO4 + 2 NaOH → Na2HAsO4 + 2H2O

Thể tích NaOH cần dùng là: V2 = 0,02.25.2/0,025 = 40(mL)

Vì: [H2S] << [HS-] [S2-] nên có thể bỏ qua [H2S] so với

Bài 3: Tính số gam axit tactric H2C4H4O6 cần lấy để khi hòa tan vào

50,00ml dung dịch NaOH 1,00M thì pH của dung dịch thu được là 3,71 (bỏ qua sự thay đổi của thể tích

Giải: Gọi x là số gam axit cần lấy Caxit x.1000 2x

 Thành phần chính trong dung dịch là muối axit NaHC4H4O6,xảy ra

Bài 4: Trộn 100ml dung dịch NaOH 0,102M với 100ml dung dịch NaHCO3

0,100M.Tính pH và cân bằng trong dung dịch thu được

2- -

CO +H O HCO + OH

C 0,050 0,001[ ] 0,050-x x 0,001+x

Bài 5: Tính số ml dung dịch HCl 0,010M phải thêm vào 50,00ml dung

dịch Na2HPO4 0,020 M để pH của dung dịch thu được bẳng 7,00

2

4 2 HCl,HPO ,H O 

Giải: Gọi V ml là thể tích HCl cần lấy.

Chọn mức không :

ĐKP: [H ] [OH ] C     HCl  [PO ] [H PO ] 2[H PO ] 43  2 4   3 4

S         H O        HS        OH       K     1 0

C     0,1          0,1 x      x      x

Goị V là số mL dung dịch (NH4)2SO4 0,1M cần thêm vào 100mL dung dịch Na2S 0,1M để pH = 12,76 - 0,76 = 12

 

2 Na S2S

56

2 4

100 V 

Các quá trình xảy ra trong dung

Vì: [H2S] << [HS-] ≈ [S2-] nên có thể bỏ qua [H2S] so với [S2-] :

C.TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Tinh Dung,1981, Hóa học phân tích, phần I Lý thuyết cơ sở

(Cân bằng ion), NXBGD, Hà Nội.

2 Nguyễn Tinh Dung – Đào Thị Phương Diệp, 2007, Hóa học phân

tích, Câu hỏi và bài tập (Cân bằng ion trong dung dịch), NXB ĐHSP.

3 Nguyễn Đình Luyện, Ngô Văn Tứ, 2011, Hóa học phân tích, NXB

ĐH Huế