phân loại và phương pháp giải các bài tập về tính tích số tan từ độ tan

Trang 1

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tt nghiệp

MỤC LỤC

MOD

1, Lido ChON dé tliccceccccccccccccssssscscsseseseessssesssssescsesseesevssesssesssteeveveeen 1

VẤN, (1.401.421 na 1

(2.5.1.4, 210 1nne ố.ốỐốỐốỐốỐố.Ố 2 4 Đổi tượng HghiÊH CỨU + St EEEErreErssrerkrkrerrrxeerrees 2 5 Phương phương pháp HghiÊH CứU cà cà Sex 2

CHƯƠNG 1: CAC KHÁI NIỆM CƠ BẢN - 555555 se: 3

1.1 Cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít tan : 5s: 3 1.1.1 Khái niệm dung dich cv 1v vn nghe 3 1.1.2 Dung dịch chưa bão hịa, dung dịch bão hịa và dung dịch quá

1.0 «aaăă 3

1.1.3 ĐỘ tan cc QC HH TH gu Ki EE ĐEEN 3

1.1.3.1 Khái niệm độ tan .- - s11 ng ng sen 3

1.1.3.2 Các yếu tơ ảnh hưởng tới độ tan ¿5-5 cssscscse: 4

1.1.3.2.1 Các yếu t6 Vat Íí s- - xnxx gyrrrrsrrrerrsee 4 1.1.3.2.2 Các yếu tố hĩa hỌC s13 xe rkp 5

1.1.3.3 Qui ước tính tan của các hiđroxit, các muối - 9

1.1.4 Tích SỐ tan - tt tt r1 re 10 1.1.5 Nguyên tắc đánh giá tích số tan từ độ tan eee 11 1.1.6 Tích số tan điều kiện - +ctsrtrrirrirtrirrirrirririerreked 13

1.2 Cân bằng oxi hĩa — khỬ s33 331v v3 Tư ven 14

1.2.1 Định nghĩa phản ứng oxi hĩa — khỬ cv: 14 1.2.2 Thế điện cực và sức điện động của pin - s + 5s ss2 14

1.2.3 Các yếu tơ ảnh hưởng tới cân bằng oxi hĩa — khử 16

Trang 2

CHƯƠNG 2: TÍNH TÍCH SỐ TAN CỦA HỢP CHẤT TAN 17 2.1 Tính tích số tan từ độ tan -.¿-:-¿- - tS* + St SE xEEEkEErkrkerkrkrrei 17 2.1.1 Bài tập minh họa lí thUyẾT - + - c2 ESExE*EErErEekeertreesrvred 17

2.1.2 Bai t8p ác ad 23

2.1.2.1 Tính tích số tan của hợp chất ít tan bỏ qua quá trình phụ 23 2.1.2.2 Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan trong dung dịch bão hịa chứa ion đồng dạng nhưng cĩ thể bỏ qua quá trình phụ 29

2.1.2.3 Tính tích số tan từ độ tan khi cĩ quá trình phụ của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan -: 5s tà HT HT Hà rryi 33

2.1.2.3.1 Dạng bài tốn chỉ tính đến q trình phụ của gốc axit

hoặc của 1on kim ỈOạI - - - - - c5 c c c cE2EY0 Y5 Y1 1 1v cv cá 33

2.1.2.3.2 Dạng bài tốn xét cả quá trình phụ của gốc axit và ion

kim ÏOạ1 - cc cc CS SH ng ng ng ng ve ek 42 2.2 Tính tích số tan từ thế điện cực và sức điện động của pin 47

2.2.1 Bài tập minh họa lí thUyẾT . - ¿5S *E*vSEvErErkerrerkrkrkred 47

2.2.2 Bài tập vận dụng và nâng CaO -QQ cv ng nen 48

408 00.0507 — 51 TÀI LIỆU THAM KKHẢO <5 5 5s 5s SsSsSs S96sSeseSessseesse 52

Trang 3

DANH MUC CAC KI HIEU VA CHU VIET TAT

DLTDKL: Định luật tác đụng khối lượng DLBTNDD: Định luật bảo tồn nồng độ đầu

Ox: Oxi hoa

Kh: Khử

t: Nhiệt độ

Trang 4

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Như chúng ta đã biết, trong chương trình hĩa học phố thơng cĩ đề cập tới hai loại phản ứng hĩa học cơ bản Loại thứ nhất là phản ứng trong đĩ cĩ

sự thay đổi số oxi hĩa được gọi là phản ứng oxi hĩa — khử Loại thứ hai là

phản ứng trao đổi trong đĩ cĩ sự tạo thành hợp chất ít tan Một điểm chung

nhất của hai loại phản ứng hĩa học này là ta cĩ thể xây dựng được cơ sở lí thuyết cơ bản để cĩ thể vận dụng giải bài tập Đĩ là dạng bài tập liên quan tới

tích số tan

Tích số tan là một đại lượng hằng số cân bằng, nĩ cĩ vai trị rất quan

trọng và được dùng dé đánh giá độ tan của một chất nào đĩ trong dung dịch

bão hịa Do đĩ, tích số tan và độ tan cĩ mối liên hệ với nhau và ta cĩ thể tính được tích số tan từ độ tan hoặc ngược lại

Mặt khác, trong những năm gần đây tất ít tác giả nghiên cứu về bài tập liên quan đến phản ứng tạo thành hợp chất ít tan Chương phản ứng tạo thành hợp chất ít tan cĩ vai trị rất quan trọng, nĩ giúp phân loại được một số dạng bài tập liên quan tới tích số tan và độ tan

Chính vì vậy tơi chọn đề tài: “Phân loại và phương pháp giải các bài tập về tính tích số tan từ độ tan” Với mong muốn nâng cao hiểu biết cho bản thân và gĩp một phần nhỏ bé của mình vào việc nâng cao chất lượng học tập phân cân bằng ion trong dung dịch

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng cơ sở lí thuyết đơn giản về cân bằng ion trong dung dịch và cân bằng oxi hố - khử Từ đĩ mà phân loại một số dạng bải tập thường gặp

về tính tích số tan và giải các bài tập đĩ đựa vào cơ sở lí thuyết ở trên

Làm quen với nghiên cứu khoa học

Trang 5

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Tom tat lí thuyét vé phan tích số tan, độ tan, các yếu tố ảnh hưởng tới

độ tan, phần thế điện cực và sức điện động của pm

Nghiên cứu cách vận dụng kiến thức đơn giản về độ tan, về sức điện động để giải các dạng bài tập về tích số tan

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Cơ sở lí thuyết đơn giản về tích số tan và một số đạng bài tập thường

gặp về tích số tan trong chương trình phố thơng cũng như trong chương trình cao đẳng và đại học

5 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu:

Từ sách giáo trình đại học đưa ra lí thuyết đơn giản về phản ứng tạo thành hợp chất ít tan và phản ứng oxi hĩa — khử

Giải các bài tập về tích số tan dựa vào độ tan và dựa vào thế điện cực

và sức điện động của pin từ đĩ mà phân dạng và rút ra phương pháp giải

Trang 6

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 Cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất Ít tan

1.1.1 Khái niệm dung dịch

Dung dịch là một hỗn hợp đồng nhất bao gồm chất tan và đung mơi 1.1.2 Dung dich chưa bão hịa, dung dich bão hịa va dung dich qua bão hịa

Dung dịch chưa bão hịa là đung địch cịn hịa tan thêm được chất tan

đĩ nữa ở điều kiện đã cho

Vi du: Héa tan 10 gam tinh thé NaCl vao dung địch NaCl (dung dich A)

& nhiét d6 t°C, thay NaCl tan hét Vay dung dich A là dung dịch chưa bão hoa

Dung địch bão hịa là đung địch khơng thể hịa tan thêm được chất tan

đĩ nữa ở điều kiện đã cho

Dung địch quá bão hịa là dung dịch chứa lượng chất tan nhiều hơn so

với lượng chất tan trong dung dịch bão hịa ở điều kiện đĩ

1.1.3 Độ tan

1.1.3.1 Khái niệm độ tan

Khi hịa tan chất điện li ít tan M„A„ trong nước thì các ion M””, A™ cac phần tử cấu trúc mạng lưới tinh thê chất điện li, sẽ bị hyđrat hĩa và chuyển vào đung địch đưới dạng phức chất aqua: M(H,O);., A(H,O)"

Khi hoạt độ các lon M(H,O);`, A(H,O) trong dung dịch tăng lên đến

một mức độ nào đĩ thì xảy ra quả trình ngược lại, cĩ nghĩa là một số ion

hyđrat hĩa sẽ kết tủa lại trên bề mặt tinh thể Đến một lúc nào đĩ thì tốc độ

của quá trình thuận (quá trình hịa tan chất rắn) và nghịch (quá trình các ion kết tủa), chúng ta sẽ cĩ cân băng thiết lập giữa pha rắn và đung dịch bão hịa:

Trang 7

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tt nghiệp M,,A, + (mxt+ny) mM(H,O);¿' + nA(H,O)>* (1.1) (pha rắn) (dung dịch bão hịa)

Khi cân bằng (1.1) đạt trạng thái cân bằng, lúc đo thu được một dung

địch bão hịa là dung dịch cĩ chứa một lượng chất tan nhất định, lượng chất tan đĩ được gọi là độ tan (5) Độ tan § cĩ thé duoc biểu diễn bằng các đơn vị khác nhau: g/100g dung mơi, g/l, mol/L

Nếu theo (1.1) ta cĩ thể hiểu khái niệm độ tan như sau:

Độ tan là nồng độ của chất điện li trong dung dịch bão hịa ở điều kiện đã cho Khái niệm này chỉ đề cập đến chất rắn tan trong dung mơi nước và độ tan chính là lượng chất tan điện li thành các ion Đây là van đề cần hiểu về độ tan của các hợp chất ít tan trong cân bằng ion

1.1.3.2 Các yếu tố ảnh hướng đến độ tan

1.1.3.2.1 Các yếu tố vật lí

Bản chất của chất tan: Mỗi chất tan cĩ 1 độ tan nhất định Các dạng đa

hình và thù hình của cùng một chất cĩ độ tan khác nhau

VD: Độ tan (theo g/100 g H;ạO) của một số chất tan trong nước ở 20°C:

Chất Cal, NaCl H;PO; CaCO, Agl

D6 tan(s) 209,0| 36,0 5,0 13.10” 13.107

Bản chất của dung mơi: Với các dung mơi khác nhau thì độ tan của một

chất là khác nhau ở cùng một điêu kiện

VD: Độ tan của KI (theo % khối lượng) trong các dung mơi ở 20° C

Dung mơi HO NHa(ỏng) | CH;0H CH;COCH;

D6 tan (s) 59,8 64,5 14,97 1,302

Trang 8

Nhiệt độ: Nhiệt độ thay đổi thì độ tan cũng thay đổi Sự thay đổi này cĩ

liên quan đến hiệu ứng nhiệt khi hịa tan Đối với những chất thu nhiệt khi hịa

tan, thì độ tan sẽ tăng theo nhiệt độ và ngược lại

+ Với chất tan là chất răn, thì quá trình hịa tan thường thu nhiệt nên độ tan thường tăng khi tăng nhiệt độ

+ Với chất tan là chất khí thì q trình hịa tan thường tỏa nhiệt nên độ tan thường giảm khi tăng nhiệt độ

Ngồi ra độ tan cịn phụ thuộc vào áp suất, trạng thái vật lí của pha ran,

thanh phan của dung dịch (lvc ion, chất tạo phức, pH )

1.1.3.2.2 Các yếu tơ hố học

a Ảnh hưởng của ion chung

Từ ảnh hưởng của ion chung tới độ tan nên ta cĩ thể tính trực tiếp tích số

tan từ độ tan ở luc ion nao do, nhung chi đối với trường hợp khi chất kết tủa

là chất điện li mạnh trong dung dịch và các 1on của nĩ khơng tham gia vào các phản ứng phụ khác

Kết tủa M;A„ cĩ dạng sơ đồ sau:

M.A, = mMt+nA

(để đơn giản ta khơng ghi điện tích ion) Nếu qui ước S là độ tan mol, thi

nơng độ tương ứng của các ion M và A là mS và nS, K, là tích số tan Ta cĩ thê tính trực tiếp tích số tan từ độ tan theo biểu thức sau đây:

K; =[MƑ [AT = (m§)” (nã)

Nếu trong đung dịch cĩ ion chung với ion của kết tủa, thì cĩ thể bỏ qua nồng độ của ion đĩ do kết tủa hồ tan ra Ví dụ, nếu nồng độ lượng dư của ion M”” bằng Cụ thì cĩ thể tính tích số tan từ phương trình:

K, = (Cy + mS)” (nS)" = (Cv)” (nS)"

Chú ý rằng, khi tính chính xác thì giá trị tích số tan K, phụ thuộc vào lực ion

chung trong đĩ cĩ phân của các ion do két tua tan ra

Trang 9

b Ảnh hướng của nồng dé ion hydro

Nếu anion của kết tủa là gốc của axit yếu thì độ tan của kết tủa thay đổi theo

độ axit

- Trước hết, ta xét muối của đơn axít yếu HA: MA, © M”+nA'

nA’ + nH" = nHA

Nếu Cạ là nồng độ tồn phần cia A hay C, = [A] + [HA] và nếu œ, là phần

của tồn bộ lượng A ở dạng 1on hố thì:

K, =[M”][A'T =[M™] afc, K, trong đĩ: a, = [Mr],

Nếu đã biết [HỶ] thì cĩ thể tinh được a, và thay vào K, thì sẽ tính được tích số

tan điêu kiện K,

r^

K,=[M™] C2 = = § [ ] A on

giá trị này phụ thuộc vào pH cĩ thê đùng để tính độ tan một cách đễ đàng

- Xét muối của axít hai nắc:

Cũng suy luận tương tự như trên, chỉ khác là nồng độ của ion anion hố trị hai

[A“] được biểu diễn bằng a,C,, trong d6 œ, là phần của tồn bộ lượng A ở

dạng A7 và được xác định băng phương trình:

K,K;

[H' [+K,[H']+K,K,

a, =

c Ảnh hưởng cúa sự thuỷ phân của anion

Nêu anion của muơi ít tan bị thuỷ phần trong nước, ví dụ:

MA 2Mt+A K,

Trang 10

Trường DHSP Ha Noi 2 Khĩa luận tốt nghiệp

A' +H,O HA +OH Rw

K,

HO 2 H + OH Kw

Ta dung hé thirc trung hoa dién:

[M"] + [H"] =[A] + [OH]

và như vậy sẽ được 4 phương trình với bốn ấn số Trong trường hop anion bi thuỷ phân hai hay nhiều nắc thì bài tính lại cịn phức tạp hơn Tuy vậy thường

cĩ thê đơn giản được Nếu độ tan rất bé thì lượng ion hyđroxyl tạo thành

trong phán ứng là rất khơng đáng kế so với lượng đã cĩ ở trong nước, vì vậy cĩ thể coi pH = 7 Dựa vào giá trị pH ta tính đễ dàng phần anion khơng bị thuỷ phân

Trong các trường hợp khác, lại cĩ thể coi nồng độ hyđroxyl do nước thuỷ

phân là vơ cùng bé so với lượng tạo thành do thuỷ phân

d Ảnh hướng của sự thuỷ phân của cation

Các cation của nhiều kim loại nặng thuỷ phân ở mức độ đáng ké va do

đĩ ảnh hưởng đến độ tan của các muối khĩ tan của chúng

Ta hãy xét trường hợp đơn giản nhất của phản ứng thuỷ phân theo các

M™+H,O MOH!* +H* Ki

M(OH)“ + HO M(OH)P*”'+ H' K,

Cĩ thể coi các hằng số của các phản ứng trên như là các hằng số phân ly

kế tiếp của axit là cation hyđrat hố ion M”” Do đĩ cĩ thể tính được phần B

của kim loại ở trạng thái hyđrat hố, theo phương trình cĩ dạng:

vị [HÏ +K,[H']” +K,K,[H' ory Ï” + + K,K, K,

Trang 11

Phương trình này dùng để xác định phần axit chưa phân ly trong dung địch của axit nhiều nắc và muỗi của nĩ

Nếu cần tính chính xác độ tan của các muỗi kim loại nặng thì phải hết sức chú ý tới bản chất của các sản phẩm tạo thành đo thuỷ phân

e Ảnh hưởng cúa các chất tạo phức phụ

Tác dụng của chất tạo phức X với muối ít tan xảy ra theo phương trình

MA2 M+t+A K _ oo S Ta] _ [vx MX+X= MX; K = [Mx,] _[Mx,] Mx]xÏ Kiw]x] MX,,., +X = MX, K,— MX] [MX,„ |[X|

Ở đây cả hai lon M và A cĩ thé la những lon một điện tích, hai điện tích, cịn X cĩ thể ở dạng phân tử và ion Cac hang số Kị, Kạ, , K¿ là các

hằng số tạo thành kế tiếp hay là các hăng số tạo thành từng nắc của các phức

chat MX, MX), MX, i=n Cu=[M]'[MXH[MX;]+ +[MX,JF[M](I+K;[X] +K;Ka[Xƒt +[]K,[X] I=n Với: K;= K;K¿ K¡= IIES i=l ew =1+K,[X]+K,[XƑ +.+K,[XƑ =

G day, theo dinh nghia K, = 1 Biéu thitc tich số tan:

Trang 12

K;= [M][A] = BCulA]

Ta tính được độ tan S khi khơng cĩ 1on chung:

S = C= [A] =

ø Ảnh hưởng sự tạo phức với anion làm kết tủa - tính lưỡng tính

AT fF

1.1.3.3 Qui ước tính tan của các hiđroxit, các muối

S=K( +tK, +K,,,[ A] +.4K, [A ]")

e Cac hidroxit hau như khơng tan trừ hiđroxit của kim loại kiềm, NHụ, Ba”,

Sr””, riêng Ca(OH); ít tan

e© Các muối nitrat, muối amoni (trừ NHaCIO¿ ít tan), muối của kim loại kiềm

(trừ NaNO; là ít tan), muối pemanganat đều tan hết

e Hầu như các muối nitrit, axetat đều tan trừ Hg;(CH;COO); cịn CH:COOAg và Ag;5O là ít tan

e Hầu như các muối sunfat đều tan trừ SrSO¿, BaSO¿, PbSO,, con CaSO, va

Ag SQ, la it tan

e Hầu như các muối clorat, peclorat đều tan trừ KCIOx và NHuCI ít tan e Hầu như các muối sunfat đều tan trừ SrSO¿, BaSO,, PbSO,, cdn CaSO, it tan

e Hầu như các muỗi sunft đều tan trừ Ag,SO;3, CaSO;3, BaSO3

e Hầu như các muối cacbonat, photphat, oxalate, xianua déu khơng tan trừ muối amoni và các kim loại kiềm

e Hầu như các muối sunfua đều khơng tan, trừ muối amoni và các kim loại

kiềm và Ba””, Ca””, NHỆ

e_ Một số muối khơng tơn tại trong nước (phản ứng hồn tồn với nước) như muơi cacbonat của kim loại hĩa tri II], muơi sunfua của kim loại hĩa trị HH,

Trang 13

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tt nghiệp MgsS, các muối tạo ra từ rượu, hầu hết muối cacbua, nitrua, photphua, hidrua

của kim loại kiềm, kiềm thổ, AI, Zn 1.1.4 Tích số tan

Cĩ thê biểu diễn (1.1) đưới dạng đơn giản như sau:

M,,A, = mM™+nA™ K (1.2)

Ap dụng Định luật tác dụng khối lượng cho (1.2) ta cĩ:

(M?)T(AT _ (M_A_) (1.3)

Trong đĩ: ( ) chỉ hoạt độ các ion

Giả thiết chất rắn ở trạng thái tinh thể hồn chỉnh, nguyên chất để cĩ thế

chấp nhận làm trạng thái tiêu chuẩn Nghĩa là: (M„A,) = 1 Khi đĩ (1.3) cĩ

dạng:

(M™)" (A™)" =K, (1.4)

Trong biểu thức (1.4) hằng số cân bằng K được ký hiệu bằng tích số tan

K; Như vậy, ở một nhiệt độ khơng đơi và trong một dung mơi xác định, tích

hoạt độ các 1on trong dung dịch bão hịa của muối ít tan là một giá trị khơng đổi và bằng tích số tan

Tích số tan phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của chất tan và dung mơi

Để đánh giá độ tan từ K, cần biểu điễn (1.4) dưới đạng nồng độ

Ta thay: (M °” =[M”'].f

(A™) = [A™] fa

= K,=[M"P [an] tt?

m n

> [MP | [am =K fun? =k: (1.5)

K‡ được gọi là tích số tan nơng độ

Hệ sơ hoạt độ f cĩ liên quan tới lực ion:

Trang 14

I=0,5 3 ZC, (1.6)

Lực ion p biéu thị tương tác tĩnh điện giữa các ion trong dung địch

Với: Z¡ là điện tích của 1on thứ 1 C; là nồng độ của 1on thứ 1

+ Khi I< 1.10 thì f tính theo biểu thức

Ig f, =(-0,5Z7.1') (1.7)

+ Khi ở lực cao hơn f tính theo cơng thức:

J

lgf, = -0,572(Ý- - 0,21) (1.8)

I+⁄1

+ Khi I = 0, dung dịch rất lỗng, tương tác tĩnh điện giữa các ion khơng

dang ké, f= 1 va ta cĩ hoạt độ bằng nồng độ (A) =[A].1=[A] (1.9)

Trong dung dịch của muối ít tan, khơng chứa chất điện ly phụ, thì lực

ion của đung dịch thường rất bé I = 0, và ta coi f= 1 Khi đĩ, biểu thức tích số

tan cĩ dạng gần đúng:

K,=[M']JP[A"Ƒ (1.10)

Dung dịch cĩ sự thiết lập cân bằng giữa tướng rắn và các ion của chất ít

tan được gọi là dung dịch bão hịa

Trong dung dịch bão hịa: Tích số ion bằng tích số tan Trong đung dịch chưa bão hồ: Tích số ion < tích số tan (tướng răn cĩ thể hịa tan thêm được nữa)

Trong dung dịch quá bão hịa: tích số ion > tích số tan

(để đạt trạng thái cân bằng thì một phần chất sẽ tách ra khỏi dung dịch dưới dạng tướng răn, điều kiện cần để cĩ kết tủa xuất hiện)

1.1.5 Nguyên tắc đánh giá tích số tan từ độ tan

Muốn tính được tích số tan từ độ tan trong dung địch nước bất kỳ, dù khơng cĩ quá trình phụ hoặc cĩ quá trình phụ của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan, đêu cĩ một điêm chung của dạng bài tốn này là đi tìm nơng độ cân băng

Trang 15

của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan Vì vậy chúng ta cần nắm được một số kiến thức cơ bản sau đây:

Trước hết phải viết được đầy đủ các cân bằng xảy ra và phân tích được

cân bằng nảo là cân bằng chính, cân bằng nào cĩ thê bỏ qua được Ví dụ, cĩ hợp chất ít tan cĩ cơng thức là M„A„:

+ Cân băng của hợp chất it tan:

M„A„| = mM”” +nA” K, (1)

+ Cĩ thể cĩ các cân bằng sau (để đánh giá mức độ xảy ra dựa vào các hằng số cân bằng, pH ):

e Cân bằng tạo phức hiđroxo

M” + HO M(OH)*”* +H” *B (2)

e Can bang thau proton cua A™ hoac cân băng cho nhận proton của ion lưỡng tính:

A”+H œ HAf*} Ki (3)

HA&)- + H = H, AS"? Ki, (4)

H,,A + He H„A K? (m-2)

e Các cân bằng tạo phức phụ, oxi hĩa khử

Từ độ tan đã biết, theo cân bằng (1) biết được nồng độ đầu của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan

+ Nếu ion nào khơng tham gia quá trình phụ khác thì nồng độ ion tính được từ độ tan chính là nồng độ cân bằng của hợp chất ít tan đĩ

+ Cịn các ion nào tham gia quá trình phụ thì đựa vào cân bằng đĩ, áp dụng định luật tác dụng khối lượng (ĐLTDKL), định luật bảo tồn nồng độ

Trang 16

dau (DLBTNDD) , dé tính ra nồng độ cân bằng của ion tạo ra từ hợp chất ít

tan

Khi tính được nồng độ cân bằng của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan đựa vào cân bằng của hợp chất ít tan tính ra hằng số tích số tan K,

Trong các bài tốn tính tốn ở đạng đơn giản là chấp nhận lực ion I = 0 (hệ số hoạt độ f = 1) Cịn nếu cho biết lực ion (hoặc cơng thức tính lực ion)

và cơng thức tính hệ số hoạt độ thì các biểu thức của các hang số được tính

theo hoạt độ

1.1.6 Tích số tan điều kiện

Để thuận tiện cho việc đánh giá gần đúng độ tan trong các trường hợp phức tạp cĩ thể xảy ra các quá trình phụ, người ta sử dụng tích số tan điều kiện Cũng như hang số tạo thành diéu kién , 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 độ của các ion được thay bằng tơng nồng độ các dạng tổn tại trong dung dịch của mỗi ion

Đối với trường hợp tổng quát, đơn giản cân bằng trong đung dịch chứa

kết tủa MA:

MA = M+A K, (1)

Ta cĩ các quá trình phụ:

e Tạo phức hiđroxo của M

M+HO = MOH+H *B

e Proton hoa cua A

A+H 2 HA K‡

e_ Tạo phức phụ của M với phối tử X

M+X 2 MX

Trang 17

Độ tan của MA phụ thuộc vào pH và nồng độ chất tạo phức phụ X Ở điêu kiện cơ định pH và nơng độ của X cĩ thê tính được tích sơ tan điêu kiện

K,

K, = [M] [A] (2)

Trong do: [M] =[M] + [MOH] + [MX] =[M]+ *B [M] bh’ + B[M][X] (3) [A] =[A]+ [HA]=[A]+ K2[AJh (4)

Tổ hợp (2); (3) và (4) ta cĩ:

K; =[M] (1+ *Bh” + [X]).[A](+ Kửh) =K,ơ.02

O day a,,= (1+ *Bh! + BLX])” va og = K,(K,+hy?

Nếu cho pH và nồng độ chất tạo phức X ta cĩ thể đánh giá Kj và từ đĩ

tính độ tan của chất kết tủa theo ĐLTDKL áp đụng cho (1) đùng K thay cho

K,

1.2 Cân bằng oxi hĩa - khử

1.2.1 Định nghĩa phản ứng oxi hố-khử

Phản ứng oxi hố - khử là phản ứng hĩa học trong đĩ cĩ sự chuyển electron giữa các chất phản ứng, hay phản ứng oxi hố - khử là phản ứng hĩa học trong đĩ cĩ sự thay đổi số oxi hố của một nguyên t

1.2.2 Thế điện cực và sức điện động của pin

* Khái niệm thế điện cực tiêu chuẩn: Thế điện cực tiêu chuẩn của một cặp oxi hố - khử là sức điện động của pin tạo thành bởi hệ oxi hố - khử đĩ (đo ở điều kiện tiêu chuẩn) với điện cực hyđro tiêu chuẩn

Kí hiệu: Boy,

* Điện cực: Trong phần này chỉ nghiên cứu một loại điện cực là hệ gồm kim loại tiếp xúc trực tiếp với hợp chất khĩ tan của kim loại đĩ (điện cực loại hai)

Trang 18

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tt nghiệp Phản ứng ở điện cực: A,Bny =z nA™ + mB” K (1) mEy, nj|A™ +me = A, K, = 10° (2) nmhụ,

A,Bny +nm.e = nA, +mB™ K =KK"=10°% (3)

(Với E} = Eạ)

+ Tinh E} theo E) va K,:

Cĩ thể tính theo tổ hợp cân bằng hoặc tinh theo:

E;= E?+ 0,0592 Ie [A™] (1)

m Tính ra được:

ọ > , 9,0592

E,=E, + Igk, (11)

Chú ý: Giá trị E° là thế điện cực tiêu chuẩn đo được khi nơng độ của các

câu tử băng 1,0 mol/l, nếu cĩ chất khí thì áp suất riêng phần khí đĩ là 1,0 atm

Nếu chất khử tham gia phản ứng tạo kết tủa thì phương trình được viết là: 0,0592

m

E} = E) - Ig K,

+ Viết biểu thức tính thế điện cực ở điều kiện bất kì:

Theo EỶ :

E=E9+ = Ig [A™] qI)

Theo E,°:

B= Eo + 9.0992 jo _t om ie] (Iv)

Trang 19

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp + Pin điện:

Ta thiết lập một pin điện gồm một điện cực ở trên ghép với một điện cực

tiêu chuẩn (điện cực hiđro, điện cực calomen hay điện cực Ag,AøgCl | KCloso hoa) » -) hay một điện cực Rồi đo sức điện động của pin, từ đĩ tìm ra thế điện cực, dựa vào các biểu thức ở trên tính ra tích số tan

1.2.3 Các yếu tố ảnh hướng đến cân bằng oxi hĩa — khử

Các yếu tố làm biến đơi hoạt độ của các dạng oxi hĩa — khử sẽ làm

thay đơi oxi hĩa — khử của các cặp và do đĩ ảnh hưởng đến cân bằng oxi hĩa—

khử Các yếu tố quan trọng bao gồm: sự biến đổi pH, sự cĩ mặt các chất tao

phức và sự tạo thành hợp chất ít tan

Trong điều kiện của khĩa luận, tơi chỉ đi nghiên cứu ảnh hưởng của

hợp chất ít tan

Sự chuyên một trong hai đạng oxi hĩa hoặc dạng khử thành hợp chất ít

tan với một thuốc thử phụ làm giảm nồng độ của cấu tử đĩ, vì vậy thế oxi hĩa

—- khử thay đổi, đo đĩ chiều phản ứng cũng bị thay đổi

Trang 20

CHƯƠNG 2: TÍNH TÍCH SỐ TAN CỦA HỢP CHAT IT TAN

2.1 Tính tích số tan từ độ tan

2.1.2 Bài tập minh họa lý thuyết

Bài 1: Viết biểu thức tích số tan của các chất sau: 1 AgCl, Ag,CO3, Ca;(PO.4)., Mg(OH)», Fe(OH);

2 K,Zn3[Fe(CN)¢]2, MgNH,PO,, Ag[Ag(CN),] Giải

Biểu thức tích số tan của các chất:

1

+ AgCl= Ag'+CT

Ky agci = (AgXCI)

sasa =| Ag” || CE |= Ky secifayt £5

+ Ag,CO;= 2Ag* + CO,”

K,„„co = (Ag’) (CO7)

K?,„eo, =[Ag' |[COƒ |=K,f2 f”

+ Ca;(PO¿); 3Ca”” + PO,”

Ky ca@0,), = (Ca” ỳ (PO; Ì

K seo, ~ | Ca” } | PO; } — Ky capo, tages foe

+ Mg(OH), = Mg” + 20H”

Trang 21

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tt nghiệp K gom), (Me™ )(OH )

K Meow), — [Me™ || OH Ï = Kwwom, fra foe

+ Fe(OH);= Fe** + 30H

K pe(on), — (Fe** ) (OH y

Ko eon, ~ [Fe'' [OH] = =K mon), fro for

2 Tương tự ta cũng cĩ:

+ K,Zn; [Fe(CN)g]2

_\2

2a [ráN) |, ~ (K* ) (Zn™ ) (Fe(CN); )

+ MgNH,PO::

K Ment,Po, — (Mg” )(NH; ) (PO )

K MgNH,PO,= | Mg” || NH a || POs | ~ Kent Po, fig Ẩn frog

+ Ag[Ag(CN)]:

NGG = (Ag' )(As [CN], )

e — + mm +1 œ1

K 2 ylAs(ex)lP | Ag |[Ag(CN), |] 7 K 2 [es(cw) JỦay' F y(cN),

Bài 2: Tính tích số tan của Agl ở 25C Biết độ tan của Agl là 10'°M

* Bason=1 g1179

Giải

Trong dung dịch bão hịa của muối Aøl cĩ các cân bằng sau:

Agl| = Ag +I K,

Ag’ + H,O= AgOH + H* *B=100""

Trang 22

Đây là bài tốn thuộc dạng cơ bản nhất về tính tích số tan từ độ tan được xét trong đung mơi nước Bài này thuộc dạng bài tốn hợp chất ít tan tạo ra gốc axit khơng tham gia quá trình proton hĩa đù ở bất kỳ giá trị pH nào, cịn ion kim loại cĩ tham gia quá trình tạo phức hiđroxo nhưng cĩ hằng số tạo

phức nhỏ nên khơng xét đến

Do ion I tương ứng với axit HI là axit rất mạnh nên ion I khơng cĩ quá trình proton hĩa lon Ag” và I rất ít nên khơng cĩ quá trình tạo phức của ion

Ag' với ion I

Vậy [Ag']=[T]=§= 10”

—> K,=[Ag']H]=10'5%,

Bài 3: Tính tích số tan của BaSO¿a Biết trong dung dịch HCTI 0,2M độ tan của BaSO, là 3,00.10”M Cho K, „sọ, =10'””

Giải

Dung dịch BaSO¿ bão hịa trong HCI cĩ các cân bằng:

BaSO,4|= Ba’ + So? K, (1)

C 5 5

với S=3.107

Vì trong mơi trường axit mạnh nên khơng cĩ quá trình tạo phức hiđroxo

cia ion Ba’

Qua trinh phu:

H +SOƑT HSO, K; (2)

Ta cĩ: | SO? |+[HSO; |=| Ba?” |

Theo (2): [HS0, ] =K7[H' | = 10°.0,2 = 20

[so]

(Sự proton hĩa xảy ra khơng quá lớn nên coi [H”]= Ci.)

Trang 23

— |HSO, | =20| SO? |

— §=§=2I[so? ] =3.107

> [Soy ]=1,43.10°

Kiểm tra điều kiện gần đúng:

[ HSO, | = 20[ So? ] = 2,86.10° << 0,2C,,,

Vi vay coi [H"] = C,,, là hồn tồn hợp lý

Tir (1) ta 06: K, = [Ba ][ SOF ]= 3.10°.1,43.10° = 4,29.10" Vậy K, aso, = 429.10 = 109°”,

Bài 4: Cho biết độ tan của CdS trong dung dịch HCIO¿ 0,03M là 2,43.10°M

Tính tích số tan cha CdS Cho H,S (K, =10”, K, = 10°)

Giai

Các cân bằng xảy ra trong dung địch:

CdS] = Cđ”+S” K, (1)

C° Ss §

CdS|+H" œ Cd”+§S“” K=K,(K;K,)' (2)

Vì mơi trường axit mạnh nơng độ quá bé nên coi như khơng cĩ quá trình

tạo phức hiđroxo, do đĩ [Cđ””]= S

Vi [H”]>> S nên S = [Cđ””]=[H;S]

Để tính [S”], ta xét các cân bằng của H;S trong hệ: HạS = HS +H" K,=10”” a) (3)

Trang 24

Khĩa luận tốt nghiệp Trường DHSP Hà Nội 2 HS = S“ +H K, =10'° (4) 2Hạ§ = 2H'+S” K=K,.K, =10”7 (5) Từ (3) và (4) áp dụng ĐLBTNĐ và ĐLBTKL ta tính được nơng độ [S”] Cụ,s= § = [S”]+ [HS] + [ Hạ§] = [S”].(1+hK¿ +hỶ K Kệ ) S.K, K, HỒ HP +hK +hÊK K, 2- 2,43.10.1077.10” —> [S Ì=0,03? +0,03.107 +10 “10”?” = 102149 Vậy Kcas,= [Cđ””] [S”]= 2,43.107 10”°⁄? = 7,86.10”7

Bài 5: Tính tích số tan của Ba(IO;), & 25°C.biét rang trong dung dich HCl

0,167M độ tan của Ba(IO;); là 10”*M Cho K,groa=10””,

Giải

Do trong mơi trường axit nên ta bỏ qua quá trình tạo phức hiđroxo của

ion Ba’

Ta cĩ các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

Ba(IO3)) = Ba” + 210, K,

H + IO; = HIO; Ko,

K, =[ Ba? |[1O; ƒ

Ta cĩ: Cạ, = [1O; | + | HIO, | = [IO; |(1 + K?h)=2§ 25

—> | 10; | = 1+K?h

Trang 25

mà | Ba”' | =§

+ K,= $.48"(1 + Kjh)

=4.10” (1+ 10” 0,167)” = 5,99.107

Bài 6: Đánh giá tích số tan điều kiện và độ tan của CaCOa trong hỗn hợp NH¿CI 1,00M và NH; 1M

Giải

Các cân bằng xảy ra:

CaCO, # Ca” +CO? K, (1)

NH, = NH +H K,=10°% (2)

Ca’* + H,O = Ca(OH) +H *B=10'7 = (3) CO? +H’ = HCO? Ka" @

HCO? +H* = H,CO, Ki} =10° — (5)

re -1 -1

Ta cĩ: K; = K;dco 0z

Để đánh giá œ phải biết pH Để tìm pH ta đựa vào cân bằng (2):

NH; = NH; +H’ K,= 10°” Cc 1 1 [ | 1-x I+x x x(1+x) _ 109 1-x © x+x=10”°_-10”?x © x=[H']=10?” 1 1 O a2 ¬ 1+*Bh” 1+ 101251092

Trang 26

K K, 101955

oor ~ h? +K,h+K,K, ~ 1971248 4 101 4 1015:5 ~ 0,075

—>K'= 10°? (0,075)'1"' = 107°"

CaCO; = Ca” + CO? K,

[] S S S“=K, S = 4107!8=103=2 6.10M | Ca” | =Su,„ =2,6.10” [C07 | = S0, „„;.= 2,6.107.0,075 = 1,95.10°M 3

So với độ tan trong nude S = VK, =10*" = 7,08.10° M thi d6 tan trong

NH; va NH, Cl (1M) tang lén nhiéu, do CO,” bi proton hố

2.1.2 Bài tập nâng cao

2.1.2.1 Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan bỏ qua các quá trình phụ

Đây là đạng bài tốn của các muối ít tan (được xét trong một đung dịch khơng biết pH) tạo ra các cation tương ứng với bazơ mạnh hoặc hằng số tạo phức hiđroxo của ion kim loại rất bé và các gốc axit ứng với axit mạnh hoặc gốc axit cĩ thâu proton nhưng rất yếu Chính vì các lí đo trên cho thấy các quá trình phụ là khơng xảy ra hoặc cĩ xảy ra nhưng khơng đáng kể Dạng bài tốn này thuộc dạng cơ bản nhất vì chỉ xét đến cân bằng của hợp chất ít tan

Bài 1: Tính tích số tan nồng độ của AgCI ở lực ion I= 0,0010

AgCl, = Ag’ + CI K,= 10"

Giai Biểu thức tích sé tan: (Ag*)(CI) = K,

Biéu thức tích sơ tan nơng độ:

Trang 27

[Ag ]ICI]= K fret = K§ sty

Ở lực ion I= 0,0010 thì f, = £ = 0,96

Ta cĩ: K$= 10”.(0,96ƒ/ = 1,1.10”°

Bài 2: Tính tích số tan nồng d6 cla Fe(OH); 6 luc ion I = 0,1

Fe(OH), = Fe +30H K,= 10°"

Giai

Biểu thức tích số tan: (Fe”)(OH7 = K,

Biểu thức tích số tan nồng độ:

[Fe”"]IOHT = K,f1,.f$_=K°s S Fe? OH” O luc ion I = 0,1 ta co:

-./0,1 + 1.0,2.0,1 lef = #'on 2(1+./0,1) 2 + f= 0,776 = -0,11 J0,1 lef_ ,, =-0,537(-—— - 0,2.0,1) = -0,99 gf C +J01 ) > fx = 9,1 Thay f,,, f,5 Vao (2) ta c6: K°= 10°7(0,776)°.(0,1)' =2,14.10°*

Bai 3: Tinh tich sé tan cia AgCl trong dung dịch bão hịa AgCI biết độ tan

cua AgCl & 20°C 1a 1,001.10°M

Giải

Các quá trình xảy ra: - Cân bằng tan:

AgCl = Ag’ + CI K,=? (1)

- Tạo phức hiđroxo của Ag”

Trang 28

Ag’ +H,O = AgOH +H* *#Ð=10”'” = (2) Độ tan: Sa„c¡ = [Ag'] + [AgOH] = [CT] = 1,002.10°

Vì *B bé nên cĩ thể coi sự tạo phức hiđroxo xảy ra khơng đáng kể vì vậy:

[Ag ]=[CI]=S§

Biểu thức tích số tan:

[Ag ][CI] = Ks

~ (1,001.10°Y = K°= 1,002.10"

Nơng độ của Ag” và CT rất bé, lực ion rất bé đo đĩ: fags = for = 1 và K,= 1,002.10””

Kiểm tra mức độ tạo phức hiđroxo:

Ag’ + H,O AgOH +H” *§=10”"7 C_ 1,001.107

[] (1,001.10°-x) x x

— x(1,001.10°-—x)y’ =10°"" — x=10”” << 1,001.107

Vậy cĩ thể bỏ qua sự tạo phức hiđroxo

Vậy: Tích số tan nồng độ: K‡= 1,002.107

Tích số tan nhiệt động: K, = 1,002.10°

Bài 4: Tính tích số tan của KCIO¿, biết rằng ở 20°“ 100 gam nước hịa tan

được 1,80 gam muối, tỉ khối của dung dich d = 1,011 g /ml, hé số hoạt độ của

hai ion đều bằng 0,76

Giải 1,8.1000.1,011 5 Cy, = = 0,129M Taco: xc ~ (00+1,8).1,38,56

Trang 29

với [K”]= [CIO; ] = 0,129M

Ở đây khơng cĩ quá trình phụ, song độ tan khá lớn, cần kể đến ảnh

hưởng của lực 1on:

I =0,5.([K*].17 + [C10; ].17) = 1/2.(0,129 + 0,129) = 0,129

Igf, =—0,5_ V122 _0,2.0,129)=~0,119

1 1+-/0,129 —> fq=0,76

K,=(K*)(C1O;)=[K" |[C1O; | f: -Ío; = Kf? Clo, s 1 K‡= (0,129) = 1,66.107

K, = 1,66.107.(0,76) = 9,6.10°

R6 rang 1a K, khac nhiều so với KỆ do độ tan của KCIO¿ khá lớn

Bài 5: Tính tích số tan của AgSCN Biết độ tan của AgSCN ở 25°C là 1,05.10M

Giải

Các quả trình xảy ra:

Trang 30

Tạo phức hiđroxo của Ag’:

Ag +H,O = AgOH + H’ *B= 10”

Cc 1,05.10°

[] 1,05.10°-x X x

<> x’(1,05.10°- x)’ = 107”

x= 1,446.10”

Với x<< 1,05.10” ta cĩ thể bỏ qua sự tạo phức hiđroxo

D6 tan: Sasscn = [Ag] + [AgOH] = [SCN] = 1,05.10°M

Su tao phitc hidroxo khéng dang ké nén:

[Ag ]=[SCN]=S

[Ag ]ISCN]= Kệ —> K‡=1,1025.10”2

Nơng d6 cia Ag va SCN” rat bé, luc ion rat bé do dé:

fay = fgcn- = 1

và K, = 1,1025.10°”

Bài 6: Tính tích số tan của BaSO¿ ở 20°C Biết rằng 100 ml đung dịch bão

hịa tại nhiệt độ đĩ chứa 0,245 mg BaSQ,

Trang 31

Giải

Cân bằng xảy ra trong dung dịch:

Tích số tan:

K,saso, =(Œa?")(SO7Z)=| Ba® |[sOZ |f, ; f a?**"§OZ D6 tan S của BaSO¿:

se 0,2451.1000.1 | =— —————=l,05.10” 1000.100.233,4

(M;,;o, = 233,4)

Tức là:[Ba””] = [SO? ] = S = 1,05.10°M

Từ độ tan của BaSO¿ cĩ thê tính được nơng độ cân băng và hoạt độ của các ion do

Lực ion của dung dịch: I = 0,5(1,05.107.2”+ 1,05.10°.2”) = 4,2.10° Hệ sơ hoạt độ của các ion Ba?' và SOƑ:

lgŸ, „ —lgÊ „ = -0,5.2?2l4,2.10'5 =—1,296.102

mài Ba2t =Í = 0,9706

> Ky 5450, = (1,05.107)?.(0,9706)° = 1, 04.10"

Trang 32

2.1.2.2 Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan trong dung dịch bão

hịa chứa ion đồng dạng nhưng cĩ thể bỏ qua quá trình phụ

Bài 1: Độ tan của Ba(IO:); ở 25°C trong dung dich KIO; 5,40.10°M là 5,60.10 M Tính tích số tan của Ba(IO;); Cho *B=10””, K, mẹ = 10”

Giải

Ta cĩ các cân bằng:

Ba(IO;:);| Ba” +21O; K, (1)

Ba” +H,O = BaOH" + H” *8= 10! (2) 10; + H,O = HIO; + OH K,=10°” (3)

Vì độ tan của Ba(IO:); la nhé va *B, K, rất bé, cân bằng (2) và (3) tạo ra khơng đáng kể nên được bỏ qua Lúc này ta chỉ tính theo (1):

Ba(O;);| = Ba” +2I1O; K, (1)

[] S 2§+5,40.10” — S(28S + 5,4.10°)Y =K,

— K,=2,381.10°M

Bài 2: Độ tan của Ca(IO;); trong dung dịch CaCl; 0,5M là 5,61.10M Tính

tích số tan của Ca(1O:); Cho *B = 1072: K,=1022

Giải

Trang 33

Các quả trình xảy ra trong dung dịch:

Ca(IO:); Ca” + 21O; K, (1)

10, +H,O = HIO, + OH K,= 10 (3)

Vi dé tan cla Ca(IO;), nho va *B; K, rat bé nén cAn bang (2), (3) tạo ra

khơng đáng kẻ, ta cĩ thể bỏ qua và tính theo cân bằng (1):

Ca(O;); = Ca’ +210; K, (1)

[] S+0,5 28

—> K¿= [Ca”][1O; ]Ý= (§ + 0,5)(2§)” = (5,61.107+ 0,5)2.5,61.10?Ỷ =6,365.107

Bài 3: Độ tan của BaSO, trong dung dich BaCl, 107M 1a 1,1.10°M Tinh tich

số tan của BaSOa,

Giải Các quá trình xảy ra trong dung dịch:

BaCl, —> Ba” +CT

BaSO, = Ba” + SO? K,

C 107

[] 10°+S S

Trang 34

Áp dụng ĐLTDKL:

| Ba” ||sO? | =K,

— (107+ S)S =K,

Với độ tan S = 1,1.10M, thay vào ta được:

K,= (107 + 1,1.10).1,1.10” = 1,1.10”9

Bài 4: Tính tích số tan của Cd(OH); biết độ tan của nĩ trong dung dịch

NaOH 0,01M là 5,9.10””M

Giải

Các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

Cd** + H,O = Cd(OH)* + H” *B=10”%⁄ H,0 = H’+ OH Kw

Vì độ tan của Cd(OH); rất nhỏ, *B rất bé nên các quá trình phụ được bỏ qua Lúc này ta chỉ tính theo cân bằng (1)

Cd(OH), = Cd** + 20H K, (1)

[ ] S 2510,01

Ta co: K,= S(2S + 0,01) = 5,9.10'1(2.5,9.10°'' + 0,01) = 5,9.10 5

Trang 35

Bài 5: Tính tích số tan của BaSO, trong dung dich Na,SO, 0,01M biết độ tan cua no trong dung dich Na,SO, la 4,1 10°M

Giải Trong dung địch cĩ các cân bằng:

BaSO, = Ba” + SO?

c S 0/0128

Vì độ tan của BaSO¿ nhỏ, trong dung dịch lại cĩ dư Na;SO¿ ta cĩ thê bỏ

qua giá trị của nĩ cạnh 0,01 và coi | SO? | =0,01

Vi trong dung dịch cĩ lượng đăng kê dung dịch chất điện li (Na;SO¿) nên

phải tính hệ số hoạt độ Vì độ tan của BaSO;¿ rất nhỏ nên coi nồng độ ion Ba””

khơng đáng kế khi tính lực ion của dung dich Na;SO¿ gây nên

I=0,5.(0,02.1 + 0,01.2?) = 0,03 Hệ sơ hoạt độ của các ion Ba”'" và SOZ băng:

2

lef ,,=Igf_, = 22:7 vO — 9.295 Ba SO† 14+,/0,03

—> fa — Fon = 0,507

K,=|Ba™ |/So7 | ff, 0> S.0,01.(0,507) = 1,05.10”

Trang 36

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp 2.1.2.3 Tính tích số tan từ độ tan khi cĩ quá trình phụ của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan

Đây là đạng bài tốn cĩ xét đến quá trình phụ Ngồi kiến thức cân bằng của hợp chất ít tan thì dạng bài tốn này cịn liên quan đến kiến thức về cân bằng axit bazơ, cân bằng tạo phức Bài tốn cĩ thể chỉ cho quá trình phụ của 1on kim loại tạo phức hiđroxo hoặc tạo phức với phối tử khác, hoặc chỉ cĩ quá trình proton hĩa của gốc axit, hoặc cĩ các quá trình trên Khi xét cĩ các

quá trình đĩ hay khơng thì phải đựa vào các giá trị hăng số cân bằng, nồng độ,

pH .để loại bỏ hoặc giữ lại một quá trình phụ nào đĩ Sau day là các dạng bài tập thường gặp:

2.1.2.3.1 Dạng bài tốn chỉ tính đến quá trình phụ của gốc axit hoặc của lon kim loại

a Tính tích số tan của một muối khi biết độ tan trong dung dịch bão hịa

trong nước

Bài 1: Độ tan của barisunfit trong nước bang 0,016 g/100 ml Hay tinh tich sé

tan của barisunfit Cho HạSO; (K, = 10””“M, K, =10”'”M)

Giải

Đây là trường hợp một hợp chất ít tan tạo ra từ bazo mạnh với axit yếu nên quá trình tạo phức hiđroxo của 1on kim loại được bỏ qua Để tính một cách chính xác thì phải xét đến quá trình proton hĩa của gốc axit Với bài tốn này ta phải mơ tả được đầy đủ các cân bằng trong hệ và dựa vào độ tan tính ra

nơng độ mỗi ion ở trạng thái cân bằng Trong dung dịch bão hịa cĩ cân bằng:

Trang 37

BaSO;, = Ba” + SO? K, (1)

Trước hết, ta phải tìm [Ba””]= ?, [SO? ]= ?

` * 2 H H * vr * A A 2 aA ;y ` Lá

Vì ion Baˆ” ( ion kim loai) cĩ hăng sơ *B rât nhỏ nên quá trình tạo phức

* ° * 2 ` ˆ vw A ˆ A ˆ ˆ 3 9 * 2

hiđroxo của ion Ba“” là khơng đáng kê nên nơng độ cân bang của ion Baˆ”

chính là độ tan của BaSO;

_ 0,016 sot 217.01

| Ba” | =C = 7,37.10°M

Theo trên ta cĩ: | Ba” | =C_, soz =$=7,37.107M

Vì vậy ta chỉ cần xét đến cân bằng của ion sunftt:

SO? +H,O = HSO; + OH K, “(Ky '.Kw= 10°" (2)

HSO, + H,O = H,SO; + OH K,, =(K,, y' Ky = 10 (3)

Do K, >> K,, nên cân bằng phụ thuộc được xét đến chủ yếu là cân bằng (2)

Tir (2) 4p dung DLTDKL voi C , = S =7,37.107 M soz

SO? + H,O = HSO;+ OH

Trang 38

Vậy [HSO; |=[OH' | = 1,05.10M

— [SOF ] =7,37.10 - 1,05.10° = 7,265.10°M

Vậy K,= | Ba?" ||SO? | =7,37.10.7,265.10= 5,35.10”

Bài 2: Cho độ tan của Ag;S ở trong nước là 7,5.10°M Hãy tính tích số tan của Ag)S Cho HS c6 K,= 107"; Ky = 10°”; *Bagom = 107”

Giải Các cân bằng xảy ra trong dung dịch:

AgS 2Ag +S2 K, (1)

Ag’ + HO Ag(OH)' + H* *B (2)

S“+ H HS Kj=10'“ (3)

HS + H* HS K;= 10" (4)

Vì *B nhỏ nên ta cĩ thể bỏ qua sự tạo phức hiđroxo của ion Ag’, ta chỉ xét tới quá trình proton hố của ion S”, xét cân băng (3), (4):

Cy = [S*] + [HS] + [H;§] = [S*].(1+ K7'h+K;'K;'h’) =5 —[S”]=S(+K;h+K;'K7h}' 7,5.10” - 1+102.107+10””.10°.10°

(Vì độ tan rất nhỏ, nồng độ ion hyđroxyl tạo thành trong phản ứng thuỷ phân

=8,93.10?!

là vơ cùng bé so với 10” nên h= 107) [Ag ]=2§ =2.7,5.10'?= 15.10”

— K,=[Ag ƒ [S”]= (15.10°3.8,93.10'=2.10”°

Trang 39

Bài 3: Tính tích số tan của Pbạ(PO¿); biết độ tan của nĩ trong nước là

1,6.10°'M Cho pK, = 2,1, pK» = 7,2; pK3 = 12,4; *#B = 107”,

Giải

Các cân bằng xảy ra trong dung địch:

PO? +H = HPO? Kỷ =10”° (3)

HPO?+H = H,PO; Kệ = 10” (4)

H,PO; +H= H;PO, K} = 10" (5)

Xét sự tạo phức hiđroxo của Pb””:

Pb” + HạO = Pb(OH) + H *B C 1,107 [] 1,6.107-x X X Ta cĩ: 2 X *8=—————=I0 P 1,6.107—x ©x?+107"7x—1,6.1071% =0 & x =5,64.10°" <<1,6.107’

Vay co thé bé qua su tao phirc hidroxo ctia Pb”

Xét cân bằng (3), (4), (5):

Trang 40

C037 28 = [PO7] + [HPO/] + [H,PO;] + [H,PO,]

= (PO; |(1 + Kh + Ki Kh? + KK Kh’)

(vì độ tan nhỏ nên cĩ thể chấp nhận [H”] = 10”)

Biêu thức tích số tan của Pb;(POa);:

+7 3.2 _ -1\3 “14,2 _ -45

K,=|Pb | | PO; | = 1,6.10Ỷ.(0,804.109?= 0,7145.108

b Tính tích số tan khi trong một dung dịch đã cho biết pH

Bài 1: Độ tan của Pbl; ở pH = 6,00 là 1,52.10M.Tinh tích số tan của Pbl,

cho *B = 107”,

Giải

Đây là dạng bài tốn tính tích số tan từ độ tan ở một giá trị pH đã biết Trước hết, phải mơ tả các cân bằng cĩ trong hệ và phân tích được với giá trị

pH bài cho thì cĩ quá phụ nào xảy ra Từ các cân bằng xác định được, dựa trên giá trị pH, các hang số đã biết, độ tan tính ra các nồng độ cần bằng của

các ion tạo ra từ hợp chất ít tan Dạng bài tốn này phải kể đến sự tạo phức

hiđroxo của 1on kim loại

Các cân bằng xảy ra:

PblL, = Pb” +27 K, (1)

cĩ: C_,,= S=1,52.10°M Pb2* C,.= 28 = 3,04.10°M

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	5,1 MB