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

Cân bằng giữa pha rắn và dung dịch bão hoà của hợp chất ít tan liên quan chặt chẽ với các cân bằng axit-bazơ, tạo phức, oxi hoá khử.. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu nhằm khái quát hoá l

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học i

Lời cam đoan

Khoá luận của em được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Ths

Nguyễn Thị Huyền cùng với sự nỗ lực của bản thân Em xin cam đoan kết quả nghiên cứu

là kết quả thực của bản thân em, không trùng với kết quả của các tác giả khác

Trong quá trình làm đề tài của em cũng không tránh khỏi những thiếu sót, em rất

mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn sinh viên để khoá luận

của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2011

Sinh viên

Đào Thị Vịnh

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học ii

Lời cảm ơn!

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo Ths Nguyễn Thị Huyền đã tận tình

dìu dắt và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu

Cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo Ts Trần Công Việt,

thầy đã giúp em chọn đề tài này cũng như hướng dẫn em để em hoàn thành đề tài

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Hoá phân tích cũng như trong

khoa Hoá học, trường ĐHSP Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em để bản

khoá luận này được hoàn thành

Cuối cùng, cho em được gửi lời cảm ơn tới bố mẹ em, chị em em, bạn bè đã luôn

động viên ủng hộ, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học iii

MỤC LỤC Mở đầu 1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1

4 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

Chương 1: Các khái niệm cơ bản 1.1 Dung dịch 1.1.1 Khái niệm dung dịch 3

1.1.2 Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa, dung dịch quá bão hòa 3

1.2 Hidrat hóa và dehidrat hóa 3

1.3 Cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít tan 1.3.1 Độ tan 4

1.3.2 Tích số tan 7

1.3.3 Nguyên tắc đánh giá độ tan từ tích số tan 9

1.3.4 Các phương pháp tính toán cân bằng 1.3.4.1 Tích số tan điều kiện 10

1.3.4.2 Áp dụng định luật bảo toàn proton để đánh giá độ tan 12

Chương 2: Phân loại phương pháp giải bài tập về tính độ tan theo tích số tan 2.1 Bài tập minh họa lý thuyết 14

2.2 Bài tập nâng cao 2.2.1 Tính độ tan theo tích số tan khi không xét đến quá trình phụ 20

2.2.2 Tính độ tan theo tích số tan khi có xét tới quá trình phụ của ion tạo ra từ hợp chất ít tan 27

2.2.2.1 Tính độ tan theo tích số tan của hợp chất ít tan trong đó có quá trình proton hóa 27

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học iv

2.2.2.2 Tính độ tan theo tích số tan của hợp chất ít tan khi có quá trình tạo

phức 35

2.2.2.3 Tính độ tan theo tích số tan của hợp chất ít tan khi có cả quá trình tạo

phức và quá trình proton hoá 43

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học v

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

1 Định luật tác dụng khối lượng: ĐLTDKL

2 Điều kiện proton: ĐKP

3 Đại học Sư Phạm: ĐHSP

4 Thạc sĩ: Ths

5 Tiến sĩ: Ts

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 1

+ Phản ứng trao đổi bao gồm phản ứng axit - bazơ (trao dổi

proton), phản ứng tạo phức (trao đổi phối tử) và phản ứng tạo thành hợp chất

ít tan

Phản ứng tạo thành hợp chất ít tan có vai trò khá quan trọng trong

chương trình hoá học phổ thông cũng như chương trình chuyên, đặc biệt là

đối với chương trình hoá học phân tích trong các trường cao đẳng, đại học;

thường được sử dụng nhận biết, tách và định lượng các chất

Cân bằng giữa pha rắn và dung dịch bão hoà của hợp chất ít tan liên

quan chặt chẽ với các cân bằng axit-bazơ, tạo phức, oxi hoá khử Vì vậy việc

tính toán độ tan của các hợp chất ít tan cần xem xét toàn diện các quá trình

xảy ra trong dung dịch

Tuy nhiên, theo tôi được biết trong mấy năm gần đây có rất ít đề tài

nghiên cứu về hợp chất ít tan Chính vì vậy tôi đã chọn đề tài: ‘‘Phân loại và

phương pháp giải bài tập về tính độ tan theo tích số tan’’ Với mong muốn

trau dồi kiến thức cho bản thân và góp một phần nhỏ bé của mình vào việc

nâng cao chất lượng học của các bạn học sinh, sinh viên khi học hoá học

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu nhằm khái quát hoá lý thuyết cơ sở liên quan đến cân bằng

trong dung dịch hợp chất ít từ đó phân loại bài tập và đưa ra phương pháp giải

bài tập tính độ tan theo tích số tan

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Tóm tắt lý thuyết về cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít tan

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 2

Phân loại bài tập tính độ tan theo tích số tan và đưa ra phương pháp giải

các bài tập đó

4 Đối tượng nghiên cứu

Độ tan của hợp chất ít tan trong dung dịch

5 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tài liệu viết về cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít

tan Từ đó, khái quát hoá những lý thuyết có liên quan, phân loại các bài tập

tính độ tan theo tích số tan và đưa ra phương pháp giải cho các dạng bài tập

đó

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 3

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 Dung dịch

1.1.1 Khái niệm dung dịch

Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất bao gồm chất tan và dung môi

 Chất tan: là chất có thể tan trong một chất khác

 Dung môi: là chất có thể hòa tan được chất khác

VD: Nước có thể hòa tan được muối ăn thì được gọi là dung môi, muối ăn gọi

là chất tan Và khi đó ta được một dung dịch natriclorua, hay ta thường gọi là

nước muối

1.1.2 Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa, dung dịch quá bão

hòa

Dung dịch bão hòa: Là dung dịch không thể hòa tan thêm được chất tan

đó nữa ở điều kiện đã cho

Dung dịch chưa bão hòa: Là dung dịch có thể hòa tan thêm được chất

tan đó ở điều kiện đã cho

Dung dịch quá bão hòa: Là dung dịch chứa lượng chất tan nhiều hơn so

với lượng chất tan trong dung dịch bão hòa ở điều kiện đó Như vậy, dung

dịch bão hòa sẽ bao gồm: Dung dịch bão hòa và lượng chất tan nguyên chất

không tan

Độ bão hòa của một dung dịch phụ thuộc vào chất tan là chất rắn, lỏng

hay khí và thay đổi theo nhiệt độ, áp suất

1.2 Hydrat hóa và dehydrat hóa

Hydrat được tạo nên từ những phần tử nước và tiều phân chất tan Có

thể biểu diễn dưới dạng phức chất aqua: M(H2O)xn+, A(H2O)ym-

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 4

Sự hydrat hóa là quá trình tạo nên những hydrat Ngược lại, dehydrat

hóa là quá trình phá hủy những hydrat hay tách H2O ra khỏi tiểu phân chất

tan

1.3 Cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít tan

1.3.1 Độ tan

Khi hòa tan chất điện li ít tan MmAn trong nước thì các ion Mn+, Am- các

phần tử cấu trúc mạng lưới tinh thể chất điện li sẽ bị hydrat hóa và chuyển

vào dung dịch dưới dạng phức chất aqua: M(H2O)xn+, A(H2O)ym-.

Khi hoạt độ các ion M(H2O)xn+, A(H2O)ym- trong dung dịch tăng lên

đến một mức độ nào đó thì xảy ra quá trình ngược lại, có nghĩa là một số ion

hydrat hóa sẽ kết tủa lại trên bề mặt tinh thể Đến một lúc nào đó thì tốc độ

của 2 quá trình thuận (quá trình hòa tan chất rắn - hydrat hóa) và nghịch (quá

trình các ion kết tủa - dehydrat hóa), chúng ta sẽ có cân bằng thiết lập giữa

pha rắn và dung dịch bão hòa:

MmAn↓ +(mx+ny) H2O ⇄ mM(H O) +nA(H O)2 n+x 2 m-y (1.1)

(pha rắn) (dung dịch bão hòa)

Khi cân bằng (1.1) đạt trạng thái cân bằng, lúc đó thu được một dung

dịch bão hòa là dung dịch có chứa một lượng chất tan nhất định, lượng chất

tan đó được gọi là độ tan (S) Độ tan S có thể được biểu diễn bằng các đơn vị

khác nhau: g/100g dung môi, g/l, mol/l

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

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

cho

Khái niệm này chỉ đề cập đến chất rắn tan trong dung môi nước và độ

tan chính là lượng chất tan điện li thành các ion Đây là vấn đề cần hiểu về độ

tan của các hợp chất ít tan trong cân bằng ion

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 5

* Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan:

 Bản chất của chất tan: Mỗi chất tan có một độ tan nhất định Các dạng

đa hình và thù hình của cùng một chất có độ tan khác nhau

VD: Độ tan (theo g/100 g H2O) của một số chất tan trong nước ở 20oC:

 Bản chất của dung môi: Với các dung môi 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 môi ở 20oC :

 Nhiệt độ : Nhiệt độ thay đổi thì độ tan cũng thay đổi Sự thay đổi này

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

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

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

tan thường tăng khi tăng nhiệt độ

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

tan thường giảm khi tăng nhiệt độ

 Áp suất:

Khi hòa tan một chất khí trong chất lỏng, theo định luật Henry, ta có:

Nồng độ chất khí trong chất lỏng (độ tan của chất khí đó trong chất lỏng):

C=K.P

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 6

Với: K là hệ số Henry, phụ thuộc vào nhiệt độ

P –áp suất riêng của chất khí

 Trạng thái vật lý của pha rắn:

M S ρ r r

Trong đó: S1, S2 độ tan của các hạt hình cầu có bán kính lần lượt là r1, r2

M là khối lượng phân tử

δ - Sức căng bề mặt của chất lỏng(dung môi)

Như vậy, kết tủa tách ra nhanh (ở dạng tinh thể hạt bé) có độ tan lớn

hơn kết tủa tách ra chậm (có tinh thể hoàn chỉnh)

Đó là các yếu tố vật lý, ngoài ra độ tan còn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố

hoá học

 Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử:

+ Hiệu ứng làm giảm độ tan do có mặt ion cùng loại với ion kết tủa

Theo cân bằng (1.1) ta thấy khi tăng nồng độ ion sinh ra sẽ làm cân bằng

chuyển dịch sang trái làm cho độ tan của MmAn giảm

+ Hiệu ứng lực ion có khuynh hướng làm tăng độ tan

+ Hiệu ứng pha loãng: Khi thêm dư thuốc thử thì đồng thời thể tích

dung dịch tăng và do đó lượng ion nằm cân bằng với với tướng rắn trong

dung dịch bão hoà cũng tăng lên

Trong một số trường hợp thuốc thử dư còn phản ứng với kết tủa do sự

tạo phức của ion kim loại với thuốc thử dư, hay do sự tạo thành các hidroxit

lưỡng tính của các in kim loại tan được trong thuốc thử dư…

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 7

 Ảnh hưởng của pH: pH gây ảnh hưởng bởi các quá trình tạo phức

hidroxo của các ion kim loại, hay sự proton hoá các anion axit, hay sự

tạo phức phụ của các ion kim loại

 Ảnh hưởng của các chất tạo phức: Các chất tạo phức trong dung dịch

có thể làm hạn chế hoặc ngăn cản quá trình kết tủa do sự tạo phức với

ion kim loại Tính chất này được dùng để che các ion

* Khi hòa tan: + Lượng chất tan < độ tan → dung dịch chưa bão hòa

+ Lượng chất tan = độ tan → dung dịch bão hòa

+ Lượng chất tan > độ tan → dung dịch quá bão hòa.

Giả thiết chất rắn ở trạng thái tinh thể hoàn chỉnh, nguyên chất để có

thể chấp nhận làm trạng thái tiêu chuẩn Nghĩa là: (MmAn) =1

Khi đó (1.3) có dạng:

(Mn+)m (Am-)n = Ks (1.4) Trong biểu thức (1.4) hằng số cân bằng K được ký hiệu bằng tích số tan

Ks Như vậy, ở một nhiệt độ không đổi và trong một dung môi xác định, tích

hoạt độ các ion trong dung dịch bão hòa của muối ít tan là một giá trị không

đổi và bằng tích số tan Tích số tan phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của chất

tan và dung môi

Để đánh giá độ tan từ Ks cần biểu diễn (1.4) dưới dạng nồng độ Ta

thay:

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 8

(Mm+)= [Mn+] fM (Am-) =[Am-] fA

→ Ks =[Mn+]m [Am-]n fmM.fAn

→ [Mn+]m [Am-]n= Ks fmM.fAn (1.5)

Ksc được gọi là tích số tan nồng độ

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

I = 0,5

n 2

i i i=1

Z C

 (1.6) Lực ion I biểu thị tương tác tĩnh điện giữa các ion trong dung dịch

Với: Zi là điện tích của ion thứ i

Ci là nồng độ của ion thứ i

+ Khi I < 1.10-3 thì f tính theo biểu thức:

lg fi = (-0,5.Z2 I1/2) (1.7) + Khi ở lực cao hơn f tính theo công thức:

2

Ilgf =-0,5.Z ( -0,2.I)

1+ I (1.8) + Khi dung dịch rất loãng, tương tác tĩnh điện giữa các ion không đáng

kể, ta có f=1, và như vậy hoạt độ bằng nồng độ (A)=[A].1=[A] (1.9)

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

ion của dung dịch thường rất bé I ≈0, và ta coi fi=1 Khi đó, biểu thức tích số

tan có dạng gần đúng:

Ks = [Mn+]m [Am-]n (1.10)

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

tan được gọi là dung dịch bão hòa

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

Trong dung dịch chưa bão hào: Tích số ion < tích số tan (tướng rắn có

thể hòa tan thêm được nữa)

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 9

Trong dung dịch quá bão hòa: Tích số ion > tích số tan (để đạt trạng

thái cân bằng thì một phần chất tan sẽ tách ra khỏi dung dịch dưới dạng tướng

rắn - điều kiện cần để có kết tủa xuất hiện)

1.3.3 Nguyên tắc đánh giá độ tan từ tích số tan

Độ tan cũng như tích số tan là những đại lượng đặc trưng cho dung

dịch bão hòa Do đó, tích số tan và độ tan có mối liên hệ với nhau và ta có thể

tính độ tan theo tích số tan hoặc ngược lại Tuy nhiên phép tính phổ biến hơn

cả là tính độ tan theo tích số tan

Việc tính toán độ tan khá phức tạp vì cân bằng của hợp chất ít tan

thường kèm theo các quá trình phụ, trong đó có sự tạo phức hidroxo của ion

kim loại, sự proton hóa của anion của hợp chất ít tan (thường là bazơ yếu) và

sự tạo phức phụ của ion kim loại Phép tính đơn giản trong trường hợp hạn

chế khi có thể bỏ qua quá trình phụ hoặc khi đã biết pH, nồng dộ chất tạo

phức

Về nguyên tắc, khi tính toán độ tan cần phải:

+ Mô tả các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

Cân bằng tan: MmAn↓ ⇄ mMm+ + nAm- Ks (1.11)

Cân bằng tạo phức hidroxo của ion kim loại:

Mn+ + H2O ⇄ M(OH)(n-1) + H+ *β (1.12) Cân bằng proton hóa của gốc axit:

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 10

+ Đánh giá mức độ xảy ra của các quá trình phụ (căn cứ vào các hằng

số cân bằng)

+ Thiết lập biểu thức tính tích số tan

+ Thiết lập biểu thức tính nồng độ các phần tử sinh ra do quá trình phụ

Trong trường hợp cần thiết phải đánh giá gần đúng pH hoặc nồng độ chất tạo

phức

+ Tổ hợp các biểu thức tích số tan để đánh giá độ tan Việc tổ hợp như

vậy thường dẫn đến các phương trình bậc cao rất phức tạp Vì vậy, trong

trường hợp cụ thể phải chọn cách giải gần đúng thích hợp nhất

1.3.4 Các phương pháp tính toán cân bằng:

1.3.4.1 Tích số tan điều kiện:

 Để thuận tiện cho việc đánh giá gần đúng độ tan trong các trường hợp

phức tạp có thể xảy ra các quá trình phụ, người ta sử dụng tích số tan

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 ỏ 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

 Xét trường hợp tổng quát, đơn giản cân bằng trong dung dịch chứa hợp

chất ít tan MA:

MA↓ ⇄ M+ + A- Ks (1.11)

H2O ⇄ H+ + OH- KW + Các quá trình phụ:

Tạo phức hidroxo của M:

M+ + H2O ⇄ MOH + H+ *β1 (1.12) Proton hoá của A:

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 11

A- + H+ ⇄ HA K-1a (1.13)

Tạo phức phụ của M với phối tử X:

M+ + X- ⇄ MX β (1.14)

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

Ở điều kiện cố định pH và nồng độ X có thể tính được tích số tan điều kiện

Ks’:

Ks’ = [M]’.[A]’ (1.15) Với : [M]’ = [M] + [MOH] + [MX]

Nếu cho pH và nồng độ chất tạo phức X ta có thể đánh giá Ks’ Từ đó,

tính độ tan của kết tủa theo định luật tác dụng khối lượng áp dụng cho (1.11)

dùng Ks’ thay cho Ks:

MA↓ ⇄ M+ + A- ; Ks’[]: S’ : S’

→ (S’).(S’) = Ks’

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 12

→ S = K' s' (1.21)

1.3.4.2: Áp dụng định luật bảo toàn proton để đánh giá độ tan:

 Trong trường hợp không thể đơn giản các quá trình phụ và khi không

biết các tham số của các quá trình phụ (pH, nồng độ chất tạo phức

phụ…) thì có thể áp dụng điều kiện proton để tính pH (dùng phương

pháp tính lặp) và sau đó đánh giá độ tan

 Ta xét trường hợp tổng quát, đơn giản khi cần tính độ tan của muối

MA:

+ Các cân bằng trong dung dịch:

MA↓ ⇄ M+ + A- Ks’ (1.22)

H2O ⇄ H+ + OH- KW (1.23) + Các quá trình phụ:

M+ + H2O ⇄ MOH + H+ *β1 (1.24)

A- + H+ ⇄ HA K-1a (1.25)

+ Các ẩn số chưa biết:

[M+] , [A-] , [MA] , [H+] , [OH-] , [MOH]

Cần phải thiết lập 6 phương trình liên hệ Áp dụng ĐLTDKL:

[M+].[A-] = Ks (1.26)

[H+].[OH-] = KW → [OH-] = KW

h (1.27)

+

-[MOH].[OH ][M ] = *β1 → [MOH] = *β1.h-1 (1.28)

 

A HHA

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 13





Áp dụng điều kiện proton ta có:

[H+] = [OH-] + [MOH] - [HA] (1.33)

-1 + -1 W

-a

2 + -1 - 2

+ W

-1 a

-Kh= +*β.h [M ]-K h.[A ]

+ Bước 1: Ta lấy giá trị [M+]=[A-]=S0= Ks

Thay giá trị đó vào (1.34) tính ra h1 Thay h1 vào (1.32) ta tính

được S1

Thay S1 vào (1.31) và (1.30) ta tính ra các giá trị [M+]1 và [A-]1

+ Bước 2: Thay các giá trị [M+]1 và [A-]1 vào (1.34) tìm ra h2 Và tiếp tục thay

giá trị h2 vào (1.32) tìm ra S2

+ Lặp đi lặp lại như vậy cho đến khi Si ≈ Si-1 thì dừng lại và ta được độ tan

S=Si.1

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 14

CHƯƠNG 2: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

BÀI TẬP VỀ TÍNH ĐỘ TAN THEO TÍCH SỐ TAN

2.1 Bài tập minh họa lý thuyết:

Bài 2.1.1: Từ quy ước sau:

 Chất có khả năng tan được lớn hơn 1,0g trong 100g nước được gọi là

chất dễ tan (gọi là tan)

 Chất có khả năng tan được từ 0,01g → 1,0g trong 100g nước được gọi

là chất tan (chất tan vừa phải)

 Chất có khả năng tan được nhỏ hơn 0,01g trong 100g nước được gọi là

chất khó tan (thường gọi là chất khó tan)

Theo quy ước mang tính chất tương đối ở trên và dựa vào các giá trị tích số

tan của các hidroxit và các muối trong dung môi nước

Giải

Đây là vấn đề mang tính chất định tính, rất cần cho học sinh phổ thông

vì chủ yếu học về lí thuyết phản ứng hóa học, cần phải nhìn nhận nhanh xem

có liên quan đến các phản ứng hóa học, cần phải nhìn nhận nhanh xem có

những phản ứng nào xảy ra, chất kết tủa nào được tạo ra, và chất nào sinh ra

trước, chất nào sinh ra sau… Vì vậy, việc khái quát hóa lí thuyết này là rất

quan trọng Chúng ta có thể đưa ra một số quy ước tính tan của các hidroxit

và muối như sau:

 Các hidroxit hầu như không tan, trừ hidroxit của kim loại kiềm, NH4+,

Ba2+, Sr2+, riêng Ca(OH)2 ít tan

 Hầu như các muối nitrit, axetat đều tan trừ Hg(CH3COO)2, hai muối

CH3COOAg và AgNO2 ít tan

 Hầu như các muối clorat, peclorat đều tan trừ KClO4 và NH4Cl ít tan

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 15

 Hầu như các muối sunfat đều tan trừ SrSO4, BaSO4, PbSO4, còn CaSO4

ít tan

 Hầu như các muối sunfit đều tan trừ Ag2SO3, CaSO3, BaSO3

 Hầu như các muối cacbonat, photphat, oxalate, xianua đều không tan

trừ muối amoni và các kim loại kiềm

 Hầu như các muối sunfua đều không tan, trừ muối amoni và các kim

loại kiềm và Ba2+ , Ca2+, NH4+

 Một số muối không tồn tại trong nước(phản ứng hoàn toàn với nước)

như muối cacbonat của kim loại hóa trị III, muối sunfua của kim loại

hóa trị III, MgS, các muối tạo ra từ rượu, hầu hết muối cacbua, nitrua,

photphua, hidrua của kim loại kiềm, kiềm thổ, Al, Zn

Bài 2.1.2: a Độ tan của NaCl ở 25oC là 35,9g Tính nồng độ % của dung

dịch NaCl bão hòa

b Dung dịch bão hòa CuSO4 có nồng độ 40% Tính độ tan của

CuSO4 (khan) và CuSO4.H2O

c Có 200g dung dịch bão hòa NaCl 11.7% (dung dịch A) ở 25oC

Phải cho thêm bao nhiêu gam NaCl vào dung dịch A để thu được dung dịch NaCl bão hòa? Biết độ tan của NaCl là 35,9g ở 25oC

b Độ tan của CuSO4(khan): S1(g)

1 1 1 1



Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 16

Độ tan của CuSO4.5H2O : S2

100

m+20026,42(m+200)=(m+23,4).100

m=40g





Vậy cần cho thêm 40 g NaCl để thu được dung dịch NaCl bão hòa

Bài 2.1.3: Cho biết độ tan của CaSO4 là 0,2(g) trong 100(g) H2O (ở 25oC)

Khối lượng riêng của dung dịch bão hòa là D = 1g/ml Tính độ tan của CaSO4

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 17

*Như vậy: Độ tan có thể được tính theo nhiều đơn vị khác nhau Và

chúng ta có thể từ độ tan tính theo đơn vị này suy ra độ tan tính theo đơn vị

khác

Bài 2.1.4: Độ tan của BaSO4 trong dung dịch HCl 2M là 1,48.10-4M Tính

tích số tan của BaSO4 Suy ra độ tan của BaSO4 trong nước nguyên chất rồi so

với độ tan trong HCl Giải thích Cho pKa đối với nấc phân ly thứ 2 của

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 18

và [SO42-] = Ka.[HSO4-]/[H+] = 10-2.1.48 10-4/2 = 7,4.10-7

→ Tích số tan của BaSO4 là: Ks = [Ba2+].[SO42-]

→ Ks = 1,48.10-4 7,4.10-7 = 1,0952.10-10

→ S = 1,05 10-5

Vậy độ tan của BaSO4 trong nước là S = 1,05.10-5 M

Độ tan của BaSO4 trong dung dịch axit HCl lớn hơn trong nước Do

cân bằng (2) trong môi trường axit chuyển dịch sang phải làm giảm SO42-

Khi đó cân bằng (1) sẽ chuyển dịch sang phải để tạo ra SO42-, tức là BaSO4 bị

tan thêm ra

Bài toán tính độ tan từ tích số tan của hợp chất ít tan, được xét trong

dung môi là nước ngoài quá trình hòa tan còn có các quá trình phụ đó là

proton hóa và tạo phức hidroxo; tuy nhiên hai quá trình này có hệ số cân bằng

là nhỏ, nhỏ hơn rất nhiều so với Ks, ta có thể bỏ qua và bài toán trở nên rất

→ [Pb2+].[I-] = Ks

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 19

→ S.(1+10-8)-1.(2S)2 = 10-7,86

→ S3 = 10-7,86(1+10-1,8)/4

→ S = [10-7,86(1+10-1,8)/4]1/3

→ S = 1,52 10-3 (M)

Vậy độ tan của PbI2 là SPbI2 = 1,52 10-3 M

Bài 2.1.6: Tính tích số tan điều kiện và độ tan của PbI2 trong dung dịch

CH3COONa 1,00M và CH3COOH 1,00M

Giải

Các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

CH3COONa⇄ CH3COO- + Na+ PbI2↓ ⇄ Pb2+ + 2I- Ks= 10-7,86 (1)

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 20

2.2 Bài tập nâng cao:

Chúng ta cùng xét đến bài toán tính độ tan của một chất ở một nhiệt độ

xác định, tuy nhiên thành phần các chất trong dung dịch ở mỗi trường hợp là

khác nhau Ta có thể chia các dạng bài tính tan theo tích số tan theo hai dạng

sau:

 Dạng 1: Tính độ tan theo tích số tan khi không xét đến quá trình

phụ

 Dạng 2: Tính độ tan theo tích số tan khi có xét đến quá trình phụ

của ion tạo ra từ hợp chất ít tan Bao gồm:

+ Tính độ tan của hợp chất ít tan trong đó có quá trình proton hóa

+ Tính độ tan của hợp chất ít tan khi có quá trình tạo phức

+ Tính độ tan của hợp chất ít tan khi có cả 2 quá trình trên

Dưới đây tôi xin đưa cách giải của các dạng bài toán trên và một số bài tập

khách quan

2.2.1 Tính độ tan theo tích số tan khi không xét đến quá trình phụ

 Cách giải:

Sau khi viết các cân bằng xảy ra trong dung dịch, so sánh các thông số

nhiệt động của các quá trình, từ đó bỏ qua các quá trình xảy ra không đáng kể,

chỉ còn lại quá trình hòa tan hợp chất ít tan:

MmAn↓⇄ mMn+ + nAm- Ks (1)

[]: mS nS

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 21

Chú ý: Cần chú ý tới các ion đồng dạng trong dung dịch,các ion này làm

chuyển dịch cân bằng (1) dẫn tới sự thay đổi độ tan S

Bài 2.2.1: Trong dung dịch bão hòa của muối AB2X3 có cân bằng:

AB2X3↓⇄ A+ + 2B+ + 3X- Nồng độ ion X- trong dung dịch bão hòa bằng 4,5.10-3M

- S = 4,5.10-3/3 = 1,5.10-3 M

Độ tan khá lớn ta cần tính đến lực ion: I = 0,5

n 2

i i i=1

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 22

→ i i2

Ilgf =-0,5.Z ( -0,2.I)

1+ I

→

-3 2

4,5.10lgf =-0,5.1 ( -0,2.I)

→ Ks = 4,27.S5(S+0,1)

→ 4,27.S5(S+0,1) = 8,01.10-16

Coi S<<0,1 :

→ S ≈ 5,94.10-4 (M)

Ta thấy độ tan của AB2X3 trong ACl nhỏ hơn trong nước, do trong

dung dịch có thêm ion A+ làm cân bằng (1) chuyển dịch sang trái

c Trong dung dịch BCl 5,0.10-6 M

Ta có: CB+ << S → Không ảnh hưởng đến độ tan

→ Độ tan: S = 1,5.10-3 M

Bài 2.2.2: Tính độ tan của BaSO4 trong dung dịch H2SO4 0,1M Biết Ks của

BaSO4 là 10-9.96 So sánh với độ tan trong nước

Đào Thị Vịnh – K33C – Khoa Hóa Học 23

Giải

Gọi S’ là độ tan của BaSO4 trong dung dịch H2SO4 0,1 M

Ta có các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

H2SO4 → H+ + SO42-

BaSO4↓⇄ Ba2+ + SO4[]: S’ : (S’+0.1)

2-Áp dụng ĐLTDKL: S’(S’+0.1) = 10-9,96

Coi S’<< 0.1 → S’ = 10-8,96 M

Ở bài 2.1.4, ta đã tính được độ tan của BaSO4 trong nước nguyên chất

là: S=1,05.10-5 M > S’

Như vậy trong dung dịch chứa ion đồng dạng với ion của muối ít tan sẽ

làm giảm độ tan của muối đó

Bài 2.2.3: Tính độ tan của CaSO4 trong nước nguyên chất ở 20oC Biết:

Gọi độ tan CaSO4 là S (M)

Các cân bằng xảy ra trong dung dịch: