CM - Mối quan hệ giữa độ tan S và nồng độ phần trămC % ; mối quan hệ giữa nồng độ phần trăm C % và nồng độ mol CM II- Một số dạng bài tập liên quan đến dung dịch có giải Vận dụng lí t
Trang 1DUNG DỊCH CHUYÊN ĐỀ NÂNG CAO BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC – THCS
I - Nắm được khái niệm dung dịch , độ tan, dung dịch bão hoà , dung dịch chưa bão hoà , dung dịch quá bão hoà , nồng độ dung dịch , tinh thể hiđrat (tinh thể ngậm nước )
- Nắm được các công thức tính :
dd ct dm
.100
ct dm
m
S
m
% ct .100(%)
dd
m C
m
%
ct dd
m m C
100%%. dd
ct
M
n C
V
n C V M.
M
n V C
Số mol = m(M gam) = Vokhí22,4(lít) = pV RT(kh) = Vdd (lít) CM
- Mối quan hệ giữa độ tan (S) và nồng độ phần trăm(C %) ; mối quan hệ giữa
nồng độ phần trăm (C %) và nồng độ mol (CM)
II- Một số dạng bài tập liên quan đến dung dịch có giải
Vận dụng lí thuyết đã học giải các dạng bài tập sau :
- Bài toán tính lượng chất tách ra hay thêm vào khi thay đổi nhiệt độ dung dịch bão hoà đã cho sẵn
- Bài toán pha chế dung dịch : hai dung dịch giống nhau khác nồng độ ; hai dung dịch phản ứng với nhau :
- Xác định công thức phân tử của muối kép ngậm nước
III- Bài tập vận dụng
NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I- Nội dung:
1 Dung dịch : là hỗn hợp đồng nhất của dung môi , chất tan và sản phẩm của
sự tương tác giữa chúng
dd ct dm
2 Độ tan (S)
Trang 2Độ tan của một chất là số gam chất đó tan trong 100g nước tạo thành dung dịch bão hoà ở một nhiệt độ nhất định
.100
ct dm
m S m
* Độ tan của một chất phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và áp suất vào bản chất của chất tan và dung môi
* Độ tan của chất rắn tăng khi nhiệt độ tăng Độ tan của chất khí tăng khi nhiệt độ giảm hoặc áp suất tăng
3 Dung dịch bão hoà , chưa bão hoà và quá bão hoà :
3.1 Dung dịch chưa bão hoà : là dung dịch không thể hoà tan thêm chất tan ở một nhiệt
3.2 Dung dịch chưa bão hoà là dung dịch có thể hoà tan thêm chất tan, nghĩa là lượng
chất tan chưa đạt tới giá trị của độ tan (m ct S)
3.3 Dung dịch quá bão hoà là dung dịch có lượng chất tan vượt quá giá trị độ tan ở
Dung dịch quá bão hoà thường xảy ra khi hoà tan chất tan ở nhiệt độ cao sau đó làm nguội từ từ , Khi để nguội lượng chất tan tách ra khỏi dung dịch dưới dạng muối kết tinh
4 Nồng độ dung dịch
- Nồng độ dung dịch là đại lượng biểu thị lượng chất tan trong đơn vị thệ tích hoặc đơn vị
khối lượng của dung dịch
Dung dịch chứa lượng chất tan có thể so sánh được với lượng dung môi gọi là dung dịch đặc
Dung dịch chứa lượng chất tan với lượng không thể so sánh được với lượng dung môi gọi là dung dịch loãng
MỘT SỐ CÁCH BIỂU THỊ NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH THƯỜNG GẶP :
4.1 Nồng độ phần trăm (%) là số gam chất tan có trong 100g dung dịch
% ct .100(%)
dd
m C
m
.100(%)
%
ct dd
m m C
100%%. dd
ct
m Một số chú ý khi dùng công thức trên :
* Khối lượng dung dịch : m dd m ct m dm
Ví dụ : Hoà tan 30g muối ăn vào 270 g nước Tính C% của dung dịch thu được
Giải
Khối lượng dung dịch : m dd m ct m dm 30 270 300 g
Nồng độ C% của dung dịch thu được : % 100 30 .100 10%
300
ct dd
m C
m
Trang 3* Khối lượng chất tan và khối lượng dung dịch phải cùng đơn vị
Ví dụ : Hoà tan 33,6 lit khí hiđrô clorua HCl 245,25 gam nước Tính nồng
độ C% của dung dịch thu được
Giải
Số mol khí HCl là : 33,6 1,5
22, 4 22, 4
HCl
V
Khối lượng HCl (chất tan ) là : m HCl n HCl.M HCl 1,5.36,5 =54,75g
Nồng độ C% của dd HCl là : % 100 54,75 .100
245, 25 54,75
ct
dm ct
m C
* Khi hoà tan chất tan vào nước hoặc khi trộn hai dung dịch vơí nhau có phản ứng hoá học xảy ra thì phải xác định lại thành phần của dung dịch sau phản ứng và nhớ loại trừ các khí thoát ra hay lượng kết tủa xuất hiện trong phản ứng
ra khỏi dung dịch : m ddsau m ddtruoc m
Ví dụ : Cho 5,6 gam sắt vào dung dung dịch axit HCl 3,65 % thu được dung
dịch muối sắt (II) clorua và khí hiđrô
a/ Tính khối lượng dung dịch HCl 3,65% để phản ứng xảy ra vừa đủ
b/ Tính nồng độ C% của dung dịch thu được sau phản ứng
Giải
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
0,1mol 0,2 mol 0,1 mol 0,1mol
Số mol Fe tham gia phản ứng là : 5,6 0,1
56
Fe Fe Fe
m
M
Khối lượng HCl cần dùng là : m HCl n HCl.M HCl 0, 2.36,5 7,3 g
Khối lượng dung dịch HCl cần dùng là : ( )
7,3.100
HCl
dd HCl
m
C
Khối lượng FeCl2 thu được sau phản ứng : m FeCl2 n FeCl2 M FeCl2 0,1.127 12,7 g
Khối lượng dung dịch sau phản ứng : m dd saupu( ) m Fem ddHCl m H2
= 5,6 + 200 - 0,1.2 =205,4g
Nồng độ C% của dung dịch sau phản ứng :
2
2
12,7
205, 4
FeCl FeCl
ddspu
m C
m
* Đa số chất tan khí hoà tan vào nước thì khối lượng không đổi ví dụ : NaCl , HCl , NaOH …
* Nhưng cũng có chất khi hoà tan vào nước thì lượng chất tan thu được giảm
Ví dụ Khi hoà tan a gam CuSO4.5H2O vào nước thì m ct 160250a gam
* Hoặc khối lượng tăng trong trường hợp chất đem hoà tan tác dụng với nuớc tạo thành chất mới
Ví dụ : Hoà tan a gam SO3 vào nước thì do
Trang 4SO3 + H2O H2SO4
nên 2 4
98.
80
ct H SO
a
* Nếu chất tan trong dung dịch được tạo thành từ nhiều nguồn khác nhau thì lượng chất tan trong dung dịch bằng tổng khối lượng chất tan của các nguồn
Ví dụ : Hoà tan a gam tinh thể CuSO4 5H2O vào b gam dd CuSO4 C% thì 160. .
250 100
ct
* Khi một dung dịch chứa nhiều chất tan thì khối lượng chất tan được tình riêng cho từng chất còn khối lượng dung dịch dùng chung cho tất cả các chất
Ví dụ : Hoà tan 10g NaCl và 20g MgCl2 vào 200g nước Tính nồng độ % của dd muối thu được
Giải
10 20 200 230
dd ct dm
10.100
%
230
NaCl
2
20.100
%
230
MgCl
* Khối lượng riêng của dung dịch là khối lượng của 1 ml dung dịch tính bằng gam: d m
V
* Nếu bài toán tính C% mà cho biết thể tích dung dịch thì ta có : mdd d V
4.2 Nồng độ mol ( C M )biểu thị số mol chất tan trong 1 lit dung dịch
.1000 ( ) ( )
M
n n C
V l V ml
n C V M.
M
n V C
Nêu đề bài cho khối lượng dung dịch thì ta có : dd
dd
m V
d
4.3 Mối quan hệ giữa C M và C%
% .10
M
C d C
M
Bài toán: Từ các công thức đã học lập biểu thức liên hệ giữa CM , C% và d
Giải
Ta có : m dd d V.
100%%. dd 100%% . ct
m ct 100%.C% .d V
n
Trang 5% .1000 % .10 100%.
M
C
Aùp dụng : Khối lượng riêng của một dung dịch CuSO4 là 1,206g/ml Đem cô cạn 414,594mldung dịch này thu được 140,625g tinh thể CuSO4 5H2O Tính nồng độ C
% và CM của dung dịch nói trên
Giải
Cách 1: Từ sự so sánh công thức tinh thể CuSO4.5H2O và công thức muối đồng sunfat CuSO4 ta rút ra : 4 5 2 4
140,625
0,5625 250
CuSO H O CuSO
Số ml dung dịch là :0,414594(l)
Nồng độ mol của dung dịch CuSO4 là : M 0, 4145940,5625
n C V
Khối lượng CuSO4 là : m CuSO4 n CuSO4.M CuSO4 0,5625.160 90 g
Khối lượng dung dịch : m dd d V 414,594.1, 206 500 g
Nồng độ mol của dung dịch CuSO4 là : 4
4
90.100
500
CuSO CuSO
dd
m C
m
Cách 2: Khối lượng của CuSO4 ( chất tan ) là : 4
160 140,625 90 250
CuSO
Số mol CuSO4 là : 4
90 0,5625 160
CuSO
m
M
Khối lượng dung dịch : m dd d V 414,594.1, 206 500 g
Nồng độ phần trăm và nồng độ mol của dung dịch là :
4 4
90.100
500
CuSO CuSO
dd
m C
m
0,5625
0, 414594
M
n C V
Hoặc : % .10 18.10.1, 206 1,35675
160
M
M
5.2 Mối quan hệ giữa độ tan (S) và nồng độ C% của dung dịch bão hoà
% 100(%)
100
S C
S
Ví dụ : Ở 200C hoà tan14,36 gam muối ăn vào 40g nước thì thu được dung dịch bão hoà
a/ Tính độ tan của muối ăn ở 200C
b/ Tính nồng độ C% của dung dịch bão hoà
Giải
a/ Th eo công thức tính độ tan ta có : 0 14,36
(20 ) 100 100
40
ct NaCl
dm
m
m
b/ Nồng độ C% của dung dịch bão hoà :
Trang 6.100 35,9
100 35,9 100
S C S
II Bài tập :
Dạng 1: Pha trộn hai dung dịch khác nồng độ , cùng loại chất tan:
1.1 Trộn hai dung dịch cùng loại chất cùng loại nồng độ C%
Bài toán tổng quát1 : Cho hai dung dịch chứa cùng chất tan có nồng độ C1% ( dung dịch 1) và nồng độ C2% ( dung dịch 2) Xác định nồng độ C% của dung dịch sau khi pha trộn
Cách tiến hành :
Cách 1: Aùp dụng định luật bảo toàn khối lượng : khối lượng dung dịch thu được
sau khi trộn bằng tổng khối lượng hai dung dịch đem dùng Khối lượng chất tan sau khi trộn bằng tổng khối lượng chất tan trong hai dung dịch đem dùng
- Khối lượng dung dịch sau khi pha trộn là : m dd(3) m dd(1) m dd(2)
Khối lượng chất tan sau khi pha trộn : 1 (1) 2 (2)
100% 100%
Nồng độ C% của dung dịch sau khi pha trộn là : (3)
3
(3)
% ct .100%
dd
m C
m
Cách 2: Aùp dụng quy tắc đường chéo :
m1 C1% C2% - C3%
C3%
m2 C2% C3% - C1%
1 2 3
m
( giả sử C1% < C2% )
* Chú ý : C1% < C3% < C2%
Ví dụ:Trộn 50g dung dịch NaOH 8% vào 450g dung dịch NaOH 20% Tính nồng
độ phần trăm và nồng độ mol của dung dịch sau khi trộn , biết d=1,1g/ml
Giải Cách1: Aùp dụng định luật bảo toàn khối lượng : tổng khối lượng dung dịch thu
được sau khi trộn bằng tổng khối lượng dung dịch đem dùng Khối lượng chất tan sau khi trộn bằng tổng khối lượng chất tan trong hai dung dịch đem dùng
- Khối lượng dung dịch sau khi pha trộn là : m dd(3) m dd(1) m dd(2)= 50+450=500 g Khối lượng chất tan sau khi pha trộn : 1 (1) 2 (2)
100% 100%
= 50.8% 450.20% 4 90 94
100% 100% g
Nồng độ C% của dung dịch sau khi pha trộn là : (3)
3
(3)
94
% 100% 100
500
ct dd
m C
m
Nồng độ mol của dung dịch là : M % .10 18,8.1,1.1040
C
M
Trang 7
Cách 2: Gọi C3% là nồng độ phần trăm của dung dịch sau khi pha trộn
Aùp dụng sơ đồ đường chéo ta có :
m1 = 50g 8% 20% - C3%
C3%
m2 = 450g 20% C3% - 8%
3
20 % 50
450 % 8%
C C
Giải phương trình trên ta được C3% = 18,8M
Bài toán tổng quát 2 : Cho hai dung dịch chứa cùng chất tan có nồng độ C1% ( dung dịch 1) và nồng độ C2% ( dung dịch 2) Hỏi phải pha trộn chúng theo tỉ lệ khối lượng như thế nào để thu được dung dịch có nồng độ C3% ( dung dịch 3)
Cách tiến hành :
Cách 1: Aùp dụng định luật bảo toàn khối lượng : khối lượng dung dịch thu được
sau khi trộn bằng tổng khối lượng hai dung dịch đem dùng Khối lượng chất tan sau khi trộn bằng tổng khối lượng chất tan trong hai dung dịch đem dùng
- Gọi m1 (g) là khối lượng dung dịch 1 nồng độ C1%
- Gọi m2 (g) là khối lượng dung dịch 2 nồng độ C2%
- Khối lượng chất tan trong dung dịch (1) và (2) lần lượt là :
1 1
(1)
%.
100
ct
(2)
%.
100
ct
- Khối lượng dung dịch 3 nồng độ C3% là : (m1 + m2)
- Khối lượng chất tan trong dung dịch 3(sau khi pha trộn ) nồng độ
C3% là
(3)
%.( ) 100
ct
Vì pha trộn hai dung dịch cùng loại chất tan nên khối lượng chất tan sau khi pha trộn ( dung dịch 3) bằng tổng khối lượng chất tan trong hai dung dịch ban đầu
Ta có : (m1 + m2 ).C3% = m1 C1% + m2.C2%
1 2 3
m
( giả sử C1% < C2% )
Cách 2: Aùp dụng quy tắc đường chéo :
m1 C1% C2% - C3%
C3%
m2 C2% C3% - C1%
1 2 3
m
( giả sử C1% < C2% )
Ví dụ: Cần phải trộn dung dịch NaOH 5% với dung dịch NaOH 10% theo tỉ lệ khối
lượng thế nào để thu được dung dịch NaOH 8%
Giải
Trang 8Cách 1: Gọi x g là khối lượng dung dịch NaOH 5% cần dùng thì ct 1005.
x
Gọi y là khối lượng dung dịch NaOH 10% cần dùng thì ct 10.100
y
Khối lượng dung dịch sau khi pha trộn là : (x+y) g
Khối lượng chất tan sau khi pha trộn là : (1005.x + 10.100y ) =5.x10010.y g
Nồng độ phần trăm của dung dịch sau khi pha trộn là :
5 10.
100
C
x y
5.x10010.y 8.(100x y ) 2.y = 3.x x y 23
Vậy cần trộn dung dịch NaOH 5% và dung dịch NaOH 10% theo tỉ lệ khối lượng là
2 : 3
Cách 2: Gọi m1 và m2 lần lượt là khối lượng dung dịch NaOH 5% và dung dịch
NaOH10% cần dùng Aùp dụng quy tắc đường chéo ta có
m1 5% 10% - 8% = 2%
8%
m2 10% 8% - 5% = 3%
1
2
2 3
m
Vậy cần trộn dung dịch NaOH 5% và dung dịch NaOH 10% theo tỉ lệ khối lượng là 2 : 3
Ví dụ : Tính khối lượng dung dịch HCl 38% và khối lượng dung dịch HCl 8% để pha
trộn thành 4lit dung dịch HCl 20% (d= 1,1g/ ml)
Giải
- Khối lượng dung dịch sau khi trộn là : m dd V d 4.1,1 /kg l = 4,4kg
- Gọi m1 (g) là khối lượng dung dịch HCl nồng độ 38%
- Gọi m2 (g) là khối lượng dung dịch HCl nồng độ 8%
m1 + m2 = 4,4 (kg) (*)
- Theo sơ đồ đường chéo ta có :
m1 38% 20% - 8% = 12%
20%
m2 8% 38% - 20% = 18%
1
2
12 18
m
m (**) Giải hệ phương trình (*) và (**) ta có : m1 = 1,76 kg và m2 = 2,64kg
1.2Trộn hai dung dịch cùng loại chất cùng loại nồng độ CM
Trang 9Bài toán tổng quát : Cho hai dung dịch chứa cùng chất tan có nồng độ CM(1) ( dung dịch 1) và nồng độ CM(2) Hỏi phải pha trộn theo tỉ lệ thể tích như thế nào để được dung dịch có nồng độ CM(3) ( dung dịch 3)
Cacùh tiến hành :
Cách 1: Aùp dụng định luật bảo toàn khối lượng : Số mol của dung dịch thu
được sau khi pha trộn ( dung dịch 3 ) bằng tổng số mol của các chất có trong dung dịch 1 và dung dịch 2
- Gọi V1 (l) là thể tích dung dịch 1 nồng độ CM(1)
- Gọi V2 (l) là thể tích dung dịch 2 nồng độ CM(2)
- Giả sử trộn V1 lit dung dịch 1 nồng độ CM(1) với V2 lít dung dịch 2 nồng độ CM(2) tạo ra ( V1 + V2) lítdung dịch 3 nồng độ CM(3)
CM(1) V1 + CM(2) .V2 = ( V1 + V2) CM(3)
1 (2) (3)
V
Cách 2: Aùp dụng quy tác đường chéo :
V1 CM(1) CM(2) - CM(3)
CM(3)
V2 CM(2) CM(3) – CM(1)
V
Ví dụ : Phải trộn dung dịch HCl 0,2M với dung dịch HCl 0,8M theo tỉ lệ thể tích như
thế nào để thu được dung dịch HCl 0,5M?
Giải
Cách 1: Gọi V1 , V2 lần lượt là thể dung dịch HCl 0,2M và dung dịch HCl 0,8M cần dùng để pha chế dung dịch HCl 0,5M
Số mol HCl có trong V1 lit dung dịch HCl 0,2M là : n HCl(1) C M(1) V(1) 0, 2.V1
Số mol HCl có trong V2 lit dung dịch HCl 0,8M là : n HCl(2) C M(2) V(2) 0,8.V2
Giả sứ thể tích của dung dịch sau khi trộn là : V3 = V1 + V2
Nồng độ mol của dung dịch sau khi trộn là : 1 2
(3)
0, 2 0,8.
0,5
M
n C
0,2.V1 + 0,8.V2 = 0,5.V1+ 0,5.V2
0,8V2 – 0,5V2 = 0,5V1 – 0,2V2
0,3V2 = 0,3V1
V2 = V1
Vậy tỉ lệ thể tích cần trộn là V1 : V2 = 1: 1
Cách 2: Aùp dụng quy tắc đường chéo ta có :
V1 lit dd HCl 0,2M 0,8M – 0,5M = 0,3M
Trang 100,5M
V2 lít dd HCl 0,8M 0,5M – 0,2M = 0,3M
1
2
0,3 1 0,3 1
V
Vậy tỉ lệ thể tích cần trộn là V1 : V2 = 1: 1
Ví dụ : Cần dùng bao nhiêu ml dung dịch H2SO4 2,5M và bao nhiêu ml dung dịch
H2SO4 1M để khi pha trộn chúng với nhau được 600ml dung dịch H2SO4
Giải Cách 1: Gọi V1 là thể tích dung dịch H2SO4 2,5M
Gọi V2là thể tích dung dịch H2SO4 1M
V3 = V1 + V2 = 0,6 lít Số mol H2SO4 trong dung dịch 2,5M là : 2,5V1
Số mol H2SO4 trong dung dịch 1M là : 1.(0,6 – V1)
Số mol H2SO4 trong dd sau khi pha trộn là : 2,5V1 + 1.(0,6 –V1) = 1,5V1 + 0,6 (mol) Nồng độ mol của dung dịch sau khi pha trộn : M
n C V
1,5 1 0,6
1,5 0,6
V
1,5V1 = 0,6.1,5 -0,6 1,5V1 = 0,3 V1 = 0,2(l)
Vậy cần dùng 0,2 lit hay 200ml dung dịch H2SO4 2,5M và 0,6 – 0,2 = 0,4 l hay 400ml dung dịch H2SO4 1M
Cách 2: Aùp dụng quy tắc đường chéo ta có :
V1 lit dd H2SO4 2,5M 1,5M – 1 M = 0,5M
1,5M
V2 lít dd H2SO4 1 M 2,5M – 1,5M = 1M
1
2
0,5 1
1 2
V
V (*) Mặt khác : V1 + V2 = 600 ml (**)
Giải hệ phương trình (*) và (**) ta có : V1 = 200ml và V2 = 400ml
Vậy cần dùng 400ml H2SO4 1M trộn với 200ml dung dịch H2SO4 2,5M thu được 600ml dung dịch H2SO4 1,5M
* Chú ý : trong một số trường hợp V 1 + V 2 V 3 mà chỉ có : m dd(3) = m dd(1) + m dd(2)
Ví dụ : Cần bao nhiêu ml dung dịch NaOH 3% (d= 1,05g/ml ) và bao nhiêu ml dung
dịch NaOH 10% (d= 1,12g/ml ) Để pha chế được 2 lit dung dịch NaOH 8% ( d= 1,1g/ml)
Giải