Tính pH của dung dịch HCl có nồng độ sau đây HÓA PHÂN TÍCH

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 đ

Bài tập 1 : Tính pH của dung dịch HCl có nồng độ sau đây :

Ta có: Ca ≥10-6 => [OH-] < < Ca khi đó : [H+] =Ca

Vậy pH của dung dịch HCl ở các nồng độ này là:

Phương trình bảo toàn hằng số :

10 10

H O NH

NH

K K

-Phương trình bảo toàn proton: [OH-] = [H+]+ [BH+] (1)

Phương trình bảo toàn khối lượng : [B] +[BH+] = Cb (2)

Phương trình hằng số cân bằng : [ ].[ ]

[ ]

B

BH OH K

Đồ thị logarit của bazo yếu B

3 4

.[ ]

NH NH

K NH

NH H

H NH

+ +

+ +

+ +

Do ion NH4+ là axit liên hợp của NH3 nên:

3

14

9,25 4,75

10

1010

H O NH

GIẢI

a) Tính pH của dd (a) CH3COOH 2,5.10-2 M + CH3COONa 7,5.10-2 M

vì dd đã cho là dd đệm nên ta có pH dd được tính theo công thức

Đệm năng là số mol axít mạnh ( hoặc bazơ mạnh ) cần thêm vào 1 lít dd đệm

để pH của nó tăng lên ( hoặc giảm xuống ) 1 đơn vị

 Ý nghĩa của đệm năng ?

Dựa vào công thức tính đệm năng ta có thể tính toán để pha chế được những hổn hợp đệm 1 cách đơn giản, chính xác, và dễ dàng

dựa vào đồ thị ta thấy:

Phương trình trung hòa điện : 2

2 4 2 4

[Na ] [+ + H+] [OH ] [ = − + HC O−]+2[C O ]− (1)NaOH phân ly hoàn toàn nên [Na+] = 0,105 M

Đồ thị logarit nồng độ của dung dịch H2C2O4 0,1M

12.tính pH của hỗn hợp các dung dịch sau :

3 1 2 3

[H ]K K K C 2.10

2.10

H PO K

Đồ thị logarit nồng độ của dung dịch H3PO4 0,1M

13 Hãy viết các cân bằng xảy ra trong dung dịch khi hòa tan K4[Fe(CN)6] vào nước?

Hằng số bền ứng với nấc của các phức tạo bởi ion 2

15 phức của Ca 2+ và Fe 3+ với EDTA có hằng số không bền lần lượt là : 10 -10,57 và

10 -25,1 Trong hai phức đó phức nào bền hơn ?

Ta có hỗn hợp dung dịch AgNO3, NH3 : trong dung dịch xảy ra các quá trình

Ag+

 

 +AgNH3++Ag NH( 3 2)+

 =10−3 M (c).(a) ⇒ AgNH3+=β1.Ag+[NH3] (d)

.(b) ⇒ Ag NH( 3 2)+

 =β 2.AgNH3+.[NH3] (e)Thế d vào e ta có : Ag NH( 3 2)+

 =β 1.β 2 Ag+[ ]2

3

NH (f)Thế d và f vào c ⇒ Ag++β1.Ag+[NH3]+β 1.β 2 Ag+[ ]2

Y Mg MgY

[Mg2+]’: tổng nồng độ cân bằng các dạng tồn tại của Mg2+ trong phức MgY

2-[Y4-]’: tổng nồng độ cân bằng các dạng tồn tại của Y4- trong phức MgY

2-Có: [Mg2+]’= [Mg2+] + [MgOH+]= [Mg2+] + β1[Mg2+][OH-] = [Mg2+]( 1+ β[OH-]) = [Mg2+].αMg2 + ( )OH−

- Do trong dung dịch tồn tại đồng thời H+ và Y4- nên:

Y4- + H+ ⇋ HY

3-HY3- + H+ ⇋ H2Y

2-H2Y2- + H+ ⇋ H3Y

2 3 4

3

3 4

H K

K K

H K

K

H K

H

H Y

+ +

+ +

+ +

+ +

−

=

H Y OH Mg H

Y OH

MgY Y

Mg

MgY

4 2

4

1

2 4

2

2

α α

α α

⇔β’ =

( )− −( )+ +

−

H Y OH Mg

MgY

4 2

2

.

1

α α

β

( ) ( )

4

2

8 4

8 10

2, 77.10

2, 77.10 3,8.103,8.10

4

2

2 8

2 6

1,85.10

1.1,85.10 1

18.Tính hằng số cân bằng bền điều kiện của phức FeY - trong dung dịch có pH=1

và pH=3 T các pH đó Fe 3+ thực tế không tạo phức phụ với OH - FeY- có β=10 25.1

Giải

Phức FeY- trong dung dịch có phương trình phân li :

FeY-  Fe3+ + Y

H2O  H+ + OH

-→ Trên thực tế Fe3+ không tạo phức phụ với OH

-Do trong dung dịch tồn tại đồng thời H+ và Y 4- nên:

Câu 19: Tính nồng độ cân bằng của Fe3+ và FeY - trong dung dịch hỗn hợp Fe 3+

10 -2 M và Na2H2Y 10 -2 M có pH=5.Hằng số bền của FeY - là 10 16,13

Y H

ββ

10

10

FeY FeY

Y H

ββ

Câu 20.Tính nồng độ cân bằng của ion Mg 2+ trong dung dịch các hỗn hợp , có pH=10

Bài làm:

nAg = 0,1 x =

Nồng độ [Ag+] trong 100ml dung dịch:

Bài 22: Trong100 ml dung dịch Hg 2+ 0,01M cần phải có bao nhiêu mol KI

để nồng độ tự do của Hg 2+ là 10 -12 M Phức của thủy ngân với iodua có hằng số bền tổng cộng lần lượt là 10 12,9 , 10 23,8 , 10 27,6 , 10 30

Bài làm

Khi thêm KI vào dung dịch Hg2+ 0,01 M, Hg2+ sẽ tạo 4 phức

Các phương trình phản ứng tạo phức:

Hg2+ + I- HgI+ β 1 = 1012,9

Phương trình bảo toàn khối lượng của Hg2+ :

[ Hg2+ ] + [ HgI+ ] + [ HgI2 ] + [ HgI−3] + [ HgI2 −

Vì [ Hg2+] rất nhỏ nên ta giả thiết là phức HgI2 −

4 tồn tại chủ yếu, còn 4 số hạng đầu của pt (*) có thể bỏ qua Do vậy, pt (*) được viết lại:

Vậy số mol KI cần tìm là 4.10-4 mol

Bài 24: Tính độ tan của Mg(OH)2 biết rằng 0,012g Mg(OH)2 tan trong 1 lít nước.

10

10

β

Ta có:

SMg(OH)2=

58 1

012 , 0

= 2,07.10-4 M

Vậy độ tan của Mg(OH)2 là 2,07.10-4 M

Bài 25: Tính độ tan của CaSO4 trong nước ở 20 0 C, biết tích số tan của CaSO4 ở nhiệt độ đó là 10 -5,04

4 (*)Nếu coi hệ số hoạt độ của các ion bằng 1thì :

S = TCaSO4 = 10−5,04 = 3,02.10-3 M

Trong trường hợp này, S tương đối lớn nên ta phải kể đến hệ số hoạt độ khi tính S

Lực ion của dung dịch là :

µ =

2

1

( 3,02.10-3 22 + 3,02.10-3 22) = 1,208.10-2

= - 0,2198

Suy ra:

SO Ca

CaSO

−

4 2

4 = 5,01.10-3 M

Vậy độ tan của CaSO4 là 5,01.10-3 M

31 a.Tính nồng độ ion H + ít nhất cần phải có trong dung dịch CaCl2 0,02 M

và K2C2O4 0,1M để CaC2O4 không kết tủa.

b Nếu dung dịch gồm CaCl2 2.10 -2 M, HCl 10 -2 M và K2C2O4 10 -2 M thì CaC2O4 có kết tủa không ?

2 C O

Ca = 1,78.10-5

10 9 , 8 02 0

10 78 , 1

4

O C

T CaC O

( M)Muốn CaC2O4 không kết tủa thì [ 2 −]

2

O C H

O C O

2 4

2

O HC

H O C

Từ đó :

K1.K2 = [ ][ ]

2 4 2 4

2

O C H

O C O

.[ ] [ ] [ −]

+

−

4 2

2 4

2

O HC

H O C

= [ ] [ ]

2 4 2

2

.

O C H

O C

= [ ] [ ]

[ −]

− +

4 2

2 4 2 2

1 , 0

.

O C

O C H

[ ]

10 9 , 8

) 10 9 8 1 0 (

10 10

10

; 10

) 1

, 0 (

8

8 27

, 4 25 , 1

27 , 4 1 25 , 1 1

2 4 2

2 4 2 2

1

M H

K K

O C

O C K

K H

−

−

−

− +

Vậy [ ]H+ = 1 , 84 (M) là nồng độ [ ]H+ ít nhất phải có trong dung dịch CaCl2 0,02

M và K2C2O4 để CaC2O4 không kết tủa

2

O C H

O C O

.[ ] [ ] [ −]

+

−

4 2

2 4

2

O HC

H O C

= [ ] [ ]

2 4 2

2

.

O C H

O C

4 2 2

2 4 2 2

10

.

O C

O C H

[ 2]

4 2

2 4 2

2 2

O C K

K

10 9 , 8

) 10 9 , 8 10 (

10 10

8

8 2

27 , 4 25 , 1

Ta thấy [ ]H+ =0,58 (M) để CaC2O4 không kết tủa lớn hơn rất nhiều so với [ ]H+

=10-2 theo đề bài Do đó CaC2O4 sẽ kết tủa với dung dịch mà đề bài đã cho

32 Tính pH để bắt đầu kết tủa Mg(OH)2 từ dung dịch Mg 2+ 10 -2 M Mg(OH)2

61 , 3 ) 10 45 , 2 lg(

lg

) ( 10 45 , 2 10

10

4

4 2

22 , 9 2

−

pOH pH

OH pOH

M Mg

T OH

Vậy: pH=7 thì Mg(OH)2 bắt đầu kết tủa

33.

Tính pH để kết tủa hoàn toàn Mg(OH)2 từ dung dịch [Mg2+]= 10−2 Biết rằng

nó được coi là kết tủa hoàn toàn nếu nồng đọ trong dung dịch còn là 10 -5 M Mg(OH)2 có

2

− +

= Mg OH

T Mg OH

Mg(OH)2 được coi là kết tủa hoàn toàn khi [Mg2+]= 10−5 (M)

Trong dung dịch bão hòa Mg(OH)2, để cho [Mg2 +]= 10 − 5 (M)thì bằng:

[ ] [ ]− = + =

2 ) ( 2

10 76 , 7 10

−

−

=

[ ] ( )

89 , 11 11 , 2 14 14

11 , 2 10 76 , 7 lg

OH pOH

Vậy muốn cho Mg(OH)2 kết tủa hoàn toàn thì pH của dung dịh phải bằng 11,89

Để biết PbSO4 có kết tủa hay không, cần tính nồng độ cân bằng của ion Pb2+

trước khi thêm Na2SO4 vào

4 4

3 4 , 1

' 2

2 10 1

10 1

=

COO CH

Pb Pb

β Nồng độ của SO42-:

10 ).

1 , 0 10 (

Ag+ + Br- →AgBr T = 10-12,28

Ag+ + Cl- → AgCl T=10-9,75

Do TAgCl > TAgBr, vì vậy khi thêm Ag+ vào dung dịch hỗn hợp Cl- + Br- có cùng nồng độ thì AgBr kết tủa trước.

Khi cả 2 chất cùng kết tủa thì:

[ ][ ]

[ ][ ] 10 ( 2 )

) 1 ( 10

28 , 12

75 , 9

− +

−

− +

10

10 )

, 9

28 , 12

28 , 12

75 , 9

Br

Br

Cl Ag

Br

Ag Cl

Do đó theo (3) khi AgCl bắt đầu kết tủa ( [ ]Cl− = 0 , 1) thì:

c) IO3 + 6H + 6e → I2− + 3H2O

← +

−

4 + 8 + 5 → + + 4

← +

2 + 4 + 2 → + + 2

← +

i) MnO4 + 4H + 3e → MnO2 + 2H2O

← +

Bài 37:

Tính thế oxi hoá khử tiêu chuẩn điều kiện của Fe3+ 1016,1 Biết thế oxi hoá khử

tiêu chuẩn của Fe3+/Fe2+ l à

Giải:

Trong dung dịch có các cân bằng :

Trong dung dịch có các cân bằng :

+

=>

Bài 39:

Thế oxi hóa khử tiêu chuẩn của cặp Zn2+/Zn là -0,763V Thế oxi hóa tiêu chuẩn của cặp khi có dư NH3 để tạo phức là -1,0V Tính hằng số bền tổng cộng của phức đó

Pt bảo toàn khối lượng:

[CH3COOH]+ [ CH3COO−] = Ca+ Cb

→ [CH3COOH]= Ca+ Cb − [ CH3COO−] (2)

Pt bảo toàn điện tích :

[Na+] +[H+] = [OH-] +[ CH3COO−]

→[ CH3COO−] = [H+] + [Na+] − [OH-]

= [H+] +Cb − [OH-] (3)

[H+] =Ka.

a b

C C

⇔

pH =pKa −log

Ca Cb

[ NH3 ]+ [ OH-] =[ H+ ]

●Phương trình bảo toàn khối lượng :

Cr 2

− +

Sau khi trộn hai dung dịch ,có tủa tạo thành do

[ Pb+2]'. [ SO42−]’=6.10-40,032=1,95.10-5>TPbSO 4

Câu 50:Tính hằng số bền điều kiện của phức [Fe(SCN)] 2+ ở pH từ 1 đến

4 biết hằng số bền của phức trên là 10 3,03 .Fe 3+ tạo phức với OH - với β1,1=10 11,87 β1,2=10 21,17 ,β1,3=10 30,67 và axit HSCN có Ka=10 -0,85

Khoa hóa học – Trường Đại học KHTN - ĐHQG Hà Nội

Phản ứng tạo kết tủa là phản ứng tạo thành chất rắn từ các chất tan trong dung

dịch Thí dụ:

Ag+ + Cl- → AgCl (r)

Ca2+ + C2O42- → CaC2O4 (r)Trong hoá phân tích, phản ứng tạo kết tủa được sử dụng để:

•Tách chất cần xác định khỏi các chất cản trở.

•Phân tích khối lượng

•Phân tích gián tiếp

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

• Xem một dung dịch đã bão hoà hay chưa:

X m

M C C

Q= > T: dung dịch quá bão hoà => xuất hiện kết tủa

X m

M C C

Q= = T: dung dịch bão hoà

X m

M C C

Q= < T: dung dịch chưa bão hoà => không xuất hiện kết tủa

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

Câu 1.1 So sánh độ tan của AgCl và AgBr trong nước cất Biết TAgCl = 10-10, TAgBr

= 10-13

Hướng dẫn giải (AgCl > AgBr)

*Chú ý: Mặc dù TAgCl= 10-10 > TMg(OH)2= 1,2.10-11, nhưng trong nước cất, độ tan của Mg(OH)2 lại lớn hơn độ tan của AgCl

Câu 1.2 (a) Trộn 1 ml dung dịch K2CrO4 0,12M với 2 ml dung dịch Ba(OH)2

0,009M Có kết tủa BaCrO4 tạo thành không? Biết TBaCrO4= 1,2 10-10

(b) Tính nồng độ cân bằng của các cấu tử sau khi trộn

Hướng dẫn giải

(b) Hãy tính Kb của metylamin.

(c) Nếu thêm 0,05 mol La(NO3)3 vào 1,00 L dung dịch chứa 0,20 mol CH3NH2 và 0,20 mol CH3NH3Cl Có kết tủa La(OH)3 xuất hiện không? Cho tích số tan của La(OH)3 là 1.10-19

Hướng dẫn giải

Câu 1.4 MgF2(r) ¬  → Mg2+(aq) + 2 F-(aq)

Trong dung dịch bão hoà MgF2 ở 18° C, nồng độ của Mg2+ là 1,21.10-3 M

(a) Hãy viết biểu thức tích số tan, T, và tính giá trị này ở 18° C

(b) Hãy tính nồng độ cân bằng của Mg2+ trong 1,000 L dung dịch MgF2 bão hoà ở 18°C chứa 0,100 mol KF

(c) Hãy dự đoán kết tủa MgF2 có tạo thành không khi trộn 100,0 mL dung dịch Mg(NO3)2 3.10-3 M với 200,0 mL dung dịch NaF 2,00.10-3 M ở 18°C

(d) Ở 27°C nồng độ của Mg2+ trong dung dịch bão hoà MgF2 là 1,17.10-3 M Hãy cho biết quá trình hoà tan MgF2 là toả nhiệt hay thu nhiệt? Giải thích

Hằng số axit của H2S: K1 = 1,0 × 10-7 và K2 = 1,3 × 10-13.

(a) Tính nồng độ ion sunfua trong dung dịch H2S 0,100 M khi điều chỉnh pH = 2,0.(b) Một dung dịch A chứa các cation Mn2+, Co2+, và Ag+ với nồng độ ban đầu của mỗi ion đều bằng 0,010 M Hoà tan H2S vào A đến bão hoà và điều chỉnh pH = 2,0 thì ion nào tạo kết tủa?

Cho: TMnS = 2,5× 10-10 ; TCoS = 4,0× 10-21 ; TAg2S = 6,3× 10-50

(c) Hãy cho biết có bao nhiêu gam kết tủa chì(II) sunfua được tách ra từ 1,00 lit dung dịch bão hòa chì(II) sunfat? biết nồng độ sunfua được điều chỉnh đến 1,00 10-17

M? Cho các giá trị tích số tan: TPbSO4 = 1,6 ·10-8 và TPbS = 2,5 ·10-27

Hướng dẫn giải

2 1 1 2

2 1

] [ ] [ ]

+ +

+ +

a a a

a

K K K H H

K K S

1.2 Quan hệ giữa độ tan và tích số tan

Độ tan (S, solubility) 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

MmXn ¬  → m Mn+ + n X

mS nS

Có: T = [M]m[X]n = [mS]m[nS]n ⇒ m n

n

m n m

*Nhận xét: Công thức trên chỉ đúng nếu Mn+ và Xm- không tham phản ứng nào khác

Câu 1.6 Cho tích số tan của Ag2CrO4 ở 25oC là 2,6.10-12

(a) Hãy viết biểu thức tích số tan của Ag2CrO4

(b) Hãy tính [Ag+] trong dung dịch bão hòa Ag2CrO4

(c) Hãy tính khối lượng Ag2CrO4 có thể tan tối đa trong 100 ml nước ở 25oC

(d) Thêm 0,1 mol AgNO3 vào 1,0 lit dung dịch bão hòa Ag2CrO4 Giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi Hãy cho biết [CrO42-] tăng, giảm hay không đổi? Giải thích

Trong dung dịch bão hòa Ag3PO4 ở 25oC, nồng độ Ag+ là 5,3.10-5 M

(e) Hãy tính tích số tan của Ag3PO4 ở 25oC

(g) Làm bay hơi 1,00 lit dung dịch bão hòa Ag3PO4 ở 25oC đến còn 500 ml Hãy tính [Ag+] trong dung dịch thu được

2 Kết tủa phân đoạn

Nếu trong dung dịch có chứa hai hay nhiều ion có khả năng tạo kết tủa với cùng một ion khác, nhưng các kết tủa hình thành có độ tan khác nhau nhiều thì khi thêm chất tạo kết tủa vào dung dịch, các kết tủa sẽ lần lượt được tạo thành Hiện tượng tạo thành lần lượt các kết tủa trong dung dịch được gọi là kết tủa phân đoạn

*Điều kiện kết tủa hoàn toàn:

• [X] < 10-6M, hoặc

• %X còn lại trong dung dịch < 0,1%

Câu 2.1 Thêm AgNO3 rắn vào dung dịch NaCl 0,10 M và Na2CrO4 0,0010 M Cho tích số tan của AgCl là 1,8.10-10 và của Ag2CrO4 là 2,4.10-12

(a) Hãy tính nồng độ Ag+ cần thiết để bắt đầu xuất hiện kết tủa AgCl

(b) Hãy tính nồng độ Ag+ cần thiết để bắt đầu xuất hiện kết tủa Ag2CrO4.

(c) Kết tủa nào được tạo thành trước khi cho AgNO3 vào dung dịch trên?

(d) Hãy tính phần trăm ion Cl- còn lại trong dung dịch khi Ag2CrO4 bắt đầu kết tủa?

Câu 2.2 Độ tan là một yếu tố quan trọng dùng để đánh giá mức độ gây ô nhiễm Độ tan là một yếu tố quan trọng

môi trường của muối Độ tan của muối phụ thuộc nhiều vào bản chất của muối, dung môi và các điều kiện thí nghiệm như nhiệt độ, pH và sự tạo phức

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×

M Ba

T

5

10 2

2

10.0,1

10.1][]

−

− +

10.3][]

5

7 2

⇒ Sr 2+ 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

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan

Trong thực tế, ion kim loại của kết tủa có thể tạo phức với OH- và anion của kết tủa có thể phản ứng với H+ trong dung dịch Ngoài ra, những cấu tử khác có trong dung dịch cũng có thể tham gia phản ứng với các ion của kết tủa hoặc ít nhất cũng làm biến đổi hệ số hoạt độ của chúng Những yếu tố đó đều ảnh hưởng đến độ tan của kết tủa

3.1 Ảnh hưởng của pH

Câu 3.1 (a) Hãy cho biết dung dịch của các muối sau có tính axit, bazơ hay trung

tính? Giải thích Natri photphat, đồng (II) nitrat và xesi clorua

(b) Hãy tính khối lượng bạc photphat cần dùng để pha 10 lit dung dịch bão hòa Khi tính bỏ qua sự thủy phân của ion photphat

⇒ S 4 T 4 20 4 , 68 10 6M

27

10 3 , 1 27

Câu 3.2 Tính độ tan của AgOCN trong dung dịch HNO3 0,001M

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

Hướng dẫn giải

][

]][

[

HOCN

OCN H

HOCN

OCN HOCN −

−

− = −

⇒

][

10.3,3

].[

10]

++

=

OCN

OCN OCN

.3,3

10

−

=+

x

x x