Chuyên đề hướng dẫn học sinh lý thuyết, phương pháp giải các bài toán liên quan đến phản ứng trong dung dịch trong chương trình hóa học THCS giúp bồi dưỡng học sinh giỏi, học sinh thi vào trường THPT chuyên hóa.
Trang 1Chuyên đề: DUNG DỊCH
A KIẾN THỨC CƠ BẢN
I Dung dịch
1 Một số khái niệm:
- Dung môi: là chất có khả năng hòa tan chất khác để tạo thành dung dịch
- Chất tan: là chất có thể tan trong dung môi
- Dung dịch: là hỗn hợp đồng nhất giữa dung môi và chất tan
2 Dung dịch chưa bão hòa Dung dịch bão hòa
- Ở một nhiệt độ nhất định:
+ Dung dịch chưa bão hòa là dung dịch có thể hòa tan thêm chất khác
+ Dung dịch bão hòa là dung dịch không thể hòa tan thêm chất tan
* Chú ý: Độ bão hòa của một dung dịch thay đổi theo nhiệt độ (to), áp suất (P), và tùy thuộc vào chất tan rắn, lỏng hay chất dễ bay hơi
VD: ở 20oC, 100g nước hòa tan được tối đa 35,9g muối ăn để tạo thành dung dịch bão hòa Ngược lại thì không có dung dịch bão hòa
3 Biện pháp để chất rắn tan nhanh trong dung môi
- Khuấy dung dịch
- Đun nóng dung dịch
- Nghiền nhỏ chất rắn
II Độ tan của một chất trong nước
1 Chất tan và chất không tan
Nếu trong 100g nước hòa tan:
> 10g chất tan: chất dễ tan hay tan nhiều
< 1g chất tan: chất tan ít
< 0,01g chất tan: chất thực tế không tan
2 Độ tan của một chất trong nước
- Khái niệm: Độ tan (S) của một chất trong nước là số gam chất đó hòa tan trong
100g nước để tạo thành dung dịch bão hòa ở nhiệt độ xác định
VD: ở 250C SNaCl = 36g
- Công thức:
S = m ct 100
m H2O
m là khối lượng chất tan mH2O là khối lượng dung môi
ct
ddbh
m S
S+100 m
Trang 2- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan
+ Độ tan của chất rắn trong nước: Khi nhiệt độ tăng thì độ tan tăng và ngược lại
+ Độ tan của chất khí trong nước: Độ tan của chất khí trong nước sẽ tăng nếu
ta giảm nhiệt độ và tăng áp suất
III Nồng độ dung dịch
1 Định nghĩa: Nồng độ dung dịch là lượng chất tan chứa trong một lượng hoặc thể
tích xác định của dung dịch
2 Các loại nồng độ
a) Nồng độ phần trăm (C%)
Số gam chất tan chứa trong 100g dung dịch gọi là nồng độ phần trăm của dung dịch
=> Các công thức liên hệ
b) Nồng độ mol
Là số mol chất tan chất tan trong 1 lít dung dịch
=> Các công thức liên hệ tính n, Vdd
B BÀI TẬP
Lưu ý khi làm bài tập:
1 Sự chuyển đổi giữa nồng độ phần trăm và nồng độ mol
Công thức chuyển từ nồng độ % sang nồng độ CM
d là khối lượng riêng của dung dịch g/ml
M là phân tử khối của chất tan
Chuyển từ nồng độ mol (M) sang nồng độ %
2 Chuyển đổi giữa khối lượng dung dịch và thể tích dung dịch.
Thể tích của chất rắn và chất lỏng: V =
m D
Trong đó d là khối lượng riêng: d(g/cm3) có m (g) và V (cm3) hay ml
d(kg/dm3) có m (kg) và V (dm3) hay lit
3 Pha trộn dung dịch
C M= c %.d
M 1000
C %= M×C M.1000
d
C% = m ct
m dd x 100%
CM = V n
dd
Trang 3a) Phương pháp đường chéo
Khi pha trộn 2 dung dịch có cùng loại nồng độ ( CM hay C%), cùng loại chất tan thì có thể dùng phương pháp đường chéo
Trộn m1 gam dung dịch có nồng độ C1% với m2 gam dung dịch có nồng độ C2% thì thu được dung dịch mới có nồng độ C%
m 1 gam dung dịch C 1 C 2 - C
C
m1
m2=
|C2−C|
|C1−C|
m 2 gam dung dịch C 2 C 1 - C
Trộn V1 ml dung dịch có nồng độ C1 mol với V2 ml dung dịch có nồng độ C2 mol thì thu được dung dịch mới có nồng độ C mol và giả sử có thể tích V1+V2 ml:
V 1 ml dung dịch C 1 C 2 - C
C
V1
V2=
|C2−C|
|C1−C|
V 2 ml dung dịch C 2 C 1 - C
Sơ đồ đường chéo còn có thể áp dụng trong việc tính khối lượng riêng D
V 1 lít dung dịch D 1 D 2 - D
D
V1
V2=
|D2−D|
|D1−D|
V 2 lít dung dịch D 2 D 1 - D
(Với giả thiết V = V1 + V2 )
b) Dùng phương trình pha trộn: m1C1 + m2C2 = (m1 + m2).C
Trong đó: m1 và m2 là số gam dung dịch thứ nhất và dung dịch thứ hai C1 và C2 là nồng độ % dung dịch thứ nhất và dung dịch thứ hai
C là nồng độ dung dịch mới tạo thành sau khi pha trộn
m1 (C1 -C) = m2 ( C -C2)
C1 > C > C2
Từ phương trình trên ta rút ra:
m1
m2=
C−C2
C1−C
Khi pha trộn dung dịch, cần chú ý:
Có xảy ra phản ứng giữa các chất tan hoặc giữa chất tan với dung môi? Nếu có cần phân biệt chất đem hòa tan với chất tan
Ví dụ: Cho Na2O hay SO3 hòa tan vào nước, ta có các phương trình sau:
Na2O + H2O ⃗ 2NaOH
SO3 + H2O ⃗ H2SO4
Khi chất tan phản ứng với dung môi, phải tính nồng độ của sản phẩm chứ không phải tính nồng độ của chất tan đó
Ví dụ: Cần thêm bao nhiêu gam SO3 vào 100 gam dung dịch H2SO4 10%
để được dung dịch H2SO4 20%
Trang 4Hướng dẫn cách giải: Gọi số x là số mol SO3 cho thêm vào
Phương trình: SO3 + H2O ⃗ H2SO4
x mol x mol
m H2SO 4 tạo thành là 98x; m SO 3 cho thêm vào là 80x
C% dung dịch mới:
10+98 x
80 x+100=
20 100 Giải ra ta có x=
50
410 mol m SO 3 thêm vào 9,756 gam Cũng có thể giải theo phương trình pha trộn như đã nêu ở trên
4 Tính nồng độ các chất trong trường hợp các chất tan có phản ứng với nhau.
a) Viết phương trình phản ứng hóa học xảy ra để biết chất tạo thành sau phản ứng
b) Tính số mol (hoặc khối lượng) của các chất sau phản ứng
c) Tính khối lượng hoặc thể tích dung dịch sau phản ứng
Cách tính khối lượng sau phản ứng:
Nếu chất tạo thành không có chất bay hơi hoặc kết tủa
m dd sau phản ứng = ∑mcác chất tham gia
Nếu chất tạo thành có chất bay hơi hay kết tủa
m dd sau phản ứng = ∑mcác chất tham gia - m khí
m dd sau phản ứng = ∑mcác chất tham gia - m kết tủa
hoặc: m dd sau phản ứng = ∑mcác chất tham gia - m kết tủa - mkhí
Chú ý: Trường hợp có 2 chất tham gia phản ứng đều cho biết số mol (hoặc khối
lượng) của 2 chất, thì lưu ý có thể có một chất dư Khi đó tính số mol (hoặc khối lượng) chất tạo thành phải tính theo lượng chất không dư d) Nếu đầu bài yêu cầu tính nồng độ phần trăm các chất sau phản ứng, nên tính khối lượng chất trong phản ứng theo số mol, sau đó từ số mol qui ra khối
lượng để tính nồng độ phần trăm
5 Sự chuyển từ độ tan sang nồng độ phần trăm và ngược lại
Chuyển từ độ tan sang nồng độ phần trăm: Dựa vào định nghĩa độ tan, từ đó tính khối lượng dung dịch suy ra số gam chất tan trong 100 gam dung dịch
Chuyển từ nồng độ phần trăm sang độ tan: Từ định nghĩa nồng độ phần trăm, suy ra khối lượng nước, khối lượng chất tan, từ đó tính 100 gam nước chứa bao nhiêu gam chất tan
Biểu thức liên hệ giữa độ tan (S) và nồng độ phần trăm của chất tan trong dung dịch bão hòa:
C% =
S 100+S×100 %
Trang 56 Bài tốn về khối lượng chất kết tinh
Khối lượng chất kết tinh chỉ tính khi chất tan đã vượt quá độ bão hịa của dung dịch
1 Khi gặp dạng bài tốn làm bay hơi c gam nước từ dung dịch cĩ nồng độ a% được
dung dịch mới cĩ nồng độ b% Hãy xác định khối lượng của dung dịch ban đầu ( biết b% > a%).
Gặp dạng bài tốn này ta nên giải như sau:
- Giả sử khối lượng của dung dịch ban đầu là m gam
- Lập được phương trình khối lượng chất tan trước và sau phản ứng theo m, c,
a, b
+ Trước phản ứng:
a×m
100 + Sau phản ứng:
b(m−c )
100
- Do chỉ cĩ nước bay hơi cịn khối lượng chất tan khơng thay đổi
Ta cĩ phương trình:
Khối lượng chất tan:
a×m
100 =
b(m−c)
100
Từ phương trình trên ta cĩ: m=
bc b−a (gam)
B C©u hái vµ Bµi tËp
Câu 1: Xác định lượng NaCl kết tinh trở lại khi làm lạnh 548 gam dung dịch muối ăn bão hoà ở 50oC xuống OoC Biết độ tan của NaCl ở 50oC là 37 gam và ở OoC là
35 gam ĐS: mNaCl ket tinhá 8( )g
Câu 2: Hoà tan 450g KNO3 vào 500g nước cất ở 2500C (dung dịch X) Biết độ tan của KNO3 ở 200C là32g Hãy xác định khối lượng KNO3 tách ra khỏi dung dịch khi làm lạnh dung dịch X đến 200C
ĐS: mKNO tach ra khoi dd 3 ù û 290( )g
Câu 3: Cho 0,2 mol CuO tan hết trong dung dịch H2SO4 20% đun nóng (lượng vừa đủ) Sau đó làm nguội dung dịch đến 100C Tính khối lượng tinh thể CuSO4.5H2O đã tách khỏi dung dịch, biết rằng độ tan của CuSO4 ở 100C là 17,4g
ĐS: mCuSO 5H O 4 2 30, 7( )g
1 Hồ tan 25,5 gam NaCl vào 80 gam nước ở 200C được dung dịch A Hỏi dung dịch A đã bão hịa hay chưa? Biết độ tan của NaCl ở 200C là 38 gam
Trang 62 Khi làm lạnh 600 gam dung dịch bão hòa NaCl từ 900C xuống 100C thì có bao nhiêu gam muối NaCl tách ra Biết rằng độ tan của NaCl ở 900C là 50 gam và ở
100C là 35 gam
3 Một dung dịch có chứa 26,5 gam NaCl trong 75 gam H2O ở 20 0C Hãy xác định lượng dung dịch NaCl nói trên là bão hòa hay chưa bão hòa? Biết rằng độ tan của NaCl trong nước ở 200C là 36 gam
4 Hòa tan 7,18 gam muối NaCl vào 20 gam nước ở 200C thì được dung dịch bão hòa Độ tan của NaCl ở nhiệt độ đó là :
A 35 gam B.35,9 gam C 53,85 gam D 71,8 gam
a) Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính nồng độ mol/l của dung dịch A b) Tính thể tích dung dịch H2SO4 20% (d =1,14 g/ml) cần để trung hòa dung dịch A
c) Tính nồng độ mol/l của dung dịch thu được sau khi trung hòa
5 a) Hòa tan 4 gam NaCl trong 80 gam H2O Tính nồng độ phần trăm của dung
dịch
b) Chuyển sang nồng độ phần trăm dung dịch NaOH 2M có khối lượng riêng d
= 1,08 g/ml
c) Cần bao nhiêu gam NaOH để pha chế được 3 lít dung dịch NaOH 10% Biết khối lượng riêng của dung dịch là 1,115 g/ml
6 Dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,2 M (dung dịch A) Dung dịch H2SO4 có nồng độ
0,5M (dung dịch B)
a) Nếu trộn A và B theo tỷ lệ thể tích VA: VB = 2 : 3 được dung dịch C Hãy xác định nồng độ mol của dung dịch C
b) Phải trộn A và B theo tỷ lệ nào về thể tích để được dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,3 M
7 Đồng sunfat tan vào trong nước tạo thành dung dịch có màu xanh lơ, màu xanh
càng đậm nếu nồng độ dung dịch càng cao Có 4 dung dịch được pha chế như sau (thể tích dung dịch được coi là bằng thể tích nước)
A dung dịch 1: 100 ml H2O và 2,4 gam CuSO4
B dung dịch 2: 300 ml H2O và 6,4 gam CuSO4
C dung dịch 3: 200 ml H2O và 3,2 gam CuSO4
D dung dịch 4: 400 ml H2O và 8,0 gam CuSO4
Hỏi dung dịch nào có màu xanh đậm nhất?
A dung dịch 1 B Dung dịch 2 C Dung dịch 3 D Dung dịch 4
8 Hoà tan 5,72 gam Na2CO3.10 H2O (Sôđa tinh thể) vào 44,28 ml nước Nồng độ
phần trăm của dung dịch thu được là:
A 4,24 % B 5,24 % C 6,5 % D 5%
9 Hòa tan 25 gam CaCl2.6H2O trong 300ml H2O Dung dịch có D là 1,08 g/ml
a) Nồng độ phần trăm của dung dịch CaCl2 là:
Trang 7A 4% B 3,8% C 3,9 % D Tất cả đều sai
b) Nồng độ mol của dung dịch CaCl2 là:
A 0,37M B 0,38M C 0,39M D 0,45M
10.a) Phải lấy bao nhiêu ml dung dịch H2SO4 96%(D =1,84 g/ml) để trong đó có
2,45 gam H2SO4?
11.b) Oxi hóa hoàn toàn 5,6 lít khí SO2 (đktc) vào trong 57,2 ml dung dịch H2SO4
60% (D =1,5 g/ml) Tính nồng độ % của dung dịch axit thu được
12.Tính khối lượng muối natri clorua có thể tan trong 830 gam nước ở 250C Biết rằng ở nhiệt độ này độ tan của NaCl là 36,2 gam
Đáp số: 300,46 gam
13.Xác định độ tan của muối Na2CO3 trong nước ở 180C Biết rằng ở nhiệt độ này 53 gam Na2CO3 hòa tan trong 250 gam nước thì được dung dịch bão hòa Đáp số: 21,2 gam
14.Hòa tan m gam SO3 vào 500 ml dung dịch H2SO4 24,5% (D = 1,2 g/ml) thu được
dung dịch H2SO4 49% Tính m?
Đáp số: m = 200 gam
15.Làm bay hơi 300 gam nước ra khỏi 700 gam dung dịch muối 12% nhận thấy có
5 gam muối tách ra khỏi dung dịch bão hòa Hãy xác định nồng độ phần trăm của dung dịch muối bão hòa trong điều kiện thí nghiệm trên
Đáp số: 20%
16.a) Độ tan của muối ăn NaCl ở 200C là 36 gam Xác định nồng độ phần trăm của dung dịch bão hòa ở nhiệt độ trên
b) Dung dịch bão hòa muối NaNO3 ở 100C là 44,44% Tính độ tan của NaNO3 Đáp số: a) 26,47% b) 80 gam
17.Trộn 50 ml dung dịch HNO3 nồng độ x mol/l với 150 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2
mol/l thu được dung dịch A Cho mẩu quì tím vào dung dịch A thấy quì tím chuyển màu xanh Them từ từ 100 ml dung dịch HCl 0,1mol/l vào dung dịch A thì thấy quì tím trở lại màu tím Tính nồng độ x mol/l
Đáp số: x = 1 mol/l
18 Hòa tan 155 gam natri oxit vào 145 gam nước để tạo thành dung dịch có tính
kiềm
- Viết phương trình phản ứng xảy ra
- Tính nồng độ % dung dịch thu được
Đáp số: 66,67%
19 Hòa tan 25 gam chất X vào 100 gam nước, dung dịch có khối lượng riêng là
1,143 g/ml Nồng độ phần trăm và thể tích dung dịch lần lượt là:
A 30% và 100 ml B 25% và 80 ml C 35% và 90 ml D 20% và 109,4 ml
Đáp số: D đúng
Trang 820 Hòa tan hoàn toàn 6,66 gam tinh thể Al2(SO4)3 xH2O vào nước thành dung
dịch
A Lấy 1/10 dung dịch A cho tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thì thu được 0,699 gam kết tủa Hãy xác định công thức của tinh thể muối sunfat nhôm ngậm nước ở trên
Đáp số: Al2(SO4)3.18H2O
21 Có 250 gam dung dịch NaOH 6% (dung dịch A).
a) Cần phải trộn thêm vào dung dịch A bao nhiêu gam dung dịch NaOH 10% để được dung dịch NaOH 8%?
b) Cần hòa tan bao nhiêu gam NaOH vào dung dịch A để có dung dịch NaOH 8%?
c) Làm bay hơi nước dung dịch A, người ta cũng thu được dung dịch NaOH 8% Tính khối lượng nước bay hơi?
Đáp số: a) 250 gam, b) 10,87 gam, c) 62,5 gam
22 a) Cần lấy bao nhiêu ml dung dịch có nồng độ 36 % ( D=1,16 g/ ml) để pha 5
lít dung dịch axit HCl có nồng độ 0,5 mol/l?
b) Cho bột nhôm dư vào 200 ml dung dịch axit HCl 1 mol/l ta thu được khí H2 bay ra
- Viết phương trình phản ứng và tính thể tích khí H2 thoát ra ở đktc
- Dẫn toàn bộ khí hiđro thoát ra ở trên cho đi qua ống đựng bột đồng oxit dư nung nóng thì thu được 5,67 gam đồng Viết phương trình phản ứng và tính hiệu suất của phản ứng này?
Đáp số: a) 213 ml, b) 2,24 lít hiệu suất : 90%
23 Trộn lẫn 50 gam dung dịch NaOH 10% với 450 gam dung dịch NaOH 25 %.
a) Tính nồng độ sau khi trộn
b) Tính thể tích dung dịch sau khi trộn biết tỷ khối dung dịch này là 1,05
Đáp số: a) 23,5 % b) 0,4762 lít
24 Trộn 150 gam dung dịch NaOH 10% vào 460 gam dung dịch NaOH x% để
tạo thành dung dịch 6% x có giá trị là:
A 4,7 B 4,65 C 4,71 D 6
Đáp số: A đúng
25 a) Cần thêm bao nhiêu gam nước vào 500 gam dung dịch NaCl 12% để có
dung dịch 8%
b) Phải pha thêm nước vào dung dịch H2SO4 50% để thu được một dung dịch H2SO4 20% Tính tỷ lệ về khối lượng nước và lượng dung dịch axit phải dùng?
c) Cần lấy bao nhiêu gam tinh thể CuSO4 5 H2O và bao nhiêu gam dung dịch CuSO4 4% để điều chế 500 gam dung dịch CuSO4 8%?
Đáp số: a) 250 g, b)
3
2 , c) 466,67 gam
Trang 926 Biết độ tan của muối KCl ở 200C là 34 gam Một dung dịch KCl nóng có chứa
50 gam KCl trong 130 gam nước được làm lạnh về nhiệt độ 200C.Hãy cho biết:
a) Có bao nhiêu gam KCl tan trong dung dịch
b) có bao nhiêu gam KCl tách ra khỏi dung dịch
Đáp số: a) 44,2 gam b) 5,8 gam
27.a) Làm bay hơi75 ml nước từ dung dịch H2SO4 có nồng độ 20% được dung dịc
mới có nồng độ 25%.Hãy xác định khối lượng của dung dịch ban đầu Biết khối lượng riêng của nước D = 1 g/ml
b) Xác định khối lượng NaCl kết tinh trở lại khi làm lạnh 548 gam dung dịch muối ăn bão hòa ở 500C xuống 00C Biết độ tan của NaCl ở 500C là 37 gam và ở 00C
là 35 gam
Đáp số: a) 375 gam, b) 8 gam
28 Hoà tan NaOH rắn vào nước để tạo thành hai dung dịch A và dung dịch B với
nồng độ phần trăm của dung dịch A gấp 3 lần nồng độ phần trăm của dung dịch B Nếu đem pha trộn hai dung dịch A và dung dịch B theo tỷ lệ khối lượng mA: mB = 5 :
2 thì thu được dung dịch C có nồng độ phần trăm là 20% Nồng độ phần trăm của hai dung dịch A và dung dịch B lần lượt là:
A 24,7% và 8,24% B 24% và 8% C 27% và 9 % D 30% và 10% Đáp số: A đúng
49 a)Hòa tan 24,4 gam BaCl2 xH2O vào 175,6 gam H2O thu được dung dịch 10,4% Tính x
b) Cô cạn từ từ 200 ml dung dịch CuSO4 0,2M thu được 10 gam tinh thể CuSO4 yH2O Tính y
Trang 10TỐN VỀ ĐỘ TAN VÀ TINH THỂ HYĐRAT
I- KIẾN THỨC CƠ BẢN:
1)Cơng thức tốn:
ct
H O2
m
m
( gam/ 100g H2O)
C%
100 C%
( C% là nồng độ % của dung dịch bão hịa)
S
100 S
( C% là nồng độ % của dung dịch bão hịa)
2) Bài tốn xác định lượng kết tinh.
* Khi làm lạnh một dung dịch bão hịa chất tan rắn thì độ tan thường giảm xuống, vì vậy cĩ một phần chất rắn khơng tan bị tách ra ( gọi là phần kết tinh):
+ Nếu chất kết tinh khơng ngậm nước thì lương nước trong hai dung dịch bão hịa bằng nhau
+ Nếu chất rắn kết tinh cĩ ngậm nước thì lượng nước trong dung dịch sau ít hơn trong dung dịch ban đầu:
mH O2 ( sau) mH O2 ( H O
2
dd dd bđ) - m (KT)
* Các bước giải tốn:
TH1: chất kết tinh khơng ngậm nước TH 2: chất kết tinh ngậm nước
B 1 : Xác định m ct và mH O2
cĩ trong ddbh
ở t0 cao
B 2 : Xác định m ct cĩ trong ddbh ở t0 thấp
( lượng nước khơng đổi)
S
100
B 3 : Xác định lượng chất kết tinh:
KT
m m (nh iệt độ cao ) m ( nhiệt độ thấp )
B 1 : Xác định m ct và mH O2
cĩ trong ddbh ở t0 cao
B 2 : Đặt số mol của hiđrat bị kết tinh là
a (mol)
2
B 3 : Lập phương trình biểu diễn độ tan
của dung dịch sau ( theo ẩn a)
ct 2
H O2
m
m
B 4 : Giải phương trình và kết luận.
* Phương pháp giải thơng minh:
Cĩ thể giải được các bài tốn xác định dượng kết tinh bằng phương pháp đường chéo Muốn làm được điều này chúng ta phải đặt giả thiết ngược