chuyên đề bồi dưỡng HSG THCS ( Các dạng toán dung dịch )

Chuyên đề dung dịch I Các kiến thức - Khái niệm nồng độ dung dịch - Hai loại nồng độ dung dịch: + Nồng độ % + Nồng độ mol/l - Công thức tính nồng độ dung dịch: + Công thức tính nồng độ % C% = mct 100% mdd + Công thức tính nồng độ mol/l cM = Vn - Công thức tính độ tan: S mmdmct 100 - Công thức liên hệ nồng ®é % vµ ®é tan S C% = 100% 100 S - Công thức liên hệ C% CM C %.10 D CM  M - C«ng thøc pha trén CM1 V1 CM V2 C %1.m1 C % 2.m2 - Công thức đờng chéo: C%1 m1 C% - C% C% C% m Víi C%2 C% C% - m2 C% C% C M2 - CM - CM C CM2 V C M2 C = C% - C% - C%1 C% C M V1 Víi m1 C M1 II Bµi tËp II.1 Dạng toán độ tan C M1 C M2 V1 = V2 CM - CM - C M1 D¹ng 1: Bài toán liên quan độ tan chất nồng độ % dung dịch bÃo hòa chất đó: * Bài toán 25oC độ tan đờng 204g, NaCl 36g Tính nồng độ % bÃo hoà dung dịch Giải: - Độ tan đờng 25oC 204g có nghĩa 100g nớc hoà tan đợc 204g đờng -> mdd = 304g => Nång dé % cđa dung dÞch C% = 204 100% = 67,1% 304 áp dụng công thức liên hệ C% độ tan ta có: S 36 C% = 100% = = 26,5% 100  S 100 36 Dạng Bài toán tính lỵng chÊt tan tinh thĨ ngËm níc TÝnh % khèi lỵng níc kÕt tinh tinh thĨ ngËm níc a/ Cách làm: Tính khối lợng mol tinh thể ngËm níc, tÝnh khèi lỵng chÊt tan (níc) cã mol tinh thể ngậm nớc Dựa vào quy tắc tam suất tìm khối lợng chất tan (nớc) m gam tinh thĨ ngËm níc nµy b/ VÝ dơ : * Bài toán Tính khối lợng CuSO4 có kg CuSO4 5H2O TÝnh % khèi lỵng níc kết tinh xođa Na2CO3.10H2O (Học sinh tự giải) Dạng Bài toán tính lợng tinh thể ngậm nớc cần cho thêm vào dung dịch cho sẵn a/ Cách làm: Dùng định luật bảo toàn khối lợng để tính mdd (tạo thành) = m tinh thể + m dd ( ban đầu) m ct (mới) = mct ( tinh thể) + m ct (trong dung dịch ban đầu) ( Có thể sử dụng công thức đờng chéo để tÝnh Víi ®iỊu kiƯn coi tinh thĨ ngËm níc nh dung dịch ta tính đợc nồng độ % dung dịch này) b/ Ví dụ: * Bài toán Tính lợng tinh thể CuSO4.5H2O cần dùng để ®iỊu chÕ 500ml CuSO4 8% ( d= 1,1g/ml ) Gi¶i: mdd CuSO4 8% lµ: 500 1,1 = 550 (gam) khối lợng CuSO4 có lợng dung dịch là: Khi hßa tan tinh thĨ CuSO4.5H2O 250 gam x gam CuSO4 + 160 gam 44 gam H2 O Khèi lỵng tinh thể CuSO4.5H2O cần lấy là: * Bài toán 550.8% 44( g ) 100% 250.44 68, 75( g ) 160 KÕt tinh 500 ml dung dÞch Fe(NO3)3 0,1 M thu đợc gam tinh thể Fe(NO3)3.6H2O Giải: Khi kÕt tinh dung dÞch Fe(NO3)3 + 6H2O Fe(NO3)3.6H2O Sè mol Fe(NO3)3.6H2O b»ng sè mol Fe(NO3)3 b»ng 500.0,1 0, 05(mol ) 1000 Khối lơng tinh thẻ Fe(NO3)3.6H2O thu đợc là: 0,05 350 = 17,5 (g) * Bài toán Để điều chế 560 gam dung dịch CuSO4 16% cần phải lấy gam dung dịch CuSO4 8% gam tinh thể CuSO4.5H2O Giải: Đặt khối lợng dd CuSO4 8% cần lấy x gam , khối lợng CuSO4.5H2O y gam Khối lợng CuSO4 có dung dịch CuSO48% là: 8x x (g) 100 25 Trong mol (250g) CuSO4.5H2O cã 160g CuSO4 VËy y gam 160 y 16 CuSO4.5H2O cã  y( g ) 250 25 Trong 560 gam dd CuSO4 16% có khối lợng CuSO4là: 560.16 2240 (g) 100 25 Theo định luật bảo toàn khối lợng ta cã: x 16 x 2240   25 25 25 x  y 560 Gi¶i hƯ ta cã : x = 480 (gam); y = 80(gam) Lo¹i Bài toán tính lợng chất tan ( tinh thể ngậm nớc) tách hay cần cho thêm vào dung dịch thay đổi nhiệt độ dung dịch bÃo hòa cho trớc a/ Cách giải - Tính khối lợng chất tan, khối lợng dung môi (nớc) có dung dịch bÃo hòa nhệt đô t1 - Đặt a khối lợng chất tan A cần thêm vào( tách ra) khổi dung dịch ban đầu nhiệt độ thay đổi từ t1 đến t2 ( t1# t2) ( tinh thể ngậm nớc cần đặt a số mol tinh thể cần thêm vào hay tách ra) - Tính khối lợng chất tan, khối lợng dung môi (nớc) có dung dịch bÃo hòa nhiệt độ t2 - áp dụng công thức tính độ tan ( công thức tính nồng độ %) dung dịch bÃo hòa để tìm a b/ ví dụ Bài toán ở 12 oC có 1335 gam dung dịch CuSO4 bÃo hòa Đun nống dung dịch đến 90 oC Hỏi phải thêm gam CuSO4 để đợc dung dịch bÃo hòa nhiệt độ này? Biết 12oC độ tan CuSO4 33,5 90oC 80 Giải Độ tan CuSO4 12 oC 33,5có nghĩa nhiệt độ 100g nớc hòa tan đợc 33,5 g CuSO4 để tạo thành 133,5 g dung dịch CuSO4 bÃo hòa Vậy 1335g dung dịch CuSO4 bÃo hòa có 1000g nớc 335 g CuSO4 Đạt khối lợng CuSO4 cần thêm vào a gam Khối lợng chất tan khối lợng dung môi dung dịch bÃo hòa CuSO4 90 oC lµ: mCuSO4 = 335 + a (g); Khèi lợng dung môi 1000 (g) ấp dụng công thức tÝnh ®é tan ta cã: SCuSO4  350  a 100 80  a 465( g ) 1000 VËy lỵng CuSO4 cần thêm vào là465 gam Bài toán 85oC có 1877 gam dung dịch bÃo hòa CuSO4 Làm lạnh dung dịch đến 25 oC hỏi có gam CuSO4.5H2O tác khỏi dung dịch Biết độ tan cđa CuSO485oC lµ 87,7 vµ ë 25oC lµ 40 Giải: Độ tan CuSO4 85 oC 87,7 có nghĩa nhiệt độ 100g nớc hòa tan đợc 87,7 g CuSO4 để tạo thành 187,7 g dung dịch CuSO4 bÃo hòa Vậy 1877g dung dịch CuSO4 bÃo hòa có 1000g nớc 877 g CuSO4 Đạt n số mol CuSO4.5H2O tách khỏi dung dịch hạ nhiệt độ từ 85oC đến 25oC Lợng chất tan dung môi dung dịch nhệt ®é ë 25oC lµ: mCuSO4 (877  160n) g mH 2O (1000 90n) g áp dụng công thức tính ®é tan cđa CuSO4 ë 25oC lµ 877  160n SCuSO4  100 40  n 3,847(mol ) 1000  90n Vậy khối lợng CuSO4.5H2O tách khỏi dung dịch là: 3,847.250 = 961,75 (g) II.2 Toán nồng độ dung dịch Dạng Tính C% , CM * Bài toán Tính khối lợng muối ăn khối lợng nớc cần lấy để pha chế thành 150 gam dung dịch NaCl 5% * Bài toán Hòa tan 6,72 lít khí HCl đktc vào 80,05 gam H2O ta đợc dung dịch axit HCl Giả sử hòa tan không làm thay đổi thể tích dung dịch Tính C%, CM dung dịch thu đợc Tính D dung dịch ? Dạng toán pha lÃng cô đặc ( sử dụng công thức pha trộn) * Bài toán Có 60 gam dung dịch NaOH 20% Tính C% dung dịch thu đợc a/ Pha thêm 40 gam nớc b/ Cô đặc dung dịch 50 gam * Bài toán Cần thêm lít nớc vào 400 ml dung dịch H2SO4 15% để đợc dung dịch H2SO4 1,5M Biết D H2SO4 = 1,6 gam/ml Giải: Khối lợng dung dÞch H2SO4 = 1,6 400 = 640 (gam) Khèi lợng H2SO4 có dung dịch là: 15.400 96 mH SO4  96( g )  nH SO4  0,98( mol ) 100 98 Gäi x (lÝt) lµ thể tích H2O cần thêm vào dung dịch Vậy thể tích dung dịch là: x + 0,4 n 0,98 0,15  x 0, 253(l ) Tõ c«ng thøc CM   V x  0, VËy lỵng níc cần thêm vào 0,253 lít Dạng Hòa tan chất vào nớc hay dung dịch cho sẵn Gồm bớc:( Có không sảy phản ứng) Bớc Xác định dung dịch sau có chứa chất nào?( có chất tan dung dịch có nhiêu nồng độ) Bớc Sác định lợng chất tan có dung dịch sau ( Sản phẩm phản ứng, chất d) Bớc Xác định khối lợng, thể tích dung dịch * Thể tích dung dịch mới: - Khi hòa tan chất rắn, khí vào chất lỏng coi thể tích dung dịch b»ng thĨ tÝch chÊt láng(cị) - Khi pha chÊt láng vào chất lỏng (coi pha trộn không làm thay đổi thể tích dung dịch ) thể tích dung dịch tổng thể tích chất lỏng ban đầu - Nếu toán cho D dung dịch thể tích dung dịch đợc m tính: V D * Khối lợng dung dịch Khối lợng dung dịch = Tổng khối lợng chất trớc phản ứng khối lợng chất kết tủa bay ( có) 3.1 Hòa tan chất vào H2O (1dung dịch khác) không sảy phản ứng * Hòa tan chất vào nớc: tính C%, CM đại lợng khác thông thờng dựa vào công thøc tÝnh C%, CM * Hßa tan mét chÊt ( 1dung dịch) dung dịch không sảy phản ứng: ( thờng dung dịch loại chất) Có hai cách: + sử dụng phơng pháp đại số: mct = + Sử dụng công thức đờng chéo *Bài toán 5: Hòa tan 5,6 lít khí HCl đktc vào 0,1 lít H2O để tạo dung dịch HCl Tính nồng độ mol/l nồng đọ C% dung dịch thu đợc ( học sinh tự giải) * Bài toán Cần pha chế theo tỉ lệ khối lợng hai dung dịch KNO3 có nồng độ % tơng ứng 45% 15% để đợc dung dịch KNO3 20% Giải: Cách Đặt khối lợng dung dịch KNO3 45% 15% cần lấy lần lợt m1 m2 gam cần pha trộn với để dợc dung dịch KNO3 20% Theo ta cã: 45m1 15m2 ( m  m2 )  20 100 100 100  m1 : m2 5 : 25 1: Vậy cần lấy phần khối lợng dung dịch KNO3 trộn với phần khối lợng dung dịch KNO3 để thu đợc dung dịch KNO3 nồng độ 20% Cách 2: ( sử dụng phơng pháp đờng chéo) * Bài toán Tính khối lợng dung dịch KOH 38% cần lấy( D= 1,92g/ml) lợng dung dịch KOH 8% ( D = 1,039g/ml) để pha trộn thành lít dung dịch KOH 20% ( D = 1,1g/ml) Giải: Cách 1: Phơng pháp đại số: mct1 mct2 mct3 mdd1 mdd mdd3 Cách 2: Phơng pháp đờng chéo Gọi khối lợng dung dịch KOH 38% cần lấy lợng dung dịch KOH 8% cần lấy lần lợt lµ m1 vµ m2 12 38%1 m1 20% 8% m m1 m2 = 12 = 23 18 18 m1 m2 m1  m2 m3 4000.1,1     3 5 2m 4400.2 m1   1760( g ) 5 m2 m3  m1 4400  1760 2640( g ) 3.2 Pha trộn sảy phản ứng hóa học * Bài toán : Cho 34.5 gam Na t¸c dơng víi 167g nớc Tính C% dung dịch thu đợc sau phản øng Gi¶i: Sè mol Na tham gia ph¶n øng: 34,5 nNa 1,5( mol ) 23 Phơng trình phản ứng: 2Na + 2H2O 2NaOH 2mol 2mol 1,5 mol xmol + H2 1mol ymol 2.1,5 1,5(mol ) 1,5.1 y 0, 75(mol ) x Khối lợng chất thu đợc sau phản ứng là: mNa 1,5.40 60( g ) mH 0, 75.2 1,5( g ) Khèi lỵng dung dịch thu đợc sau phản ứng la: mdd NaOH = 34,5 + 167 – 1,5 =200 ( gam) Nång ®é % dung dịch sau phản ứng là: C% 60 100% 30% 200 * Bài toán : Cho 14,84 gam tinh thể Na2CO3 vào bình chứa 500 ml dd HCl 0,4M đợc dung dịch D Tính nồng độ mol/l dung dịch thu dợc sau phản ứng Gi¶i: 14,84 nNa2CO3  0,14(mol ) 106 nHCl 0,5.0, 0, 2(mol ) Phơng trình hóa học NaCl + CO2 + H2O Na2CO3 + HCl Theo phơng trình tØ lƯ nNa2CO3 : nHCl 1: Theo bµi ta cã tØ lÖ nNa CO : nHCl 0,14 : 0, Vậy Na2CO3 d HCl phản ứng hết Theo phơng trình ta có số mol Na2CO3 phản ứng = 1/2 số mol HCL số mol NaCl tạo thµnh = 0,5.0,2 = 0,1 (mol) Sè mol Na2CO3 d lµ 0,14 – 0,1 = 0,04 (mol) Coi thĨ tÝch dung dịch sau phản ứng thể tích dung dịch HCl 0,5 lít Nông độ chất thu đợc sau phản ứng 0, o, 4( M ) 0,5 0, 04  0, 08( M ) 0,5 CM NaCl  CM Na CO * Bài toán 10: Sục 200 gam SO3 vào lít dung dịch H2SO4 17% (D = 1,12g/ml) đợc dung dịch A Tính nồng độ % dung dịch A Giải: Khi hòa tan SO3 vào dung dịch H2SO4 có phản øng SO3 + H2O H2SO4 (1) Theo (1) * Bµi toán 11: Xác định lợng dung dịch SO3 lợng dung dịch H2SO4 49% cần lấy để pha chế thành450 gam dung dịch H2SO4 83,3% Giải: Đặt khối lợng SO3 cần lấy x gam , khối lợng dung dịch H2SO4 49% cần lấy 450 x gam Khi trộn SO3 vào dung dịch H2SO4 có phản ứng SO3 + H2O H2SO4 (1) 80g 98g xg 98 xg 80 Lợng H2SO4 sinh phản ngs (1) 98 xg 80 Lợng H2SO4 có dung dịch H2SO4 49% lµ: 450  x 49( g ) 100 Theo khối lợng H2SO4 (có dung dịch sau cïng lµ 83,3%) lµ: 450.83,3 374.85( g ) 100 Mµ lợng H2SO4 sinh phản ứng (1) lợng H2SO4 dung dịch H2SO4 49% băng lợng H2SO4 có dung dịch sau trộn Theo ta cã: 98 x (450  x).49  374,85 80 100  x 210( g ) VËy khèi lỵng SO3 cần lấy 210 gam Khối lợng dung dịch H2SO4 cần lấy 450 210 = 240 gam * Bài toán 12: Xác định klhối lợng KOH 7,93 % cần lấy để hòa tan vào 47 gam K2O thu đợc dung dịch 21% Giải: Gọi khối lợng dung dịch KOH cần lấy x gam khối lợng KOH có dung dịch 0,0793x gam PTHH: 2NaOH Na2O + H2O 94g 2.56g 47g 56g Khèi lỵng KOH sinh (1) 56 g Mặt khác khối lợng KOH (trong dung dịch 21%):(56 + 0,0793)g Khối lợng dung dịch KOH mới: (47 + x) gam Theo bµi ta cã: 56  0, 0793 x 100% 21% 47 x Giải phơng trình ta có x 352,94 gam Vậy khối lợng dung dịch KOH 7,93% cần lấy 352,94 gam * Bài toán 13: Để đợc dung dịch Zn(NO3)2 8% cần lấy gam muối Zn(NO3)2 H2O hòa tan vào 500 ml nớc Học sinh tự làm III Các toán vận dụng dung dịch 1.Bài tập tính nồng độ dung dịch thu đợc sau phản ứng Bài 12.BDH Trung hòa dung dịch NaHCO3 26% cần dùng dung dịch H2SO4 19,6% Xác định nồng độ % dung dịch sau trung hòa Bài 14.BDH Cho 100 g dung dịch Na2CO3 16,96% tác dụng với 200g dung dịch BaCl2 10,4 % Sau phản ứng lọc bỏ kết tủa thu dợc dung dịch A Tính C% chất tan dung dịch A Bài 15.BDH Hòa tan lợng muối cacbonat kim loại hóa trị II axit H2SO4 14,7% Sau khí không thoát lọc boe chất rắn không tan đợc dung dịch chứa 17% muối sunfat tan Hỏi kim loại hóa trị II nguyên tố nào? Bài tập tính nồng độ dung dịch trớc phản ứng Bài 16.BDH Tính C% cđa dung dÞch H2SO4 nÕu biÕt r»ng cho lợng dung dịch tác dụng với lợng d hỗn hợp Na, Mg lợng H2 thoát 4,5% lợng dung dịch axit đà dùng Bài 17.BDH Tén 50 ml dung dÞch Fe2(SO4)3 víi 100ml Ba(OH)2 thu đợc kết tủa A dung dịch B Lọc lấy A đem nung nhiệt độ cao đến hoàn toàn thu đợc 0,859 g chất rắn Dung dịch B cho tác dụng với 100ml H 2SO4 0,05M tách 0,466 gam kết tủa Tính nồng độ mol dung dịch ban đầu Bài 18.BDH Dung dịch A dung dịch HCl, dung dịch B dung dịch NaOH LÊy 10 ml dung dÞch A pha lo·ng b»ng nớc thành lít thu đựoc dung dịch HCl cã nång ®é 0,01 M TÝnh nång ®é mol dung dịch A Để trung hòa 100g dung dịch B cần 150 ml dung dịch A Tính C% dung dịch B Bài 19.BDH Bài 20.BDH ... 68, 7 5( g ) 160 KÕt tinh 500 ml dung dÞch Fe(NO 3)3 0,1 M thu đợc gam tinh thể Fe(NO 3)3 .6H2O Giải: Khi kết tinh dung dịch Fe(NO 3)3 + 6H2O Fe(NO 3)3 .6H2O Sè mol Fe(NO 3)3 .6H2O b»ng sè mol Fe(NO 3)3 b»ng... Khèi lợng dung dịch H2SO4 = 1,6 400 = 640 (gam) Khối lợng H2SO4 có dung dịch là: 15.400 96 mH SO4  9 6( g )  nH SO4  0,9 8( mol ) 100 98 Gäi x (lít) thể tích H2O cần thêm vào dung dịch Vậy... thay đổi thể tích dung dịch ) thể tích dung dịch tổng thể tích chất lỏng ban đầu - Nếu toán cho D dung dịch thể tích dung dịch đợc m tính: V D * Khối lợng dung dịch Khối lợng dung dịch = Tổng khối