Chương trình bồi dưỡng HS giỏi quốc giakontum pt

Chương trình bồi dưỡng HS giỏi Quốc gia (Tỉnh KonTum) 2+ -5 Câu 1: Ion Fe(SCN) có màu đỏ nồng độ lớn 10 M Hằng số điện li -2 10 Câu 2: Dung dịch X gồm Na2S 0,010M, KI 0,060M, Na2SO4 0,050M (a) Tính pH dung dịch X (b) Thêm dần Pb(NO3)2 vào dung dịch X nồng độ 0,090M thu kết tủa A dung dịch B 1.Cho biết thành phần hoá học kết tủa A dung dịch B 2.Tính nồng độ ion dung dịch B (không kể thuỷ phân ion, coi thể tích dung dịch khơng thay đổi thêm Pb(NO3)2) 3.Nhận biết chất có kết tủa A phương pháp hố học, viết phương trình phản ứng (nếu có) Câu3: Câu 4: Bài giải: Câu 5: 3+ Bằng dung dịch NH3, người ta làm kết tủa hồn toàn ion Al 2+ dung dịch nước dạng hydroxit, làm kết tủa phần ion Mg dung dịch nước dạng hydroxit Hãy làm sáng tỏ điều nói phép tính cụ thể Câu 6: Câu 7: Brom lỏng tác dụng với H3PO3 theo phản ứng: H3PO3 + Br2 + H2O  H3PO4 + 2H+ + 2Br1) Tính số cân phản ứng 298K 2) Tính điện cực chuẩn Eo(H3PO4/H3PO3) biết Eo(Br2/2Br-) = 1,087V 3) Tính điện cực chuẩn Eo(H3PO3/H3PO2) biết Eo(H3PO4/H3PO2) = 1,087V Cho biết số liệu sau 298K: H+(dd) H3PO4(dd) Br-(dd) H3PO3(dd) Br2(l) H2O(l) o ∆H tt(kJ/mol) -1308 -141 -965 -286 o ∆S (J/mol.K) -108 83 167 152 70 BÀI GIẢI: 1) ∆Hopư = -339kJ ∆Sopư = -331JK-1 ∆Gopư = -240,362kJ  lgK 42,125  K = 1,33.1042 2) ∆Gopư = -nFEopư  Eopư = 1,245V Eo(Br2/2Br-) - Eo(H3PO4/H3PO3) = Eopư = 1,245V  Eo(H3PO4/H3PO3) = -0,158V  - 0,16V 3) H3PO4 + 4H+ + 4e  H3PO2 + 2H2O Eo1 = - 0,39V (1) H3PO4 + 2H+ + 2e  H3PO3 + H2O Eo1 = - 0,16V (2) Lấy phương trình (1) – (2) ta được: H3PO2 + 2H+ + 2e  H3PO2 + H2O Eo3 = ? ∆Go3 = ∆Go1 - ∆Go2  -2FEo3 = -4FEo1 – (-2FEo2)  Eo3 = -0,62V Câu 8: Cho biết điện cực chuẩn: Eo(Cu2+/Cu) = 0,34V; Eo(Cu2+/Cu+) = 0,15V; Eo(I2/2I-) = 0,54V 1) Hỏi người ta định lượng Cu2+ dung dịch nước thông qua dung dịch KI? Cho biết thêm dung dịch bão hoà CuI nước nhiệt độ thường (25oC) có nồng độ 10-6M 2) Sử dụng tính tốn để xác định xem Cu có tác dụng với HI để giải phóng khí H2 hay khơng? 3) Muối Cu2SO4 có bền nước hay khơng? Giải thích BÀI GIẢI: 1) Cu2+ + e → Cu+ Eo1 = 0,15V Cu2+ + I- + e → CuI Eo2 = ? Cu  I  Cu  K ] = [I ] = 1M   Cu    I  10 E 2o  E1o  0,059 lg [Cu2+ 2) - 2    s   12 M Eo2 = 0,15 + 0,059lg1012 = 0,86 > Eo(I2/I-) Vậy có phản ứng: Cu2+ + 3I-  CuI + I2 Định lượng I2 theo phản ứng: I2 + Na2S2O3  Na2S4O6 + 2NaI Cu2+ + 2e → Cu Eo1 = 0,34V Cu2+ + e → Cu+ Eo2 = 0,15V  Cu+ + e → Cu Eo3 = 0,34.2 – 0,15 = 0,53V CuI + e → Cu + IEo4 = Eo3 + 0,059lg10-12 = -0,17V 10  = 10-6,35=2,50.10-7 M pH = 6,6 Câu 35:  Việc tách cation thường dựa việc tạo thành muối khó tan việc tạo phức chất dễ tan  Nhiều cation kim loại tạo sunfua khó tan nên làm kết tủa cách cho hiđro sunfua sục vào dung dịch chúng Hiđro sunfua điaxit yếu (pK1 = 6,9; pK2 =12,9) Như dùng pH dung dịch ta điều chỉnh nồng độ ion sunfua Hãy tính C(S2-) pH = coi nồng độ H2S 0,10 mol/l Tính tích số tan sunfua có cơng thức MeS sunfua Me 2S biết coi q trình kết tủa hồn tồn nồng độ cation giảm đến mức bé 10-5mol/l Cd2+ Cu+ tạo phức với ion xianua thành [Cu(CN)4]3- [Cd(CN)4]2- tương ứng Liệu tách chúng khỏi hay không cho H2S sục vào dung dịch chúng có chứa KCN 1,0 mol/l Gợi ý: Tính độ tan sunfua (theo mol/l) dung dịch xianua giải thích kết thu Cho biết tích số tan : ; ; số tạo phức : Giải : Xét cân điện ly H2S (nấc 2) : H2S + 2H2O 2H3O+ + S2- 49 =1,58.10-20 Với K= K1.K2= =1.58.10-17 mol/l [S2-]  Xét cân hoà tan MeS Me2+ + S2- MeS  TMeS=[Me2+] [S2-]=10-5.1,58.10-17=1,58.10-22(mol/l)2 Xét cân hoà tan Me2S 2Me+ + S2- Me2S =[Me+]2 [S2-]=(10-5)2.1,58.1-17=1,58.10-27(mol/l)2   Xét cân sau : 7,0.1016 Cd2+ + 4CN- [Cd(CN)4]2- Cd2+ + S2- CdS K= (TCdS)-1 = 1,0.1027  Ta có : [Cd2+].[S2-]= 10-27 = = 7,0.1016 [S2-] = [Cd2+] + [Cd(CN)42-] [S2-]=8,4.10-6 mol/l  Xét cân Cu2S Cu+ + 4CN- 2Cu+ + S2[Cu(CN)43-]  Ta có : [Cu+]2 [S2-] = 2.10-47 50 = = 7,0.1016 [S2-] = ([Cu+] + [Cu(CN)43-]) [S2-] = 271 mol/l Kết luận : Cu2S tan hết dung dịch chứa xianua, CdS khơng tan, tách hai ion khỏi Câu 36:  Trong hố học phân tích EDTA dùng để xác định nhiều nguyên tố khác Thuốc thử muối natri axít etylentetraaxetic (EDTA) EDTA tạo với ion kim loại phức bền có thành phần xác định Trong phức tỉ lệ kim loại EDTA 1:1 không phụ thuộc vào điện tích kim loại Phức với Bari bền pH ≥ Ba(OH)2 lại tan nước lạnh, người ta thường tạo phức bari với EDTA pH bé làm tăng pH lên đến phức thành bền Các ion ytri đồng tạo phức bền pH ≥ EDTA không tác dụng với ion ytri ion cho tạo phức florua bền với NH4F.HF  Để phân tích chất chứa bari, oxi, đồng ytri ta hồ tan 0,2317g mẫu vào axít clohđric đặc cho thêm nước để thể tích dung dịch đạt 100,0 cm Lấy 10,00 cm3 dung dịch vào bình nón A 10,00 cm3 vào bình nón B Bước :Thêm 1g NH4F.HF vào bình A , chỉnh pH dung dịch – chuẩn độ dung dịch EDTA 0,0100M thấy tốn hết 10,20 cm3 51 Bước : pH bình B chỉnh đến 3-5 chuẩn độ với 13,60 cm dung dịch EDTA Bước : Sau bước 2) ta thêm tiếp 20,00 cm3 dung dịch EDTA 0,0100M vào bình B, chỉnh pH 9-10 đem chuẩn độ dung dịch etanat đồng (II) 0,0150M hết 8,80 cm3 Hãy : 1) Tìm hàm lượng phần trăm Cu, Y, Ba O mẫu 2) Tìm cơng thức thực nghiệm chất phân tích 3) Viết cấu trúc phẳng EDTA etanat đồng (II) Giải : Ở bước 1: có đồng tạo phức với EDTA nCu=10.0,01.10,20.10-3=1,02.10-3mol mCu=1,02.10-3.63,5=0,0648g  Hàm lượng Cu mẫu 27,97% Ở bước : đồng ytri tạo phức với EDTA nCu+Y=10.0,01.13,60.10-3=1,36.10-3mol nY=3,4.10-4mol mY=3,4.10-4.88,9=0,030g  Hàm lượng Cu mẫu 12,95% Ở bước 3: lượng EDTA thêm vào để tạo phức với bari, lượng EDTA dư chuẩn độ etanat đồng (II) Từ ta tính số mol bari nBa=10.(0,01.20.10-3-0,015.8,8.10-3)=6,8.10-4mol  Hàm lượng bari mẫu 40,21%  Hàm lượng oxi mẫu 18,87% Như mẫu có : 1,02.10-3 mol Cu 3,4.10-4 mol Y 6,8.10-4 mol Ba 2,73.10-3mol O 52  Công thức thực nghiệm hợp chất phân tích là: Cu3YBa2O8 Cấu trúc phẳng EDTA Cấu trúc phẳng etanat đồng (II) Câu 37:  Độ tan bạc clorua nước cất nhiệt độ định 1,81 mg/dm3 (dung dịch) Sau thêm HCl để chuyển pH 2,35, giả thiết thể tích dung dịch sau axit hố giữ nguyên 1,00 dm3 Hãy: Tính nồng độ ion Cl- dung dịch trước sau thêm HCl Tính tích số tan T bạc clorua (dùng đơn vị thứ nguyên) Tính xem độ tan AgCl giảm lần sau axit hoá dung dịch ban đầu đến có pH = 2,35 Tính khối lượng NaCl Ag tan 10m dung dịch NaCl 1,0.10-3 M Giải :  Trong dung dịch hình thành cân sau : AgCl Ag+ + Cl- Nồng độ Cl- trước thêm HCl : 53 Nồng độ Cl- sau thêm HCl : [Cl-] ≈ [H+]=10-pH=10-2,35=4,47.10-3mol/l TAgCl=[Ag+] [Cl-]=(1,26.10-5mol/l)2=1,59.10-10(mol/l)2 Trong dung dịch HCl có :  Độ tan AgCl giảm : =354 lần mNaCl = 104dm3.1,0.10-3mol/dm3.58,5g/mol=585g mAg = mol/dm3.1,0.104dm3.108g/mol=0,17g Câu 38: 1) Tính pH cuối hệ sau hoà tan: a) 2,00 mol HCl b) 0,500 mol NaOH vào 500,0mL nước 25oC (pH nước điều kiện 7,00, giả sử thể tích dung dịch khơng thay đổi) 2) Một lĩnh vực quan trọng hố học phân tích dung dịch đệm Nó bao gồm hỗn hợp axit yếu (HA) bazơ liên hợp (A-) Nó gọi dung dịch đệm chống lại thay đổi pH thêm vào hệ axit mạnh hay bazơ mạnh Sử dụng phương trình hóa học (và trạng thái hợp phần), cho biết chuyện xảy thêm vào dung dịch đệm 54 a) Khí HCl b) NaOH viên, pH dung dịch đệm xác định tỉ lệ mol axit yếu bazơ liên hợp Nếu số phân ly axit Ka biết pH dung dịch đệm tính theo phương trình Henderson– HasselBatch: pH = pKa + lg 3) Hãy chứng minh phương trình Henderson – HasselBatch từ biểu thức Ka 4) 1,00L dung dịch đệm chứa 0,500mol axit yếu bazơ liên hợp pH dung dịch đo 7,00 Xác định pKa cặp axit – bazơ liên hợp 5) Tính pH dung dịch thêm vào 500,0mL dung dịch đệm câu a) 2,00M HCl b) 0,500M NaOH 6) Ka axit axetic 1,75.10-5 M 1,00L dung dịch đệm chứa axit axetic ion axetat có pH xác định 5,30 Tổng nồng độ axit axetic ion axetat 1,00M a) Tính tỉ lệ b) Tính nồng độ tiểu phân dung dịch đệm Ngoài việc trộn axit yếu bazơ liên hợp để tạo thành dung dịch đệm ta sử dụng phương pháp khác là: chuẩn bị sẵn hai chất thêm vào dung dịch chuẩn bị sẵn lượng axit bazơ mạnh 7) Giải thích ? 8) Nhà hóa học tập Bob định chuẩn bị dung dịch đệm có pH 4,00 cách sử dụng dung dịch CH3COONa 0,500M dung dịch HCl 2,00M Giả sử 55 thể tích HCl thêm vào V lít Trả lời câu hỏi sau : a) Thể tích dung dịch CH3COONa 0,500M cần thêm vào để hình thành dung dịch đệm ? b) Có mol axit axetic sinh ? c) Có mol ion axetat phản ứng với HCl ? d) Với pH xác định tỉ lệ ? e) Tính V 9) pH đệm lý tưởng pH mà dung dịch đệm có khả chống lại thay đổi pH tốt thêm vào lượng dung dịch axit mạnh hay bazơ mạnh Đối với dung dịch đệm axetat pH đệm lý tưởng ? 10) Khơng thành cơng với thí nghiệm Bob tiếp tục tiến hành thí nghiệm khác Bắt đầu với 250mL dung dịch đệm axetat pH đệm lý tưởng Nhưng bất cẩn làm thí nghiệm cho vào dung dịch đệm vài giọt dung dịch NaOH 0,340M Anh nhanh chóng khắc phục cố đo lại pH dung dịch thấy pH tăng lên đơn vị so với lúc đầu Biết tổng nồng độ tiểu phân dung dịch đệm ban đầu 0,500M a) Tính tỉ lệ dung dịch b) Tính số mol axit axetic ion axetat dung dịch ban đầu c) Sau thêm NaOH vào số mol axit axetic anion axetat ? d) Sau xảy cố số mol ion axetat tăng lên ? e) Thể tích NaOH mà Bob thêm vào dung dịch đệm ? Giải : a pH=-lg[H+]=-lg(4)= -0,60 b pOH=-lg[OH-]=lg(1)=0pH=14 56 HCl(k) + A-(aq) HA(aq) + Cl-(aq) NaOH(r) + HA(aq) Na+(aq) + A-(aq) + H2O Lấy -log vế ta có -lg[H+ ] = -lgKa -lg Hay pH = pKa – lg = pKa + lg Do [A-]=[HA] nên pKa=pH=7 a =0,01 mol [A- ] = 0,499 M [HA]= 0,051M pH= 6,98 b Tương tự câu a ta có pH=7,0043 a lg 0,543  3,492 b Mặt khác ta có [A- ] + [HA] = 1M  [A- ] =0,7774M [HA]=0,2226 M Axit mạnh/ bazơ mạnh phản ứng với bazơ yếu hay axit yếu để tạo hợp phần lại dung dịch đệm Như dung dịch thu chứa axit yếu bazơ liên hợp a pH dung dịch đệm tính phương trình sau : pH = pKa – lg ≈ 57 =100,75 =5,623 Theo giả thiết pH=4 nên ta có Hay naxít = 5,623 nmuối H+ Lúc đầu CH3COO- + Vmol a Cân CH3COOH mol (a-V)mol Vmol V=5,623(a-V)  a=1,178V(mol) Hay thể tích cần cho muối cần dùng : 4,712V(lít) b Số mol CH3COOH sinh Vmol c Có V mol ion CH3COO- phản ứng với HCl d Tỉ lệ = 0,178 Để hình thành lít dung dịch đệm có pH = ta có : V+ 4,712V =1lít  V= 0,175lít = 175 ml e Để có pH đệm lý tưởng tỉ số Từ phương trình pH = pKa – lg =0 tức pH=4,75 ta nhận thấy pH đệm lý tưởng dung dịch đệm axetat có [CH3COOH] = [CH3COO-] Tức pH = pKa = 4,76 10 a Ta có lg =-1  = 0,1 b Trong dung dịch ban đầu ta có : [CH3COOH] + [CH3COO-] = 0,5M 58 Là dung dịch đệm lý tưởng nên ta có =1  [CH3COOH] = [CH3COO-] = 0,25M  = = 0,25.0,25 = 0,0625mol c Từ câu a b ta có : = 0,0114mol = 0,114mol d Số mol ion axetat tăng lên sau cố xảy : 1,824 lần e nNaOH thêm vào = 0,114-0,0625=0,0515mol Thể tích NaOH thêm vào : 0,152 lit = 152ml Câu 39:  Ở 25.0°C áp suất riêng phần CO2 là: p(CO2) = 1.00 bar 0.8304 lít khí CO2 hồ tan 1.00 lít nước Tính nồng độ mol CO2 hồ tan Tính số Henry CO2 25.0°C Tính nồng độ mol CO2 hoà tan nước mưa, phần thể tích CO2 khí có hàm lượng 380 ppm ngày áp suất CO2 có gía trị 1.00 bar  Một phần CO2 hoà tan phản ứng với nước để tạo thành axit cacbonic Hằng số cân phản ứng K=1,67.10-3 với nồng độ nước đưa vào Ka Tính nồng độ axit cacbonic hồ tan nước mưa? Biết nồng độ CO2 không đổi  Đối với số phân li thứ [H2CO3]* sử dụng thay cho nồng độ axit cacbonic [H2CO3]* tổng nồng độ axit cacbonic lượng khí 59 CO2 hồ tan nước Các gía trị là: Ka1 = 4,45.10-7 Ka2= 4,84.10-11 Tính pH nước mưa Bỏ qua cân tự proton phân nước số phân li Ka2 axit cacbonic Biết nồng độ [H2CO3]* không đổi suốt trình Vào năm 1960 phần thể tích CO2 khí 320ppm Tính pH nước mưa vào thời điểm (tất điều kiện khác câu 5) Đá vơi (CaCO3) có tích số tan T = 4,70.10-9 Tính độ tan đá vơi nước tinh khiết Giả thiết muối hydrocacbonat muối cacbonat khơng phản ứng sinh axit cacbonic  Tính độ tan CaCO3 nước mưa vào thời điểm Như nói [H2CO3]* ln số Để trả lời câu hỏi phải làm việc sau: Hãy xác định ion chưa biết nồng độ Viết phương trình cần thiết để tính nồng độ ion 10 Xác định phương trình cuối với [H3O+] ẩn số Với phương trình bậc cao ta khó lòng giải xác Ta giả thiết gần pH = 8.26 để tiện tính tốn 11 Sử dụng tất thơng tin tính độ tan đá vơi Giải : Từ biểu thức =0,0335mol/l Vậy = 0,0335mol/l Hằng số Henry CO2 25oC K= 0,0335mol/l.bar 60 Nồng độ CO2 hoà tan nước mưa Khi hoà tan nước ta có cân sau : CO2 + H2O H2CO3 Ta có [H2CO3]*= [CO2] + [H2CO3] =1,275.10-5mol/l Xét cân phân ly H2CO3 H2CO3 + H2O  HCO3- + H3O+ =4,45.10-7 =  Với [HCO3-]= [H3O+]; [H2CO3 ]≈ 1,275.10-5mol/l [H3O+]=2,382.10-6mol/l Vậy pH=5,62 [H2CO3]*= [CO2] + [H2CO3] =1,074.10-5mol/l Hoàn tồn tương tự câu ta tính [H3O+]=2,186.10-6mol/l Vậy pH=5,66 Độ tan đá vôi nước cất  S= = =6,856.10-5mol/l Trong dung dịch ion sau ta chưa xác định nồng độ : [Ca2+];[CO32-]; [HCO3-]; [H3O+] [OH-] Các phương trình cần thiết để tính nồng độ ion 61  Nhận thấy có ion cần xác định nên ta cần tìm phương trình liên hệ với ion [Ca2+] [CO32-]   (2) = =4,45.10-7  (3) = =4,84.10-11  (4) Kw=[H3O+] [OH-]=10-14 (ở 25oC)  Định luật bảo tồn điện tích  (5) 2[Ca2+] + [H3O+]= [OH-] + [HCO3-] + 2[CO32-] 10 Thiết lập phương trình độc lập để tính [H3O+] Từ (4) ta có Từ (2)  Nhân (2) với (3) rút gọn ta có : Từ (1) Thay vào (5) ta có 2 62 Biến đổi ta có : - -( -Kw) –2 =  Đây phương trình bậc bốn với ẩn số cuối [H3O+] 11 Độ tan đá vôi S= M 63 ... q trình tự proton hố dung môi H2SO4 nguyên chất : 2H2SO4 HSO4- + H3SO4+  Như dung môi này, tiểu phân làm tăng [H 3SO4+] axít, làm tăng [HSO4-] bazơ  Khi cho nước vào ta có : H2SO4 + H2O HSO4-... | KCl bh || Fe , Fe | Pt Phản ứng:  Hg + Cl- = Hg2Cl2 + e + 2x Fe3+ + e = Fe2+ Hg + Fe3+ + Cl- = Hg2Cl2 Câu 13: Cho dòng điện 0,5A qua dung dịch muối axit hữu Kết sau trình điện phân catot... 3  2 Đưa gía trị tìm vào phương trình Nernst sắt người ta thu được: E = 1,19V (Cũng tương tự người ta đưa gía trị [Ce4+]/[Ce3+] = (1,27.10-7)1 vào phương trình Nernst ceri) Thế dung dịch điểm