Bồi dưỡng học sinh giỏi hóa phân tích

Đánh giá thành phần cân bằng của các dung dịch: Dựa trên các bước tiến hành : + Mô tả cân bằng, so sánh các cân bằng tìm ra cân bằng chủ yếu quyết định đến thành phần cân bằng của hệ.. +

Một số nội dung về Hóa học Phân tích

Nội dung cần quan tâm :

1 Đánh giá thành phần cân bằng của các dung dịch:

Dựa trên các bước tiến hành :

+ Mô tả cân bằng, so sánh các cân bằng tìm ra cân bằng chủ yếu quyết định đến thành phần cân bằng của hệ

+ Tính toán theo cân bằng theo định luật tác dụng khối lượng, sau đó tính nồng độ cân bằng của các thành phần khác

+ Trường hợp không có một cân bằng chủ yếu quyết định thì phải lập hệ phương trình phi tuyến hoặc đưa về một phương trình phi tuyến Giải hệ phương trình hoặc phương trình phi tuyến tìm thành phần cân bằng của hệ

2 Chuẩn bị một dung dịch có thành phần cân bằng theo mong muốn, thường là các bài toán về dung dịch đệm, sự tạo hợp chất phức, hòa tan kết tủa hoặc kết tủa hoàn toàn

Đây là bài toán ngược, xuất phát từ thành phần cân bằng để tìm điều kiện ban đầu, do vậy :

+ Chọn cấu tử chính trong hệ cân bằng dựa vào thành phần cân bằng của hệ, tính toán các cấu tử liên quan

+ So sánh các hằng số cân bằng của các hệ, tìm ra cân bằng chủ yếu

+ Dựa vào cấu tử chủ yếu để tính lượng chất ban đầu

3 Bài toán chuẩn độ

+ Các điều kiện chuẩn độ, chất chỉ thị của các phương pháp chuẩn độ (chủ yếu quan tâm đến khoảng chuyển màu, sai số chuẩn độ)

+ Sai số chuẩn độ

Các nội dung cụ thể :

1.1 Cân bằng trong dung dịch axit - bazơ

a Axit mạnh, bazơ mạnh Đơn axit, đơn bazơ yếu

* Phương pháp lập phương trình bậc cao để giải : dựa vào định luật bảo toàn điện tích (hay có thể dùng ĐKP)

và định luật tác dụng khối lượng.

[H + ] = [OH - ] + [A - ] ⇒ h 3 + Kah 2 - KWh - (KWKa + KaC) = 0.

- Với dung dịch chứa n đơn axit HAi có nồng độ tương ứng Ci và các hằng số phân li axit K ai Nếu có một axit Ka1C1 >> KajCj (j≠1); KW thì áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân bằng (1); còn nếu không thỏa mãn thì sử dụng phương pháp tính lặp theo n+1 phương trình :

- Tương tự với hệ bazơ

b Đa axit, đa bazơ Các hợp chất lưỡng tính Dung dịch phức hiđroxo của các ion kim loại

- Dung dịch các đa axit, đa bazơ có thể coi như hỗn hợp các đơn axit hay hỗn hợp các đơn bazơ Nếu khong thỏa mãn điều kiện có 1 cân bằng quyết định thì sử dụng phương pháp tính lặp :

n i

n- n-

n-a ( n 1 j)

n ak n-

KK

d Sơ lược lí thuyết về chuẩn độ axit- bazơ

- Phản ứng chuẩn độ (thỏa mãn 3 yêu cầu : đủ nhanh; theo đúng hệ số tỉ lượng, chọn được chỉ thị thích hợp)

- Sai số chuẩn độ : q = P-1 (P là tỉ số chuẩn độ : số đương lượng gam chất chuẩn/số đương lượng gam chất cần chuẩn)

Ví dụ 1 Một dung dịch A gồm HAc 0,010 M và NH4Cl 0,200 M

a Tính pH của dung dịch A

b Xác định điều kiện chuẩn độ riêng axit HAc trong hỗn hợp trên (bằng dung dịch NaOH 0,02M) Nếu được hãy đề nghị phương án chuẩn độ hỗn hợp

c Chuẩn độ 25,0 ml dung dịch A bằng dung dịch NaOH 0,020 M đến màu vàng rõ của Metyl đỏ

b Điều kiện chuẩn độ riêng HAc : Ka1/Ka2 = 4,48 nên có thể chuẩn độ riêng.

M đến màu vàng của Metyl đỏ (pT=6,2)

- Giả sử chuẩn độ hết HAc, chưa chuẩn độ NH4Cl vì KNH4 rất nhỏ vì pT = 6,2 << pK :

⇒ 4

4

NH W

HAc NH

- Nếu chấp nhận sai số là q= ± 0,1 % thì bước nhảy chuản độ bằng bao nhiêu?

+ Tính pH đầu bước nhảy : Môi trường axit có h >> KNH4+ ⇒

=> h = 4,61.10-7⇒ pHđầu bước nhảy = 6,33

+ Tính pH cuối bước nhảy : Môi trường trung tính hoặc axit hay bazơ yếu h >> KNH4+và h <<

KHAc

4

NH W

⇒ pHcuối bước nhảy = 6,96

Ví dụ 2 Trong cơ thể người, pH của máu được giữ không đổi tại khoảng 7,4 Sự thay đổi pH rất

nguy hiểm và có thể dẫn đến tử vong Axit cacbonic giữ vai trò đệm rất quan trọng để giữ pH của máu không thay đổi dựa trên phản ứng:

CO2 (aq) + H2O HCO3 − (aq) + H+ (aq)

Ở điều kiện sinh lí (37OC), hằng số axit pKa của CO2 bằng 6,1

b Hệ đệm này chống lại sự thay đổi axit hay bazơ tốt hơn? Giải thích

CO2 + OH - HCO3 − và HCO3- + OH- CO32- + H2O

trong khi nếu thay đổi axit thì chỉ có 1 cân bằng : HCO3 - + H + CO2 + H2O nhưng nồng độ

Ví dụ : Giả sử tổng nồng độ của các dạng của CO2 trong máu là 10-3 M;

khi đó [CO2] + [HCO3-] = 10-3 và [CO2] = [HCO3-].5.10-2 ⇒ [CO2] =4,762.10-5M; [HCO3-] =

đổi

* Khi thêm HCl có phản ứng : HCO3 - + H + CO2 + H2O; TTGH : CO2 5,762.10-5M và HCO3- còn

CO2 (aq) + H2O HCO3 − (aq) + H+ (aq) Ka = 10-6,1

* Khi thêm NaOH có phản ứng : CO2 + OH - HCO3 − và HCO3- + OH- CO32- + H2O

Giả sử phản ứng CO2 + OH - HCO3 − là chủ yếu thì TPGH : [CO2] =3,762.10-5M; [HCO3-] =

HCO3- + H2O H2CO3(CO2 + H2O)+ OH- K = 10-7,9

⇒ x = 3,192.10 -7 ; pOH = 6,42; pH = 7,58; ∆pH = 0,18 > 0,08

Ví dụ 3 :Trong bài thực hành chuẩn độ xác định Na2CO3, CaCO3 và Na2HPO4 có giai đoạn xác định

Giả sử chuẩn độ bằng NaOH nồng độ C (M) Biết H3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32

Vì H3PO4 có Ka1= 10-2,15 khá lớn nên không chuẩn độ riêng HCl được, mặt khác Ka1/Ka2>104 và

Ka2/Ka3 nên có thể chuẩn độ riêng nấc 1 so với nấc 2 và nấc 2 so với nấc 3 của axit H3PO4, nhưng

Ka3.C < 10-11 nên không có khả năng chuẩn độ heeys nấc 3 của axit H3PO4

* Chuẩn độ nấc 1 :

H3PO4 + OH- → H2PO4- + H2O Tại tương đương 1: TPGH : H2PO4-, Cl-, Na+ Chọn TTGH là mức 0, phương trình ĐKP :

[H+] = [OH-] + [HPO42-]+2[PO43-]-[H3PO4] Vì Ka3<<Ka2 nên có thể bỏ qua [PO43-] so với [HPO42-]

Có thể chọn Metyl da cam; bromophenol blue (pK = 4,1) khoảng chuyển màu 3.0–4.6

methyl orange (pK = 3,7) khoảng chuyển màu : 3,1–4,4; bromocresol green (pK=4,7) khoảng

[H+] = [OH-] + [PO43-]-[H2PO4-]-2[H3PO4] Vì Ka2<<Ka1 nên có thể bỏ qua [H3PO4] so với [H2PO4-].

phenolphthalein hoặc Thimolphtalein làm chỉ thị

Sai số chuẩn độ được xác định theo phương trình :

Biết : H2CO3 có pK1 = 6,35; pK2 = 10,33; độ tan CO2 là 3.10-2 mol/l

Co1 = 0,1080 mol/l; Co2 = 0,0264 mol/l < độ tan của CO2

]HCO[KK

3 2

W

−

−

− +

[H+] = 5,957.10-5; pHTĐ2= 4,22 ⇒ khi dùng metyl da cam (pT = 4,0) làm chỉ thị thì chuẩn độ hết nấc 2.

- Phương trình sai số chuẩn độ nấc 1 :

+

++

++

2CO CO H

02 01

02 02

01

02 01 W

CC

CC

CC

CCCh

++

02 02

01

02 01

C2C

CC

2CC

C2CCh

Theo ĐL bảo toàn điện tích :

[H+] + [K+] - [OH-] - [HA-] - 2[A2-] = 0

⇒ [K+] = [H2A]+ [HA-] + [A2-] ⇒ [H+] - [OH-] +[H2A] - [A2-] = 0

[H+] = 10-4,01; [OH-] = 10-9,99⇒ bỏ qua [OH-] so với [H+] = 0,05 ⇒ h + 0,05(αH2A-αA) = 0 (I)TN2 : CV1 = CoVo⇒TTGH : K2A

Theo ĐL bảo toàn điện tích :

[H+] + [K+] - [OH-] - [HA-] - 2[A2-] = 0

⇒ [K+] = 2([H2A]+ [HA-] + [A2-]) ⇒ [H+] - [OH-] +2[H2A] + [HA-] = 0

[H+] = 10-9,11; [OH-] = 10-4,89⇒ bỏ qua [H+] so với [OH-]

⇒ - [OH-] + 0,05(2αH2A+αHA) = 0 (II) Giải hệ ptr thu được : K1 = 3,38.10-3; K2 = 3,02.10-6

⇒ h = 0,0168; pH = 1,77; [A2-] = 3.10-6.

1.2 Cân bằng tạo phức trong dung dịch.

Trong dung dịch chứa các cấu tử có khả năng tạo phức, trong hệ thường có các cân bằng axit-bazơ

và cân bằng tạo phức, vì phần lớn các cation kim loại đều có phản ứng thủy phân và các anion tạo phức cũng thường là các axit, bazơ yếu Vì vậy khi xét cân bằng trong hệ phức không thể không kể đến các cân bằng axit-bazơ Ngoài ra còn có các cân bằng phụ, nếu chọn được một cân bằng chính thì có thể tính theo hằng số cân bằng điều kiện

* Hằng số cân bằng điều kiện là hằng số cân bằng mà trong biểu thức định luật tác dụng khối lượng biểu diễn có ít nhất một cấu tử được biểu thị bởi tổng nồng độ các dạng tồn tại của nó trong hệ khi đạt trạng thái cân bằng

Ví dụ : trong dung dịch chứa NiCl2, Na2H2Y và pH được duy trì bởi hệ đệm NH4+-NH3 Trong dung dịch tồn tại các cấu tử : NiY2-; NiOH+; Ni(NH3)i2+; H4Y; H3Y-; H2Y2-; HY3-; Y4-

Với cân bằng : Ni2+ + Y4- NiY2- βNiY

Trong hệ có các cân bằng :

[NiY2-]'= [NiY2-] + [NiHY] + [NiOHY] = [NiY2-](1 + KNiHY.h + KNiOHY.KW.h-1) = [NiY2-].αNiY-1

[Ni2+]' = [Ni2+] + ∑[Ni(OH)j2-j] + ∑[Ni(NH3)i2+] = [Ni2+](1+∑*βj.h-j +∑βi.[NH3]i) = [Ni2+] αNi-1

[Y4-]' = [Y4-] αY-1 ⇒ β' = β.αNi.αY.αNiY-1

Ví dụ 1: Tính nồng độ cân bằng của các cấu tử trong dung dịch thu được khi trộn 10,0 ml dung dịch

Ví dụ 2 Có dung dịch A chứa Al3+ nồng độ 0,100 M và Fe3+ 0,050 M Có thể chuẩn độ riêng Fe3+

bằng EDTA được không nếu pH trong quá trình chuẩn độ được duy trì bằng 2 ? Tính nồng độ cân bằng của các cấu tử khi đã thêm 25,0 ml và 75,0 ml dung dịch EDTA 0,050 M vào 25,0 ml dung dịch A (pH của dung dịch luôn duy trì bằng 2)

Mô tả các cân bằng trong dung dịch

Tính hằng số bền điều kiện của các phức với EDTA

Ta có [Y]' = [Al]' + [Fe]', có thể coi [Al]' >>[Fe]'.

Vậy có thể tính theo cân bằng :

[AlY] = 0,0188, [Al3+]' = 6,196.10-3 M ⇒ [Al3+] = 6,138.10-3;

Ví dụ 1 Tính cân bằng trong dung dịch (ở 25oC) thu được khi trộn 10,0 ml dung dịch KI 0,12 M với

dung dịch đều duy trì bằng 9,0 (bỏ qua các phức hiđroxo bậc cao và đa nhân)

3 2

Fe2+ và Fe3+ đều tồn tại chủ yếu dưới dạng phức với EDTA

Tính hằng số cân bằng điều kiện của cân bằng :

Ví dụ 2 : Tiến hành cân chính xác 0,2940 gam K2Cr2O7 tinh khiết rồi hoà tan thành 100,00 ml (dung dịch A), lấy 10,00 ml dung dịch A thêm vào 10,00 ml dung dịch KI 0,1500 mol/lít đã được axit hoá

chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 (dung dịch B) sử dụng hồ tinh bột làm chỉ thị thì cần 20,50 ml

hoá bằng axit HCl, thêm KI dư, để trong bóng tối 10 phút sau đó chuẩn độ bằng dung dịch B sử dụng hồ tinh bột làm chỉ thị cần 25,40 ml Giải thích quá trình định lượng và xác định hàm lượng Cu(NO3)2 trong mẫu

V08,0E

;V5355,0E

;V36,1

O S O S 0

I 3 I 0

2 4 3

−

12 S

0 Cu Cu 0

Cu

E

) CuI (

C

⇒ CCu 2 += 0,088 mol/lít

1.4 Cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít tan

- Độ tan và tích số tan Tính độ tan và tích số tan trong các trường hợp đơn giản

- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan của các hợp chất ít tan

+ ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử

+ ảnh hưởng của pH

+ ảnh hưởng của chất tạo phức

- Điều kiện xuất hiện kết tủa.

- Điều kiện kết tủa hoàn toàn và các yếu tố ảnh hưởng

- Sự kết tủa phân đoạn

- Chọn thuốc thử để hòa tan các kết tủa khó tan

Ví dụ 1 : Bằng dung dịch NH3, người ta có thể làm kết tủa hoàn toàn ion Al3+ trong dung dịch nước

hiđroxit Hãy làm sáng tỏ điều nói trên bằng các phép tính cụ thể

Cho biết: Tích số tan của Al(OH)3 là 5.10− 33; tích số tan của Mg(OH)2 là 4.10− 12; hằng số phân ly bazơ của NH3 là 1,8.10− 5

Ví dụ 2: Tính số ml dung dịch H2C2O4 0,1M cần thêm vào 10,0 ml dung dịch A chứa CaCl2 0,0100

M và HCl 10-3 M để bắt đầu xuất hiện kết tủa CaC2O4 Có thể dùng dung dịch H2C2O4 0,1M thêm vào dung dịch A để kết tủa hoàn toàn CaC2O4 (nồng độ Ca2+ trong dung dịch còn lại < 10-6 M) được không ?

Hướng dẫn giải

Các cân bằng :

-HC2O4- H+ + C2O42- Ca2+ + C2O42- CaC2O4

Vì KS không quá lớn, mặt khác nồng độ dung dịch H2C2O4 >> nồng độ Ca2+ nên giả sử V1

trương axit nên bỏ qua sự tạo phức hiđroxo của Ca2+

Điều kiện để có CaC2O4 bắt đầu kết tủa :

Nồng độ H2C2O4 = 3,5.10-6 << CHCl nên giả thiết là hợp lí

Để kết tủa hoàn toàn thì nồng độ Ca2+ còn lại không vượt quá 10-6M :

Kết quả phi lí nên không thể kết tủa được hoàn toàn.

Ví dụ 3 Thêm 50,0 ml dung dịch AgNO3 0,0500 M vào 50,0 ml dung dịch FeCl3 có mặt HNO3 0,50

Tổng nồng độ các dạng của Fe trong dung dịch tại điểm kết thúc chuẩn độ :

[Fe3+]' + [FeSCN2+] = 6,354.10-3; [FeSCN2+] = 5.10-6;

2

3 '

50,18.0,0500 = 3.50,0.CM + 15,20 0,0200 ⇒ C M = 0,0147 mol/l.

Ví dụ 4 : Hoà tan hoàn toàn 3,500 gam mẫu Na2CO3 và NaCl vào nước, định mức thành 250,00 ml dung dịch Chuẩn độ 25,00 ml dung dịch trên bằng HCl 0,2000 mol/lít, sử dụng metyldacam làm chỉ thị thì cần dùng 20,50 ml dung dịch HCl Đun sôi dung dịch sau chuẩn độ (giả sử nước bay hơi

5.10-3 mol/lít (thể tích K2CrO4 thêm vào là 1,00 ml) Chuẩn độ tiếp bằng dung dịch AgNO3 0,2000 mol/lít đến xuất hiện kết tủa Ag2CrO4 (coi tại thời điểm này có 5,75.10-7 mol Ag2CrO4 tách ra) thì

Biết: H2CO3 có pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,33; LCO2= 3,2.10-2; AgCl có pKS = 10,00; Ag2CrO4 có pKS = 11,89

0,25.082,0

01

01 W

¦

2C

2.C

C2C.LC

2.C

C2Ch

,3

106.25,0.10.2038,8m

V.CV

VC

VVm

2]Cl[]Ag

[CrO42-] = 5.10-3⇒ [Ag+] =

]CrO[

K

2 4

CrO

− = 1,6051.10-5; [Cl-] = 6,23.10-6;

5,305,46

10.75,5

m

7 CrO

− = 7,4675.10-6; 02' 0' 02' 02'

' 0 2

C'

C

'CCV

,3

5,58.25,0.10.9924

,

7

m

Câu 15 Để hoà tan hoàn toàn 2.10-3 mol AgCl trong 100ml NH3 thì nồng độ tối thiểu của NH3 phải

AgCl xuất hiện trở lại

Tính pH phải thiết lập để có ít nhất 99% AgCl kết tủa trở lại Có thể kết tủa tối đa được bao nhiêu

% AgCl Giả sử thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể khi axit hóa

Ag + + 2NH3 ƒ Ag(NH )3 2+ βAg(NH )3 2+=107,24 (3)

Khi hòa tan hoàn toàn 2.10-3 mol AgCl trong 100ml NH3 thì tổng nồng độ các dạng của Ag+ là

2.10-2M và trong dung dịch có [Cl-] = 2.10-2 M Theo cân bằng (1) :

10

8 S

2

2.10Cl

C = [Ag+] + Ag(NH )3 +  + Ag(NH )3 2 += [ ] [ ]2

Giải phương trình được : [NH3] = 0,339 M.

Khi axit hóa để kết tủa AgCl trở lại có phản ứng :

5

2.10Cl

4.13 Tính khoảng pH cần thiết lập để khi bão hoà dung dịch ZnCl2 0,05 M và CdCl2 0,01 M bằng

4.15 Cho H2S lội qua dung dịch Ni2+ 0,01 M; Fe3+ 0,01M; Zn2+ 0,01 M; Cd2+ 0,01 M; H+ 0,1 M đến

chưa bị kết tủa Cho pKS của BaCrO4 : 9,93; SrCrO4 : 4,65

Cr2O72- + H2O 2HCrO4- K=10-1,64; HCrO4- CrO42- + H+ K = 10-6,5

Câu 4

1 Tính nồng độ của dung dịch Na3PO4, biết rằng hỗn hợp B có pH = 1,50

2 Tính thể tích NaOH 0,100 M cần để trung hoà 100,00 ml hỗn hợp B đến pH bằng 7,26.

3 Thêm Na2CO3 vào dung dịch B cho đến pH = 4,0 Hãy cho biết thành phần chủ yếu trong dung dịch thu được Viết các phương trình phản ứng xảy ra

1 Hỗn hợp có pH = 1,5 < pKa1 nên trong dung dịch tồn tại H3PO4 và HCl dư, hoặc H3PO4 và H2PO4

hợp thu được chứa H2PO4- và HPO42- là chủ yếu

- Với H3PO4 có pKa1 < pH = 4 < pKa2 nên thành phần chủ yếu là H2PO4

1 Tuỳ theo pH mà hệ Cr (VI)/Cr (III)có thể tồn tại ở các cặp oxi hoá−khử khác nhau Tính

EO và thiết lập phương trình phụ thuộc E−pH đối với cặp CrO4 −/CrOH2 +

2

a) Hãy thiết lập sơ đồ pin sao cho khi pin hoạt động thì xảy ra phản ứng sau:

CH3COO− + HSO4 − CH3COOH + SO4 −

b) Tính EO của pin

Cho ở 25OC:

EOCr2O7 −/2Cr3 + = 1,33 V ; Tích số ion của nước bằng 10−14

Cr3 + + H2O CrOH2 + + H+ K = 10− 3,8

Cr2O7 − + H2O 2 HCrO4 − K = 10− 1,36

pKa của: HSO4 − 2,00 ; CH3COOH 4,76 ; H2CO3: 6,35 ; 10,33 ; HCrO4 − 6,50

H3PO4: 2,23 ; 7,26 ; 12,32 Độ tan CO2 trong nước bằng 0,030 M

Câu 1

1 Thêm một lượng Na3PO4 vào dung dịch A sao cho độ điện li của ion S2- giảm 20% (coi thể tích

2 Chuẩn độ 20,00 ml dung dịch A bằng dung dịch HCl 0,10 M:

a Khi chỉ thị metyl da cam đổi màu (pH = 4,00) thì dùng hết 19,40 ml dung dịch HCl Tính nồng độ

b Nếu chỉ dùng hết 17,68 ml HCl thì hệ thu được có pH là bao nhiêu?

3 Để lâu dung dịch A trong không khí, một phần Na2S bị oxi hóa thành S Tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra

4 Hãy tìm một thuốc thử để nhận biết được 3 dung dịch riêng biệt: H3PO4, Na3PO4, NaH2PO4 Giải thích các hiện tượng xảy ra

Cho: pKa1(H S)2 =7,02; pKa2(H S)2 =12,9; pKa1(H PO )3 4 =2,15; pKa2(H PO )3 4 =7,21; pKa3(H PO )3 4 =12,32;

pKa(CH COOH)3 =4,76;

2

0 S/H S

O /H O

Câu 1 : Hướng dẫn giải

1 Gọi nồng độ của Na2S và CH3COONa trong dung dịch A là C1 (M) và C2 (M) Khi chưa thêm

Na3PO4, trong dung dịch xảy ra các quá trình:

2-4

HPO + OH- 10-1,68 (5)

4

- S

2-[HS ]

Vì môi trường bazơ nên C = [SS 2- 2-] + [HS-] + [H2S] ≈ [S2-] + [HS-]

→ [S2-] = 0,0442 – 0,0253 = 0,0189 (M)

Từ (1) → [OH-] =

1,1

10 0,01890,0253

−

= 0,0593 (M)

So sánh các cân bằng (1) → (7), ta thấy (1) và (5) quyết định pH của hệ:

[OH-] = [HS-] + [HPO ]2-4 →[HPO ] = [OH2-4 -] - [HS-] = 0,0593 – 0,0253 = 0,0340 (M)

- 7,02

[H S] 10[HS ] 10

CH3COO- đã tham gia phản ứng:

h = [H+] = [HS-] – [CH3COOH] =

7,02 2

K 10= − = 104(0,4012+0,45) / 0,0592= 1057,51

4 Vì pKa1(H PO )3 4 = 2,15; pKa2(H PO )3 4 =7,21; pKa3(H PO )3 4 =12,32 → khoảng pH của các dung dịch như

sau: pH(H PO )3 4 < 3 → trong dung dịch H3PO4 chỉ thị metyl đỏ có màu đỏ

pH(Na PO )3 4 >

2 4

a3 a2 (Na HPO )

dịch NaH2PO4 Vậy có thể dung metyl đỏ để phân biệt 3 dung dịch trên.

Câu 2

1 So sánh độ dẫn điện (cao, thấp) của các dung dịch: CoCl2 (aq) 0,10 mol/L; Co(CH3COO)2 (aq) 0,10 mol/L; H2S (aq) 0,10 mol/L Giải thích

2 Người ta tiến hành hai thí nghiệm (TN) dưới đây:

TN (1): Cho dung dịch CoCl2 (aq) 0,10 mol/L vào dung dịch H2S (aq) 0,10 mol/L

TN (2): Cho dung dịch Co(CH3COO)2 (aq) 0,10 mol/L vào dung dịch H2S (aq) 0,10 mol/L

a Viết phương trình ion của phản ứng xảy ra ở mỗi thí nghiệm

b Cho biết những sự thay đổi nhìn thấy được khi tiến hành thí nghiệm

c So sánh độ dẫn điện (cao, thấp) của các dung dịch thu dược sau thí nghiệm Giải thích

Câu 2 Hướng dẫn giải:

1 So sánh và giải thích: Trong dung dịch nước CoCl2 và Co(CH3COO)2 được phân li hoàn toàn

Trong dung dịch nước, H2S điện li yếu:

H2S(aq) + H2O(l) HS−(aq) + H3O+(aq)

HS−(aq) + H2O(l) S2−(aq) + H3O+(aq)

H2S tồn tại chủ yếu ở dạng phân tử vì vậy độ dẫn điện của dung dịch này là thấp

2 Dung dịch (1):

b Màu thay đổi: hồng nhạt Co2+(aq) thành đen CoS(r)

c Sự kết tủa của 1 ion Co2+ dẫn tới sự hình thành 2 ion H3O+ và như vậy độ dẫn điện là cao

Dung dịch (2):

a Các phản ứng xảy ra ở Dung dịch (2) giống như ở Dung dịch (1).

b Màu thay đổi: hồng nhạt Co2+(aq) thành đen CoS(r)

c Sự kết tủa của 1 ion Co2+ dẫn tới sự hình thành 2 ion H3O+, nhưng ion H3O+ lại tác dụng với ion

CH3COO−(aq) + H3O+(aq) CH3COOH(aq) + H2O(l)

và như vậy độ dẫn điện là thấp

và như vậy độ dẫn điện là thấp

1 a Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI Viết các phương trình phản ứng xảy ra

trên mỗi điện cực và trong pin

b Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước

2 a Lập pin điện trong đó xảy ra sự oxi hoá ion Fe2+ thành ion Fe3+ và ion Au3+ bị khử thành ion

Au+ Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin

b Tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin này

Câu 3 Hướng dẫn giải:

1 a Để xác định tích số tan KS của AgI, cần thiết lập sơ đồ pin có các điện cực Ag làm việc thuận

đóng vai trò catot Vậy sơ đồ pin như sau:

(-) Ag │ I - (aq), AgI(r) ║ Ag + (aq) │ Ag(r) (+)

Hoặc: (-) Ag, AgI(r) │ I - (aq) ║ Ag + (aq) │ Ag(r) (+)

Phản ứng ở cực âm: Ag(r) + I−(aq) AgI(r) + e K1−1

Phản ứng ở cực dương: Ag+(aq) + e Ag(r) K2

Phản ứng xảy ra trong pin: Ag+(aq) + I-(aq) AgI(r) K-1S (1)

Trong đó KS-1= K1−1.K2 = ( Ag /Ag0 + - AgI/Ag,I0 - ) / 0,059

(-) Pt │ Fe 3+ (aq), Fe 2+ (aq) ║ Au 3+ (aq), Au + (aq) │ Pt (+)

Phản ứng ở cực âm: 2x Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e K1−1

Phản ứng ở cực dương: Au3+(aq) + 2e → Au+(aq) K2

Phản ứng trong pin: Au3+(aq) + 2Fe2+(aq) → Au+(aq) + 2Fe3+(aq) K (2)

Câu 4

1 Bạc tác dụng với dung dịch nước của NaCN khi có mặt không khí theo phản ứng:

4Ag + O2 + 2H2O + 16CN− → 4[Ag(CN)4]3− + 4OH−

Để ngăn cản sự hình thành của axit HCN (một chất dễ bay hơi và rất độc) thì pH của dung dịch phải trên 10

Nếu dung dịch chỉ có NaCN, pH = 10,7 thì nồng độ NaCN bằng bao nhiêu?

2 Một dung dịch chứa các ion Ag+ và 0,020 mol/L NaCN So với ion bạc thì natri xianua rất dư pH của dung dịch này bằng 10,8 Trong dung dịch có cân bằng sau:

Ag+ + 4CN− [Ag(CN)4]3− ; hằng số cân bằng β1 = 5,00.1020

Xác định tỉ số của

4 +

3-c([Ag(CN) ] )

3 Để tăng nồng độ của ion Ag+ tự do (chưa tạo phức) phải thêm vào dung dịch đó NaOH hay

4 Sau khi thêm axit/bazơ (dựa vào kết quả của 3.) để nồng độ ion Ag+ trong dung dịch tăng lên 10 lần so với nồng độ ion Ag+ trong dung dịch cho ở 2

Sử dụng c(CN − ) = 0,0196 mol/L (khi chưa thêm axit/bazơ) Thể tích của dung dịch coi như

không thay đổi sau khi thêm axit/bazơ pK a (HCN) = 9,31.

Câu 4 Hướng dẫn giải:

1 CN− + H2O HCN + OH− ;

-

(10 )

c - (10 ) C0 = 0,0128 mol/L

2 Ag+ + 4CN− [Ag(CN)4]3− β1 =

4

3 c(Ag+) tăng nếu c(CN−) giảm và c(CN−) giảm nếu c(OH−) giảm Vậy phải thêm axit HClO4

4 Đặt v và n chỉ các nồng độ trước và sau khi tăng nồng độ của ion Ag+

n

v

c(Ag+)

c(Ag+) = 10 và c([Ag(CN)4]3−) = c(Ag+) × β1 × c(CN−)4

c([Ag(CN)4]3−)v + c(Ag+)v = c([Ag(CN)4]3−)n + c(Ag+)n

c(Ag+)v × β1 × c(CN−)4 + c(Ag+)v = c(Ag+)n × β1 × c(CN−)4 + c(Ag+)n

được kết tủa hoàn toàn nếu nồng độ còn lại của ion đó trong dung dịch nhỏ hơn hoặc bằng 1,0.10-6 M).

2 Để xác định hằng số tạo phức (hay hằng số bền) của ion phức [Zn(CN)4]2-, người ta làm như sau:

và điện cực so sánh là điện cực calomen bão hoà có thế không đổi là 0,247 V (điện cực calomen trong trường hợp này là cực dương) Nối hai điện cực đó với một điện thế kế, đo hiệu điện thế giữa chúng được giá trị 1,6883 V