CHUYÊN ĐỀ CÂN BẰNG TRONG DD CHẤT ĐIỆN LY ÍT TAN - CHUYÊN HÓA

Chuyên đề cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan không phải là một chuyên đề dễ. Lý thuyết về chuyên đề này không nhiều, chủ yếu là bài tập. Tuy nhiên, những bài tập này khá phức tạp và đòi hỏi khả năng tìm tòi, nghiên cứu. Và các bài tập này thường có trong các đề thi học sinh giỏi cấp thành phố, quốc gia, Olympic 304,…Chính vì vậy, đó cũng chính là lý do mà chúng em lại chọn Chuyên đề cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan làm nội dung báo cáo trong đợt làm báo cáo chuyên đề của học sinh chuyên này. Không chỉ vậy, chúng em cũng muốn nhân dịp làm sổ tự học này để có thời gian tìm hiểu rõ, sâu hơn về Chuyên đề cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan, từ đó tạo tiền đề để chúng em học tốt môn chuyên ở học kì II vì đây là nội dung mà chúng em sắp được học. Sau đây là bài báo cáo về Chuyên đề cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan của nhóm chúng em. Kính mời quý thầy cô và các bạn cùng xem qua, và cùng góp ý để chúng em kịp thời bổ sung thêm và hoàn thiện những kiến

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ CẦN THƠ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÝ TỰ TRỌNG

MỤC LỤC Trang

A- LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 3

B- CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI ÍT TAN 4

I Độ tan và tích số tan 4

1) Độ tan 4

2) Tích số tan 4

3)Quan hệ giữa độ tan và tích số tan 7

4) Nguyên tắc tính độ tan và tích số tan 7

* tính tích số tan từ độ tan 7

* tính độ tan từ tích số tan 8

5) Tính tích số tan và độ tan từ giá trị thế khử chuẩn 10 6) Áp dụng định luật bảo toàn proton để đánh giá độ tan 10 7) Tích số tan điều kiện 12 8) Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan, tích số tan 15 * lượng dư thuốc thử 15 * ảnh hưởng của pH 15 * ảnh hưởng của chất tạo phức 16 * ảnh hưởng đồng thời của pH và phản ứng tạo phức 16 II Điều kiện xuất hiện kết tủa và sự kết tủa hoàn toàn 18 1) Điều kiện xuất hiện kết tủa 18 2) Sư kết tủa hoàn toàn 19 III Sự kết tủa phân đoạn 19 IV Sự hòa tan các kết tủa khó tan 24

A- LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Học kì I đã kết thúc với nhiều ý nghĩa đối với mỗi thành viên trong nhóm chúng em Chúng emđược học nhiều kiến thức quý giá từ các thầy cô mà đối với các bạn học phổ thông khó mà biết được Cũng giống như học kì I, bắt đầu một học kì mới cũng là lúc mỗi học sinh chuyên chúng em phải làm Sổ tự học để trình bày kiến thức về những chuyên đề mà chúng em đã được thầy cô giảng dạy, bên cạnh đó cũng có thể là những nội dung mà chúng em sẽ được học trong học kì II Dù là đã học hay chưa học, những nội dung mà chúng em đưa ra phải đầy đủ hơn và sâu hơn kiến thức mà chúng em đã được học dựa trên sự nghiên cứu, tự học của mỗi thành viên trong nhóm Sau khi đã có

sự bàn bạc kĩ lưỡng của các thành viên, nhóm chúng em đã quyết định chọn nội dung để báo cáo đó

là: Chuyên đề cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan.

Chuyên đề cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan không phải là một chuyên đề dễ Lý thuyết

về chuyên đề này không nhiều, chủ yếu là bài tập Tuy nhiên, những bài tập này khá phức tạp và đòihỏi khả năng tìm tòi, nghiên cứu Và các bài tập này thường có trong các đề thi học sinh giỏi cấp thành phố, quốc gia, Olympic 30/4,…Chính vì vậy, đó cũng chính là lý do mà chúng em lại chọn

Chuyên đề cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan làm nội dung báo cáo trong đợt làm báo cáo

chuyên đề của học sinh chuyên này Không chỉ vậy, chúng em cũng muốn nhân dịp làm sổ tự học

này để có thời gian tìm hiểu rõ, sâu hơn về Chuyên đề cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan,

từ đó tạo tiền đề để chúng em học tốt môn chuyên ở học kì II vì đây là nội dung mà chúng em sắp được học

Sau đây là bài báo cáo về Chuyên đề cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan của nhóm chúng

em Kính mời quý thầy cô và các bạn cùng xem qua, và cùng góp ý để chúng em kịp thời bổ sung

thêm và hoàn thiện những kiến thức của mình

B- CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI ÍT TAN

Trong số các chất điện li, có những chất dễ tan(các muối nitrat, axetat,…) và có những chất khó tan (các halogenua của Ag, Pb, Hg(I); các sunfua kim loại kiềm thổ, Pb…)

Đối với các hợp chất điện li khó tan, ta vẫn có cân bằng điện li:

Ví dụ: Với hợp chất rắn ít tan là bạc clorua (AgCl), cân bằng đó là:

AgCl(r)  AgCl(dd)

Vì độ tan của AgCl ở trong nước rất bé, dung dịch bão hòa của nó có nồng độ rất thấp nên AgCl phân li hoàn toàn và thực tế cân bằng trên được thiết lập giữa AgCl không tan và các ion Ag+ và Cl- AgCl(r)  Ag+

Vậy tích số tan của một hợp chất ít tan là tích nồng độ của các ion ở trong dung dịch bão hòa

hay ở trong dung dịch tiếp xúc với pha rắn của chất đó.

Trong trường hợp tổng quát, với chất rắn ít tan có công thức là AmBn và phân li trong nước cho m ion A+ và n ion B-:

AmBn  mAn+

+ nBTích số tan là:

TtA m B n = [An+]m.[Bm-]n

Tích số tan là một hằng số, độ lớn của nó phụ thuộc vào bản chất của chất tan, bản chất dung môi

và nhiệt độ

 Ở một nhiệt độ xác định, tích số tan của chất điện li là một hằng số

*CHÚ Ý: Cần phân biệt tích số tan và tích số ion

*Tích số tan:

Với chất rắn ít tan có công thức là AmBn và phân li trong nước cho m ion A+ và n ion B-:

AmBn  mAn+

+ nBTích số tan là:

• So sánh độ tan của các chất ít tan "đồng dạng"

• Xem một dung dịch đã bão hoà hay chưa:

A.C < T: dung dịch chưa bão hoà => không xuất hiện kết tủa

• Tính độ tan của các chất ít tan (muối, hidroxit)

3/ Quan hệ giữa độ tan và tích số tan

Độ tan (S) của một chất là nồng độ của chất đó trong dung dịch bão hoà Độ tan thường được biểu

diễn theo nồng độ mol/l

Độ tan và tích số tan là những đại lượng đặc trưng cho dung dịch bão hoà của chất ít tan Do đó, tích

số tan và độ tan có mối quan hệ với nhau, điều đó có nghĩa là ta có thể tính được độ tan của một chất ít tan từ tích số tan của nó và ngược lại

4/ Nguyên tắc tính độ tan và tích số tan

S =

233

1

,

0

10.245

Khi tính độ tan của một chất cần phải :

1. Mô tả các cân bằng xảy ra trong dung dịch , kể cả các cân bằng phụ

2. Đánh giá mức độ xảy ra của các quá trình phụ dựa vào hằng số cân bằng

3. Thiết lập biểu thức tính tích số tan

4. Thiết lập biểu thức tính nồng độ của các phần tử khác sinh ra do các quá trình phụ

5. Tổ hợp các biểu thức rút ra với biểu thức tích số tan để đánh giá độ tan

CaSO4 Ca2+ + SO2 −

4 KS = 6.10-5

S S S

lg 2

0592 , 0 ]

lg[

2

0592 , 0

2 2

Hg E

Hg Hg

o Hg Hg Hg

Hg

lg 0 , 0592 lg[ ]

2

0592 , 0/

2

−

− +

Hg Hg

Khi [Cl  ] = 1 M thì:

T E

E

Hg Hg

o Hg HgCl Hg

2

0592 , 0/

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 sẽ xét một số trường hợp đơn giản sau :

Xét ví dụ: Tính độ tan của BaCO3 trong dung dịch bão hòa BaCO3

Các quá trình xảy ra

BaCO3 ⇋ Ba2+ + CO32- , Ks = 5.10-9

H2O ⇋ H+ + OH- Kw = 10-14

CO32- + H+ ⇋ HCO3- , Ka2-1 = 1033HCO3- + H+ ⇋ H2CO3 , Ka1-1 = 106,35

Sử dụng điều kiện proton : [H+] = [OH-] – [HCO3-] – [ H2CO3]

= - Ka2-1[CO32-][H+] - (Ka1Ka2)-1[CO32-][H+]

⇔ h=

Từ biểu thức độ tan ta có : S = [Ba2+] = CCO32- = [CO32-] + [HCO3-] + [ H2CO3]

= [CO32-] [1+Ka2-1h + (Ka1Ka2)-1h2]

⇔ [CO32-]=

Từ biểu thức tích số tan : [Ba2+][CO32-] = Ks ⇔ [CO32-]=

Để tính lặp ta chấp nhận gần đúng nồng độ CO32- được tính như sau : [CO32-]1= √Ks = 7,1.10-5 M Tính gần đúng nồng độ [H+] theo cân bằng :

Kw [H+]

Kw (1)

1+ Ka2-1[CO32-] + (Ka1Ka2)-1[CO32-][H+]

Đặt h= [H+]

S (2) 1+Ka2-1h + (Ka1Ka2)-1h2

Ks (3)1+Ka2-1h + (Ka1Ka2)-1h2

CO32- + H2O ⇋ HCO3- + OH- ,Kb = Kw Ka2-1 = 10-3,67

Ban đầu 7,1.10-5

Phản ứng x x x

Cân bằng 7,1.10-5 – x x x

7/ Tích số tan điều kiện

Để thuận lợi cho việc tính gần đúng độ tan trong các trường hợp phức tạp có xảy ra các quá trình phụ, ta sử dụng tích số tan điều kiện Cũng như hằng số tạo thành 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 ở lực ion đã cho Trong biểu thức tích số tan điều kiện, hoạt động của các ion được thay bằng tổng nồng độ các dạng tồn tại trong dung dịch của mỗi ion

Đối với trường hợp tổng quát, đơn giản cân bằng trong dung dịch chất ít tan MA có các quá trình:Quá trình chính:

Ta thấy nếu pH càng lớn thì sự tạo phức hiđroxo của M càng mạnh, nồng độ phối tử X càng lớn thì

M tạo phức càng nhiều, như vậy độ tan của M càng lớn Ở điều kiện cố định pH và nồng độ của X,

có thể tính được tích số tan điều kiện '

[]

[

*][][][

h K A X h

M

Hay: ( 1 * 1 [ ]).( 1 1 )

1 ' K h X K h

h

K +

=α

Nếu cho pH và nồng độ chất tạo phức X ta có thể đánh giá và từ đó tính độ tan của chất ít tan theo định luật tác dụng kim loại áp dụng cho (1) dùng '

s

K thay cho K s.Xét ví dụ: Tính độ tan và tích số tan điều kiện của PbI2 trong dung dịch CH3COONa 1M và

]) [

* 1 ](

[

] ][

[ ]

[

* ]

[

] [

] [

] [

]'

[

3

1 1 2

3 2

1 2 1 2

3 2

+

− +

+ +

− + +

+ +

+

+ +

=

+ +

=

+ +

=

COO CH h

Pb

COO CH Pb

h Pb Pb

COO PbCH PbOH

Pb

Pb

ββ

ββ

7 10 10 10

3 + H+  H2O + CO2 K 1

1

−

a = 106,35 Tính tích số tan điều kiện KS’

KS’ = KS.a-1b-1

với a = (1+*βh-1 )-1

68 , 16 2

1 1

2

2 1

1010

=+

a a

K K h K h

K K

= 0,00455

Vậy: KS’ = 10-6,87.(0,897)-1(0,00455)-1 = 3,3.10-5 =10-4,48

8 / Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan, tích số tan

a) Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử

MmAn ¬ →mMn+ + nAm- (1)

* Thuốc thử dư không phản ứng với kết tủa:

Từ cân bằng (1) ta thấy khi có mặt của lượng dư thuốc thử A, phản ứng sẽ chuyển dịch theo chiều

từ phải sang trái, làm giảm nồng độ của ion kim loại M và do đó độ tan của kết tủa MmAn giảm

* Thuốc thử dư phản ứng với kết tủa:

Thuốc thử dư thường phản ứng với kết tủa theo kiểu phản ứng axit-bazơ hoặc là phản ứng tạo phức Khi đó kết tủa sẽ tan trong thuốc thử dư , độ tan sẽ tăng lên đáng kể

b) Ảnh hưởng của pH

Trong đa số trường hợp phản ứng tạo kết tủa phụ thuộc pH: pH tăng gây ra sự tạo phức hiđroxo của ion kim loại, pH giảm làm tăng sự proton hóa của anion kết tủa, thường là bazơ yếu Cả 2 yếu tố tráingược này đều làm tăng độ tan

c) Ảnh hưởng của chất tạo phức:

Trong nhiều trường hợp, ion kim loại có khả năng tạo phức với các thuốc thử có mặt trong dung dich, do đó có thể làm hạn chế, thậm chí ngăn cản quá trình kết tủa của ion kim loại hay làm cho độ tan của kết tủa tăng lên

d) Ảnh hưởng đồng thời của pH và phản ứng tạo phức

,

]][

[

])([

=

= +

+

NH Ag

NH Ag

β (2)

3

4 1,75.10]

[

]][

K b (3)

S = [I-] = [Ag+] + [Ag(NH3)2 ] (4)

(4) ⇒ [I-] = [Ag(NH3)2 ] (7)

(1) ⇒

] ) (

[

10 3 , 8 ]

[

10 3 , 8 ] [

2 3

17 17

(2) ⇒

7 2

2 3

17 3 2 1 , 7 10

1 , 0 ] ) (

[

10 3 , 8

] ) (

[

=

×+

−

+

NH Ag

NH Ag

⇒ [Ag(NH3)2+] = 3,76.10-6 M

17

2 3

17

10 21 , 2 10

76 , 3

10 3 , 8 ] ) ( [

10 3 , 8 ]

− +

−

NH Ag Ag

⇒ S = [I-] = [Ag(NH3)2 ] = 3,76.10-6M)

II Điều kiện xuất hiện kết tủa và sự kết tủa hoàn toàn

a) Điều kiện xuất hiện kết tủa

Điều kiện cần để có kết tủa xuất hiện là phải tạo được dung dịch quá bão

C > Ks(MmAn)

Ví dụ để có kết tủa Fe(OH)3 thì CFe3+.C3

OH- > KsFe(OH)3hoặc để có kết tủa MgNH4PO4: CMg2+ CNH4+ CPO43- > Ks(MgNH4PO4)

Xét ví dụ: Trộn 1ml dung dịch MgCl2 0,02M với 0,02M với 1ml dung dịch hỗn hợp NH3 2M và

NH4Cl 2M Có kết tủa Mg(OH)2 xuất hiện hay không?

Giải

Tính pH của dung dịch NH3 2M và NH4Cl 2M

NH3 + H2O ¬ → NH

4+ + OH - Kb =10-4,76 1M 1M

b) Sự kết tủa hoàn toàn

:Phép kết tủa được xem như là hoàn toàn nếu nồng độ các ion còn lại trong dung dịch bé đến mức không ảnh hưởng tới các phản ứng khác Thông thường giới hạn 10-6 M được coi là giới hạn của sự kết tủa hoàn toàn hoặc có thể coi lượng ion còn lại chỉ bằng 0,1% so với lượng ion ban đầu Cũng như trong trường hợp chung sự kết tủa hoàn toàn phụ thuộc lượng thuốc thử, pH, chất tạo phức

III Sự kết tủa phân đoạn

- Thuốc thử dư không phản ứng với kết tủa: sự có mặt của các ion còn dư có thể làm thay đổi lực ion, do đó sẽ làm thay đổi quá trình kết tủa

- Thuốc thử dư làm kết tủa được một số ion Sự kết tủa phân đoạn

Trong trường hợp cùng một thuốc thử có thể tạo được kết tủa với hai ion cùng có mặt thì việc táchhoàn toàn một ion nào đó phụ thuộc vào quan hệ nồng độ của hai ion có mặt và quan hệ giữa tích sốtan hai kết tủa tạo thành giữa các ion này với thuốc thử

Chẳng hạn, khi thêm thuốc thử A vào dung dịch chứa các ion M và N, có khả năng tạo kết tủa với A:

s C

K 1

(3)

Từ (2) (CA)2 > p

m M

s C

K 2

(4)

Tùy theo quan hệ giữa (CA)1 và (CA)2 mà thứ tự xuất hiện các kết tủa sẽ khác nhau Chẳng hạn, nếu (CA)1 << (CA)2 thì khi thêm rất chậm thuốc thử A vào dung dịch hỗn hợp M và N thì mới đầu phải có kết tủa MmAp xuất hiện vì lượng thuốc thử tối thiểu cần để có kết quả MmAp ít hơn lượng cần để có kết tủa NnAp xuất hiện Trong quá trình xảy ra sự kết tủa MmAp lượng thuốc thử tăng dần nên đến một thời điểm nào đó cả hai hệ thức (1) và (2) đều thỏa mãn và ta có đồng thời cả hai kết tủa cùng xuất hiện

−

s

Biểu thức ĐLTDKL áp dụng cho (*) :

p s

qm N

M

2

][

][

= p

s

q s K

K

2

1 (5)

Nếu cho [N] = CN thì từ (5) ta dễ dàng tính được nồng độ của [M] lúc kết tủa NnAq bắt đầu xuất hiện

K

và nồng độ CN Tỉ số này càng bé, nghĩa là kết tủa của ion cần tách ra càng ít tan so với kết tủa của ion thứ hai và nồng độ ban đầu của ion thứ hai càng bé

thì khả năng tách ion thứ nhất M khi có mặt ion thứ hai N bằng thuốc thử bằng kết tủa A càng thuậnlợi, nghĩa là phép tách càng hoàn toàn.

- Hai phương pháp hay sử dụng là tách dưới dạng hidroxid và tách dưới dạng sulfur

Phương pháp tách dưới dạng sulfur

H2S là một thuốc thử khá quan trọng, có các đặc tính sau :

- Sulfur có độ tan thay đổi với khoảng chênh lệch khá xa nhau từ MnS có TMnS = 10-11 đếnHgS có THgS = 3.10-52 hay PtS có TPtS = 10-72 Do vậy, việc lựa chọn pH thích hợp làm kếttủa một sulfur hay một nhóm sulfur là rất dễ dàng

- Dung dịch H2S mang tính acid nên việc tách các sulfur gắn liền với pH của dung dịch

- Độ tan trong dung dịch bão hòa là 0,1M H2S có pK1 = 7, pK2 = 13

Không thể tồn tại vùng pH thích hợp để tách các sulfur ra khỏi nhau.

pH1 < pH < pH’1 : M’ chưa kết tủa nhưng MS chưa kết tủa hoàn toàn

pH’1 < pH < pH2 : cả 2 sulfur đều kết tủa

pH2 < pH < pH’2 : cả 2 sulfur đều kết tủa

Điều kiện kết tủa của PbCl2: (CCl-)2 >

+

2

2

Pb C

Bởi vì (CCl-)1 << (CCl-)2 nên kết tủa AgCl xuất hiện trước Khi kết tủa PbCl2 bắt đầu xuất hiện ta có cân bằng:

2AgCl + Pb2+  PbCl2 + 2Ag+ K =

2

2 1

s

s K K

Nói cách khác, có khả năng tách hoàn toàn Pb2+ ra khỏi Ag+ bằng HCl

- Thuốc thử dư phản ứng được với kết tủa: sẽ làm tăng độ tan của kết tủa.Ví dụ như các hiđroxit bị hòa tan trong dung dịch kiềm như Al(OH)3, Zn(OH)2 …, các kết tủa tạo phức với thuốc thử như Cu(OH)2 tan trong dung dịch NH3 dư khi kết tủa Cu2+ bằng dung dịch NH3…

Bài tập tương tự:

Một dung dịch nitrat có: [Ba2+ ] = 10-3 ; [Sr2+] = 10-1

Dùng lượng thích hợp Na2SO4 tác dụng với dung dịch trên

a) Kết tủa nào được tạo thành trước ? Tại sao?

b) Bằng cách tạo kết tủa đó có tách được Ba2+ ra khỏi Sr2+ từ dung dịch trên hay không? Biết khi nồng độ từ 10-6 trở xuống thì có thể coi ion đó được tách hết

Cho TBaSO4= T1 = 10-10 ; TSrSO4= T2 = 10-6 (250C, trong H2O)

Giải

a) Các phương trình liên quan:

BaSO4  Ba2+ + SO2 −

4 (1) SrSO4  Sr2+ + SO2 −

4 (2)Như vậy để tạo BaSO4 theo (1):

[Ba2+ ].[SO2 −

4 ] > T1 => [SO2 −

10 2

1

10

10]

− + =

Ba

T

= 10-7 (3)Tương tự để tạo SrSO4 theo (2):

[Sr2+ ].[SO2 −

4 ] > T2 => [SO2 −

4 ] > 1

6 2

2

10

10]

− + =

Sr T

=10-5 (4)

Để tạo BaSO4 thì nồng độ ion sunfat nhỏ hơn nồng độ để tạo SrSO4 100 lần, nghĩa là BaSO4 dễ kết tủa hơn nân sẽ tạo thành trước

b) Khi bắt đầu có thêm SrSO4 thì:

[SO2 −

4 ](1) = [SO2 −

4 ](2)Mà:

][

2 2 2

Ba2+ ra khỏi Sr2+

.

IV Sự hòa tan các kết tủa khó tan

Qúa trình hòa tan ngược với quá trình kết tủa Muốn cho quá trình hòa tan xảy ra ta phải làm giảm nồng độ các ion trong dung dịch bão hòa sao cho tích số ion bé hơn tích số tan, thường dùng các biện pháp sau:

a) Hòa tan các kết tủa trong axit hoặc kiềm

Kết tủa tan được trong axit hoặc kiềm khi ion của kết tủa có khả năng kết hợp với ion H+ hoặc ion

OH

-để tạo thành sản phẩm ít tan (H2O, axit yếu, bazơ yếu)

b) Hòa tan kết tủa trong thuốc thử tạo phức

Trong trường hợp ion kim loại tạo được phức bền với thuốc thử đã cho thì có thể dùng thuốc thử đó

để hòa tan kết tủa của kim loại tương ứng Độ tan phụ thuộc tích số tan của kết tủa, hằng số bền của phức tạo thành, nồng độ thuốc thử, pH của dung dịch

c)Hòa tan trong thuốc thử oxi hóa khử

Nếu ion của thuốc thử có tính oxi hóa hoặc tính khử thì có thể dùng một thuốc thử có tính oxi khử thích hợp để hòa tan kết tủa đó Ở đây độ tan phụ thuộc tích số tan của kết tủa và hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa-khử Vì trong đa số trường hợp thế oxi hóa-khử phụ thuộc pH nên phản ứng hòa tan kết tủa cũng phụ thuộc pH.

d) Hòa tan bằng cách chuyển sang hợp chất dễ tan hơn

Đối với các kết tủa không thể hòa tan trực tiếp bằng thuốc thử thì phải dùng phản ứng hóa học để chuyển sang dạng thích hợp có thể hòa tan trong thuốc thử thích hợp

V- Hệ số hoạt độ

Để tính chính xác độ tan, tích số tan của hợp chất ít tan ta phải kể đến hệ số hoạt độ Hoạt độ liên hệvới nồng độ bởi biểu thức:

(i) = [i]fi (fi là hệ số hoạt độ của cấu tử i)

Hệ số hoạt độ của các ion phản ánh tương tác tĩnh điện của các ion với nhau, vì vậy nó phụ thuộc sự

có mặt các ion trong dung dịch, thể hiện qua đại lượng “lực ion” i:

[j] là nồng độ của ion j (bât kì) với điện tích Zj

Hệ số hoạt độ có thể tính gần đúng theo Đơbai-Hucken ( Debye-Huckel) hoặc theo công thức Đêvit (Davies)

* Theo phương trình gần đúng Đơbai-Hucken ( Debye-Huckel)

-Nếu I ≤ 10-3 :

Nếu 10-3 < I , 10-1

* Theo công thức Đêvit (Davies) :

Ở lực ion I > 0,1:

6

13 13 7 S(H) 2 2 1

Câu 3: Tính độ tan MnS trong nước, biết TMnS = 10-11.

Giải

MnS + H2O  Mn2+ + HS- + OH

-2 2 2

2

11 14

12 MnS w

13 a2

Câu 4/ Tính độ tan của AgCl có T = 10-10 trong dung dịch clorur 1M Giả sử rằng trong dung dịch

có đủ acid để bỏ qua sự tạo phức giữa Ag+ và OH-

Hằng số bền của phức giữa Ag+ và Cl- lần lượt là β1 = 103,04, β2 = 102,0, β3 = 100, β1 = 100,26

Gọi độ tan của HgS là S

− h2)

2

1 1

1 2

1 2

 S2 = KS.(1 + *βh-1) (1+ Ka 1

2

− h + Ka 1

1 − Ka 1 2

1 − = 106,35[HCO3−] = Ka 1

2

− [CO2−

3 ] h[H2CO3] = Ka 1

1 − Ka 1 2

− h2 [CO2−

3 ][CO3]’ = [CO2−

− h2 [CO2−

3 ] = [CO2−

3 ].(1+ Ka 1

2

− h + Ka 1

1 − Ka 1 2

− h2)[Ca]’ = [Ca2+] + [CaOH+]

− h2)

 KS’ = 6,678.10-8

CaCO3 Ca2+ + CO2−

3 S’ S’ S’

KS’ = (S’)2 = 6,678.10-8

 S’ = 2,584.10-4(M)

HSO−

4  SO2 −

4 + H+ Ka = 10-1,99 0,025M 0,025M

cb 0,01-y y 0,031+y

*β = 10-7,8 = y −y y

+

01,0

)031,0(

 có kết tủa xuất hiện

Câu 8) Khuấy kĩ 5,74 g AgCl trong 50ml dd NH3 1mol/l, sau khi phản ứng xong lọc tách phần không tan, làm khô thu được m gam.

a) Tính m, biết tích số tan AgCl là TAgCl = 1,6.10-10 và hằng số cân bằng của phản ứng tạo phức Ag(NH3)+

2 là K = 108 b) Để hòa tan hết lượng AgCl nói trên cần phải dùng ít nhất bao nhiêu l dd NH3 1M.

2 3

)21(]

[

].[

])([

x

x NH

Cl NH

Ag

−

=

− +

= 0,016 Giải pt, ta được: x = 0,101

3

2 3

)08,0(

04,0]

[

].[

])([

−

=

− +

y NH

Cl NH

Ag

= 0,016 Giải pt, ta được: y = 0,396 (mol)

=> Thể tích dd NH3 là: Vdd =

M C

Câu 9/ Một dung dịch chứa BaCl2 và SrCl2 có cùng nồng độ là 0,01 M Câu hỏi đặt ra

là liệu có thể tách hoàn toàn hai muối này ra khỏi nhau bằng cách thêm dung dịch bão hòa natri sunfat hay không Biết điều kiện để tách hoàn toàn là ít nhất 99,9% Ba2+ đã bị kết tủa ở dạng BaSO4 và SrSO4 chiếm không quá 0,1 % khối lượng kết tủa Biết các giá trị tích số tan

như sau: TBaSO4 = 1 × 10-10 và TSrSO4 = 3 × 10-7.

(a) Hãy tính nồng độ của Ba2+ còn lại trong dung dịch khi 99,9% Ba2+ đã bị kết tủa và cho biết phương pháp này có dùng được để tách hoàn toàn hai muối ra khỏi nhau hay không?

Sự tạo phức có thể làm tăng đáng kể độ tan Biết tích số tan của AgCl là 1,7 × 10-10, hằng số bền tổng cộng của phức Ag(NH3)2+ là 1,5 × 107.

(b) Hãy chứng minh (bằng phép tính cụ thể) độ tan của AgCl trong dung dịch amoniac 1,0

M cao hơn so với độ tan trong nước cất.

Giải

a. Ba2 0,01 1,0.10 5M

100

9,99100

]

Sau khi 99,9% Ba2+ đã bị kết tủa thì nồng độ SO4 2- trong dung dịch là:

M Ba

T

5

10 2

2

10.0,1

10.1][

]

−

− +

10.3][

]

5

7 2

⇒ Sr2+ chưa kết tủa Vậy có thể sử dụng phương pháp này để tách hoàn toàn hai muối ra khỏi nhau.

b Độ tan của AgCl trong nước cất:

M T

Câu 10/ Tính độ tan của AgOCN trong dung dịch HNO3 0,001M

Cho TAgOCN= 2,3.10-7; HOCN có Ka=3,3.10-4.

giải

AgOCN ¬  → Ag+ + OCN- T = [Ag+][OCN-] (1)

OCN- + H+ ¬  → HOCN K =[H+][OCN−] (2)

10 3 , 3

] [

10 ]

10.3,3

][

10]

[]

++

=

OCN

OCN OCN

3 , 3

10

−

= +

x

x x

Câu 11/ CuBr là một chất ít tan trong nước (pT = 7,4)

(a) Hãy tích thể tích nước tối thiểu cần dùng để hòa tan hoàn toàn 1 gam CuBr.

Ion Cu+ tạo phức với amoniac theo các phản ứng sau:

Cu+ + NH3 ¬  → [Cu(NH3)]+ lg β1 = 6,18

[Cu(NH ]

([Cu

-2 3

Có: (0,1-2[Br ])

]r[10

]r[])

2[Br-](0,1[Cu

]r[]

][NH[Cu

])[Cu(NH

-

-7,4 -

-

-3

2 3 2

,

1

B

B B

, 10 6 2

, 1

2 3

1010

.99,1

05,0]

[Cu

])[Cu(NH]

Câu 12/ Biết tích số tan của Zn(OH)2 là 1,80 × 10-17

(a) Hãy tính độ tan của Zn(OH)2 trong nước.

(b) Hãy tính pH của dung dịch Zn(OH)2 bão hòa.

Cho các giá trị thế khử chuẩn:

[Zn(OH)4]2- + 2 e ¬  → Zn (r) + 4 OH- E° = -1,285 V

(c) Hãy tính hằng số bền tổng cộng của phức tetrahidroxozincat(II).

(d) Hãy tính độ tan của Zn(OH)2 trong dung dịch đệm có pH = 9,58 Bỏ qua sự tạo phức [Zn(OH)4]2-

(e) Hãy tính độ tan của Zn(OH)2 trong dung dịch đệm có pH = 9,58 và có tính đến sự tạo