Phân loại và phương pháp giải bài tập cân bằng axit bazơ (đa aaxit đa bazơ)

Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC  NGUYỄN THỊ THUẬN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ (ĐA AXIT – ĐA BAZƠ) TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Hóa học phân tích Người hướng dẫn khoa học Th.S VŨ THỊ KIM THOA HÀ NỘI - 2011 Nguyễn Thị Thuận K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lời cảm ơn! Để hoàn thành khóa luận trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô giáo khoa Hóa học trường ĐHSP Hà Nội động viên giúp đỡ em suốt trình làm khóa luận Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô giáo – Thạc sĩ Vũ Thị Kim Thoa tạo điều kiện tốt bảo tận tình để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Do thời gian kiến thức có hạn nên vấn đề trình bày trong khóa luận không tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn sinh viên Em xin trân thành cảm ơn! Sinh viên Nguyễn Thị Thuận Nguyễn Thị Thuận K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lời cam đoan Khóa luận em hoàn thành hướng dẫn cô giáo Thạc sĩ Vũ Thị Kim Thoa với cố gắng thân Trong nghiên cứu thực khóa luận em có tham khảo tài liệu số tác giả (đã nêu mục tài liệu tham khảo) Em xin cam đoan kết khóa luận kết nghiên cứu thân không trùng với kết tác giả khác Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Sinh viên Nguyễn Thị Thuận Nguyễn Thị Thuận K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 TRẠNG THÁI CÁC CHẤT ĐIỆN LI TRONG DUNG DỊCH 1.1.1 Sự điện li chất điện li 1.1.2 Độ điện li số điện li 1.1.2.1 Độ điện li 1.1.2.2 Hằng số điện li 1.1.3 Phân loại chất điện li 1.1.3.1 Chất điện li mạnh chất điện li yếu 1.1.3.2 Biểu diễn trạng thái chất điện li dung dịch 1.1.4 Dự đoán tính chiều hướng phản ứng dung dịch chất điện li 1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HÓA HỌC ÁP DỤNG CHO CÁC HỆ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI 1.2.1 Định luật hợp thức 1.2.1.1 Tọa độ phản ứng 1.2.1.2 Tọa độ cực đại 1.2.1.3 Thành phần giới hạn 1.2.2 Định luật bảo toàn vật chất 1.2.2.1 Quy ước biểu diễn nồng độ 1.2.2.2 Định luật bảo toàn nồng độ ban đầu 1.2.2.3 Định luật bảo toàn điện tích 1.2.3 Định luật tác dụng khối lượng 1.3 ĐÁNH GIÁ GẦN ĐÚNG THÀNH PHẦN CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH 1.4 CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ 1.4.1 Các axit bazơ Nguyễn Thị Thuận K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 1.4.1.1 Định nghĩa 1.4.1.2 Phản ứng axit – bazơ nước 10 1.4.2 Định luật bảo toàn proton 11 1.4.3 Dung dịch đơn axit đơn bazơ 12 1.4.3.1 Axit mạnh 12 1.4.3.2 Bazơ mạnh 13 1.4.3.3 Đơn axit yếu 13 1.4.3.4 Đơn bazơ yếu 14 1.4.4 Đa axit đa bazơ .14 1.4.4.1 Đa axit 14 1.4.4.2 Đa bazơ .15 1.4.5 Các chất điện li lưỡng tính 15 1.4.6 Dung dịch đệm 17 1.4.7 Cân tạo phức hiđroxo dung dịch nước ion kim loại .18 1.4.8 Các chất thị axit – bazơ .18 1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG KHI GIẢI BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ .20 1.5.1 Phương pháp giải phương trình bậc cao 20 1.5.2 Phương pháp giải lặp 22 1.5.3 Phương pháp đồ thị (giản đồ logarit nồng độ) 22 1.5.4 Phương pháp chuyển dịch phản ứng 26 1.5.4.1 Nội dung phương pháp 26 1.5.4.2 Các bước tiến hành theo phương pháp chuyển dịch phản ứng 27 Chương 2: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ (ĐA AXIT – ĐA BAZƠ) .29 2.1 Bài tập tính toán cân dung dịch chứa đa axit 29 Nguyễn Thị Thuận K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 2.2 Bài tập tính toán cân dung dịch chứa hỗn hợp đa axit 37 2.3 Bài tập tính toán cân dung dịch chứa hỗn hợp đa axit đơn axit 48 2.4 Bài tập tính toán cân dung dịch chứa đa bazơ 50 2.5 Bài tập tính toán cân dung dịch chứa đa bazơ 57 2.6 Bài tập tính toán cân dung dịch chứa hỗn hợp đa bazơ đơn bazơ .62 Chương 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 69 3.1 Kết luận .69 3.2 Đề nghị 69 Nguyễn Thị Thuận K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Hầu hết trình xảy dung dịch nước có liên quan đến đặc tính axit, bazơ chất Do việc nghiên cứu cân axit – bazơ cho phép tìm hiểu giải thích nhiều tượng phân tích xảy dung dịch Mặt khác nắm phương pháp khảo sát cân axit – bazơ sở cho việc tìm hiểu loại cân khác (oxi hóa – khử, tạo phức…) Trong đó, việc nắm vững lí thuyết bản, cách phân loại phương pháp giải số tập cân axit – bazơ giúp cho bạn sinh viên có nhìn khái quát Từ đưa phương pháp giải tập hóa học ngắn gọn xác nhanh Thông qua tập bạn sinh viên rèn luyện kĩ năng, kĩ sảo, mở rộng, khắc sâu kiến thức Chính vấn đề nảy sinh trình giải tập kích thích tính động, sáng tạo, nâng cao tư cho sinh viên giúp bạn sinh viên nhớ kiến thức lâu hơn, mang lại hứng thú say mê học tập Song thực tế trường ĐH sư phạm sinh viên lại quan tâm đến tập hóa phân tích nói chung tập cân axit – bazơ nói riêng Các bạn sinh viên chưa xác định phương pháp hạn chế kĩ kĩ sảo Vì sinh viên chuyên ngành hóa học trường ĐHSP Hà Nội chọn đề tài: “ Phân loại phương pháp giải tập cân axit – bazơ (đa axit – đa bazơ) ’’ với mong muốn nâng cao hiểu biết tri thức hóa học mình, đóng góp phần nhỏ bé vào việc nâng cao chất lượng học tập môn hóa học phân tích Nguyễn Thị Thuận K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 TRẠNG THÁI CÁC CHẤT ĐIỆN LI TRONG DUNG DỊCH 1.1.1 Sự điện li chất điện li Khi hòa tan chất có liên kết ion liên kết cộng hóa trị có cực vào dung môi phân cực (ví dụ nước, rượu…) tương tác với phân tử lưỡng cực dung môi mà phân tử chất tan phân li hoàn toàn phân li phần thành ion mang điện tích ngược dấu, tồn dạng ion sonvat hóa (đối với dung môi nước ion hiđrat hóa) Các chất có khả phân li thành ion gọi chất điện li, trình phân li thành ion gọi trình điện li 1.1.2 Độ điện li số điện li 1.1.2.1 Độ điện li Độ điện li  tỉ số số mol n chất phân li thành ion với tổng số mol no chất tan dung dịch:  n n0 (1.1) Hoặc  tỉ số nồng độ chất phân li C với tổng nồng độ chất điện li C0:  C C0 Ví dụ, chất điện li yếu: MX  n    C Mn+ + Xn – (1.2) ta có:   n  CMX (1.3) Ở [Mn+], [Xn –] nồng độ tương ứng ion Mn+ Xn – MX phân li  có giá trị dao động từ đến 1:    1;  = chất không điện li; Nguyễn Thị Thuận K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp  = chất điện li hoàn toàn 1.1.2.2 Hằng số điện li Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân (1.2) ta có:  n     n   K =   c (1.4) Ở [i] nồng độ cấu tử i dung dịch trạng thái cân Kc số điện li nồng độ, phụ thuộc vào chất chất điện li, vào dung môi, vào nhiệt độ Trong dung dịch loãng, Kc không phụ thuộc vào nồng độ chất điện li Từ (1.3) (1.4) suy 2 Kc    C (1.5) Vậy độ điện li phụ thuộc số cân  c nồng độ chất điện li Khi có trình phụ ảnh hưởng đến cân (1.2)  thay đổi 1.1.3 Phân loại chất điện li 1.1.3.1 Chất điện li mạnh chất điện li yếu Trong dung dịch nước, chất điện li mạnh gồm: - Một số axit vô cơ: HCl, HBr, HI, HSCN, HNO3, HClO4… - Các bazơ kiềm kiềm thổ: LiOH, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 - Hầu hết muối tan (trừ HgCl2) Các chất lại thuộc loại chất điện li yếu trung bình Nước chất điện li vô yếu 1.1.3.2 Biểu diễn trạng thái chất điện li dung dịch: Trong dung dịch nước, chất điện li mạnh phân li hoàn toàn thành ion (biểu diễn: ); chất điện li yếu phân li phần (biểu diễn: ) Trạng thái ban đầu: trạng thái chất trước xảy phản ứng hóa học, trước có cân Nguyễn Thị Thuận K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Trạng thái cần trạng thái tồn chất hệ thiết lập cân 1.1.4 Dự đoán tính chiều hướng phản ứng dung dịch chất điện li Nguyên tắc chung: Bản chất phản ứng chất điện li phản ứng ion Về nguyên tắc, tham gia phản ứng, ion kết hợp với (hoặc tương tác với nhau) để tạo thành sản phẩm kết hợp tương ứng với giá trị xác định số cân K phản ứng Nếu K lớn phản ứng coi xảy hoàn toàn Nếu K vô bé coi phản ứng không xảy Trong trường hợp khác mức độ xảy phản ứng phụ thuộc giá trị số cân nồng độ chất phản ứng Trong dung dịch chất điện li, ion phản ứng với để tạo thành: Các chất phân li chất ban đầu Các chất khí Các sản phẩm tan chất ban đầu Các sản phẩm oxi hóa – khử khác với trạng thái ban đầu Khi viết phương phản ứng ion cần tuân theo quy ước: Các chất điện li mạnh viết dạng ion Các chất điện li yếu viết dạng phân tử Các chất rắn, chất khí viết dạng phân tử (hoặc nguyên tử) 1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HÓA HỌC ÁP DỤNG CHO CÁC HỆ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI 1.2.1 Định luật hợp thức (tỉ lượng) 1.2.1.1 Tọa độ phản ứng: Đánh giá độ tiến triển phản ứng:  Nguyễn Thị Thuận ni i x  Ci i 10 (1.6) K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Áp dụng ĐLTDKL: x2 = 10-1,68 3 2.10  x Giải ta được: x = 1,83.10-3  [OH-] = x = 1,83.10-3 M [H+] = w = 5,46.10-12 M    Vậy: pH = -lg[H+] = 11,2 [PO43-] = 2.10-3 – x = 1,7.10-4 M [HPO42-] = x = 1,83.10-3 M - [H2PO4 ] =  b  HPO 2-4  - OH  = Kb2 = 10-6,79 M [Na+] = 6.10-2 M  Khi trình proton hóa đa bazơ nấc tương đương Kb1  Kb2  Kb3   Kbn ta áp dụng định luật tác dụng khối lượng để tính gần theo cân nào, mà phải sử dụng ĐKP để tính lặp tổ hợp thành phương trình bậc cao ẩn [H+] Bài 2.4.6: Tính pH dung dịch Na3Xit 0,1(M) Trả lời: Các trình xảy ra: Na3Xit  3Na+ + Xit3- (1) Xit3- + H+ (2)  a13 = 106,4 H2Xit- (3)  a12 = 104,67 H3Xit (4)  a11 = 103,13 HXit2- + H+ H2Xit- + H+ HXit2- Vì giá trị Kai xấp xỉ nên tính gần theo cân Nguyễn Thị Thuận 62 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp ĐKP với mức không Xit3-; H2O: [H+] = [OH-] – [HXit2-] – 2[H2Xit-] – 3[H3Xit] h= h= w –  a13 h[Xit3-] –  a13  a12 h2[Xit3-] –  a13  a12  a11 h3[Xit3-] h w 1+ -1a3  Xit 3   2( a 3 a ) 1 h  Xit 3   3( a 3 a  a1 ) 1 h  Xit 3  (5) Trong đó: [Xit3-] = C Xit 3  a1 a2  a3 (6) h   a1h   a1 a h   a1 a  a 3 - Tính gần bước 1: Chấp nhận [Xit3-]0  C Xit 3 = 0,1 (M) h0  w = 1.99.10-10 -1 1+ a3C Xit 3 Thay vào (5) ta được: h1 = 1,99.10-10 Thay h1 = 1,99.10-10 vào (6) để tính lại [Xit3-]1: [Xit3-]1 = 9,99.10-2  0,1 Kết lặp lại Vậy h = 1,99.10-10 suy pH = 9,7 2.5 Bài tập tính toán cân dung dịch chứa đa bazơ Bài 2.5.1: Tính pH hỗn hợp Na2CO3 0,1 M Na3PO4 0,05 M Trả lời: CNa2CO3 = 0,1 M  CCO2 = 0,1 M CNa3PO4 = 0,05 M  CPO3 = 0,05 M Các trình xảy ra: Na2CO3  2Na+ + CO32- Nguyễn Thị Thuận (1) 63 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CO32- + H+ HCO3- HCO3- + H+ H2O + CO2 (2)  a12 = 1010,33 = K2 (3)  a11 = 106,35 = K1 Na3PO4  3Na+ + PO43- (4) PO43- + H+ (5)  a13 = 1012,32 = K3’ HPO42- HPO42- + H+ H2PO4- (6)  a12 = 107,21 = K2’ H2PO4- + H+ H3PO4 (7)  a11 = 102,15 = K1’ H2O H+ + OH- (8) Kw = 10-14 Vì K2 >> K1 ; K3’ >> K2’ >> K1’ K2 CCO 2  K3’ CPO3 nên cân (2) (5) xảy chủ yếu ĐKP với mức không CO32-, PO43-, H2O: [H+] = [OH-] – [HCO3-] – [HPO42-] h= h= w - K2h[CO32-] – K3’h[PO43-] h Kw (9) 1+K CO32   K 3'  PO43  đó: [CO32-] = [PO43-] = CCO 2 (10)  K2h CPO3 (11)  K3' h - Tính gần bước 1: Chấp nhận [CO32-]0  CCO 2 = 0,1 M [PO43-]0  CPO3 = 0,05 M Thay vào (9) ta h1 = 10-12,51 Nguyễn Thị Thuận 64 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Thay h1 = 10-12,51 vào (10) (11) để tính lại [CO32-]1; [PO43-]1: [CO32-]1 = 9,93.10-2 [PO43-]1 = 0,03 - Tính gần bước 2: Thay [CO32-]1 = 9,93.10-2; [PO43-]1 = 0,03 vào (9) ta được: h2 = 10-12,40 Thay h2 = 10-12,40 vào (10) (11) để tính [CO32-]2; [PO43-]2: [CO32-]2 = 9,91.10-2 [PO43-]2 = 2,72.10-2 - Tính gần bước 3: Thay [CO32-]2 = 9,91.10-2; [PO43-]2 = 2,72.10-2 vào (9) ta được: h3 = 10-12,38  h2 Kết lặp lại Vậy h = 10-12,38 Bài 2.5.2: Tính pH hỗn hợp Na3PO4 0,1 M Na3AsO4 0,1 M Trả lời: CNa3PO4 = 0,1M  CPO3 = 0,1 M CNa3AsO4 = 0,1M  CAsO3 = 0,1 M Các trình xảy ra: Na3PO4  3Na+ + PO43- (1) PO43- + H+ (2)  a13 = 1012,32 = K3 HPO42- HPO42- + H+ H2PO4- (3)  a12 = 107,21 = K2 H2PO4- + H+ H3PO4 (4)  a11 = 102,15 = K1 Na3AsO4  3Na+ + AsO43- (5) AsO43- + H+ (6) HAsO42- + H+ Nguyễn Thị Thuận HAsO42- H2AsO4- (7) 65  a13 = 1011,53 = K3’  a12 = 106,98 = K2’ K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp H2AsO4- + H+ H+ + OH- H2O (8)  a11 = 102,22 = K1’ (9) Kw = 10-14 H3AsO4 Vì K3 >> K2 >> K1 ; K3’ >> K2’ >> K1’ K3 CPO3  K3’ CAsO3 nên cân 4 (2) (6) xảy chủ yếu ĐKP với mức không PO43-, AsO43-, H2O: [H+] = [OH-] – [HPO42-] - [HAsO42-] h= w - K3h[PO43-] - K3’h[AsO43-] h h= Kw 1+K  PO43   K 3'  AsO43  (10) Trong đó: [PO43-] = [AsO43-] CPO3  K3 h = CAsO3  K 3' h (11) (12) - Tính gần bước 1: Chọn [PO43- ]0 = [AsO43-]0 = C = 0,1 M Thay vào (10) ta được: h1 = 10-12,69 Thay h1 = 10-12,69 vào (11) (12) để tính lại [PO43- ]1; [AsO43-]1 [PO43- ]1 = 0,07 [AsO43-]1 = 9,35.10-2 - Tính gần bước 2: Thay [PO43- ]1 = 0,07; [AsO43-]1 = 9,35.10-2 vào (10) ta được: h2 = 10-12,62  h1 Kết lặp lại Vậy h = 10-12,62; pH = 12,62 Bài 2.5.3: Tính pH hỗn hợp Na2CO3 0,1 M Na2C2O4 0,1 M Nguyễn Thị Thuận 66 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Trả lời: C Na2C2O4 = 0,1 M  C C O2 = 0,1 M CNa2CO3 = 0,1 M  CCO 2 = 0,1 M Các trình xảy ra: Na2CO3  2Na+ + CO32- (1) CO32- + H2O (2) Kb1 = 10-3,67 (3) Kb2 = 10-7.65 HCO3-+ OH- HCO3- + H2O H2CO3 + OH- Na2C2O4  2Na+ + C2O42- (4) C2O42- + H2O HC2O4-+ OH- (5) Kb1’ = 10-9,73 HC2O4- + H2O H2C2O4+ OH- (6) Kb2’ = 10-12,75 (7) Kw = 10-14 H+ + OH- H2O Vì Kb1 >> Kb2; Kb1’ >> Kb2’; Kb1 C 2 >> Kb1’ C 2 nên cân (2) CO CO xảy chủ yếu: CO32- + H2O C HCO3- + OH- Kb1 = 10-3,67 0,1 [ ] 0,1 – x x x Áp dụng ĐLTDKL: x2 = 10-3,67 0,1  x Giải ta được: x = 4,51.10-3  [OH-] = x = 4,51.10-3 M; [H+] = Kw = 10-11,65  OH  Vậy pH hỗn hợp 11,65 Bài 2.5.4: Tính độ điện li S2- dung dịch Na2S Na2SO3 có pH = 12,25 Nguyễn Thị Thuận 67 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Trả lời: Ta có: pH = 12,25  h = 10-12,25 Trong dung dịch tồn cân sau: S2- + H+ HS- HS- + H+ K a21 = 1012,9 K a11 = 107,02 H2S Độ điện li S2- dung dịch là:  HS     H S   S 2 = C S 2 K a1h h2 C C K a1 K a  K a1h  h K a1 K a  K a1h  h = C K a1 h  h  S 2 = K a1 K a  K a1h  h S = 107,02.1012,25  1012,25  2 10 7,02 10 12,9  10 7,02 10 12,25  10 12,25  = 81,7% Vậy độ điện li S2- 81,7% 2.6 Bài tập tính toán cân dung dịch chứa hỗn hợp đa bazơ đơn bazơ Bài 2.6.1: Tính pH hỗn hợp Na2C2O4 1,0 M NH3 0,02 M Tính độ điện li  C2O42- dung dịch thu Trả lời: C Na2C2O4 = 1,0 M  C C O2  = 1,0 M C NH = 0,02 M Các trình xảy ra: Na2C2O4  2Na+ + C2O42- Nguyễn Thị Thuận 68 (1) K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp C2O42- + H2O HC2O4- + OH- HC2O4- + H2O NH3 + H2O H2C2O4 + OHNH4+ + OH- (2) Kb1 = 10-9,73 (3) Kb2 = 10-12,75 (4) Kb = 10-4,76 Ta thấy Kb1 >> Kb2, Kb1C C O2  > K a11 K a12 C CO2   K a1 C NH nên bỏ qua cân (2) ĐKP với mức không CO32-, NH3, H2O: [H+] = [OH-] – [HCO3-] – [NH4+] h= h= Kw - hK a12 [CO32-] - hK a11 [ NH3] h Kw  K a1  NH   K a21 CO32  (5) Trong đó: Ka Ka  h [NH3] = C NH [CO32-] = C CO2 (6) Ka2 (7) Ka2  h (bỏ qua cân 2) - Tính gần bước 1: Chọn: [NH3]0  C NH3 = 0,1 M [CO32-]0  C CO2 = 0,09 M Thay vào (5) ta được: Nguyễn Thị Thuận 70 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp h1 = 10-11,67 Thay h1 = 10-11,67 vào (6) (7) để tính lại [NH3]1; [CO32-]1: [NH3]1 = 9,96.10-2 [CO32-]1 = 0,086 - Tính gần bước 2: Thay [NH3]1 = 9,96.10-2; [CO32-]1 = 0,086 vào (5) ta được: h2 = 10-11,65  h1 Kết lặp lại pH = 11,65 Bài 2.6.3: Trộn 100 ml dung dịch Na2S 0,1020 với 50 ml (NH4)2SO4 0,051 M Tính pH dung dịch thu Trả lời: 0,102.100 = 0,068 M 150 CNa2S = C NH  SO4 = 0,051.50 = 0,017 M 150 S2- + NH4+ C0 0,068 0,034 C 0,034 _ HS- + NH3 0,034 0,034 Hệ có HS- 0,034 M; S2- 0,034 M; NH3 0,034 M Các cân tồn dung dịch: S2- + H2O NH3 + H2O Ta thấy Kb C S 2 HS- + OHNH4+ + OH- (1) Kb = 10-1,1 (2) Kb’ = 10-4,76 >> Kb’ C NH3 nên cân (1) xảy chủ yếu 2- + OH- C 0,034 0,034 [ ] 0,034 – x 0,034 + x x S + H2O HS- Kb = 10-1,1 Áp dụng ĐLTDKL: Nguyễn Thị Thuận 71 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp x  0,034  x  = 10-1,1 0,034  x Giải ta x = 0,0205 Suy [OH-] = x = 0,0205; [H+] = 4,88.10-13; pH = 12,31 Bài 2.6.4: Tính pH dung dịch KCN 0,100 M K2CO3 0,050 M Trả lời : CKCN = 0,1  CCN  = 0,1 M CK2CO3 = 0,05  CCO2 = 0,05 M Các cân tồn dung dịch: CN- + H+ HCN CO32- + H+ HCO3- + H+ H2O HCO3H2O + CO2 H+ + OH- (1) K a1 = 109,35 (2) K a21 = 1010,33 (3) K a11 = 106,35 (4) Kw = 10-14 Vì K a21 >> K a11 ; K a1 CCN   K a21 CCO 2 nên cân (1) (2) xảy chủ yếu ĐKP với mức không CN-, CO32-, H2O: [H+] = [OH-] – [HCN] – [HCO3-] h= h= Kw - h[CN-] K a1 - h[CO32-] K a21 h Kw (5) 1+  CN -  K a1  CO32  K a21 Trong đó: [CN-] = CCN  Nguyễn Thị Thuận Ka (6) Ka  h 72 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp [CO32-] = CCO 2 Ka (7) (bỏ qua cân 3) Ka2  h - Tính gần bước 1: Chọn [CN-]0  CCN  = 0,1 M [CO32-]0  CCO 2 = 0,05 M Thay vào (5) ta h1 = 2,78.10-12 = 10-11,55 Thay h1 = 10-11,55 vào (6) (7) để tính lại [CN-]1; [CO32-]1 [CN-]1 = 0,099 [CO32-]1 = 0,047 - Tính gần bước 2: Thay [CN-]1 = 0,099; [CO32-]1 = 0,047 vào (5) ta được: h2 = 10-11,54  h1 Kết lặp lại Vậy h = 10-11,54; pH = 11,54 Bài 2.6.5: Tính pH hỗn hợp gồm Na2CO3 0,1 M (CH3)3N 0,1 M Trả lời: C Na2CO3 = 0,1 M  CCO 2 = 0,1 M C CH3  N = 0,1 M Các cân tồn dung dịch: CO32- + H+ HCO3- (1) K a21 = 1010,33 HCO3- + H+ H2O + CO2 (2) K a11 = 106,35 (CH3)3N + H+ (CH3)3NH+ (3) K a1 = 109,87 (4) Kw = 10-14 H2O H+ + OH- Vì K a21 >> K a11 K a21 CCO2   K a1 C CH3  3 N nên bỏ qua cân (2) Nguyễn Thị Thuận 73 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp ĐKP với mức không CO32-, (CH3)3N, H2O [H+] = [OH-] – [HCO3-] – [(CH3)3NH+] h= Kw - h[CO32-] K a21 - h[(CH3)3N] K a1 h h= Kw 1+ CO32-  K a21   CH 3 N  K a11 (5) Trong đó: [CO32-] = CCO2  Ka2 Ka2  h [(CH3)3N] = C CH  N (6) (bỏ qua cân 2) Ka (7) Ka  h - Tính gần bước 1: Chọn [CO32-]0  CCO 2 = 0,1 [(CH3)3N]0  C CH3  N = 0,1 Thay vào (5) ta h1 = 10-11,73 Thay h1 = 10-11,73 vào (6) (7) để tính lại[CO32-]1; [(CH3)3N ]1 [CO32-]1 = 0,096 [(CH3)3N ]1 = 0,098 - Tính gần bước 2: Thay [CO32-]1 = 0,096; [(CH3)3N ]1 = 0,098 vào (5) ta được: h2 = 10-11,72  h1 Kết lặp lại Vậy h = 10-11,72; pH = 11,72 Nguyễn Thị Thuận 74 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Chương 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 3.1 Kết luận Hoàn thành đề tài nghiên cứu thực nhiệm vụ sau: Đã tổng hợp hệ thống lí thuyết về: Trạng thái chất điện li dung dịch, định luật hóa học áp dụng cho hệ dung dịch chất điện li, đánh giá gần thành phần cân dung dịch, cân axit – bazơ Đã đưa số phương pháp thường dùng giải tập cân axit – bazơ Đã phân loại giải chi tiết dạng tập cân axit – bazơ (đa axit – đa bazơ) Đề tài làm tài liệu tham khảo cho sinh viên trường ĐH sư phạm Mặt khác làm tài liệu tham khảo cho sinh viên trường ĐH khác có học hóa học, cho giáo viên, học sinh trường THPT đặc biệt khối PT chuyên 3.2 Đề nghị Để dạng đề tài hoàn thành tốt lần sau có số ý kiến sau: Đối với bạn sinh viên khóa sau nên dành nhiều thời gian tìm tòi giải thật nhiều tập để phân loại nhiều dạng tập, từ tổng hợp phương pháp giải cho dạng tập Tập làm quen với việc nghiên cứu khoa học sớm để có kinh nghiệm phương pháp cách tiến hành làm đề tài nghiên cứu khoa học Nguyễn Thị Thuận 75 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tinh Dung (2000) Hóa học phân tích, Cân ion dung dịch NXBGD Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Quốc Sơn, Trần Thành Huế, Nguyễn Văn Tòng (2004) Một số vấn đề chọn lọc Hóa học tập II NXBGD Nguyễn Tinh Dung (1977) Hóa học phân tích, phần 1, lí thuyết sở (cân ion) NXBGD Nguyễn Tinh Dung (1982) Bài tập hóa học phân tích NXBGD Nguyễn Tinh Dung (2003) Hóa học phân tích, phần III, phản ứng ion dung dịch nước NXBGD Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Hoàng Thọ Tín (1984) Bài tập hóa phân tích NXB Đại Học Trung học chuyên nghiệp Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp (2008) Hóa học phân tích Câu hỏi tập cân ion dung dịch NXB ĐHSP Từ Vọng Nghi (2007) Hóa học phân tích phần Cơ sở lí thuyết phương pháp hóa học phân tích NXB ĐHQG Hà Nội H.A Latinen (1975) Phân tích hóa học tập NXB KH & KT Người dịch Nguyễn Tinh Dung 10 Nguyễn Thạc Cát, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh (1985) Cơ Sở lí thuyết hóa học phân tích NXB ĐH THCN 11 Nguyễn Minh Châu (1977) Hóa học phân tích định tính NXBGD 12 Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi (2002) Cơ sở hóa học phân tích NXB KH & KT 13 Nguyễn Tinh Dung (2002) Hóa học phân tích (sách Cao Đẳng Sư Phạm) NXBGD Nguyễn Thị Thuận 76 K33C – Hóa học [...]... nghiệp Chương 2 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ (ĐA AXIT – ĐA BAZƠ) 2.1 Bài tập về tính toán cân bằng trong dung dịch chứa đa axit Trong dung dịch đa axit HnA tồn tại các cân bằng sau: H+ + Hn-1A- HnA Ka1 Hn-1A- H+ + Hn-2A2- Ka2 ……… … ……… … HA(n-1) H2O H+ + An- Kan H+ + OH- Kw  Khi sự phân li của đa axit xảy ra chủ yếu ở nấc 1 Ka1 >> Ka2 >> Ka3 >> …>> Kan và Ka1.C >> Kw thì... của chất chỉ thị 1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG KHI GIẢI BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ 1.5.1 Phương pháp giải phương trình bậc cao Là phương pháp sử dụng ĐKP để tính toán Nghĩa là, từ ĐKP và các dữ kiện đã cho của đề bài ta tổ hợp thành phương trình bậc cao một ẩn đối với [H+] Giải phương trình sẽ cho [H+], từ đó tính được nồng độ các cấu tử khác Ví dụ 1: Tính pH trong dung dịch axit tactric H2C4H4O6 (H2A)... 3Ka1Ka2Ka3C = 0 Ở đây với phương trình bậc 4 việc tính toán trở nên khó khăn Vì vậy đối với những bài tập mà khi tổ hợp ta được những phương trình bậc cao như bậc 4, 5, 6…thì không nên sử dụng phương pháp này Đây chính là hạn chế của phương pháp Thay vào đó ta có thể sử dụng các phương pháp khác như phương pháp giải lặp, phương pháp đồ thị 1.5.2 Phương pháp giải lặp Phương pháp này cũng sử dụng ĐKP... Thị Thuận 12 K33C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Cân bằng axit – bazơ: Cân bằng phân li của axit  H  A  K =  HA + - H +A a   HA Ka là hằng số phân li axit (hay gọi tắt là hằng số axit) Cân bằng phân li của bazơ  HB  OH  =  + B + H2O - HB + OH Kb   B Kb là hằng số phân li bazơ (hằng số bazơ) Cân bằng tạo phức: + Ag + NH3 AgNH3  AgNH  k1 =  Ag   NH   3 +  3... phụ thuộc vào hằng số bazơ Kb = Kw/ Ka hoặc chỉ số hằng số bazơ pKb = - lgKb = pKw – pKa (với Ka là hằng số phân li của axit liên hợp) Khi Kb càng lớn hoặc pKb càng bé thì bazơ càng mạnh Như vậy khi axit liên hợp càng mạnh thì bazơ càng yếu và ngược lại Trong dung dịch đơn bazơ A- có các cân bằng: H2O H+ + OH- A- + H2O HA + OH- Kw (1.37) Kb = Kw/ Ka (1.38) 1.4.4 Đa axit và đa bazơ 1.4.4.1 Đa axit Trong... amino axit: trong phân tử có mặt đồng thời nhóm amin (có tính bazơ) và nhóm cacboxyl (có tính axit) Ví dụ: dung dịch phenylalanin 3 Các muối axit được tạo thành do sự trung hòa không hoàn toàn các đa axit hoặc đa bazơ Ví dụ NaHCO3 do CO2 bị trung hòa bằng NaOH (hoặc Na2CO3 bị trung hòa bằng HCl) hết nấc 1 CO2 + NaOH Hoặc NaHCO3 + H2O Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl (1.47) (1.48) 4 Muối của axit yếu và bazơ. .. 2 Khóa luận tốt nghiệp 1.4 CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ 1.4.1 Các axit và bazơ 1.4.1.1 Định nghĩa Theo (Arrhenius) Areniut, axit là những chất có khả năng phân li trong dung dịch thành cation hiđro (H+), còn bazơ là những chất có khả năng phân li trong dung dịch thành anion hiđroxit (OH-) Theo Bronsted và Lowry (Bronstet và Lauri), axit là những chất có khả năng nhường proton, còn bazơ là những chất có khả... phản ứng axit – bazơ (1.19) là tổ hợp của hai nửa phản ứng và liên quan đến hai cặp axit bazơ A1/B1 và A2/B2 Thông thường một trong hai cấu tử A1 hoặc B2 có nồng độ chiếm ưu thế và đóng vai trò dung môi Cường độ của một axit không những phụ thuộc bản chất của axit mà còn phụ thuộc bản chất của dung môi Axit càng mạnh thì bazơ liên hợp có tính bazơ càng yếu và ngược lại 1.4.1.2 Phản ứng axit – bazơ trong... GIÁ GẦN ĐÚNG THÀNH PHẦN CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH Nguyên tắc chung: Mô tả đầy đủ các cân bằng có thể xảy ra So sánh các hằng số cân bằng, nồng độ của các cấu tử để loại bỏ các cân bằng phụ Trong trường hợp đơn giản khi hệ chỉ có một cân bằng duy nhất thì có thể đánh giá gần đúng chiều hướng phản ứng dựa vào hằng số cân bằng K Phản ứng xảy ra mạnh theo chiều thuận nếu K càng lớn và ngược lại Trong trường... xảy ra mạnh nhất ở nấc đầu và sau đó giảm dần ở các nấc tiếp theo Điều này dễ hiểu vì một phân tử không mang điện mất proton dễ hơn một anion, và một anion một điện tích mất proton dễ hơn anion hai điện tích, v.v… Nếu Ka1 >> Ka2 >> Ka3 >> … >> Kan ta có thể coi đa axit như một đơn axit và tính cân bằng theo nấc phân li thứ nhất của axit đó 1.4.4.2 Đa bazơ Trong dung dịch đa bazơ có khả năng thu proton ... Chương PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ (ĐA AXIT – ĐA BAZƠ) 2.1 Bài tập tính toán cân dung dịch chứa đa axit Trong dung dịch đa axit HnA tồn cân sau: H+ + Hn-1A- HnA... Nội dung phương pháp 26 1.5.4.2 Các bước tiến hành theo phương pháp chuyển dịch phản ứng 27 Chương 2: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ (ĐA AXIT – ĐA BAZƠ) ... tài: “ Phân loại phương pháp giải tập cân axit – bazơ (đa axit – đa bazơ) ’’ với mong muốn nâng cao hiểu biết tri thức hóa học mình, đóng góp phần nhỏ bé vào việc nâng cao chất lượng học tập môn