Vận dụng lý thuyết cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít tan và chuẩn độ kết tủa

Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh A MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cân tạo thành hợp chất tan phản ứng chuẩn độ kết tủa nội dung xuất nhiều chương trình dạy học trung học, phần quan trọng việc bồi dưỡng học sinh giỏi Trong thực tế giảng dạy trường phổ thông lý thuyết phản ứng tạo thành hợp chất tan trình bày nhiều góc độ khác nhau, chủ yếu sở mô tả tượng bên ngồi, định tính, mà chưa sâu vào chất phản ứng Xuất phát từ thực trạng dạy học trường phổ thông việc bồi dưỡng học sinh giỏi cấp mơn hóa học cho thấy có số khó khăn như: - Tài liệu giáo khoa dành cho phần sơ sài có khoảng cách xa so với chương trình thi - Các tài liệu tham khảo nằm rải rác nhiều tài liệu khác có nhiều phần đơn giản bên cạnh nhiều phần khó áp dụng - Trong đề thi Olympic Quốc gia từ năm 1994 đến số đề thi Olympic Quốc tế, hóa học phân tích chiếm vị trí quan trọng, nội dung thi thường dạng tổng hợp, kết hợp nhiều vấn đề cân ion dung dịch Chính nên tơi định chọn đề tài: “Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa” Với hi vọng hành trang trường, mà sinh viên sư phạm tơi thông qua nâng cao tay nghề giảng dạy, đặc biệt bồi dưỡng học sinh giỏi Mục đích chọn đề tài Mục đích: Vận dụng lý thuyết phân tích cân ion chuẩn độ thể tích để phân loại, xây dựng tập cân chất tan phục vụ cho bồi dưỡng học sinh giỏi Yêu cầu: Hiểu rõ nắm rõ kiến thức cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa Phương pháp nghiên cứu SVTH: Nguyễn Tiến Thành Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh Trên sở tìm kiếm, thu thập tra cứu nguồn tài liệu từ hóa học phân tích, báo khoa học thơng tin từ website khoa học uy tín nghiên cứu cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa Và sưu tập số tập từ nguồn khác Sau phân tích, tổng hợp trình bày cách có hệ thống, sáng tạo cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa Phạm vi nghiên cứu Cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa SVTH: Nguyễn Tiến Thành Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh B NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở lý thuyết I Đại cương cở sở lý thuyết I.1 Dung dịch chất tan I.1.1 Dung dịch Theo định nghĩa: dung dịch hệ đồng gồm phân tử, nguyên tử ion hai hay nhiều hợp chất Tuy nhiên để đơn giản, người ta thường coi dung dịch gồm: dung môi chất tan Trong đó, dung mơi chất định trạng thái tồn dung dịch (khí, lỏng hay rắn), môi trường để chất tan phân tán đồng Nếu hai chất phân tán vào chất lỏng chất có khối lượng lượng lớn đóng vai trị làm dung mơi Trên thực tế dung dịch có nước thành phần cấu thành nên dung dịch nước coi dung mơi dung dịch gọi dung dịch nước I.1.2 Dung dịch lỏng Theo định nghĩa: dung dịch lỏng hệ thu chất tan (khí, lỏng, rắn)hịa tan vào dung mơi lỏng Ở xét với dung dịch có dung mơi nước chất tan muối tan I.1.3 Các giai đoạn q trình hòa tan Trên thực tế, muối tồn mạng lưới tinh thể ion Khi q trình hịa tan muối dung mơi nước diễn theo giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Phá vỡ mạng lưới tinh thể muối MmXn(r) -> vào biểu thức tính K sc fOH− fFe3+ = 0,776 = 0,10 ta có: (0, 776)3 (0,10) = 10-37 = 2,14.10-36 Trong dung dịch lực ion thấp có hệ coi hệ số hoạt độ f=1 KS = K sc (5.5) lúc cho phép phép tính theo tích số tan thực theo nồng độ Nhưng ta thấy VD VD 2, điều thực hiên điều kiện vơ hạn chế (ví dụ kết tủa tan, nồng độ ion lạ vơ bé) mà khó thực thực tế Tuy vậy, mục đích phép tính tốn để dự đoàn tượng minh họa kết luận lí thuyết tượng hóa học xảy dung dịch , ta chấp nhận điều kiện gần (1.9) Chỉ việc tính tốn tỏ mâu thuẫn với thực tế ta tính theo (1.9) I.2.3 Tích số tan điều kiện Trong nhiều trường hợp, việc xác định đại lượng nồng độ cân ion, độ tan chất tan dung dịch thường gặp khó khăn có nhiều thành phần dung dịch ảnh hưởng đến cân trình hịa tan chất tan Chính thế, số trường hợp định, thường có cố định yếu tố dung dịch như: pH dung dịch, nồng độ phối tử,…Chúng ta thay tích số tan nồng độ tích số tan điều kiện Trong trường hợp này, nồng độ ion thay tổng nồng độ dạng tồn dung dịch SVTH: Nguyễn Tiến Thành Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh Chúng ta đơn giản cân dung dịch chứa chất kết tủa MX MX↓  M + X KS (1.9) (Để đơn giản, khơng ghi điện tích ion) Ta có q trình phụ là: - Tạo phức hiđroxo M M + H2O  MOH + H+ *β (1.10) - Proton hóa X X + H+  HX Ka-1 (1.11) β (1.12) - Tạo phức phụ M với phối tử L M + L  ML Độ tan MX phụ thuộc vào pH, nồng độ chất tạo phức phụ L Trong điều kiện cố định pH nồng độ chất tạo phức phụ L tính tích số tan điều kiện KS’ KS’ = [M]’[X]’ Trong đó: (1.13) [M]’ = [M] + [MOH] + [ML] = [M] + *β[M]h-1 + β[M][L] [X]’ = [X] + [HX] = [X] + Ka-1[X]h (1.14) (1.15) Thay vào (1.13), ta có: KS’ = [M](1 + *βh-1 + β[L]).[X](1 + Ka-1h) = KS.αM-1.αX-1 αM = 1 + * β h −1 + β[L] Trong đó: αX = Ka Ka + h Ý nghĩa: biết pH nồng độ chất tạo phức L ta đánh giá KS’ từ tính độ tan kết tủa MX theo ĐLTDKL áp dụng cho cân bằng: MX  M’ + X’ KS ’ I.3 Độ tan SVTH: Nguyễn Tiến Thành Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh I.3.1 Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa dung dịch bão hịa - Dung dịch chưa bão hồ: dung dịch cịn hồ tan thêm chất tan điều kiện cho - Dung dịch bão hoà: dung dịch khơng thể hồ tan thêm chất tan điều kiện cho - Dung dịch bão hoà: dung dịch chứa lượng chất tan nhiều so với lượng chất tan dung dịch bão hồ điều kiện Chú ý: dung dịch bão hòa điều chế cách chuyển từ dung dịch bão hòa nhiệt độ T1 nhiệt độ T2 (T2 < T1) cách đột ngột, lượng chất tan dung dịch khơng kịp tách Mặt khác, chuyển nhiệt độ từ T T2 cách từ từ có lượng chất tan tách đó, dung dịch thu dung dịch bão hòa nhiệt độ T2 I.3.2 Độ tan n+ mKhi hoà tan chất điện li tan MmXn nước ion M , X , phần tử cấu trúc mạng lưới tinh thể chất điện li, bị hiđrat hoá chuyển vào dung dịch dạng phức chất aqua [M(H2O)x]n+ [X(H2O)y]m- Khi hoạt độ ion dung dịch tăng lên đến mức độ xảy q trình ngược lại, có nghĩa số ion hiđrat hoá kết tủa lại bề mặt tinh thể Khi tốc độ trình thuận (q trình hồ tan chất rắn) tốc độ q trình nghịch (quá trình ion kết tủa), tức có cân thiết lập pha rắn dung dịch bão hồ (q trình hồ tan chất điện li tan đạt tới trạng thái cân bằng) MmXn ↓ + (mx + ny) H2O ⇄ m[M(H2O)x]n+ + n[X(H2O)y]m- (1.1) pha rắn dung dịch bão hoà Khi cân (1.1) đạt trạng thái cân bằng, lúc thu dung dịch bão hồ dung dịch có chứa lượng chất tan định, lượng chất tan gọi độ tan (S) SVTH: Nguyễn Tiến Thành Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh Độ tan (S) biểu diễn đơn vị khác nhau: g/100g dung môi (H2O); g/l; mol/l theo đơn vị khác Tuy nhiên, q trình hịa tan thực tế phức tạp nhiều ngồi q trình hịa tan cịn có thủy phân ion tạo phức với cấu tử dung dịch Ví dụ: q trình hịa tan PbSO4 nước PbSO4  Pb2+ + SO42- H2O  Pb(OH)+ + H+ + 2H2O  Pb(OH)2 + 2H+  HSO4- + H+ Pb2+ + Pb2+ SO42- + Pb2+ H2O + 2HSO4-  Pb(HSO4)2 Khi độ tan PbSO4 S = [Pb2+] + [Pb(OH)+] + [Pb(OH)2] + Pb(HSO4)2] = [SO42-] + [HSO4-] + 2[Pb(HSO4)2] I.4 Mối quan hệ tích số tan độ tan Xét q trình hịa tan MmXn (r) dung môi nước nhiệt độ T: MmXn(r)  MmXn(dd) → mMn+ + nXmS hay: mS nS MmXn(r)  mMn+ + nXmmS nS KS = [Mn+]m [Xn-]n = (mS)m.(nS)n = Sn+m mm.nn n+m KS mm.nn Hay: S = Vậy tích số tan nhỏ độ tan nước chất ion nhỏ II CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHỨA CHẤT ÍT TAN II.1 Đánh giá khả hịa tan chất từ tích số tan SVTH: Nguyễn Tiến Thành Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh II.1.1 Nguyên tắc đánh giá độ tan từ tích số tan (1)-Mơ tả cân xảy dung dịch, có cân hợp chất tan, cân phụ (2)-Đánh giá mức độ xảy trình phụ (căn vào số cân bằng) (3)-Thiết lập biểu thức tích số tan, KS (4)-Thiết lập biểu thức tính nồng độ phần tử khác sinh trình phụ Trong trường hợp cần thiết phải đánh giá gần PH nồng độ chất tạo phức (5)- Tổ hợp biểu thức rút với biểu thức tích số tan để đánh giá độ tan II.1.2 Độ tan hợp chất rắn tan nước II.1.2.1 Các q trình xảy hịa tan chất rắn tan nước Xét q trình hịa tan chất tan MX dung mơi nước: MX  M + X KS (1.16) Ngồi q trình hịa tan MX, cịn có q trình sau: - Quá trình tạo phức hiđroxo M M + H2O  MOH + H+ *β (1.17) - Proton hóa X X + H+  HX Ka-1 (1.18) II.1.2.2 Xác định độ tan chất rắn tan nước Độ tan (S) chất kết tủa MX biểu diễn sau: S = [M] + [MOH] = [M]αM-1 = [X] + [HX] = [X]αX-1 => KS = [M][X] = S2αM.αX II.1.3 Độ tan dung dịch II.1.3.1 Các q trình xảy hịa tan chất rắn tan dung dịch - Q trình hịa tan MX nước: SVTH: Nguyễn Tiến Thành 10 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh - 0,002 TPGH: CaF2 , F- 0,002 M F- + H2O  HF + OH- Kb = 10-14 / 10-3,17 = 10-10,83 Kb bé, nghĩa proton hóa F- không đáng kể Xét cân : CaF2  Ca2+ + 2F- KS = 10-10,41 0,002 S 0,002 + 2S (0,002 + 2S)2S = 10-10,41 Giả thiết S0,001 → S = S= 9,73 10-6 0,001 (thỏa mãn) Vì *= 10-12,60 nhỏ nên bỏ qua tạo phức hidroxo → [Ca2+] = S = 9,73 10-6 Vậy % Ca2+ chuyển vào kết tủa là: 100% = 99,76% Câu 3: Trộn 100ml MgCl2 0,0010 M với 100 ml NH3 0,010 M Có kết tủa Mg(OH)2 khơng? Tính pH dung dịch thu Cho pKS = 10,9 Lời giải: = = 5,0 10-4 M = = 5,0 10-3 M Cân bằng: NH3 + H2O  N + OH- Kb = 10-4,76 C’ 5.10-3 C 5.10-3 – x x x = 10-4,76 → x2 + 1,76.10-5x – 8,7.10-8 = → x = [OH-] = 2,86.10-4 M Vì lg* = -12,8 nhỏ nên bỏ qua tạo phức hidroxo ion Mg2+ Xét tích số ion: = 5.10-4.(2,86.10-4)2 = 10-10,39> KS Vậy Mg(OH)2 bắt đầu kết tủa theo phương trình phản ứng sau: SVTH: Nguyễn Tiến Thành 26 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh + 2H2O  Mg(OH)2 + N Mg2+ + 2NH3 C 5.10-4 5.10-3 [] 5.10-4 – x 5.10-3 – 2x K = 101,38 2x = 101,38 → x = 1,96.10-4 Vậy [N]= 2x = 3,92.10-4 M; [NH3] = 4,61.10-3 M; [Mg2+]= 3,04.10-4M Vì *= 10-12,8 nhỏ nên pH hệ định hệ đệm N - NH3: pH = 9,24 +lg = 10,31 → [H+] = 10-10,31 , [OH-] = 10-3,69 [OH-] = 10-3,69 Ca = 3,92.10-4 nên giá trị pH tính theo cơng thức khơng thỏa mãn Để đánh giá xác pH hệ, tính theo ĐLTDKL áp dụng cho cân bằng: NH3 + H 2O  + OH- N C 4,61.10-3 3,92.10-4 [] 4,61.10-3 – x 3,92.10-4 + x Kb = 10-4,76 = 10-4,76 → [OH-] = x = 10-3,84 → pH = 10,16 Câu 4: Tính nồng độ HCl phải thiết lập dung dịch ZnCl2 0,10 M cho bão hòa dung dịch H2S (= 0,10 M) khơng có kết tủa ZnS tách Lời giải: H2S  H+ + HS- Ka1 HS-  H+ + S2- Ka2 S2 + Zn2+  ZnS Điều kiện để khơng có kết tủa ZnS tách ra: < KS (Vì mơi trường axit nên bỏ qua tạo phức hidroxo Zn 2+) → < (1) Mặt khác từ cân phân li H2S, ta có: [S2-] = (2) Từ (1) (2): < → [H+] = = SVTH: Nguyễn Tiến Thành 27 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh → = [H+] > 10-0,16 M = 0,692 M Câu 5: Tính pH bắt đầu kết tủa, kết tủa 99,0% kết tủa hoàn toàn ion Fe2+ dạng Fe(OH)2 từ dung dịch Fe(ClO4)2 0,001 M Lời giải: a) Fe2+ + H2O  FeOH+ + H+ Fe2+ + OH-  Fe(OH)2 * = 10-5,92 (1) = 1015,1 (2) Điều kiện để bắt đầu kết tủa Fe(OH)2: > tính từ (1): Fe2+ + C H2O  FeOH+ + H+ * = 10-5,92 (1) 0,001 C’ 0,001 – x x x = 10-5,92 → x = 3,4.10-5 → = 0,001 – x = 9,66 10-4 M Vậy điều kiện để bắt đầu có kết tủa Fe(OH)2 là: > = 2,82.10-8 = 10-7,55 → pH > 6,45 b) Để kết tủa 99,0% lượng Fe2+ → = 0,001 1% = 1,0.10-5M > = 10-5,05 → pH > 8,95 c) Để kết tủa hoàn toàn Fe2+ 1,0.10-6M → > = 10-4,55 → pH >9,45 Câu 6: Thêm dần dung dịch AgNO3 vào 25,00 ml hỗn hợp gồm KCl 0,010M; Kbr 0,050M; KSCN 0,10 M K2CrO4 0,0120M Khi bắt đầu xuất kết tủa đỏ gạch Ag2CrO4 hết 35,20ml dung dịch AgNO3 Tính Cho biết: pKS kết tủa AgCl, AgBr , AgSCN , Ag2CrO4 là: 10,0 ; 13,0 ; 12,0 ; 12,0 ; p = 6,5 Lời giải: Đánh giá khả proton hóa Cr: SVTH: Nguyễn Tiến Thành 28 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh Cr + H2O  + OH- HCr C’ 0,012 – x Kb = 10-7,5 x x = 10-7,5 → x = 1,95.10-5 0,012, nghĩa q trình proton hóa Cr xảy không đáng kể = 0,012 M Xét thứ tự xuất kết tủa: Điều kiện kết tủa AgCl: > = 1,0 10-8 M Điều kiện kết tủa AgBr: > = 2,0 10-12 M Điều kiện kết tủa AgSCN: > = 1,0 10-11 M Điều kiện kết tủa Ag2CrO4: > = 10-5,04 M Như kết tủa AgBr xuất trước, sau đến kết tủa AgSCN, đến AgCl cuối kết tủa Ag2CrO4 Thực chất Ag2CrO4 bắt đầu kết tủa, = Lúc để bắt đầu kết tủa Ag2CrO4 thì: = = 10-4,85 [Cl-] = = 10-5,15 < SAgCl dung dịch bão hòa = = 10-5, nghĩa AgCl kết tủa hết Phương trình phản ứng: Ag+ + Br-  AgBr Ag+ + SCN-  AgSCN Ag+ + Cl-  AgCl Số mmol Ag+ = số mmol Br- + số mmol SCN- + số mmol Cl(Coi lượng Ag+ vào Ag2CrO4 bắt đầu kết tủa không đáng kể) 32,5 = 25 (0,010+ 0,050 + 0,10) → = 0,123 M Câu 7: Đánh giá khả tách Mg2+ khỏi Al3+ NH3 từ hỗn hợp gồm MgCl2 0,010 M AlCl3 0,010 M Lời giải: SVTH: Nguyễn Tiến Thành 29 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh Phương trình phản ứng: Al3+ + 3NH3 + 3H2O  Al(OH)3 + 3N K1 = 1018,12 Mg2+ + 2NH3 + 2H2O  Mg(OH)2 + 2N K2 = 101,38 Như kết tủa Al(OH)3 Mg(OH)2 xuất hiệ K1 K2 nên Al(OH)3 kết tủa trước Hoặc xét điều kiện kết tủa Al(OH)3 Mg(OH)2 Trước tham gia phản ứng tạo kết tủa, nồng độ Al3+ tính sau (bỏ qua q trình tạo phức hidroxo Mg2+ * = 10-12,8 nhỏ) Al3+ C + H2O  AlOH2+ + H+ * = 10-4,3 0,01 C’ 0,01 – x x x → x = 6,83.10-4 = 9,32 10-3 M Điều kiện để có kết tủa Al(OH)3: = 7,53.10-11 > Điều kiện kết tủa Mg(OH)2: > = 10-4,45 , nghĩa Al(OH)3 kết tủa trước Khi Mg(OH)2 bắt đầu kết tủa : [OH-] = = →[Al3+] = 10-19,05 Mg2+ khỏi hỗn hợp 10-6 M, Al(OH)3 kết tủa hồn tồn, tách Hoặc tính sau : Mg(OH)2 bắt đầu kết tủa : Al(OH)3 Mg2+  Al3+ + OH- KS1 = 1032,4 + OH-  Mg(OH)2 2Al(OH)3 + 3Mg2+ C 0,01 [] 0,01 – 3x SVTH: Nguyễn Tiến Thành KS2 = 1010,9  3Mg(OH)2 + 2Al3+ K = 1032,1 2x 30 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh = 10-32,1 → [Al3+] = 2x = 10-19,05 10-6, nghĩa Al(OH)3 kết tủa hồn tồn ! Câu 8: Tính cân hệ gồm Ba(NO3)2 0,010 M ; Sr(NO3)2 0,010 M; NaOH 0,030 M K2Cr2O7 0,010 M Lời giải: Vì *= 10-12,8 * = 10-13,18 nhỏ nên trình tạo phức hidroxo Mg2+ Sr2+ bỏ qua tính từ tổ hợp cân bằng: + H2O  2HCr 10-1,36 2HCr  H+ + H+ + OH-  H2O + 2OH-  C 0,01 C’ – Cr 10-6,5 1014 Cr + H2O 1013,64 lớn 0,03 0,01 0,02 TPGH: Cr 0,020M ; OH- 0,010 M; Ba2+ 0,010M; Sr2+ 0,010M So sánh cách tương đối ta thấy: > = 10-9,93 → có kết tủa BaCrO4 > = 10-4,65 → có kết tủa SrCrO4 Vì = mà < Ba2+ + 0,01  BaCrO4 109,93  SrCrO4 104,65 0,02 0,01 - Sr2+ 0,01 - Cr nên BaCrO4 kết tủa trước: + Cr 0,01 - TPGH: OH- 0,010 M ; BaCrO4 , SrCrO4 SVTH: Nguyễn Tiến Thành 31 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh  Sr2+ + Cr 10-4,65 BaCrO4  Ba2+ + Cr 10-9,93 Cân bằng: SrCrO4 (1) (2) So sánh (1) (2) ta thấy Cr (1) phân li chủ yếu:  Sr2+ SrCrO4 + 10-4,65 Cr → [Sr2+] = [Cr = 10-2,325 Từ (2): BaCrO4  Ba2+ + 10-9,93 Cr 10-2,325 10-2,325+x x (10-2,325+x )x = 10-9,93 → [Ba2+] = x = 2,48.10-8 [Sr2+] = 10-2,33 (hợp lí) Câu 9: Cho H2S lội qua dung dịch chưa Cd2+ 0,010M Zn2+ 0,010 M đến bão hòa ( = 0,1M) a) Hãy xác định giới hạn pH phải thiết lập dung dịch cho xuất kết tủa CdS mà khơng có kết tủa ZnS b) Thiết lập khu vực pH cịn 0,1% Cd2+ dung dịch mà Zn2+ không bị kết tủa Lời giải: H2 S  H+ + HS- Ka1= 10-7,02 HS-  H+ + S2- Ka2 = 10-12,90 Cd2+ + S2-  CdS Zn2+ + S2-  = 1026 = 1021,6 ZnS a) Vì = , mà KS1 = 10-26 < KS2 = 10-21,6 nên CdS kết tủa trước Điều kiện để có kết tủa CdS: > , tính từ cân tạo phức hidroxo Cd2+ : Cd2+ C 0,01 C’ 0,01 – x + H2O  CdOH+ + H+ SVTH: Nguyễn Tiến Thành x * = 10-10,2 x 32 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh = 10-10,2 → x = 10-6,1 → 0,01M → > = 10-24 M Điều kiện để khơng có kết tủa ZnS là: < Việc tính tương tự cho thấy tạo phức hidroxo Zn 2+ không đáng kể → 0,01M → < = 10-19,6 M Từ (1) (2) ta có giới hạn pH cần phải thiết lập cho: 10-24 < < 10-19,6 Hay 10-24 < < 10-19,6 → 10-0,66 < h < 101,54 0,66 > pH > -1,54 b) Khi [Cd2+] = 0,01 = 1,0 10-5 M Điều kiện để kết tủa 99,9% Cd2+ là: > = 10 Vậy khu vực pH cịn 0,1% Cd2+ dung dịch mà Zn2+ chưa bị kết tủa là: 10-21 < < 10-19,6 → 10-0,66 < h < 100,04 hay 0,04 < pH < 0,66 Câu 10: Thêm NH3 đến nồng độ 0,20 M vào hỗn hợp gồm Fe(NO3)3 0,010 M; AgNO3 0,020 M; HNO3 0,10 M; Mg(NO3)2 Cho biết tượng (bỏ qua thay đổi thể tích) Lời giải: Khi thêm NH3 vào hỗn hợp có phản ứng: NH3 + HNO3 → NH4NO3 0,2 0,1 0,1 0,1 3+ • Fe + 3NH3 + 3H2O  0,01 0,10 • SVTH: Nguyễn Tiến Thành Fe(OH)3 + 3N K = 1022,72 0,10 33 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh - 0,07 + 2NH3 0,13 Ag  Ag(NH3 0,02 0,07 0,03 0,02 2+ • Mg + 2NH3 + 2H2O  Mg(OH)2 0,01 0,03 + • = 107,24 K’ = 101,38 + 2N 0,13 Do K’ = 101,38 nhỏ nên cần phải đánh giá khả kết tủa Mg(OH)2 Từ TPGH: Mg2+ 0,010M; NH3 0,030 M; N 0,13 M; Ag(NH3 0,020M pH dung dịch tính gần theo hệ đệm N - NH3 (Vì * nhỏ phức Ag(NH3 tương đối bền): pH = pKa + lg = 9,24 + lg = 8,60 Kiểm tra: [H+] = 10-8,6 < [OH-] = 10-5,4 Cb < Ca Cách giải hợp lí Vậy [OH-] = 10- 5,4 = 10-2 (10-5,4)2 = 10-12,8 < = 10-10,9, khơng có kết tủa Mg(OH)2, có kết tủa màu đỏ nâu Fe(OH)3 Câu 11: Hãy cho biết tượng xảy cho H2S lội qua dung dịch gồm HgCl2 0,010M; ZnCl2 0,010M; FeCl3 0,010M; HCl 1,0 M bão hòa ( = 0,1M) Lời giải: Các phương trình phản ứng: a) b) Hg2+ + H2S  HgS + 2H+ 0,01 1,00 1,02 2Fe3+ + H2S  2Fe2+ + S + 1031,88 2H+ 1021,28 0,01 1,02 1,03 c) Zn2+ + H2S  ZnS + 2H+ 1021,6-19,92 = 101,68 nhỏ d) Fe2+ +  FeS + 2H+ 1017,2-19,92 = 10-2,72 nhỏ H2S cần đánh giá khả kết tủa ZnS FeS SVTH: Nguyễn Tiến Thành 34 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh Chấp nhận [H+] = = 1,03M, môi trường axit, bỏ qua tạo phức hidroxo Zn2+ Fe2+ tức =0,01M 0,01M Từ cân H2S  2H+ + S2- 10-19,92 [S2-] = = = 10-20,95 0,01.10-20,95 KS(FeS) = 10-17,2 → khơng có kết tủa FeS 0,01.10-20,95 KS(ZnS) = 10-21,6 → khơng có kết tủa ZnS Hiện tượng: dung dịch màu vàng Fe3+ Fe3+ bị khử thành Fe2+ ; có kết tủa HgS màu đen (có kết tủa S vàng ngà) Câu 12: Đánh giá khả hòa tan MnS CH3COOH 1,0M Lời giải:  Mn2+ + S2- MnS CH3COOH S2-  KS = 10-9,6 H+ + CH3COO-  H2S + 2H+ MnS + CH3COOH (Ka1Ka2)-1 1019,92  Mn2+ + H2S + CH3COO- – 2S = 10-0,8 Ka = 10-4,76 → S = 100,4 S 100,8 2S → S = 0,43M Vậy độ tan MnS CH3COOH 1,0M 0,43M Câu 13: Đánh giá khả chuyển hóa BaSO4 thành BaCO3 Na2CO3 0,50M (bỏ qua q trình proton hóa ) Lời giải: BaSO4 Ba2+ BaSO4 [] +  Ba2+ + S KS1 = 10-9,96  BaCO3 = 108,3 +  BaCO3 + S 0,5 – x K = 10-1,66 (1) (2) x Ta có: SVTH: Nguyễn Tiến Thành 35 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh = 10-1,66 → x 0,011 => [S] = 0,011 M Vậy độ tan BaSO4 NaCO3 0,50 M 0,011M Chỉ có 22% Na2CO3 chuyển hóa thành BaCO3 SVTH: Nguyễn Tiến Thành 36 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh C KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu tiểu luận thu kết sau: - Đã tóm tắt phần lý thuyết quan trọng phần “cân dung dịch chứa hợp chất tan” cách ngắn gọn dễ hiểu - Tiến hành thống kê, phân tích vận dụng lí thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan thong qua 26 tập phần “vận dụng lý thuyết cân dung dịch chưa hợp chất tan” SVTH: Nguyễn Tiến Thành 37 Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh D TÀI LIỆU THAM KHẢO [11]Nguyễn Ting Dung-Hóa học phân tích-NXB Đại học Sư phạm, 2007 [13] Đào Thị Phương Diệp, Đỗ Văn Huê – Giáo Trình Hóa học phân tích, các phương pháp định lượng hóa học NXB Đại học sư phạm, 2007 [3] Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp – Hóa học phân tích, câu hỏi tập cân ion dung dịch NXB Đại học sư phạm SVTH: Nguyễn Tiến Thành 38 ... nghiên cứu Cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa SVTH: Nguyễn Tiến Thành Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh B NỘI DUNG Chương... cứu cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa Và sưu tập số tập từ nguồn khác Sau phân tích, tổng hợp trình bày cách có hệ thống, sáng tạo cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa. .. từ tính độ tan kết tủa MX theo ĐLTDKL áp dụng cho cân bằng: MX  M’ + X’ KS ’ I.3 Độ tan SVTH: Nguyễn Tiến Thành Đề tài: Vận dụng lý thuyết cân dung dịch chứa hợp chất tan chuẩn độ kết tủa GVHD: