Một số phương pháp giải bài tập phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬPPHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH ---*---A – MỞ ĐẦU : I - LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Trong Chương trình Hoá học phổ thông Phản ứng trao đổi ion trong dung dịc

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH

-* -– MỤC LỤC :

- Mục luc:

- Phần mở đầu: Trang 1

- Phần nội dung: Trang 2- 12

+ Nội dung lý thuyết Trang 2- 5

+ Nội dung phương pháp giải bài tập: Trang 5- 10

+ Nội dung bài tập vận dụng; Trang 10- 12

- Phần Kết luận đề tài: Trang 13-16

- Phần tài liệu tham khảo: Trang 16

( Đề tài gồm 16trang)

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH

-* -A – MỞ ĐẦU :

I - LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Trong Chương trình Hoá học phổ thông Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chiếm một vị trí quan trọng từ THCS đến THPT liên quan đến nhiều câu hỏi, bài tập gắn liền với thực tiển đời sống hàng ngày như môi trường không khí, môi trường nước, môi trường đất và vệ sinh an toàn thực phẩm

- Qua tham khảo ý kiến các đồng nghiêp, chuyên gia hoá học và một giảng viên các trường Đại học – Cao đẵng, Đặc biệt Các đề thi Tốt nghiệp THPT-BTTH và Đề thi tuyển sinh vào THCN - CĐ- Đại Học nhiều câu hỏi, bài tập đề cập đến phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

- Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay “ Là dạy học theo phương pháp tích cực ‘’Giúp học sinh tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo, rèn luyện thói quen và khả năng tự học, tinh thần hợp tác bạn bè, Khả năng vận dụng vào tình huống khác nhau trong học tập và trong thực tiển đời sống Tạo niền tin, niềm vui, hứng thú trong học tập Học là quá trình Kiến tạo – Tìm tòi – Khám phá - Phát hiện – Luyện tập – Sử lý thông tin Tự hình thành hiểu biết, năng lực và phẩm chất cá nhân Cách dạy quyết định cách học Người dạy định hướng tư vấn, tổ chức các hoạt động cho học sinh Lấy “Học” làm trung tâm thay vì lấy “Dạy” làm trung tâm Dạy học chú trọng rèn luyện phương pháp và phát huy năng lực tự học, tư duy sáng tạo của học sinh

- Đánh giá chất lượng đào tạo bằng phương pháp khách quan và người học

tự đánh giá lẩn nhau, tự đánh giá trình độ kiến thức kết quả học tập bản thân mình

- Qua thực tiển giảng dạy câu hỏi, bài tập phần phản ứng trao đổi ion học sinh nắm không vững

II – MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI:

- Hệ thống hoá những kiến thức cơ bản về phản ứng trao đổi ion trong dung dịch Khắc sâu phân loại phản ứng trao đổi ion, các trường hợp đặc biệt và những kiến thức liên quan đến thực tiển đời sống

- Phương pháp tư duy phát hiện điều kiện phản ứng xảy ra, giải bài tập liên quan đến phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

- Một số bài tập vận dụng và những điểm cần lưu ý khi xét phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

III – NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI:

- Chương trình hoá học lớp 11, lớp 12-Sách giáo viên, sách bài tập lớp 11

và lớp 12 Thời gian nghiên cứu từ năm học 2009/2010 đến nay

- Tham khảo một số tài liệu hoá học Đại cương, Tóm tắt hoá học phổ thông

- Xác định phần kiến thức cơ bản, phương pháp cơ bản giải bài tập liên quan đến phản ứng trao đổi ion trong dung dịch.Trên cơ sơ đó tìm ra phương pháp phù hợp với học sinh

- Đưa ra hệ thống bài tập trắc nghiệm, bài tập tự luận và ý kiến nhận xét

IV - ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

- Học sinh lớp 11 – 12 - Sách giáo khoa và các tài liệu tham khảo

- Dự giờ đồng nghiệp, khảo sát kết quả kiểm tra, đề thi tốt nghiệp trung học phổ thông và bổ túc trung học phổ thông, đề thi tuyển sinh vào các trương đại học, cao đẵng và TH chuyên nghiệp

V – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Phương pháp Lý thuyết:

Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách bài tập và các tài liệu tham khảo, thiết kế bài dạy của các đồng nghiệp và vở bài tập của học sinh các bộ đề thi, đề kiểm tra

- Phương pháp điều tra:

+ Dùng phiếu điều tra, khảo sát đánh giá chất lượng học sinh

+ Khảo sát các đề thi tuyển sinh và các đề kiểm tra

- Phương pháp chuyên gia: - Tham khảo ý kiến các đồng nghiệp, chuyên viên

và các chuyên gia giàu kinh nghiệm

B - NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

I - CỞ SỞ LÝ LUẬN:

I.1- Định nghĩa: Phương trình phản ứng trao đổi có dạng tổng quát:

AB + CD -> AD + CB

A,C, B,D Trao đổi vị trí cho nhau còn số oxi hoá không đổi

- Có 3 loại phản ứng chính

1 Muối + Axit -> Muối mới + Axit mới

Ví dụ: Na2CO3 + HCl -> NaCl + H2O + CO2

* Phải là muối của axit yếu còn axit kia phải là axit mạnh

2 Muối + Bazơ -> Muối mới + Bazơ mới

Ví dụ: Fe2(SO4)3 + 6NaOH -> 3Na2SO4 + 2Fe(OH)3

3 Muối + Muối -> Muối mới + Muối mới

Ví dụ: K2SO4 + BaCl2 -> BaSO4 + 2KCl

I.2 - Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch.

- Các chất tham gia phản ứng phải tan trong nước (Trừ phản ứng muối và axit)

Ví dụ: BaSO4 + KCl -> O/

Na2SO4 + Fe(OH)3 -> O/

- Phản ứng tạo thành chất kết tủa:

Ví dụ: KCl + AgNO3 -> KNO3 + AgCl (1)

K++ Cl- + Ag+ + NO3- -> K+ + NO3- + AgCl (2)

Cl- + Ag+ -> AgCl (3)

(1)Gọi là phương trình phân tử; (2)Là phương trình ion đầy đủ; (3) phương trình ion thu gọn

Chuyển phương trình hoá học dạng phân tử thành phương trình ion thu gọn như sau Các chất dể tan, điện ly mạnh phân ly thành ion.Chất điện ly yếu, chất kết tủa, chất khí và nước để nguyên dạng phân tử sau đó lược bỏ các ion giống nhau ở 2 vế của phương trình lưu ý cả hệ số của các ion ta được phương trình ion thu gọn

- Phản ứng tạo thành chất điện ly yếu:

+ Phản ứng tạo thành nước:

Ví dụ 1: 2NaOH + H2SO4 -> Na2SO4 + 2H2O

2Na++ 2OH- + 2H+ + SO42- -> 2Na+ + SO42- + 2H2O

2OH- + 2H+ -> 2H2O

Ví dụ 2: Mg(OH)2 + 2H+ -> Mg2+ + 2H2O

Trên là phản ứng trung hoà là trường hợp của phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

+ Phản ứng tạo thành axit yếu (axit dễ bay hơi) Hoăc chất điện ly yếu:

Ví dụ : 2NaCl + H2SO4 dăc -> Na2SO4 + 2HCl

HCl + Na2SiO3 -> 2NaCl + H2SiO3

2CH3COONa + H2SO4 -> Na2SO4 + 2CH3COOH

2CH3COO- + 2Na+ + 2H+ + SO42- -> 2Na+ + SO42- + 2CH3COOH

2CH3COO- + 2H+ -> 2CH3COOH

+ Phản ứng tạo thành Chất khí:

Ví dụ 1: Na2CO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + H2O + CO2

2Na++ CO32- + 2H+ + SO42- -> 2Na+ + SO42- + H2O + CO2

CO32- + 2H+ -> H2O + CO2

BaCO3 + 2HCl -> BaCl2 + H2O + CO2

BaCO3 + 2H+ + Cl- -> Ba2+ + 2Cl- + H2O + CO2

BaCO3 + 2H+ -> Ba2+ + H2O + CO2

* Phản ứng thủy phân của muối

+ Muối tạo bởi Bazơ mạnh và axit yếu tan trong nước thì gốc axit bị thủy phân tạo ra môi trường dung dịch kiềm PH > 7,0

Ví dụ: 2CH3COONa, Na2CO3, K2CO3 Na2S…

+ Muối tạo bởi Bazơ yếu và axit mạnh tan trong nước thì gốc cation Bazơ

bị thủy phân tạo ra môi trường dung dịch axit PH < 7,0

Ví dụ: CuSO4 , FeCl3, NH4Cl, NiBr2 …

+ Muối tạo bởi Bazơ yếu và axit yếu tan trong nước thì gốc các ion không bị thủy phân tạo ra môi trường dung dịch trung tính PH = 7,0

Ví dụ: Na2SO4 , KCl, NaNO3 …

+ Muối tạo bởi Bazơ mạnh và axit mạnh tan trong nước thì gốc các ion đều bị thủy phân tạo ra môi trường dung dịch Tùy thuộc vào độ thủy phân của 2 ion

II - THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG:

II.1 - Những kiến thức học sinh chưa nắm vững.

a) Phần đa học sinh không biết vận dụng Định nghĩa để phân loại phản ứng trao đổi với các loại phản ứng khác, dẩn đến viết phương trình phản ứng sai

b) Không nắm được tính tan của các chất trong nước và ở các môi trường khác, cũng như các chất bay hơi

Ví dụ: - Al(OH)3, Be(OH)2 Zn(OH)2 … không tan trong nước nhưng tan trong môi trường kiềm dư

- BaCO3, MgSO3, CaCO3 không tan trong nước thường nhưng tan trong nước chứa nhiều CO2 Nên khi viết phương trình ion học sinh không biết đâu là chất phân ly đâu là chất không phân ly

c) Không nắm được những axit mạnh, axit trung bình, axit yếu và Bazơ mạnh, Bazơ trung bình, Bazơ yếu thường gặp:

d) Nắm không vững tính chất của muối: Muối trung hoà, muối trung tính, muối

có tính axxit, muối có tính bazơ

e) Viết phương trình phản ứng thuỷ phân muối của axit mạnh và bazơ yếu g) Không nắm được phương trình ion thu gọn là bản chất phản ứng trao đổi

II.2- Khảo sát học sinh TTGDTX Thiệu Hoá:

- Khảo sát học sinh khối 11 đã học hết chương trình học kỳ I, học sinh lớp 12 nữa kỳ I

- Là những học sinh có khả năng và nguyện vọng học môn hoá học

Lớp Số

lượng

Giỏi Khá Trung bình Yếu kém

SL % SL % SL % SL % Lớp11 30 0 0 0 0 5 16,7 25 83,3 Lớp12 30 0 0 0 0 10 33,4 20 64,6

III - PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÂU HỎI BÀI TÂP VỀ PHẢN ỨNG

TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH :

III.1 - Những điều cần chú ý khi xác định phản ứng trao đổi ion trong dung

dịch.

a) Những điểm cần nhớ:

*Một số axit mạnh thường gặp: H2SO4, HNO3, HCl, HBr, HI, HClO4, HCOOH…

* Một số axit trung bình thường gặp: H2SO3, H3PO4,…

* Một số axit yếu thường gặp: H2S, H3CO3, CH3COOH, NH4+…các axit hữu cơ…

* Một số Bazơ mạnh thường gặp tan trong nước tạo ra dung dịch kiềm:

NaOH, KOH, Ba(OH)2

* Một số Bazơ trung bình thường gặp: Mg(OH)2, Cu(OH)2…

* Một số Bazơ lưỡng tình thường gặp: Al(OH)3, Be(OH)2 Zn(OH)2, Pb(OH)2…

* Một số Bazơ yếu thường gặp: dung dịch NH3, dung dịch amin…

* H2SO4 loãng không đẩy được HCl ra khỏi dung dịch muối clorua trái lại

H2SO4

đặc nóng với tinh thể NaCl thì được ( vì H2SO4 loãng HCl tan trong nước không bay hơi ra khởi dung dịch)

* Một số axit yếu cũng có thể đẩy được axit mạnh ra khỏi dung dịch muối nếu muối tạo thanh ít tan hoặc kết tủa

Ví dụ: H2S + C uSO4 -> CuS + H2SO4 (vì CuS kết tủa)

* Người ta dùng H2SO4 đặc để đẩy axit yếu hoặc axit dễ bay hơi ra khỏi dung dịch muối do H2SO4 bền không bay hơi (đây là phương pháp sunfat dùng

điều chế HCl, HF) nhưng tuyệt đối không dùng, HNO3 do HNO3 có tính oxi hoá mạnh

* Bazơ kiềm mạnh mới tác dụng được muối của bazơ yếu

Ví Dụ: KOH + F eSO4 -> K2SO4 + Fe(OH)2

Mg(OH)2 + NaOH -> 0/

b) Để xác định phản ứng trao đổi xảy ra hay không cần nắm vững tính tan:

- Các Chất ít tan (Kết tủa)

* Axit H2SiO3 (thực tế là SiO2H2O)

* Bazơ (hydroxit) hầu hết không tan trong nước trừ LiOH, KOH, NaOH Ba(OH)2, Ca(OH)2, NH4OH

* Muối:

+ Tất cả các muối kim loại kiềm, muối amoni NH4+, muối axit đều tan

+ Muối Clorua hầu hết tan trừ: AgCl, PbCl, CuCl…

+ Muối Sunfat hầu hết tan trừ: BaSO4, PbSO4, CaSO4, Ag2SO4…

+ Muối Nitrat, axetat đều tan

+ Muối cácbonat hầu hết không tan và ít tan trừ muối kim loại kiềm và muối amoni

+ Muối sunfua (S2-) hầu hết không tan và ít tan trừ muối kim loại kiềm và muối amoni

Lưu ý:

- Tìm dung dịch chứa ion trái dấu:

Do các ionkhoong tương tác với nhauneen chú ý để chung các ion trái dấu kết hợp nhau trong dung dịchdos là:

* Dung dịch đã có ion Cl- thì không có Ag+ , Pb2+

* Dung dịch đã có ion CO32-, SO4-2 thì không có Pb2+, Ba2+, Ca2+ …

* Dung dịch đã có ion CO32-, SO3-2 , PO4-3 , S-2 thì chỉ có thể cùng ở chung với các ion NH4+ và ion kim loại kiềm K+ , Na+ …

* Dung dịch đã có ion OH- thì chỉ có thể cùng ở chung với các ion kim loại kiềm K+ , Na+ … và Ba2+, Ca2+ Nhưng NH4+ không được vì:

NH4+ + OH- -> NH3 + H2O ( khí NH3 bay lên)

- Các trường hợp chất ít tan trong nước ( hydroxit, muối của axit yếu…) có thể tan trong axit mạnh Nhưng muối của axit mạnh như BaSO4, PbSO4, CaSO4,

Ag2SO4 hoàn toàn không tan trong axit mạnh

- Một số muối không tồn tại trong dung dịch: Fe2(CO3)3, Al2(CO3)3, MgS…

III.2 – Toán về phản ứng trao đổi kết hợp với phản ứng trung hoà:

** Khi cùng một lúc có phản ứng trung hoà và phản ứng trao đổi xảy ra thì phản ứng trung hoà luôn xảy ra trước khi hết axit hoặc bazơ thì mới đến phản ứng trao đổi

Ví dụ: Cho thêm dung dịch NaOH vào dung dịch chứa H2SO4 và CuSO4 thì ta

có thứ tự phản ưng sau:

2NaOH + H2SO4 -> Na2SO4 + H2O

2NaOH + CuSO4 -> Na2SO4 + Cu(OH)2

** Bài tập 1: Một hổn hợp A gồm Al, Al2O3, CuO cho tan hết trong 2lít dung dịch H2SO4 0,5M được dung dịch B và 6,72 lít H2(đktc) Để trung hoà dung dịch

B bắt đầu có kết tủa với dung dịch NaOH 0,5M phải thêm vào dung dịch B là 0,40 lít và để cho kết tủa bắt đầu không thay đổi nữa thì thể tích dung dịch NaOH 0,5M phải dung là 4,8 lít dung dịch thu được khi đó gọi là dung dịch C Tính % khối lượng các chất trong hổn hợp A

** Hướng dẩn giải: Gọi số mol của Al, Al2O3, CuO lần lượt a,b,c > 0

- Khi cho A c vào dung dịch H2SO4 ta có các phản ứng sau:

Al2O3 + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 3H2O (1)

b 3b b

CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O (2)

c c c

2Al + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 3H2 (3)

a 3a/2 a/2 3a/2

Chỉ có phản ứng Al tác dụng H2SO4 tạo ra khí H2

n H2 = 3a/2 = 6,72/22,4 = 0,3 mol => a = 0,2 mol (I)

Dung dịch B gồm: n Al2(SO4)3 = (a/2 + b), n CuSO4 = c mol và H2SO4 dư

Khi thêm NaOH vào dd B trước tiên NaOH trung hoà H2SO4 dư hết sau đó mới phản ứng với 2 muối, như vậy 0,40 lít NaOH 0,5M được dùng để trung hoà

H2SO4 dư 2NaOH + H2SO4 (dư) -> Na2SO4 + H2O (4)

nNaOH trung hoà axit H2SO4 (dư) = 0,5.0,4 = 0,2 mol => n H2SO4 (dư) = 0,1 mol Tống số mol H2SO4 ban đầu = 0,5 2 = 1 mol => n H2SO4 còn lại = 1- 0,1 = 0,9 Vậy từ phản ứng (1), (,2), (3)ta có:

n H2SO4 = 3 0,2/2 + 3b + c = 0,9 mol => 3b + c = 0,6 mol (II)

- Sau phản trung hoà ta có 2 phản ứng trao đổi:

Al2(SO4)3 + 6NaOH -> 3Na2SO4 + 2Al(OH)3

0,1 + b 0,6 + 6b 0,2 + 2b

CuSO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + Cu(OH)2

c 2c c

Nếu còn dư NaOH nữa thì NaOH hoà tan tiếp Al(OH)3 Vậy bắt đầu không đổi khi Al(OH)3 vừa hoà tan hết

NaOH + Al(OH)3 -> NaAlO2 + 3H2O

0,2 + 2b 0,2 + 2b 0,2 + 2b

Tổng số mol NaOH phải dùng là:

0,2 + 0,6 + 6b + 2c + 0,2 + 2b = 0,5 4,8 = 2,4 mol => 4b + c = 0,7 mol (III)

Từ (II) và (III) => b = 0,1, c = 0,3 => n Al2O3 = 0,1 mol, nCuO = 0,3 mol

Thành phần % khối lượng các chất trong A:

mAl = 0,2.54 = 5,4(g), mAl2O3 = 0,1.102 = 10,2(g), mCuO = 0,3.80 = 24 (g) khối lượng hổn hợp A = 39,6 (g)

%Al = 5,4 100/39,6 = 13,64%, %Al2O3 = 10,2 100/39,6 = 25,75%, %CuO = 60,61%

III.3 – Toán về phản ứng trao đổi kết hợp với phản ứng trung hoà, biện luận các trường hợp xảy ra.

** Bài tập 2: Cho 2 dung dịch A là: Al2(SO4)3, dung dịch B là: NaOH đều chưa biết nồng độ

- Thí nghiệm 1: (TN 1)Trộn 100ml dd A với 120ml dd B được kết tủa, lọc lấy kết tủa đem nung ta thu được 2,04 (g) chất rắn

- Thí nghiệm 2: (TN2) Trộn 100ml dd A với 200ml dd B được kết tủa, lọc lấy kết tủa đem nung ta thu được 2,04 (g) chất rắn

a) Chứng minh (TN1), Al(OH)3 chưa bị hoà tan xác định nồng độ mol/lit của 2

dd A và dd B

b) Phải thêm vào 100ml dd A v à bao nhiêu ml dd B để cho chất rắn thu được sau khi nung kết tủa có khối lượng là 1,36 (g)

** Hướng dẩn giải:

a) Ta lần lượt có 2 phản ứng:

Al2(SO4)3 + 6NaOH -> 3Na2SO4 + 2Al(OH)3 (1)

Sau phản ứng (1) dư NaOH ta có phản ứng:

NaOH + Al(OH)3 -> NaAlO2 + 3H2O (2)

Để biết trong (TN1) và (TN2) chỉ có phản ứng (1) hay có cả phản ứng (1)và (2)

Ta so sánh kết quả (TN1) và (TN2)

+ Trong (TN1) có cả phản ứng (2)

Trong (TN2) lượng Al2(SO4)3 như (TN1), lượng NaOH dùng nhiều hơn, lượng Al(OH)3 tan trong phản ứng (2) lớn hơn, nên lượng Al(OH)3 còn lại phải nhỏ hơn (TN1)

Theo bài ra lượng chất rắn bằng nhau

Vậy (TN1): Al(OH)3 chưa tan trở lại

Gọi a là nồng độ dd A, b là nồng độ dd B

Trong (TN1): NaOH hết => Tính số mol NaOH = 0,12b

Theo (1) ta có n Al(OH)3 = 0,12b/3 = 0,04b nung lên

2Al(OH)3 -> Al2O3 + 3H2O

0,04b 0,02b => n Al2O3 = 0,02b = 2,04/ 102 => b = 1 M Trong (TN2): Sau phản ứng (1) phải còn dư NaOH vì nếu hết NaOH thì Al(OH)3

Chưa tan trở lại ta phải thu được khối lượng Al(OH)3 lớn hơn (TN1) trái với đầu bài Vậy trong (TN2) sau phản ứng (1) còn dư NaOH và có phản ứng (2)

nNaOH ban đầu = 0,2b = 0,20 mol

Al2(SO4)3 + 6NaOH -> 3Na2SO4 + 2Al(OH)3(1)

0,1a 0,6a

NaOH + Al(OH)3 -> NaAlO2 + 3H2O (2)

0,2 – 0,6a 0,2 – 0,6a

Vậy: n Al(OH)3 sau khi tan một phần còn lại = 0,2a – (0,2– 0,6a) =

(0,8a – 0,2)mol

Đem nung ta được nAl2O3 = (0,4a – 0,2)mol = 2,04/102 = 0,02

=> a = 0,3 M Al2(SO4)3

b) Thể tích dd B phải thêm vào 100ml dd A để có 1,36(g) Al2O3

nAl2O3 = 1,36/102 = 0,04/3 mol => n Al(OH)3 = 0,08/3 mol

Để có được n Al(OH)3 = 0,08/3 mol kết tủa có thể có 2 trường hợp

- Hết NaOH sau (1)Al(OH)3 chưa bị hoà tan

- Còn NaOH sau (1)Al(OH)3 bị hoà tan một phần

* Trường hợp Hết NaOH sau (1)Al(OH)3 chưa bị hoà tan

Theo (1) n NaOH = 0,08 3/3 = 0,08 mol => V dd NaOH 1M = 0,08/1 = 0,08 lít

* Trường hợp Còn NaOH sau (1)Al(OH)3 bị hoà tan một phần có phản ứng (2) + Trong phản ứng (1) n Al2(SO4)3 = 0,1 0,3 = 0,03 mol,

cho ra 0,06 mol Al(OH)3 kết tủa và cần 0,06 3 = 0,18 mol NaOH

+ Trong phản ứng (2) để còn lại 0,08 / 3 molAl(OH)3 chưa bị hoà tan thì:

n Al(OH)3 tan = 0,06 – 0,08/3 = 0,10/3 mol

Để hoà tan 0,10/3 mol Al(OH)3 cần 0,10/3 mol NaOH

Tính chung NaOH cho phản ứng (1) và (2) ta cần:

0,18 + 0,10/3 = 0,64/3 mol NaOH => Vdd NaOH1M = 0,64.1/3 = 0,213 lít

** Bài tập 3: Hoà tan 19,5 (g) FeCl3 và 27,36 (g) Al2(SO4)3 vào 200 (g) dd

H2SO4 9,8% được dd A sau đó hoà tiếp 77,6 (g) NaOH nguyên chất vào dd A thấy xuất hiện kết tủa B và được dd C lọc lấy kết tủa B

a) Nung B đến khối lượng không đổi Tính khối lượng chất rắn thu được

b) Thêm nước vào dd C để có được dd D có khối lượng là 400 (g) Tính lượng nước cần thêm vào và nồng độ % các chất tan trong dd D

c) Cần thêm bao nhiêu ml dd HCl 2M vào dd D để được lượng kết tủa lớn nhất

** Hướng dẩn giải:

a) n FeCl3 = 19,5 / 162,5 = 0,12 mol, n Al2(SO4)3 = 27,36 / 342 = 0,08 mol

n H2SO4 = 200 9,8/100 98 = 0,2 mol nNaOH = 77,6/40 = 1,94 mol

NaOH trung hoà H2SO4 sau đó có phản ứng trao đổi với FeCl3, Al2(SO4)3

2NaOH + H2SO4 -> Na2SO4 + H2O (1)

0,4 0,2 0,2

3NaOH + FeCl3 -> 3NaCl + Fe(OH)3(2)

0,36 0,12 0,36 0,12

6NaOH + Al2(SO4)3 -> 3Na2SO4 + 2Al(OH)3 (3)

0,48 0,08 0,24 0,16

Sau 3 phản ứng lượng NaOH đã phản ứng như sau:

0,4 + 0,36 + 0,16 = 1,24 mol NaOH

lượng NaOH còn lại: 1,94 - 1,24 = 0,7 mol

Vậy có thêm phản ứng hoà tan A(OH)3 bởi NaOH còn dư

NaOH + Al(OH)3 -> NaAlO2 + 3H2O (4)

0,16 0,16 0,16

lượng Al(OH)3 hết nhưng NaOH vẩn còn dư là: 0,7 - 0,16 = 0,54 mol

Vậy kết tủa B chỉ có Fe(OH)3 khi nung ta được

2Fe(OH)3 -> Fe2O3 + 3H2O

0,12 0,06 => m Fe2O3 = 0,06 160 = 9,60(g) b) Khối lượng dung dịch C:

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

m dd C = m FeCl3 + m Al2(SO4)3 + m dd H2SO4 + m NaOH – m Fe(OH)3

m dd C = 19,5 + 27,36 + 200 + 77,6 - (0.12 107)

m dd C = 311,62 (g)

Vậy khối lượng nước thêm vào dung dịch C để dung dịch D có lượng: 400(g) 400(g) – 311,62(g) = 88,38(g) => nồng độ % các chất trong dung dịch D Dung dịch D chứa: 0,44 mol Na2SO4; 0,36 mol NaCl; 0,16 mol NalO2 và

0,54 mol NaOH dư

C % Na2SO4 = 0,44 142 100/400 = 15,62 %

C % NaCl = 0,36 58,5 100/400 = 5,27 %

C % NaAlO2 = 0,16 82 100/400 = 3,28 %

C % NaOH = 0,54 40 100/400 = 5,40 %

c) Khi thêm HCl vào dung dịch D Trước tiên có phản ứng trung hoà sau đó có phản ứng trao đổi tạo kết tủa kết tủa cực đại khi thêm HCl vừa đủ tạo kết tủa Al(OH)3 Nếu thêm HCl nữa thì Al(OH)3 lại tan tiếp

NaOH + HCl -> NaCl + H2O

0,54 0,54 0,54

NaAlO2 + HCl + H2O -> NaCl + Al(OH)3

0,16 0,16 0,16 0,16

=> n HCl = 0,54 + 0,16 = 0,70 mol => V dd HCl = 0,70/ 2 = 0,35 lít

III.4 – Toán về phản ứng trao đổi khi 2 chất cùng phản ứng với 1 hoặc 2 chất khác.

Trong các trường hợp này để đơn giản việc tính toán, nên viết phương trình phản ứng dưới dạng Ion thu gọn, tính gộp chung cho các ion không nên tinh riêng từng chất

Ví dụ: Cho hổn hợp HCl, KCl phản ứng với dung dịch chứa hổm hợp AgNO3, Pb(NO3)2 Cl- + Ag+ -> AgCl

2Cl- + Pb2+ -> PbCl2

** Bài tập 4: Hoà tan 3 muối ZnCl2, CuCl2 và AgNO3 vào H2O thu được 2,87(g) kết tủa và dung dịch X trong đó không có ion Ag+ Thêm vào dung dịch X, 0,7 lít dung dịch NaOH 1M, thu được 24,55(g) kết tủa Y và dung dịch Z cho luồng khí CO2 dư tác dụng với dung dịch Z được kết tủa, đem kết tủa nung đến khối lượng không đổi dược 4,05(g) chất rắn

a) Tính khối lượng 3 muối ZnCl2, CuCl2 và AgNO3

b) Tính thể tích tối thiểu dung dịch NaOH 1M phải thêm vào dung dịch X để kết tủa sau khi nung chỉ gồm 1 chất Tính khối lượng chất đó

** Hướng dẩn giải:

a) Phản ứng trao giữa ZnCl2, CuCl2 và AgNO3 trên thực tế là phản ứng kết hợp

Cl- + Ag+ -> AgCl kết tủa

Cl- + Ag+ -> AgCl (Ag+ kết tủa hết)

=> n AgNO3 = n AgCl = c mol = 28,7/143,5 = 0,2 mol (I)

Dung dịch X chứa Zn2+ (a mol), Cu2+ (b mol), Cl-, NO3- và khi thêm 0,7 mol NaOH, Zn2+ và Cu2+ đều kết tủa

Zn2+ + 2OH- -> Zn(OH)2

a 2a a

Cu2+ + 2OH- -> Cu(OH)2

b 2b b

Nếu thiếu NaOH thu được kết tủa và trong dung dịch Z còn chứa Zn2+ và Cu2+

thì khi thổi CO2 vào dd Z sẽ không có kết tủa Để có kết tủa với CO2 trong dd Z phải chứa Na2ZnO2;

2CO2 + Na2ZnO2 + 2H2O -> Zn(OH)2 + 2NaHCO3