Phân loại và phương pháp giải các bài tập về các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan

Trng HSP H Ni NguynTh Ngc TRNG I HC S PHM H NI KHOA HểA HC NGUYN TH NGC PHN LOI V PHNG PHP GII CC BI TP V CC YU T NH HNG N TAN KHO LUN TT NGHIP I HC Chuyờn ngnh: Húa phõn tớch Ngi hng dn khoa hc Th.S NGUYN TH THANH MAI H NI - 2011 Khúa lun tt nghip K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc LI CM N Em xin chõn thnh by t lũng bit n sõu sc ti Th.S Nguyn Th Thanh Mai ngi ó giỳp ch bo tn tỡnh cho em vic trin khai nghiờn cu t hiu qu Em xin chõn thnh cm n Th.S Phớ Vn Hi - Phú Trng Khoa Húa hc - Trng HSP H Ni 2, TS Trn Cụng Vit - Ging viờn trng HSPHN ó giỳp em hon thnh khúa lun ny Em xin chõn thnh cm n cỏc thy, cụ giỏo Khoa Húa hc Trng HSP H Ni ó to iu kin em hon thnh khúa lun ny Do thi gian nghiờn cu v nng lc cũn hn ch, khúa lun khú trỏnh nhng thiu sút Em rt mong nhn c s úng gúp ca thy, cụ v cỏc bn khúa lun thờm cht lng v hu ớch Em xin chõn thnh cm n ! H Ni, ngy thỏng nm 2011 Sinh viờn thc hin Nguyn Th Ngc Khúa lun tt nghip K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc LI CAM OAN Tụi khng nh rng: õy l mt cụng trỡnh nghiờn cu khoa hc ca riờng tụi, chớnh sc lc ca bn thõn tụi ó nghiờn cu v hon thnh trờn c s nhng kin thc ó hc v mụn Húa phõn tớch v tham kho nhng ti liu Nú khụng trựng vi kt qu ca bt k tỏc gi no khỏc H Ni, ngy thỏng nm 2011 Sinh viờn thc hin Nguyn Th Ngc Khúa lun tt nghip K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc NHNG K HIU VIT TT DNG TRONG LUN VN STT Cỏc ch vit tt Cỏc ch vit y LBTN nh lut bo ton nng LTDKL nh lut tỏc dng lng Khúa lun tt nghip K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc MC LC Trang M U Lớ chn ti Mc ớch nghiờn cu Nhim v nghiờn cu i tng v phm vi nghiờn cu Phng phỏp nghiờn cu NI DUNG Chng 1: Tng quan 1.1 Túm tt lớ thuyt 1.1.1 tan ca cỏc hp cht vụ c dung mụi nc 1.1.1.1 Dung dch cha bóo hũa, dung dch bóo hũa v dung dch quỏ bóo hũa 1.1.1.2 tan 1.1.2 Tớch s tan 1.1.3 Cỏc yu t nh hng n tan 12 1.1.3.1 nh hng ca lng d thuc th 12 1.1.3.2 nh hng ca pH 12 1.1.3.3 nh hng ca cỏc cht to phc 13 Chng 2: Bi v phng phỏp gii bi 14 2.1 Tớnh tớch s tan t tan 14 2.1.1 Phng phỏp chung 14 2.1.2 Bi 15 Dng 1: Tớnh tớch s tan t tan ca hp cht ớt tan b qua quỏ trỡnh ph 15 Khúa lun tt nghip K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc Dng 2: Tớnh tớch s tan t tan cú quỏ trỡnh ph ca ion to t hp cht ớt tan 18 2.2 Tớnh tan t tớch s tan 23 2.2.1 Phng phỏp chung 23 2.2.2 Bi 25 Dng 3: Tớnh tan t tớch s tan khụng xột n quỏ trỡnh ph 25 Dng 4: Tớnh tan t tớch s tan ú cú xột ti quỏ trỡnh ph ca ion to t hp cht ớt tan 26 2.3 Cỏc yu t nh hng n tan 29 2.3.1 nh hng ca lng d thuc th 29 Dng 5: Kt ta khụng tan thuc th d 31 Dng 6: Kt ta tan thuc th 33 2.3.2 nh hng ca pH 37 Dng 7: Kt ta l cỏc hidroxit 39 Dng 8: Kt ta l cỏc mui 42 2.3.3 nh hng ca cỏc cht to phc 47 Dng 9: Xỏc nh kh nng tan cú quỏ trỡnh to phc 49 Dng 10: Xỏc nh kt ta t mt dung dch cha ion phc 52 KT LUN V NGH 57 TI LIU THAM KHO 58 Khúa lun tt nghip K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc M U Lý chn ti Húa hc phõn tớch cú lý thuyt, thc hnh v bi Phn bi bao gm phn kim tra kin thc cng c li kin thc c, bờn cnh ú hỡnh thnh kin thc mi Phn ng ca hp cht ớt tan cú vai trũ rt ln, chim mt v trớ quan trng chng trỡnh ph thụng cng nh chng trỡnh chuyờn, c bit l i vi chng trỡnh húa hc phõn tớch cỏc trng cao ng v i hc Trong thc t ging dy ph thụng, khỏi nim phn ng to hp cht khụng tan c hc sinh tip thu t nhng nm cp II, nhng ban u hc sinh c lm quen loi phn ng ca hp cht ớt tan mi ch cp ti mt s phn ng c bn thng gp gia baz vi mui, axit vi mui v mui vi mui Vi kin thc v cỏc phn ng trờn m hc sinh tip cn c giỳp hc sinh gii quyt c mt s lng ln cỏc bi liờn quan ti hin tng húa hc, cỏc bi liờn quan ti tỏch, loi b cỏc cht, cỏc bi toỏn liờn quan n tớnh toỏn lng kt ta, liờn quan ti nng , v.v Lớ thuyt v phn ng ca hp cht ớt tan cựng lớ thuyt ca cỏc loi phn ng khỏc c phỏt trin dn lờn chng trỡnh ph thụng 11, hc kỡ I Vi lng kin thc c cung cp lp 10 v lp 11, ó giỳp hc sinh gii thớch, minh hu ht tớnh cht ca cỏc cht v phõn loi rừ rng cỏc loi phn ng khỏc nhau, ngoi cũn giỳp hc sinh hiu v nm c mt s phn ng húa hc xy l tng hũa ca cỏc loi phn trao i ion, axit baz, oxi húa kh, v.v Cú th núi, phn ng to thnh hp cht ớt tan rt thit thc vi chng trỡnh ph thụng, cng l loi phn ng cú th tin hnh thc nghim, d gõy hng thỳ cho hc sinh hc b mụn húa hc ng thi thụng qua phn Khúa lun tt nghip K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc ng ca hp cht ớt tan vi cỏc loi phn ng khỏc s trang b cho hc sinh gii cỏc bi toỏn v phn ng ion mt cỏch h thng v chớnh xỏc Hin cỏc ti liu hin hnh cng cha thng nht lớ thuyt chun mc m nng v bi tớnh toỏn gõy cho hc sinh li hc th ng, khụng cú tớnh sỏng to v kộm t v húa hc Bờn cnh ú, bi v yu t nh hng n tan cha c chỳ trng v cng cha c phõn loi rừ rng s bi nhiu Vỡ vy m em chn ti nghiờn cu: Phõn loi v phng phỏp gii cỏc bi v cỏc yu t nh hng n tan nhm phõn dng, tỡm cỏch gii, h thng li kin thc giỳp cho hc sinh gii bi d dng hoc lm ti liu cho hc phn phõn tớch Mc ớch nghiờn cu Mc ớch nghiờn cu ti ny l phõn loi c cỏc bi v cỏc yu t nh hng n tan qua ú xõy dng phng phỏp gii cỏc bi cú liờn quan Nhim v nghiờn cu - Tỡm hiu v tan - Tỡm hiu v tớch s tan - Phõn loi v phng phỏp gii bi v tớnh tan t tớch s tan - Phõn loi v phng phỏp gii bi v tớnh tớch s tan t tan - Phõn loi v phng phỏp gii bi cỏc yu t nh hng n tan i tng v phm vi nghiờn cu - i tng: Trong khuụn kh mt bi khúa lun cựng vi s hn ch v ti liu tham khm nờn ti ch tỡm hiu : Phõn loi v phng phỏp gii cỏc bi v cỏc yu t nh hng n tan Khúa lun tt nghip K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc - Phm vi nghiờn cu: Bi vit s dng nhng bi tpl bi húa hc phõn tớch Phng phỏp nghiờn cu hon thnh khúa lun ny, tụi ó s dng nhng phng phỏp sau õy: - Phng phỏp c sỏch, ti liu - Phng phỏp phõn loi tng hp - Phng phỏp so sỏnh - Phng phỏp dựng thut toỏn gii bi Khúa lun tt nghip K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc Chng 1: TNG QUAN 1.1 Tóm tắt lý thuyết 1.1.1 Độ tan hợp chất vô dung môi nước 1.1.1.1 Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa dung dịch bão hòa + Dung dịch chưa bão hòa dung dịch hòa tan thêm chất tan điều kiện cho Ví dụ: Hòa tan 10g tinh thể NaCl vào dung dịch NaCl ( dung dịch A) nhiệt độ t0, thấy NaCl tan hết Vy dung dịch A dung dịch chưa bão hòa + Dung dịch bão hòa dung dịch hòa tan thêm chất tan điều kiện cho + Dung dịch bão hòa dung dịch chứa lượng chất tan nhiều so với lượng chất tan dung dịch bão hòa điều kiện 1.1.1.2 Độ tan Khi hòa tan chất điện ly tan MmAn nước ion Mn+, Am-,các phần tử cấu trúc mạng lưới tinh thể chất điện ly bị hirat hóa chuyển vào dung dịch dạng phức chất aqua M(H2O)xn+, A(H2O)ym- dung dịch tăng lên đến mức độ xảy trình ngược lại, có nghĩa số ion hirat hóa kt tủa lại bề mặt tinh thể Đến lúc tốc độ trình thuận (quá trình hòa tan chất rắn) tốc độ trình nghịch (quá trình ion kết tủa), tức có cân thiết lập pha rắn dung dịch bão hòa (quá trình hòa tan chất điện li tan đạt tới trạng thái cân bằng) MmAm + (mx+ny) H2O mM(H2O)xn+ + nA(H2O)ymPha rắn (1.1) dung dịch bão hòa Khi cân (1.1) đạt trạng thái cân bằng, lúc thu muối dung dịch bão hòa dung dịch có chứa lượng chất tan định, lượng Khúa lun tt nghip 10 K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc Qua kt qu tớnh cho cỏc mui sunfua khỏc tng t nh mui FeS ta cú giỏ tr pH (theo bng sau) bt u kt ta v kt ta hon ton mt s mui sunfua kim loi bng cỏch cho H2S li qua dung dch mui kim loi 0,01 M cho n bóo hũa Sunfua kim Ka pH bt u kt ta pH lỳc kt ta hon ( C M < 10-6) loi MnS 10-9,6 6,8 10,3 FeS 10-17,2 2,9 4,9 NiS 10-18,5 2,2 4,2 CoS 10-20,4 1,3 3,3 ZnS 10-21,6 0,7 2,7 CdS 10-26,1 Axit 0,4 PbS 10-26,6 Axit 0,2 CuS 10-35,2 Rt axit Rt axit HgS 10-51,8 Rt axit Rt axit + Qua kt qu tớnh toỏn bng trờn cho thy mui sunfua ca nhng kim loi ng sau hiro (trong dóy th in húa) to kt ta hon ton dự mụi trng cú nng axit rt ln Cũn mt s mui nh : CdS, PbS to kt ta hon ton cho H2S i qua dung dch mui Cd2+, Pb2+ n bóo hũa H2S Cỏc mui sunfua ca kim loi cũn li cú th to c kt ta rt ớt hoc khụng cú kt ta to ra, cho H2S vo mui ca kim loi ú Qua õy giỳp cho hc sinh tin tng hn v mt nh tớnh i vi bi toỏn cho khớ H2S li qua dung dch hn hp mui, thy c ion kim loi no luụn to kt ta mui sunfua ; ion kim loi no cú lỳc to kt ta cú lỳc khụng, ni dung bi toỏn ny cng thng gp di vi hc sinh chuyờn Khúa lun tt nghip 50 K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc + Qua bng s liu tớnh c trờn cho ta thy cú kh nng iu chnh pH tỏch ion kim loi bng cỏch lm kt ta vi H2S Vớ d : Nu iu chnh axit cú nng rt ln thỡ kt ta hon ton mui sunfua ca ion Hg2+, Cu2+ (ngoi ion Ag+ cng kt ta hon ton bi H2S ging nh ion Hg2+), cũn iu chnh pH ti 0,5 thỡ cú kt ta hon ton mui sunfua ca ion Hg2+, Cu2+, Cd2+ v Pb2+, ú cỏc ion Zn2+, Co2+, Ni2+, Fe2+ v Mn2+ cũn li dung dch, nu iu chnh pH tip ti thỡ dung dch ch cũn ion Mn2+ iu chnh pH nh trờn, v mt lý thuyt bi toỏn c m cho cỏc dng bi toỏn trờn l thit lp nng ca mt axit mnh cho lng kt ta cú th to hoc khụng Vớ d 25 Tớnh nng HCl phi thit lp dung dch ZnCl2 0,1M cho bóo hũa dung dch ny bng H2S ( C H S = 0,1M) thỡ khụng cú kt ta ZnS Cho : KS(ZnS) = 10-21,6 ; H2S (Ka1 = 10-7,02, Ka2 = 10-12,9) Phng phỏp Mụ t cỏc cõn bng: H2S H+ + HS- Ka1 = 10-7.02 (1) HS- H+ + S2- Ka2 = 10-12,9 (2) Zn2+ + S2- ZnS Ks-1 = 1021,6 (3) iu khú khn ca bi ny l tỡm nng ion S2Theo dng bi ny hc sinh phõn tớch c dung dch bóo hũa H2S cú mt axit mnh (axit khụng cú tớnh oxi húa mnh) thỡ nng [H+] ca h coi nh l nng ion H+ ban u v [H2S] = C H S , ú bi ny tr nờn n gin v tớnh toỏn T (1), (2) tớnh c: [S2-] = K a1 K a [ H S ] [ H ]2 Khúa lun tt nghip 51 K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc Da vo iu kin kt ta tớnh c: [H+] > K a1 K a [ H S ] C Zn KS K K a1 K a [ H S ] < S C Zn [H ] 10 19,92 0,1 0,1 = 0,692 (M) 10 21,6 = Vỡ mụi trng axit mnh nờn C H S [H2S] v CHCl [H+] Nu khụng chp nhn c iu ny thỡ tr nờn rt phc Vỡ vy phự hp vi kin thc ph thụng nờn la chn mui kt ta tan c axit mnh Vy nng HCl phi thit lp l: CHCl > 0,692 M Vớ d 26 Tớnh nng ion H+ ca dung dch cha ion Cd2+ 10-2M CdS bt u kt ta dn khớ H2S vo n bóo hũa ( C H S = [H2S] = 0,1M) CdS cú tớch s tan l 10-26, H2S cú pK1 = v pK2 = 15 Bi gii Trong dung dch cha kt ta CdS, ta cú: [Cd2+][S2-] = KCdS CdS bt u kt ta t dung dch [Cd2+] = 10-2, nng [S2-] t c giỏ tr: [S2-] = K CdS 10 26 -24 = 10 M 10 10 [S2-] ph thuc vo pH ca dung dch: [S2-] = K K ([ H S ]) [ H ]2 T ú suy c nng H+ cn phi cú [S2-] = 10-24M [H+]2 = K K ([ H S ]) 10 10 15 10 = = 10 [ S ] 10 24 [H+] = 3,16 (M) Vy CdS bt u kt ta t dung dch 10-2 M Cd2+ nng ion H+ bng 3,16M Khúa lun tt nghip 52 K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc Vớ d 27 Tớnh pH kt ta hon ton CdS, CdS c coi nh kt ta hon ton nu nng cõn bng ca nú sau kt ta ch cũn l 10-5 (M) Cỏc d liu khỏc nh vớ d trờn Bi gii Cng gii tng t nh vớ d trờn CdS c coi nh kt ta hon ton [Cd2+] = 10-5 (M) Trong dung dch bóo hũa CdS cho [Cd2+] = 10-5 thỡ [S2-] bng: [S2-] = K CdS 10 26 = = 10-21 5 10 10 [S2-] = 10-21 thỡ [H+] phi bng : [H+]2 = 10 10 15.10 = 10-2 21 10 [H+] = 0,1 (M) pH = Vy mun cho CdS kt ta hon ton thỡ pH ca dung dch phi bng 2.3.3 nh hng ca cỏc cht to phc Trong phn ny ta ch xột cỏc cht to phc cú mt dung dch cú th lm hn ch hoc ngn cn quỏ trỡnh kt ta s to phc vi ion kim loi Tớnh cht ny c dung che cỏc ion cn tr Trong mt s phn ng to mt s hp cht ớt tan lm ngn cn s tip xỳc cỏc cht, nu khụng cú s to phc lm hp cht ú tan thỡ phn ng coi nh khụng xy Vớ d 28 Trn 20ml dung dch NaBr 0,05M vi 80ml hn hp gm [Ag(NH3)2]Cl 0,05M v NH3 1,25M Cú hin tng gỡ xy Cho: Ag(NH3)n+ (k1 = 10+3,32 ; k2 = 103,92);Ks (AgCl) = 10-10; Ks (AgBr) = 10-12,3 Phng phỏp Khúa lun tt nghip 53 K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc õy l bi toỏn cú kt ta to hay khụng l ph thuc vo lng cỏc cht cú bn ca phc cht Mun tr li c bi ny, phi tớnh nng cõn bng ca ion Ag+ v Br- cú h trc cú cỏc phn ng xy trn hai dung dch vi Bi gii Tớnh li nng u ca cỏc ion cn xột: CBr 102 M ; C Ag ( NH )2 0,04M ; CNH3 1,0M Vỡ ion Br- khụng tham gia phn ng gỡ ngoi phn ng cú th to kt ta, nờn nng ban u ca ion Br- l 10-2M Cú th tớnh nng ion Ag+ cõn bng to phc theo nhiu cỏch tớnh khỏc n gin v mt tớnh toỏn ta hn ch bi toỏn bng cỏch chn phc bn v nng phi t ln Chớnh hn ch ú a n cỏch gii gn ỳng l ch tớnh theo mt cõn bng sau: Ag ( NH ) C0 0,04 C (0,04-x) Ag + 2NH 107,24 (1) 1,0 x (1-x) T (1), ỏp dng LTDKL hc sinh tớnh c: x C Ag 2,1.109 M Theo kt qu trờn ta cú: C Ag CBr 2,3.109.10 2,3.10 11 ; K S ( AgBr ) 1012,3 Vy cú kt ta mu vng nht ca AgBr to Chỳ ý: Khi cho lng cht ban u dung dch phc cht trỏnh hin tng cú kt ta to gia ion kim loi vi gc axit cú dung dch trc trn Vớ d nh bi toỏn ny nu khụng tớnh trc lng ion phc v NH3 cú th ban u ó cú kt ta AgCl Khúa lun tt nghip 54 K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc Vớ d 29 Gii thớch kim loi Pb ch tng tỏc vi b mt dung dch HCl (loóng), nhng dung dch HCl (c) thỡ Pb li tan tt Phng phỏp õy l dng bi toỏn da trờn c s bỏn nh lng v tớnh thc t ca bi toỏn, hc sinh phi phõn tớch c v mt nh tớnh hay nh lng u c tha vi tớnh cht ca ti gii thớch c ca bi t ra, ũi hi hc sinh dng trit lý thuyt vo thc t + Xột v th in húa thỡ Pb b oxi húa bi ion H+ dung dch HCl theo phn ng: Pb + 2H+ +2Cl- PbCl2 + H2 (1) Nu l dung dch HCl (loóng) thỡ ch cú lp Pb trờn b mt chỡ phn ng vỡ to lp PbCl2 ớt tan bao bc trờn b mt chỡ, ngn cn khụng cho chỡ tip xỳc vi ion H+ ú phn ng s ngng li (chỡ khụng tan c na) Nhng nu ta dung dung dch HCl (c) thỡ cú phn ng: PbCl2 + Cl- PbCl3- (tan) (2) Phn ng (2) lm lp PbCl2 tan quỏ trỡnh to phc, vỡ vy kim loi Pb li c tip xỳc vi ion H+, iu ú cho thy rng phn ng (1) v (2) liờn tip xy ú chỡ tan c d dng dung dch HCl (c) Dng 9: Xỏc nh kh nng tan cú quỏ trỡnh to phc Vớ d 30 Tớnh tan ca AgI dung dch NH3 cú [NH3] = 1M Cho KS = 10-16,00 ; [Ag(NH3)n]+ ( k1 = 103,32 ; k2 = 103,92); + Phõn tớch v ỏnh giỏ Tớnh tan ca AgI dung dch NH3 cú [NH3] = 1M Khúa lun tt nghip 55 K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc Trong phn ny cú nõng cao hn so vi dng tớnh tan ca AgI ca nc hoc mt dung dch cha ion ng dng vỡ phi xột n nhiu cõn bng + Mụ t cỏc cõn bng h: AgI Ag I KS = 10-16 (1) Ag NH Ag ( NH ) k1 = 103,32 (2) Ag ( NH ) NH Ag ( NH ) k2 = 103,92 107,24 Hay Ag NH Ag ( NH ) (3) (4) * AgOH 1011,7 (5) Ag H 2O AgOH H kb = 10-4,76 NH H 2O NH OH (6) Trong bi toỏn ny phc ch cú nhiu cõn bng xy ra, hc sinh phi phõn tớch cỏc cõn bng tỡm hng gii quyt bi toỏn + Lp lun hin tng: Do KS rt bộ, nng NH3 ln v hng s to phc ln nờn lng tan ca AgI ch yu l phc Ag(NH3)2+ (hng s to phc hidroxo ca ion Ag+ v quỏ trỡnh thõu proton ca NH3 rt nh nờn b qua) Vỡ vy ỏnh giỏ tan ca AgI NH3, ta cú th tớnh theo phng trỡnh t hp ca (1) v (4) AgI NH Ag ( NH ) I [] 1,0 S K K S 10 8,76 (7) S c im ca bi toỏn cú rt nhiu cõn bng gõy cho hc sinh bc u thy hoang mang, vy tớnh phc ca bi toỏn c hn ch vỡ u bi ó cho nng cõn bng [NH3] m khụng cho nng ban u Hc sinh ch da vo phng trỡnh t hp (7) l cú th ỏnh giỏ tan mt cỏch n gin (S = 10-4,38) Khúa lun tt nghip 56 K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc Qua kt qu tớnh c trờn cho thy AgI tan rt ớt dung dch NH3, iu ny giỳp hc sinh tin tng hn xỏc nh tớnh tan ca AgI, AgBr v AgCl dung dch NH3 Vớ d 31 Tớnh tan ca AgCl dung dch NH3 cú nng cõn bng l 0,1M Cho: KS = 10-9,75 ; [Ag(NH3)n]+ (K1 = 103,32; K2 = 107,24) Bi gii Trong dung dch NH3, AgCl tan theo cỏc phn ng sau: AgCl Ag Cl KS = 10-9,75 Ag NH Ag ( NH ) K1 = 103,32 Ag ( NH ) NH Ag ( NH ) K2 = 107,24 Gi tan ca AgCl l S, ta cú : S = [Cl-] = [Ag+] + [Ag(NH3)+] + [Ag(NH3)2+] = [Ag+] (1+ K1.[NH3]+ K2[NH3]2 T ú suy ra: Ag S (1 K1 NH K NH ) T ú suy ra: K S Ag Cl S2 (1 K1 NH K NH S K S (1 K1 NH K NH 109,75.105,24 102,26 (M) Trong vớ d ny K2 kộm hn K1 nờn hũa tan AgCl dung dch NH3 thỡ dng tn ti ca ion Ag+ dung dch l phc cú s phi trớ cao nht: Ag(NH3)2+ Do vy cú th b qua giỏ tr k1 quỏ trỡnh tớnh toỏn Khúa lun tt nghip 57 K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc Vớ d 32 Nng cõn bng ca NH3 100ml dung dch cha 10-2 M kt ta AgCl phi bng bao nhiờu hũa tan trờn ton lng kt ta ú Tớch s tan ca AgCl v hng s bn ca cỏc phc amoniacat bc ó cho vớ d 31 Bi gii Nu 10-2M kt ta AgCl tan ht 100ml dung dch, thỡ nng cõn bng ca ion clorua v tng nng cõn bng cỏc dng tn ti ca ion bc l 10-1M Vỡ K2 ln hn K1 gn 100 ln, nờn ó hũa tan gn ht lng kt ta AgCl, dng tn ti ch yu ca ion bc l phc cú s phi trớ cao nht: Ag(NH3)2+ Ta bit: [Ag+][Cl-] = KS = 10-9,75 Khi lng AgCl va tan ht (tc l Cl- va bng 10-1 M) thỡ: 109,75 Ag 10875 10 Mt khỏc: Ag ( NH ) 7,24 K2 10 NH 100,51 NH 1,8( M ) Ag NH Dng 10: Xỏc nh lng kt ta t mt kt ta cha ion phc Vớ d 33 Khi sc H2S n bóo hũa vo dung dch Na[Ag(CN)2] 0,1M, kt ta cú xut hin khụng? Cho bit rng s khụng bn ca [Ag(CN)2]- l Kkb=100.10-21; tớch s tan ca Ag2S l KS 5,7.10-51, nng ion S2- dung dch H2S bóo hũa l 10-14,92 M Khúa lun tt nghip 58 K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc Phng phỏp õy l dng bi toỏn xột kh nng to kt ta hay khụng t mt ion kim loi cõn bng to phc vi gc ca axit a axit iu hn ch ca bi toỏn tớnh toỏn n gin l bi ó cho nng cõn bng ca ion S2- Vic gii bi toỏn ny ging nh vớ d 28 + Tr li: Cú kt ta xut hin + Cỏc bi tng t nh cỏc ion kim loi dng phc cht vi mt axit hoc mt mui m gc axit to cú th to kt ta vi ion kim loi Mun nõng cao bi toỏn ta cú th cho nng u ca phi t v pH, nu khụng cho bit pH thỡ bi toỏn tr nờn phc vỡ cú nhiu cõn bng to Vớ d 34 Trn 1ml hn hp m (A) gm NH3 2M + NH4NO3 2M vi 1ml dung dch B gm FeCl3 2.10-3M + NaF 0,2M Cú kt ta ca Fe(OH)3 hay khụng ? Phng phỏp õy l mt dng bi toỏn nghiờn cu cú kt ta to hay khụng trn mt dung dch phc cht vi mt h m, ni dung ca bi toỏn cú nõng cao hn bi toỏn vớ d 33 Trong bi toỏn ny cú rt nhiu hng gii quyt khỏc Cỏch gii h thng l i tỡm nng ban u ca mi cu t to kt ta (trc cú kt ta cú th to ra) v da vo iu kin kt ta so sỏnh vi KS s thy c cú kt ta to hay khụng Hoc bng cỏch t hp cỏc cõn bng c phn ng to kt ta cú hng s cõn bng rt ln chng t phn ng xy hon ton (cú kt ta to thnh) + Cỏch 1: Tớnh theo nng u ca mi ion trc cú th cú kt ta xut hin Sau trn, nng u ca cỏc ion: Khúa lun tt nghip 59 K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc CNH3 CNH 1M ; CFe3 103 M ; CF 0,1M Cú cỏc quỏ trỡnh xy ti thi im ban u trn cỏc cht vo Trong dung dch B, ion Fe3+ tn ti ch yu di dng phc Floro (Vỡ hng s bn ca phc rt ln) theo cỏc cõn bng: Fe3 F FeF 105,8 (1) Fe3 F FeF2 109,07 (2) Fe3 3F FeF3 1012,10 (3) Trong tớnh toỏn hc sinh phi hiu trn hai dung dch vi nng cỏc cu t cõn bng ca mi h (tớnh theo th tớch mi) l nng ban u ca h (cha xột cỏc cõn bng mi to ra) - Tớnh nng ca Fe3+ : Cỏch 1: T (1), (2), (3) hc sinh da vo nh lut bo ton nguyờn t, nh lut bo ton lng tớnh c: 101 Fe3 7,9.1013 ( M ) 5,18 9,07 12,1 10 10 10 10 10 10 Cỏch 2: Vỡ ? ? v CF ? CFe3 nờn cú th tỡm [Fe3+] theo cỏch tớnh gn ỳng l ch tớnh theo cõn bng (3), cho kt qu 8,7.10-13; kt qu ny khụng khỏc nhiu nh cỏch 1, vỡ vy hc sinh nờn tớnh theo cỏch Ni dung ca bi toỏn rt phc nhng phự hp vi kin thc ph thụng nờn hn ch bi toỏn bng cỏch chn i tng cú mt dng phc ch yu - Tớnh nng OH- da theo cõn bng sau: NH3 + H2O Khúa lun tt nghip NH4+ + OH- Kb = 10-4,76 60 (4) K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc Hc sinh cú th tớnh nng cõn bng ca ion OH- qua cõn bng (4) theo cỏch tớnh thụng thng hoc tớnh theo cụng thc ca h m (Khi cú k nh v nng ca cỏc axit v baz liờn hp khụng quỏ bộ): pH pK a lg Cb 9,24 OH 104,76 Ca T kt qu trờn ta cú: CFe3 COH 7,9.1013.104,76 1026,4 > K S Fe (OH )3 1037 Cú kt ta Fe(OH)3 + Cỏch 2: T hp cỏc cõn bng to cht kt ta Vỡ hng s bn ? ? v CF ? CFe3 nờn ion Fe3+ dung dch B tn ti ch yu dng phc FeF3 T hp cõn bng ca FeF3 vi NH3, H2O ta c hng s cõn bng, nu hng s cõn bng rt ln thỡ coi phn ng xy hon ton v coi iu ú qua tớnh toỏn nng phc FeF3 Vớ d 35 Cn thờm bao nhiờu NH3 vo dung dch Ag+ 0,004 M ngn chn s kt ta ca AgCl [Cl-]=0,001M Cho KS (AgCl) = 10-10 ; Ag(NH3)n+ (k1=10-3,32 ; k2=103,92) Phng phỏp õy l dng bi toỏn tớnh lng phi t cn ớt nht l bao nhiờu ion kim loi ch yu dng phc cht m khụng cú kt ta to ra, thuc dng cỏc bi toỏn ngc i vi bi toỏn cho bit lng cht ban u, cú kt ta to hay khụng Tớnh phc ca bi toỏn l phi bit c ion Ag+ to phc no l ch yu Da trờn lng cht bi cho v cõn bng chớnh h tớnh lng NH3 cn ớt nht l bao nhiờu + khụng cú kt ta AgCl xut hin : Khúa lun tt nghip 61 K33C Húa hc Trng HSP H Ni C Ag < Nguyn Th Ngc K S 1010 107 CCl 10 So sỏnh gia tớch s tan vi hng s bn vi hng s phc ly c ca bi ny lng NH3 cn cho vo phi d rt nhiu so vi ion Ag+, vỡ vy ion Ag+ to phc vi NH3 ch yu theo cõn bng : 107,24 Ag NH Ag ( NH ) (1) Theo cõn bng trờn v iu kin kt ta, vic tớnh toỏn tr nờn n gin l ỏp dng LTDKL cho cõn bng (1) ta c : Ag ( NH ) 0,004M ; NH 0,048M Hoc cú th tớch nng [Ag(NH3)2], [NH3] theo cõn bng sau : AgCl NH Ag ( NH ) 2Cl K K S 102,76 (2) Vy lng NH3 ớt nht cn cho vo l : CNH3 2.0,004 0,048 0,056M (Tha CNH3 ? C Ag ) Theo thc t thng cho lng phi t d so vi kt qu tớnh c Khúa lun tt nghip 62 K33C Húa hc Trng HSP H Ni NguynTh Ngc KT LUN V NGH I KT LUN Hon thnh ti ny tụi ó c bn thc hin c nhng nhim v sau: ễn v cng c, h thng húa kin thc Rốn luyn k nng cn thit v húa hc nh k nng cõn bng, k nng tớnh toỏn, k nng t c thự riờng ca mụn húa hc, v v Phõn loi cỏc dng bi v cỏc yu t nh hng n tan a nhng phng phỏp gii cỏc bi liờn quan Giỏo dc t tng, o c, tỏc phong nh rốn luyn tớnh kiờn nhn, trung thc, sỏng to, chớnh xỏc, khoa hc Nõng cao lũng yờu thớch hc b mụn Húa hc II NGH dng ti ny cú th hon thnh tt hn ln sau, tụi cú mt s ý kin sau: i vi cỏc bn sinh viờn khúa sau nờn dnh nhiu thi gian tỡm tũi v gii tht nhiu cỏc bi cú th phõn loi c nhiu dng bi tp, t ú a c s lý lun ca vic dng lý thuyt vo gii cỏc dng bi ú Tp lm quen vi vic nghiờn cu khoa hc sm cú nhng kinh nghim phng phỏp v cỏch tin hnh lm mt ti nghiờn cu khoa hc Khúa lun tt nghip 63 K33C Húa hc Trng HSP H Ni Nguyn Th Ngc TI LIU THAM KHO Nguyn Tinh Dung: Húa hc Phõn tớch, Cõn bng ion dung dch, NXBGD, H Ni; 2000, tỏi bn 2001, 2002 Nguyn Tinh Dung: Húa hc Phõn tớch, phn I, Lý thuyt c s (cõn bng ion), NXBGD, H Ni 1977, tỏi bn 1981 Nguyn Tinh Dung: Bi Húa hc Phõn tớch, NXBGD, H Ni 1982 Nguyn Tinh Dung, o Th Phng Dip: Bi Húa hc Phõn tớch, NXBGD, H Ni 2005 T Vng Nghi: Húa hc Phõn tớch, NXB HQGHN, H Ni, 1982 T Vng Nghi: Húa hc Phõn tớch phn 1, c s lý thuyt cỏc phng phỏp húa phõn tớch, NXB HQGHN, H Ni, 1982 Trn T Hiu: Bi Húa hc Phõn tớch, NXB HKHTN, HQGHN, 1984 Trn T Hiu,T Vng Nghi, Hong Th Tớn: Bi Húa hc Phõn tớch, NXB i hc v trung hc chuyờn nghip, H Ni, 1984 Khúa lun tt nghip 64 K33C Húa hc [...]... thành các ion Đây là vấn đề cần hiểu về độ tan của các hợp chất ít tan trong cân bằng ion + Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan: - Bản chất của chất tan Ví dụ độ tan (theo g/100g H2O) của một vài chất trong nước ở 200C Chất: CaI2 ; NaCl; H3PO3; CaCO3; AgI Độ tan (S): 209,0 36,0 5,0 0,0013 0,00000013 - Bản chất của dung môi: Ví dụ độ tan của KI (theo % khối lượng) trong các dung môi khác nhau ở 200C Dung... NguynTh Ngc chất tan đó được gọi là độ tan (S) Độ tan S có thể biểu din bằng các đơn vị khác nhau: g/100g dung môi (H2O); g/l; mol/l hoặc theo một đơn vị khác + Nếu theo (1.1) ta hiểu khái niệm độ tan l: Độ tan là nồng độ của chất điện li trong dung dịch bão hòa ở điều kin đã cho Cách phát biểu trên chỉ đề cập đến chất rắn tan trong nước và độ tan chính là lượng chất tan điện li thành các ion Đây là... như các muối clorua, bromua, iodua đều tan trừ muối của các ion Ag+, Cu+, Hg22+, Pb2+, riêng PbCl2 và HgCl2 là ít tan + Hầu như các muối clorat, peclorat đều tan trừ muối KClO4 và NH4ClO4 là ít tan + Hầu như các muối sunfit đều tan trừ Ag2SO3, CaSO3, BaSO3 + Hầu như các muối cacbonat, photphat, oxanat, xianua đều không tan, trừ muối amoni và các kim loại kiềm + Hầu như các muối suafua đều không tan. .. + Các hiđroxit hầu như không tan trừ hiđroxit của kim loại kiềm : NH4+, Ba2+, Sr2+, riờng Ca(OH)2 ớt tan + Các muối nitrat, muối amoni (trừ NH4ClO4 ít tan) , muối của kim loại kiềm (trừ NaHCO3 ít tan) , muối pemanganat đều tan hết + Hầu như muối nitrit, axetat đều tan trừ Hg2(CH3OO)2 còn CH3COOAg và AgNO2 là ít tan + Hầu như các muối sunfat đều tan tr SrSO4, BaSO4, PbSO4 còn CaSO4 và Ag2SO4 là ít tan. .. chất dễ tan (thường gọi là tan) + Chất có khả năng tan được từ 0,01gam đến 1,0gam trong 100gam nước được gọi là chất ít tan (chất tan vừa phải) Khúa lun tt nghip 11 K33C Húa hc Trng HSP H Ni 2 Nguyn Th Ngc + Chất có khả năng tan được nhỏ hơn 0,01gam trong 100gam nước được gọi là chất khó tan (thường gọi là không tan) Theo qui ước mang tính chất tương đối ở trên và dựa vào các giá trị tích số tan Hãy... CH3COCH3; CH3NO2; CH3COOC2H5 Độ tan (S): 59,8 64,5 14,97 1,302 0,307 0,00012 - Nhiệt độ: Đa số quá trình hòa tan của chất rắn đều thu nhiệt, do đó độ tan thường tăng lên khi nhiệt độ tăng - Ngoài ra độ tan còn phụ thuộc vào áp suất, trạng thái vật lý của pha rắn, thành phần của dung dịch ( lực ion, chất tạo phức, pH, v.v.), v v Ví dụ 1 Ta qui ước sau: + Chất có khả năng tan lớn hơn 1,0gam trong 100gam... 35,90gam Tính nồng độ phần trăm của dung dịch NaCl bão hòa b) Dung dịch bão hòa CuSO4 có nồng độ 40% ( ở t0C) Tính độ tan của CuSO4(khan) và CuSO4.5H2O c) Có 200gam dung dịch NaCl 11,7% (dung dịch A) ở 250C Hỏi phải cho thêm bao nhiêu gam NaCl vào dung dịch A để thu được dung dịch NaCl bão hòa ở 250C Biết độ tan của NaCl ở 250C là 35,90gam Phân tích Đây là bài toán cơ bản của học sinh phổ thông Bài toán này... sinh hiểu và vận dụng thành thạo biểu thức liờn quan giữa nồng độ phần trăm với độ tan a) đây học sinh cần hiểu rõ độ tan và vận dụng nồng độ phần trăm sẽ có: C % NaCl S 35,9 100% 100% 26,42% 100 S 100 35,9 b) õy l bi toỏn ngc ca bi toỏn trờn, da vo biu thc toỏn hc trờn tớnh c tan (S) ca CuSO4 l 66,67 g Tớnh tan CuSO4.5H2O Trong phn ny nu hiu nng phn trm theo khỏi nim l s gam cht tan cú trong... lí thuyết về tính tan của các hiroxit và các muối trong dung môi nước Phân tích Đây là vấn đề mang tính chất mang tính chất cần thiết cho học sinh vì trong phổ thông chủ yếu học về lý thuyết phản ứng hóa học, do vậy học sinh muốn nhìn nhận nhanh một phản ứng có xảy ra hay không, chất tạo kết tủa đó là gì, chất nào tạo ra trước, chất nào tạo ra sau, v.v thì phải học thuộc qui ước tính tan của các hiroxit,... dung dch ó bit tan v pH 2.2 Tớnh tan t tớch s tan 2.2.1 Phng phỏp chung õy l bi toỏn ngc rt ph bin v cú ý ngha thc t Tớnh tan t tớch s tan c thc hin theo trỡnh t ngc li vi vic tớnh tớch s tan t tan Trong trng hp tng quỏt vic tớnh toỏn tan khỏ phc tp vỡ cõn bng ca hp cht ớt tan thng i kốm theo quỏ trỡnh ph, trong ú cú s to phc hiroxo ca ion kim loi, s proton húa anion ca hp cht ớt tan v s to phc ... niệm độ tan l: Độ tan nồng độ chất điện li dung dịch bão hòa điều kin cho Cách phát biểu đề cập đến chất rắn tan nước độ tan lượng chất tan điện li thành ion Đây vấn đề cần hiểu độ tan hợp chất tan. .. tan hợp chất tan cân ion + Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan: - Bản chất chất tan Ví dụ độ tan (theo g/100g H2O) vài chất nước 200C Chất: CaI2 ; NaCl; H3PO3; CaCO3; AgI Độ tan (S): 209,0 36,0 5,0... ước tính tan hiroxit, muối sau: + Các hiđroxit không tan trừ hiđroxit kim loại kiềm : NH4+, Ba2+, Sr2+, riờng Ca(OH)2 ớt tan + Các muối nitrat, muối amoni (trừ NH4ClO4 tan) , muối kim loại kiềm