Xây dựng và tuyển chọn bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch dùng bồi dưỡng học sinh giỏi

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT TĨNH GIA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI XÂY DỰNG VÀ TUYỂN CHỌN BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG TẠO PHỨC TRONG DUNG DỊCH DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Người thực : Vũ Trung Thành Chức vụ: Bí thư CĐ Giáo Viên SKKN thuộc lĩnh vực: Hóa học THANH HOÁ NĂM 2016 DANH MỤC VIẾT TẮT BD BT BGD-ĐT dd ĐC đktc ĐLTDKL GD GV HH HS HSG Nxb PTHH SGK THPT TN TNSP SKKN Bồi dưỡng Bài tập Bộ giáo dục đào tạo Dung dịch Đối chứng Điều kiện tiêu chuẩn Định luật tác dụng khối lượng Giáo dục Giáo viên Hoá học Học sinh Học sinh giỏi Nhà xuất Phương trình hóa học Sách giáo khoa Trung học phổ thông Thực nghiệm Thực nghiệm sư phạm Sáng kiến kinh nghiệm MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận 2.2 Thực trạng việc bồi dưỡng học sinh giỏi phần tập cân tạo phức dung dịch 2.2.1 Thuận lợi 2.2.2 Khó khăn 2.3 Bài tập cân tạo phức dung dịch Hiệu việc sử dụng tập cân tạo phức dung dịch 2.4.1 Chọn GV thực nghiệm: 2.4.2 Chọn lớp thực nghiệm lớp đối chứng 2.4.3 Kiểm tra mẫu trước thực nghiệm 2.4.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Tài liệu tham khảo Trang 1 2 2 2 13 13 13 13 13 18 18 18 Phần MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Truyền thống từ ngàn xưa cha ông coi trọng nhân tài, từ thi hương, thi hội, thi đình tuyển chọn bảng nhãn thám hoa Qua phát nhân tài cho đất nước Câu nói: “Hiền tài nguyên khí quốc gia” khắc bia đá Văn Miếu Quốc Tử Giám, thể coi trọng nhân tài nghiệp xây dựng phát triển đất nước Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ cao truyền thống khẳng định giá trị Số lượng HSG trường mặt để khẳng định uy tín giáo viên vị nhà trường Cho nên vấn đề giáo viên quan tâm Việc tổng kết đúc rút kinh nghiệm bồi dưỡng HSG cần thiết mang tính thiết thực góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Đã có nhiều tác giả với nhiều công trình bồi dưỡng HSG hóa học phổ thông, nhiên chưa có công trình độc lập nghiên cứu tập cân tạo phức dung dịch dùng bồi dưỡng HSG cách có hệ thống Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, xin trình bày kinh nghiệm viêc xây dựng:“ Xây dựng tuyển chọn tập cân tạo phức dung dịch” với mong muốn tài liệu tham khảo có ích cho đồng nghiệp việc thực nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi giúp em học sinh đạt ước mơ 1.2 Mục đích nghiên cứu Xây dựng, tuyển chọn dạng tập cân tạo phức dung dịch dùng bồi dưỡng HSG hóa học THPT 1.3 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống lý thuyết, dạng tập cho học sinh khá, giỏi phần cân tạo phức dung dịch 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu văn kiện Đảng, thị Bộ Sở Giáo dục Đào tạo, sách, báo, tạp chí đề thi HSG năm tỉnh, đề thi HSG Quốc gia Nghiên cứu sở lý luận việc sử dụng tập theo hướng phát triển tư HSG Nghiên cứu nội dung SGK hóa học nâng cao THPT 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Điều tra thực trạng sử dụng tập dạy học vật lý số trường THPT địa bàn huyện Tĩnh Gia 1.4.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm thống kê toán học Sử dụng phương pháp thống kê toán học nhằm xử lý số liệu thu từ kết thực nghiệm sư phạm Từ kết đó, sử dụng phương pháp tổng kết để rút kết luận khác kết học tập hai nhóm thực nghiệm nhóm đối chứng Phần NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận Trên giới việc phát bồi dưỡng HSG có từ lâu Ở Trung Quốc, từ đời nhà Đường, Mỹ HSG quan tâm hàng đầu Nước Anh thành lập Viện hàn lâm quốc gia dành cho HSG, Việt Nam, học sinh giỏi chủ yếu rèn luyện, học tập lớp trường học riêng, thường gọi lớp chuyên, lớp khiếu trường chuyên hay đội tuyển HSG trường Những phẩm chất lực tư học sinh giỏi hoá học.Theo PGS.TS.Cao Cự Giác (Đại học Vinh): Một học sinh giỏi hóa học phải hội đủ “ba có”: Có kiến thức tốt, thể nắm vững kiến thức cách sâu sắc có hệ thống Có khả tư tốt tính sáng tạo cao: trình bày giải vấn đề cách linh hoạt, rõ ràng, khoa học Có khả thực hành thí nghiệm tốt: Hóa học khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm, tách rời lý thuyết với thực nghiệm Phải biết vận dụng lý thuyết để điều khiển thực nghiệm từ thực nghiệm kiểm tra vấn đề lý thuyết, hoàn thiện lý thuyết 2.2 Thực trạng việc bồi dưỡng học sinh giỏi phần tập cân tạo phức dung dịch Đây nội dung nhiều nội dung ôn thi HSG học sinh thường cảm thấy lúng túng phương pháp giải cảm thấy khó 2.2.1 Thuận lợi Bồi dưỡng học sinh giỏi vấn đề nhà trường quan tâm, em học sinh đội tuyển diện học đội tuyển phần lớn em có ý thức tốt, có lực đam mê môn học, phụ huynh ủng hộ, thân nhiều năm ôn thi đại học học sinh giỏi 2.2.2 Khó khăn Bài tập cần tạo phức dung dịch tập khó, tài liệu viết sâu đầy đủ, chiếm lượng câu hỏi không nhiều đề thi HSG Kiến thức SGK không nhiều, ôn phần gần phải xây dựng lại hệ thống kiến thức từ đầu 2.3 Bài tập cân tạo phức dung dịch Dựa vào mục đích nội dung phương pháp dạy học hóa học, sở tâm lí học sinh, nội dung chương trình đặc điểm môn hóa học thiết kế học dựa vào tập gốc theo nguyên tắc sau: Nghịch đảo điều kiện yêu cầu Phức tạp hóa điều kiện Phức tạp hóa điều kiện yêu cầu Ghép nội dung nhiều toán với Kiến thức nâng cao: + Sự tạo phức dung dịch tính chất phức chất: Các phức chất dung dịch tạo thành kết hợp phần tử đơn giản, có khả tồn độc lập dung dịch Trong dung dịch phức chất phân li hoàn toàn thành ion phức ion cầu ngoại Độ bền phức chất phụ thuộc vào chất ion trung tâm phối tử Do độ bền phức chất lớn nên nhiều tính chất dung dịch chứa ion kim loại bị thay đổi có mặt chất tạo phức Ví dụ dung dịch Fe3+ có phản ứng axit tạo thành phức hidroxo ion Fe2+ Fe3+ + 2H2O ƒ FeOH2+ + H3O+ Nhiều phức chất có tính chất đặc trưng có màu, tan nước, tan dung môi hữu +Cân dung dịch phức chất: Hằng số bền số không bền phức chất: Giả sử có ion kim loại có số phối trí cực đại Ở nước tồn dạng M(H 2O)6n + Nếu thêm vào phối tử L tạo phức chất với M dung dịch xảy phản ứng M(H 2O)6n + + L ƒ ML(H2O)5 + H2O ( Không ghi điện tích) (a) Hằng số cân phản ứng (a).Nếu dung dịch loãng hoạt độ coi nồng độ thì: [ML] gọi số bền số tạo thành phức ML [M].[L] [Cu(NH ) 42+ ] 2+ 2+ β = Ví dụ: Cu + NH3 ƒ Cu(NH3 )4 = 1012,03 [Cu 2+ ].[NH ]4 Hằng số không bền: Nghịch đảo số bền β số không bền β = K số phân li phức Cu(NH ) 24+ ƒ Ví dụ: Cu2+ + NH3 K= 10-12,03 + Đánh giá mức độ phản ứng tạo phức: Để đánh giá mức độ tạo phức dựa vào số bền số không bền Hằng số bền lớn mức độ tạo phức lớn ngược lại số không bền lớn phức bền phức phân li nhiều Tuy nhiên có phức có nhiều phối tử tạo thành phân li theo nấc ứng với nấc có số bền (hằng số không bền) riêng Ví dụ phức [Ag(NH ) ]+ tạo thành theo hai nấc +Hằng số bền điều kiện: Nếu ion kim loại Mn+ việc tham gia phản ứng tạo phức với anion Y4-: Mn+ + Y4- ƒ MYn-4 Còn tham gia phản ứng phụ với phối tử L tạo nên phức ML, ML 2,… MLm ' Trong điều kiện số bền điều kiện βMY n −4 định nghĩa sau: β ' MY n −4 [MY n −4 ] = ' ' [M ].[Y ] Trong [M ’] tổng nồng độ cân dạng tồn M n+ trừ phức MY n-4 [Y’] tổng nồng độ cân dạng tồn Y4- trừ phức MYn-4 Một số dạng câu hỏi tập thường gặp: Lập biểu thức tính số bền điều kiện Đánh giá mức độ phản ứng tạo phức Tính nồng độ cân ion phản ứng tạo phức Câu 1: Cd2+ tạo phức chất với NH3 2+ Cd2+ + NH3 ƒ CdNH CdNH 32+ + NH3 ƒ Cd(NH ) 22+ Cd(NH ) 22+ + NH3 ƒ Cd(NH )32+ Cd(NH )32+ + NH3 ƒ Cd(NH ) 24+ k1 = 102,51 k2 = 101,96 k3 = 101,30 k4 = 100,79 (1) (2) (3) (4) Tính số tạo thành tổng hợp phức chất Tính nồng độ dạng phức dung dịch biết: [Cd2+] =1,0.10-5 M; [NH3] =0,10 M Phân tích: + Hằng số cân tạo thành tổng hợp phức chất Cd 2+ +4NH3 ƒ Cd(NH ) 24+ tổng hợp (1+2+3+4) + Dựa vào số bền tổng hợp cho phép ta xác định nồng độ dạng phức trực tiếp từ nồng độ chất tạo phức nồng độ phối tử CdNH 32+ = β1 [Cd2+].[NH3] Cd(NH ) 22+ = β2 [Cd2+].[NH3]2 Cd(NH )32+ = β3 [Cd2+].[NH3]3 Cd(NH ) 42+ = β4 [Cd2+].[NH3]4 Giải: Ta có: β1 = k2 = 102,51 β2 = k1.k2 = 104,47 Cd2+ +2NH3 ƒ Cd(NH3 )22+ β3 = k1.k2.k3 = 105,77 Cd(NH )32+ Cd2+ +3NH3 ƒ β4 = k1.k2.k3.k4 = 106,56 Cd2+ + 4NH3 ƒ Cd(NH3 ) 24+ Tính nồng độ dạng phức: 2+ Ta có: CdNH = β1 [Cd2+].[NH3] = 10(2,51-5-1) = 10-3,49M = 3,2.10-4M Cd(NH ) 22+ = β2 [Cd2+].[NH3]2 = 10(4,47-5-2) = 10-2,53M = 2,9.10-3M Cd(NH )32+ = β3 [Cd2+].[NH3]3 = 10(5,77-5-3) = 10-2,33M = 5,9.10-3M Cd(NH ) 42+ = β4 [Cd2+].[NH3]4 = 10(6,56-5-4) = 10-2,44M = 3,6.10-3 M CCd = [ CdNH 32+ ] +[ Cd(NH ) 22+ ] +[ Cd(NH )32+ ]+[ Cd(NH ) 24+ ]+[Cd2+] = 1,3.10-2M C NH = [NH3]+ [ CdNH 32+ ] +2[ Cd(NH ) 22+ ] +3[ Cd(NH )32+ ]+4[ Cd(NH ) 42+ ] = 4,8.10-2M 2+ Câu 2: Thêm giọt (0,03ml) HNO3 1,0M vào 1ml dung dịch [Ag(NH 3)2]NO3 0,02M Trình bày cân xảy dung dịch Phân tích: + Thêm dung dịch axit mạnh vào có trình: NH3+ H3O+ ƒ NH +4 + H2O + Ta phải tổng hợp trình tạo phức với trình xác định số cân K dựa vào đánh giá xem phức có bị phân hủy không? Giải: HNO3→ H+ + NO3− [H+] = [HNO3] = 0,03/1,03 = 2,9.10-2M C Ag( NH ) = [[Ag(NH3)2]NO3] = 0,02/1,03 = 1,94.10-2M Các trình xảy ra: + Ag(NH ) 2+ ƒ AgNH3+ + NH3 NH3+ H3O+ ƒ k −21 = 10-3,92 K a−1 = 109,24 + NH +H2O (1) (2) Tổng hợp (1+2) ta có: Ag(NH ) 2+ + H3O+ ƒ -2 1,94.10 Ta lại có: 2,9.10 -2 AgNH3+ + NH +4 + H2O K = (k2.Ka)-1 = 105,32 1,94.10 AgNH3+ + H3O+ ƒ [ ]t [ ]cb -2 1,9.10 9,4.10-3 9,6.10 -2 1,94.10 Ag+ + -3 (3) -2 NH +4 + H2O K = (k1.Ka)-1 = 105,92 (4) -2 9,6.10 -3 1,94.10 2,9.10-2 Nhận xét trình (3,4) K tương đối lớn nên trình phân hủy phức hoàn toàn Như axit cho vào phân hủy phức Trong dung dịch có cân AgNH3+ ƒ Ag+ + NH3 NH +4 + H2O ƒ NH3 + H3O+ Câu 3: Thiết lập biểu thức tính số bền điều kiện phức Co[CN]64− pH=10, trì đệm NH3 NH +4 có [NH3] = 1M Coi dung dịch hình thành phức Co[CN]64− chủ yếu Cho biết: βCo(CN)4− = 1019,09 ; β1Co ( NH )2+ = 101,99 ; β4 = 105,07; β5 KHCN = 10-9,35 Phân tích: + Co ( NH3 )2 Co( NH3 )52+ β2 = 105,13; β6 + Co ( NH3 )2 Co ( NH3 )62+ = 103,5 ; β3 Co ( NH3 )32+ = 104,43 = 104,39; *βCoOH = 10-11,2 + +Ta có số bền điều kiện phức Co[CN]64− là: β' = [[Co(CN)6 ]4− ] [Co 2+ ].([CN − ]) + Tính nồng độ xác định β' Giải: β = 1019,09 Co2+ + CN- ƒ [ Co(CN)6]2+ β1 = 101,99 Co2+ + NH3 ƒ [ Co(NH3)]2+ β2 = 103,5 Co2+ +2 NH3 ƒ [ Co(NH3)2]2+ β3 = 104,43 Co2+ +3NH3 ƒ [Co(NH3)3]2+ β4 = 105,07 Co2+ + 4NH3 ƒ [Co(NH3)4]2+ β5 = 105,13 Co2+ + NH3 ƒ [Co(NH3)5]2+ β6 = 104,39 Co2+ +6 NH3 ƒ [Co(NH3)6]2+ *β = 10-11,2 Co2+ +H2O ƒ CoOH+ + H+ K a−1 = 109,35 CN-+H+ ƒ HCN 2+ Ta có số bền điều kiện phức [Co(CN)6 ]  là: [Co(CN) ]4−  β = [Co 2+ ].([CN − ]) (1) ' Ta có: 2+ 2+ 2+ [Co2+]’=[Co2+]+[CoOH+]+ [Co(NH )]  + [Co(NH3 )2 ]  + [Co(NH3 )3 ]  + [Co(NH ) ]2+  + [Co(NH )5 ]2+  + [Co(NH )6 ]2+  = [Co2+] + *β [H+]-1[Co2+] + β1 [NH3].[Co2+]+ β2 [NH3]2[Co2+]+ β3 [NH3]3[Co2+]+ β4 [NH3]4[Co2+]+ β5 [NH3]5.[Co2+]+ β6 [NH3]6.[Co2+] = [Co2+](1+ *β [H+]-1+ β1 + β2 + β3 + β4 + β5 + β6 ) (2) Thay [NH3] = 1M −1 −1 [CN-]’ = [CN-]+[HCN] = [CN-]+ K a [CN-].[H+] = [CN-](1+ K a [H+]) (3) Thay (2) (3) vào (1) ta có: β' = [Co(CN) ]4−  [Co 2+ ].(1 + *β[H + ]−1 + β1 + β2 + β3 + β4 + β5 + β6 ) ( [CN − ](1 + K a−1[H + ]) Ta lại có: [Co2+].[CN-]6 = [Co(CN)6]4- β−1 ' Nên: β = β−1.(1 + *β[H + ]−1 + β + β + β + β + β + β ) + K −1[H + ] ) ( a 1 = 10−19,09 (1 + 10−11,2.1010 + 101,99 + 103,5 + 104,43 + 105,07 + 105,13 + 104,39 ) (1 + 109,35.10−10 )6 = = 1,192.1013 Câu 4: (Olympic lần thứ XIV) Cho sơ đồ pin điện sau: (-)Ag [Ag(S2O3)2]3- 0,001M , S2O32− 2,00M Ag+ 0,050M Ag+ Epin = 0,9030V Tính số tạo thành β2 phức [Ag(S2O3)2]3- theo phản ứng: β2 Ag++2 S2O32− → [Ag(S2O3)2]30 Cho biết: E Ag /Ag = 0,7995V Phân tích: + Trước tiên ta tính Ecatot dựa vào E Ag /Ag nồng độ + Dựa vào Epin ta tính Eanot + Sau tính nồng độ [Ag+] + Xác định β2 dựa vào biểu thức nồng độ Giải: + + 2− Sơ đồ pin: (-) Ag [Ag(S2O3)2]3- 0,001M , S2O3 2,00M Ag+ 0,050M Ag+ Catot(+): Ag+ + e → Ag Ecatot = E Ag /Ag +0,0592lg[Ag+] = 0,7995 + 0,0592lg(0,05) = 0,7225V Epin = Ecatot- Eanot = 0,9030V ⇒ Eanot = -0,1805V + Ag→Ag++e Ag+ +2 S2O32− → Ag(S2O3)23- Ở anot(-): (1) (2) Tổng hợp (1+2) : Ag++2 S2O32− → [Ag(S2O3)2]3- +e Eanot = E Ag /Ag +0,0592lg[Ag+] ⇒ -0,1805 = 0,7995+0,0592lg[Ag+] ⇒ [Ag+] = 2,7922.10-17M Giả sử β2 lớn coi lượng phức phân li không đáng kể β2 + [Ag(S2O3 )32− 0,001 β2 = = = 8,9535.1012 (Giả sử đúng) + 2− −17 [Ag ].[S2O3 ] 2,7992.10 (2) Câu : Người ta muốn hòa tan lượng đáng kể AgCl amoniac cách tạo phức: Ag+ +2NH3 ƒ [Ag(NH3)2]+ Biết độ tan AgCl tỉ lệ với nồng độ amoniac thêm vào với hệ số tỉ lệ 0,05 Và TS(AgCl) = 1,56.10-10 + Tính số cân phản ứng tạo phức? +Tính độ tan AgCl amoniac 2M Phân tích: Ta có: S = [Ag+]’ = [Cl-] = [Ag+]+[Ag(NH3)2+] S Bài cho [NH ] + 2[Ag(NH ) + ] = 0,05 3 [Ag(NH ) + ] Dựa vào vào nồng độ thiết lập biểu thức số bền K = [Ag + ].[NH ]2 ’ Giải: Xét cân bằng: Ag+ +2 NH3 ƒ [Ag(NH3)2+] Độ tan toàn phần AgCl là: S = [Cl-] = [Ag’] = [Ag+]+ [Ag(NH3)2+] Mặt khác theo đầu hệ số tỉ lệ 0,05 tức là: S = 0,05 [NH3 ] + 2[Ag(NH3 ) ] Giả thiết phức [Ag(NH3)2+] bền [Ag+] E Fe3+ /Fe2+ Phản ứng xảy ra: 5Fe2+ + MnO −4 + 8H+ → Fe3+ +Mn2+ + 4H2O Epin = 1,522-0,711 = 0,811V n.E Hằng số cân bằng: K = 10 0,059 = 1068,729 b) Xét trình: (βIII ) −1 Fe(CN)63- ƒ Fe3+ +6CNFe3+ +e ƒ Fe2+ K1 2+ - ƒ 4βII Fe + 6CN Fe(CN)6 Fe(CN)63- + e ƒ K2 = 10 E02 0,059 = 10 Fe(CN)64- E10 0,059 lg βII βIII E 0Fe(CN ) 3− /Fe(CN ) 4− = E10 + 0,059lg 6 K2 = (βIII )−1 K1 βII βII 1035 = 0,77+ 0,059lg 42 = 0,357V βIII 10 βIII , βII lớn nên[ Fe(CN)63-] = 0.05M ; [Fe(CN)64-] = 0,5M 0,05 [Fe(CN)36− ] E Fe(CN) 3− /Fe(CN) 4− = E + 0,059lg =0,357 + 0,059lg = 0,298V − 6 0,5 [Fe(CN)6 ] Epin = 1,522-0,298 = 1,224V Câu 7: Cho 10-2 mol KSCN vào 10ml dung dịch muối Fe3+ nồng độ 10-3M Biết phức tạo (màu đỏ sẫm) có công thức FeSCN 2+ nồng độ ion Fe3+ tự chưa tham gia vào phức 8.10-6 M Tính số bền phức? Xác định nồng độ Cu2+ tự có 500ml dung dịch điều chế từ 0,1mol CuSO4 mol NH3 Cho biết: [Cu(NH3)42+] có số bền 2.1013 pKa(NH4+) = 9,2 Phân tích: + Ở câu (1) dựa vào đề ta xác định nồng độ phần tử tính số bền phức FeSCN2+ + Nhận xét cân bằng: NH3+ H2O ƒ NH4+ + OH- có Ka nhỏ nên bỏ qua Ta xét cân tạo phức Cu 2+ +4NH3 ƒ Cu(NH3)42+ ta xác định nồng độ Giải: Xét cân tạo phức: Fe3+ + SCN- ƒ FeSCN2+ Ban đầu 10-3 -6 Cân 8.10 1-8.10-6 10-3 Như vậy: K= [FeSCN 2+ ] 10−3 = = 125 [Fe3+ ].[SCN − ] 8.10−6.(1 − 8.10−6 ) Sự tạo phức xảy ra: Cu2+ +4NH3 ƒ Cu(NH3 ) 24+ Vì cân NH3 + H2O ƒ NH +4 + OH- có Ka nhỏ nên bỏ qua tác dụng NH3 với H2O Cu2+ + 4NH3 ƒ Cu(NH3 )42+ Ban đầu 0,2 Cân 0,2(1-x) 4-8x 2x Hằng số bền phức: 0, 2x K = 0, 2(1 − x).(4 − 8x) = 2.1013 Vì phức bền nên xem x ≈ 0, K = 0, 2.(1 − x).(3, 2) = 2.1013 0, [Cu2+] = 0,2.(1-x) = (3, 2)4 2.1013 = 9,5.10-17M Câu 8: (Olympic lần thứ XIX) Cho cân bằng: 3Au+ ƒ Au3+ + 2Au (1) 0 + 3+ Thế khử tiêu chuẩn: E (Au / Au) = E1 = 1,68V; E (Au / Au) = E = 1,5V a) Tính số cân phản ứng b) Tính nồng độ Au+ dung dịch Au3+ 10-3M c ) Trong dung dịch có dư X- , Au+ tạo phức AuX −2 ( số không bền K1) Au3+ tạo phức AuX −4 (hằng số không bền K2), dư ion X- có cân sau: 3AuX2 ƒ AuX −4 + 2X- + 2Au ( số cân K’) Viết biểu thức tính K’ theo K1, K2, K Cho biết: X- Br- pK1 = 12; pK2 = 32 X- CN- pK1 = 38; pK2 = 56 Dựa vào kết tính toán nhận xét khả tạo phức ion Au+? Phân tích: n.E pu + Dựa vào biểu thức: K = 10 0,059 [Au 3+ ] + Dựa vào (1) ta có: K = xác định [Au+] [Au + ]3 + Thiết lập biểu thức nồng độ tính K’ thông qua giá trị số khác, tính toán đưa kết luận tạo phức Giải: E 02 = 1,5V a) Au3+ + 3e → Au E10 = 1,68V Au+ + e → Au Au3+ + 2e → Au+ E0 = 3E 02 − E10 3.1,5 − 1,68 = = 1,41V 2 Nhận xét: E0 (Au+/Au) > E0 (Au3+/Au+) dung dịch xảy phản ứng sau: 3Au+ ƒ Au3+ + 2Au 10 Ở 298K: lgK = nE pu 0,0591 [Au 3+ ] [Au + ]3 K = 109,122 = = 2(1,68 − 1, 41) = 9,122 0,0591 [Au 3+ ] 10 −3 = b) Theo trên: [Au ] = = 9,106.10-5 (M) 9,122 K 10 [Au 3+ ] c) Ta có: 3Au+ ƒ Au3+ + 2Au K= [Au + ]3 [AuX −4 ][X − ]2 − − Khi có X- : AuX ƒ AuX + 2X- + 2Au K’ = [AuX −2 ]3 + (1)’ AuX −2 ƒ Au+ + 2X- K1 = [Au + ][X − ]2 [AuX −2 ] (2)’ AuX −4 ƒ Au3+ + 4X- K2 = [Au 3+ ][X − ]4 [AuX −4 ] (3)’ Từ (2)’ ta có: [AuX2-] = [Au + ][X − ]2 [Au 3+ ][X − ]4 ; từ (3’) ta có: [AuX4-]= thay K1 K2 vào (1)’ [Au 3+ ][X − ]4 − [X ] [Au 3+ ] K13 K13 K2 = = K K’ = − [Au + ]3 K K2 + [X ] [Au ] K1 10−36 Nếu X Br : K’ = 10 −32 = 105,122 10 −114 9,122 10 Nếu X CN : K’ = 10 −56 = 10-48,878 10 - - 9,122 Vậy X- Br-: Au+ → Au3+ Au Vậy X- CN- : Au3+ Au → Au+ Câu 9:Tính nồng độ cân Fe3+ FeY- dung dịch hỗn hợp Fe3+ 10-2M Na2H2Y 10-2M có pH = Hằng số bền FeY- 1016,13 Biết pK1 = 2; pK2 = 2,67; pK3 = 6,16 ; pK4 = 10,26 Phân tích: Trong dung dịch có cân sau: Na2H2Y → 2Na+ + H2Y2H2Y2- + H+ ƒ H3YH3Y- + H+ ƒ H4Y Fe3+ + Y4- ƒ FeYPhương trình bảo toàn khối lượng ion Fe3+: [Fe3+] + [FeY-] = 10-2 (1) Phương trình bảo toàn EDTA: [Y4-] +[FeY-] = 10-2 (2) 3+ 4Từ (1) (2) ta có: [Fe ] = [Y ] (3) 11 β − ' Ta có: β FeY = αFeY Y (H) Ở pH = , ta có: [H+] = 10-5M; [OH-] = 10-9M (*) − Ta lại có: α Y(H) = + [H + ] [H + ]2 [H + ]3 [H + ]4 + + + K K K K K K K K 3K K1 Thay giá trị: pK1 = 2; pK2 = 2,67; pK3 = 6,16 ; pK4 = 10,26 α Y(H) = 106,45 thay vào (*) ta có: β'FeY− = βFeY− α Y(H) = 1016,13 9,68 6,45 = 10 10 Từ (1) ta có : [FeY- ] = 10-2- [Fe3+] Từ (3) (5): β ' = − −2 (4) (5) 3+ [FeY ] 10 − [Fe ] = = 109,86 3+ 4− [Fe ][Y ] [Fe3+ ]2 Vậy: [Fe3+ ] = 1,44.10-6M [FeY-] = 9,99.10-3M Câu 10: Hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ tan muối khó tan pH có mặt tác nhân tạo phức Bạc oxalat ví dụ Tích số tan nước T = 2,06.10-4 a) Tính độ tan bạc oxalat dung dịch axit có pH =5 Hai số phân li axit oxalic là: Ka = 5,6.10-2 Ka = 6,2.10-6 b) Với có mặt amoniac ion bạc tạo thành hai dạng phức Ag(NH3)+ Ag(NH ) +2 Các số tạo phức nấc tương ứng K = 1,59.103 K2 = 6,76.103 Tính độ tan bạc oxalat dung dịch NH 0,02M pH = 10,08 Phân tích: + Công thức bạc oxalat: Ag2C2O4 Ta có T = [Ag+]2.[ C2O42− ] + CC O = S = [ C2O42− ] + [HC2O4-]+ [H2C2O4] + Ảnh hưởng pH: H2C2O4 ƒ H+ + HC2O4− Ka1 = 5,6.10-2 HC2O4- ƒ H+ + C2O42− Ka2 = 6,2.10-6 + Ảnh hưởng tạo phức: Ag + NH3 ƒ Ag(NH3)+ K1 = 1,59.103 Ag(NH ) 2+ Ag + 2NH3 ƒ K2 = 6,76.103 Giải: 2− a) Ảnh hưởng pH: Ta có cân sau: H2C2O4 ƒ H+ + HC 2O 4− HC2O4- ƒ H+ + C 2O24− [Ag+] = 2S Ka1 = 5,6.10-2 Ka2 = 6,2.10-6 CC O2− = S = [C2O42-] + [HC2O4-]+ [H2C2O4] = [C2O42-](1+ ⇒ [C2O 42− ] = [H + ] [H + ]2 + ) K a K a1.K a K a1.K a S = α.S [H ] + K a1[H + ] + K a1.K a + 12 Tại pH = 7: α = Tại pH = 5: α ; 0,861; S = 2,17.10-4 b) Các phản ứng tạo phức: Ag+ + NH3 ƒ Ag(NH3)+ K1 = 1,59.103 Ag(NH3)+ + NH3 ƒ Ag(NH )2+ K2 = 6,76.103 [NH3] = 0,02M Tổng nồng độ [Ag+] dung dịch: C0Ag = 2S = [Ag+] + [Ag(NH3)+ ] + [Ag(NH3)2+] = [Ag+] (1+ K1[NH3]+ K1K2[NH3]2) + Vậy [Ag+] = + K [NH ] + K K [NH ]2 S = γ S 3 Thay vào dựa vào T ta tính S = 5,47.10-2 (M) Hiệu việc sử dụng tập cân tạo phức dung dịch 2.4.1 Chọn trường: - Trường THPT Tĩnh Gia 1– Thanh Hóa - Trường THPT Tĩnh Gia – Thanh Hóa - Trường THPT Tĩnh Gia – Thanh Hóa 2.4.1 Chọn GV thực nghiệm: - Có chuyên môn nghiệp vụ vững vàng - Nhiệt tình có trách nhiệm - Có thâm niên công tác - Các giáo viên giáo viên dạy giỏi cấp trường, cấp tỉnh 2.4.2 Chọn lớp thực nghiệm lớp đối chứng: Học sinh cặp lớp thực nghiệm đối chứng tương đương mặt sau: - Số lượng học sinh (mỗi khối 10 học sinh) - Chất lượng học tập môn - Cùng giáo viên giảng dạy 2.4.3 Kiểm tra mẫu trước thực nghiệm: Bài trắc nghiệm có 10 câu làm thời gian 15 phút (đề kiểm tra phụ lục) Kết kiểm tra nhằm đánh giá mẫu thực nghiệm khẳng định tương đương nhóm học sinh 2.4.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm: Chúng tiến hành thực nghiệm lớp đối chứng thực nghiệm nêu - Lớp đối chứng: Dạy theo phương pháp bình thường giáo viên - Lớp thực nghiệm: Dạy theo giáo án SKKN đề xuất Bảng 4.1 Phân phối tần suất số học sinh theo điểm kiểm tra trước thực nghiệm Nhóm Tổng Số học sinh đạt điểm 13 TN ĐC 30 30 0 0 0 0 2 6 8 5 10 0 2.4.5 Kết sau thực nghiệm Bảng 4.2 % Số học sinh đạt điểm Xi trở xuống Bà i K T Nhó m Số H S TN 30 ĐC 30 TN 30 ĐC 30 TN 30 ĐC 30 TN 30 ĐC 30 % số học sinh đạt điểm Xi trở xuống