CHUYÊN đề 1 cân BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHẤT điện LI

Chuyên đề CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI A LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I CHÁT ĐIỆN LI, SỰ ĐIỆN LI Khi hoà tan chất có liên kết ion liên kết cộng hố trị vào dung mơi phân cực (nước, rượu) tương tác với phân tử lưỡng cực dung môi mà phân tử chất tan phân li hoàn toàn phần thành ion mang điện trái dấu tồn dạng ion son vat hố Các chất có khả phân li thành ion gọi chất điện li Quá trình phân li ion phân tử chất tan gọi q trình điện li Ví dụ: Hồ tan chất điện li MX vào nước: MX  (x  y)H2O � M  H2O x  X  H2O y (1) n n Thơng thường khơng biết xác x, y nên  1 viết sau: MX � M n  X n M n ,X n : ion hiđrat hoá Mức độ phân li thành chất điện li phụ thuộc vào chất chất, dung môi, nhiệt độ, Ví dụ: Trong H2O CH3COOH chất điện li trung bình dung dịch HCl chất điện li yếu II BIỆU DIỆN TRẠNG THÁI CÁC CHÁT ĐIỆN LI TRONG DUNG DỊCH Trong dung dịch nước, chất điện li mạnh phân li hoàn toàn thành ion (biểu diễn: � ); chất điện �� � ) li yếu phân li phần biểu diễn: �� � Các chất điện li mạnh: axit mạnh, bazơ mạnh hầu hết muối Trạng thái ban đầu: trạng thái chất trước xảy phản ứng hóa học, trước có cân Trạng thái cân trạng thái tồn chất hệ dã thiết lập cân Ví dụ: Mơ tà trạng thái ban đầu trạng thái cân dung dịch nước CH3COOH NaOH nồng độ Giải   Trạng thái ban đầu: Na , OH , CH3COOH, H2O Phản ứng hóa học: CH3COOH  NaOH � CH3COONa  H2O Trạng thái cân bằng: CH3COO  H2O  CH3COOH  OH �� � H  OH H2O �� � III ĐỘ ĐIỆN LI VÀ HÀNG SỐ ĐIỆN LI Độ diện li (  ) tỉ số số mol chất phân li thành ion với tổng số mol n0 chất tan dung dịch  n V C   (0   �1) n0 n0 C0 Trang Hằng số điện li: Đối với chất điện li yếu MX : �� � M n  X n MX �� � Ban đầu: C0 Phản ứng:  C0  C0  C0 Cân bằng: C0(1 ) C0 C0 � M n+ � [X n- ] C  � � KC   ∣ MX] 1  Độ điện li phụ thuộc vào số cân Kc nồng độ chất điện li Ví dụ 1: Tính độ điện li  CH3COOH dung dịch CH3COOH 0,0100M Sự có mặt chất sau ảnh hưởng đến độ điện li CH3COOH b) NH4Cl a) HCl c) HCOONa d) NaCl Giải Cân dung dịch: �� � CH COO  H CH3COOH �� � Ka  K a  104.2s K K C1 � 2  a   a  1  C0 C0 �   102.75  102.75  �   0,0413 a) HC1� H  C1 �� � CH COO  H (1) CH3COOH �� � Cl ,COO  Khi có mặt HCl nồng độ H tăng � Cân  1 chuyển dịch theo chiều C0 nghịch � [CH3COO ] giảm � Độ điện li  giảm b) �� � CH COO  H (1) CH3COOH �� � �� � NH  H NH4 �� � (2) - Nếu K NH4 CNH4  K CH3COOHC CH3COOH lượng H sinh  2 không đáng kể so với lượng H sinh  1 Tức  2 không ảnh hưởng đến  1 �  không thay đổi - Nếu K NH4 CNH4  K CH3COOH CCH3COOH phải kể lượng H  2 sinh Do [H ] tăng �  1 chuyển dịch theo chiều nghịch �  giảm c) HCOONa � HCOO  Na �� � CH COO  H (1) CH,COOH �� � HCOO  H � HCOOH (3) Do có phản ứng (3) nên [H ] giảm � Cân  1 chuyên dịch theo chiều thuận � [CH3COO ] tăng �  tăng Trang Ví dụ 2: Một dung dịch có chứa CH3COOH 0,002M C2H5COOH xM Hãy xác định giá trị x để dung dịch có độ điện li axit axetic 0,08 Cho biết K  CH3COOH   1,8.105; K a  C2H5COOH   1,3.105 Giải Nồng độ CH3COOH bị phân li thành ion: 0,002.0,08  1,6.104 �� � CH COO  CH3COOH �� � C  0,002 [] 1.103  1.6.104  H (1)  1,6.10 1,0.104 4 �� � C H COO  H C2H5COOH �� � C x [] (1 )x (1) � K a  CH3COOH   (2) � K a  C2H5COOH   x   x (2)  1,6.10 4   x  1,6.104 x  1,6.104  2.10 3  4  1.6.10  ax  1,6� 104 (1 )    1,8.10 5   1,3.10 5 � x  4,7.105 (4) Thể x từ (3) vào (4) �   0,0591� x  79,52,105M III DỰ ĐỐN ĐỊNH TÍNH CHIỀU HƯỚNG PHẢN ỨNG GIỮA CÁC CHÁT ĐIỆN LI Nguyên tắc chung Bản chất phản ứng chất điện li phản ứng ion Về nguyên tắc, tham gia phản ứng ion kết hợp với để tạo thành sản phẩm kết hợp tương ứng với giá trị xác định số cân K phản ứng: Nếu K lớn phản ứng coi xảy hồn tồn Nếu K vơ bé coi phản ứng khơng xảy Các trường hợp khơng có phản ứng xảy Khi sản phẩm tạo thành chất điện li mạnh phản ứng khơng xảy sản phẩm kết hợp phân li hồn toàn trở lại thành ion ban đầu KCl phân li hồn tồn thành Ví dụ: NaCl  KNO2 � NaNO3  KCl (không xảy vị NaNO3 va� Cl  ) ion ban đầu: Na ,K  ,NO3 va� Các trường hợp có phản ứng xảy a) Phản ứng tạo thành sản phẩm phân li - Phản ứng tạo nước phân li: CaO  2H � Ca2  H2O SO2  2OH � SO32  H2O H  OH � H2O - Phản ứng tạo thành +) Axit phân li: Trang 2CH3COOK  H2SO4 � 2CH3COOH  K 2SO4 Phương trình ion thu gọn: CH3COO  H � CH3COOH +) Phức chất phân li: AgNO3  2NH3 � � Ag NH3  � � �NO3 Phương trình ion thu gọn: Ag  2NH3 � � Ag NH3  � � �  b) Phản ứng tạo thành hợp chất tan AgNO3  KI � Agl �KNO3 Phương trình ion thu gọn Ag  I  � Agl � c) Phản ứng kèm theo khí CaCO3  2HCl � CaCl  CO2 �H2O Phương trình ion thu gọn: CaCO3  2H � Ca2  CO2 � H2O d) Phản ứng kèm theo thay đổi trạng thái oxi hoá 2FeCl3  SnCl � 2FeCl  SnCl Phương trình ion thu gọn: 2Fe3  Sn2 � 2Fe2  Sn4 Để đánh giá mức độ xảy phản ứng cần dựa vào dịnh luật hoá học: định luật hợp thức, bảo tồn nồng độ, bảo tồn điện tích, định luật tác dụng khối lượng, IV CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HÓA HỌC Định luật hợp thức a) Tọa độ phản ứng: đánh giá tiến triển phản ứng n Ci   i hoa� cx vi vi Độ biến đổi số mol ni độ biến đổi nồng độ Ci chất tham gia phản ứng: ni   � vi Ci  x � Vi Hệ số hợp thức vi có giá trị âm chất phản ứng có giá trị dương sản phẩm phản ứng Số mol chất (ni ) nồng độ chất (Ci ) sau phản ứng xảy (hoàn toàn): ni  n0i  ni Ci  C0i  Ci n0i : số mol chất trước có phản ứng xảy C0i : nồng độ chất trước phản ứng Định luật bảo toàn nồng độ ban đầu Nồng độ ban đầu cấu tử tổng nồng độ cân dạng tồn cẩu tử cân bằng: Ci  [i] Trang Định luật bảo tồn điện tích [i]Zi  Zi điện tích (âm dương) cấu tửi có nồng độ [i] Định luật tác dụng khối lượng �� � cC  dD K Đối với cân bằng: aA  bB �� � (a) c fCc � [D]d � fDd (C)c � (D)d [C] � K (a)   (A)a � (B)b [A]a � fAa � [B]b � fBb (i) : Chỉ hoạt độ chất i; K (a) : Hằng số cân nhiệt động (i)  [i]� fi ; fi hệ số hoạt độ i Quy ước trạng thái tiêu chuẩn: - Trong dung dịch loãng hoạt độ phần tử dung môi - Hoạt độ chất rắn nguyên chất chất lỏng nguyên chất trạng thái cân với dung dịch có hoạt độ đơn vị - Hoạt độ chất khí trạng thái cân với dung dịch áp suất riêng phân khí - Trong dung dịch vơ lỗng, hoạt độ ion phân tử chất tan nồng độ cân Ví dụ 1: Cho biết nồng độ gốc, nồng độ ban đầu, nồng độ cân chất thu trộn 5,00 � i 3,00ml Na2CrO4, 0,240M ml BaCl2, 0,200M v� Giải Nồng độ gốc Ca: BaCl 2, 0,200M; Na2CrO4, 0,240M Nồng độ ban đầu: C0BaCl  0,25 0,24,3  0,125M; CNa   0,090M Cr O 8 BaCl � Ba2  2Cl  0,125 0,252  2Cl  Na2CrO4 � 2Na  CrO24 0.09 0.18 0.09 Ba2  CrO24 � BaCrO4 � C0 0,125 0,09 C0, 035 Bởi BaCrO4 tan, hệ có Ba2 dư nên coi độ tan BaCrO4 khơng đáng kể, vậy: [Ba2 ]  0.035M; [C]  0,250M; � Na � � � 0.180M Ví dụ 2: Có 500ml dung dịch X chứa Ba2 ,HCO3 ,Cl , Na Cho 100m l dung dịch X tác dụng với lượng dư dung dịch NaHSO4 thu 11,65 gam kết tủa 2,24 lít khí (đktc) Cho 100 ml dung dịch X phản ứng với dung dịch AgNO3 dư, xuất 17,22 gam kết tủa Nếu cô cạn 300 ml dung dịch X cịn lại thu dược m gam chất rắn khan Tính giá trị m Giải • 100 ml dung dịch X  NaHSO4 dư: Trang HCO3  HSO4 � CO2 �SO24  H2O 0,1 � 0,1 Ba2  HSO4 � BaSO4 � H 0,05 � 0,05 • 100 ml dung dịch X  AgNO dư: Ag  Cl  � AgC1� 0,12 � 0,12 Theo định luật bảo tồn diện tích: nNa  2nBa2  nHCO  nCl � nNa  nHCO  nCl  2nBa2  0,1 0,12  2.0,05  0,12 mol Cô cạn 100 ml dung dịch X : t 2HCO23 �� � CO23  CO2 � H2O 0,1 � 0,05 � mcha�  mNa  mBa2  mCO  mC1 t ra� n  23.0,12  137.0,05 60.0,05 35,5.0,12  16,87 gam � Cô cạn 300 ml dung dịch X thu 16,87.3  50,61 gam Ví dụ 3: Viết biểu thức định luật tác dụng khối lượng cho cân sau: �� � Cu(OH) �2NH a) Cu2  2NH3  2H2O �� � �� � 2Cu NH   4OH b) 2Cu  O2  8NH3  2H2O �� � 2 Giải a) K (u)  NH   Cu(OH)    Cu   NH   H O  2 2 2 Coi  Cu(OH)2   (chất rắn, coi nguyên chất); (H2O)  (dung mơi, dung dịch lỗng) Vậy: K (a)  NH    NH  f   Cu   NH   Cu   NH    2 2 NH4 2 3 2 fNH Ở lực ion thấp, coi gần fi  1, lúc đó: � NH4 � � � K (a)   KC 2 � � Cu �� NH3 � � � � b)  Cu NH   (OH ) 2 K (a)  2  4 (Cu)2 PO  NH3   H O 2 2  � �f Cu NH3  �� OH ,f � �� � Cu(NH3)24 OH  8 � PO � NH �fNH3 � Coi  Cu  (chất rắn); (H2O)  (dung mơi) Nếu coi fi  Trang 2  � � Cu NH3  �� OH � �� � K (a)   KC � PO � NH 3� � Ví dụ 4: Cho 200 ml dung dịch NH3 0,1M tác dụng hết với 300 ml dung dịch HCl 0,1M , thu dung dịch X Biết 250 C, K b NH3 104,76 , bỏ qua phân li H2O Tính giá trị pH dung dịch X 250 C Giải NH3  HCl � NH4Cl 0.02 � 0.02 � 0.02 � nHCl co� n  0,01 mol Dung dịch X chứa: NH4Cl 0,04M; HCl d�0,02M �� � NH  H NH4 �� � C 0,04 Ka  Kw  109,24 Kb 0,02 � �(0,04  x) x (0,02  x) �� Ta có:  (0,02  x)x  109,24 � x 1,15.109 M 0,04 x � pH   lg0,02  1.69 Ka � H � � � 0,02M V ĐÁNH GIÁ GẦN ĐÚNG THÀNH PHẦN CÂN BẢNGCỦA DUNG DỊCH Nguyên tắc chung: Mô tả đầy đủ cân xảy So sánh số cân bằng, nồng độ cấu tử để loại bỏ cân phụ Lưu ý so sánh phản ứng loại Chẳng hạn, phản ứng phân li đơn axit hay phản ứng hoà tan kết tủa loại phân tử (nhị to, tam tô, ) Trong trường hợp don gian hệ có cân đánh giả gần chiều hướng phản ứng dựa vào số cân K Phản ứng xảy mạnh theo chiều thuận nểu K lớn ngược lại Trong trường hợp cần thiết đánh giá định lượng cách đánh giá nồng độ cân chất phản ứng dựa vào biểu thức định luật tác dụng khối lượng Nếu hệ có số cân xảy đồng thời phải thiết lập phương trình liên hệ đại lượng cần xác định với kiện cho dựa vào việc tổ hợp biểu thức định luật hóa học Giải tìm nghiệm từ suy thành phần cân dung dịch, Lưu ý đến cách giải phương trình tim nghiệm Chẳng hạn dung dịch MX C (mol/l) có cân �� � M n  xn MX �� � KC Theo định luật bảo toàn nồng độ MX ta có:  CMX  � M n � [MX]  � X n+� � � [MX]  C � � M n � Hay [MX]  C  � � � Áp dụng định luật tác dụng khối lượng (coi fi  1) ta có: � � M n � X n � � � � � KC  [MX] Trang � Xn� M n � Đặt � � � � � x x2 Việc giải phương trình cho phép đánh giá x tính nồng độ cân cấu C x tử dung dịch �K  Nếu x  C � coi C  x �C � x  K cC Trong trường hợp K C lớn, nghĩa phản ứng xảy mạnh theo chiều thuận ta nên đặt nồng độ cân cầu tử có nồng độ bé vế trái phương trình làm ẩn số (sử dụng định luật hợp thức) Ví dụ 1: Trong dung dịch HCOOH, HCN có trình: �� � HCOO  H O HCOOH  H2O �� � �� � CN  H O HCN  H2O �� � K  2.104 (1) K � 109,35 (2) V�K >>K �nên dung dịch cân (1) q trình chủ yếu A 2S Ví dụ 2: Trong dung dịch bão hoà Ag2CrO4 va� �� � 2Ag  CrO2 K  1012 (1) Ag7CrO4 �� � S �� � 2Ag  S2 A 2S � � � Vì K�  109 S (2) K S >>K S�nên trình (1) chủ yếu, nghĩa nồng độ ion Ag dung dịch chủ yếu Ag2CrO4 tan Ví dụ 3: Tính cân dung dịch Fe3 0,010M va� Sn2 0,01M pH  �� � 2Fe2  Sn4 co� Biết phản ứng: 2Fe3  Sn2 �� K  1021 (1) � Phương pháp: - Cách 1: Vì K lớn nên coi phản ứng xảy hồn tồn Khi tính thành phần giới hạn chất, Từ suy nồng độ cân chất theo định luật tác dụng khối lượng - Cách 2: Do K lớn nên chọn ẩn số vế trái phương trình Giải K Cách 1: Vì lớn nên coi phản ứng xảy hồn tồn Do ta có thành phần giới hạn: 4 C2Sn  5.103 M; CSn  5.103 M; C2Fe  0,010M Ta có cân bằng: �� � 2Fe3  Sn2 2Fe2  Sn4 �� � C: 0,01 5.103  5.103  �� (0,01 2x) 5.103  x �� �   (2x)2 5� 103  x  3 (0,01 2x) 5� 10  x K � 1021 2x   5.10 3 x   1021 Giả sử x  5.103 � x  1.58.1013 M  5.103 M (chấp nhận giả sử) Vậy thành phần dung dịch lúc cân gồm: 13 3 � � � � Fe2 � Fe3 � Sn4 � Sn2 � � � 0,01M; � � 3.16.10 M; � � � � 5.10 M Cách 2: Có thể tính trực tiếp từ cân (1) Trang �� � 2Fe2 2Fe3  Sn2 �� � C : 0,01 0,01 Sn4   5.10  x (0,01 2x)  5.10 (0,01 2x)  5.10  x �  10 (2x)  5.10  x 3 � �: 2x �� 3 K  1021 x  3 21 3 Coi x  5.103 � x  1,58.1013 M (thoả mãn) CrO24 �� : Cr2O27 � Ví dụ 4: Tính pH : � � �� �trong dung dịch a) K 2Cr2O7, 0,010M 5 b) K 2Cr2O7 ,0,010M  CH3COOH 0,10M,K CH3COOH  1,8.10 �� � 2HCrO Cr2O27  H2O �� � pK 1=1,36 (1) �� � CrO2  H O HCrO4  H2O �� � pK  6,50 (2) Giải n K  K coi cân a) Hai cân  1 va�  2 cơng dụng phân li pK 2>> pK ne�  1 cân chủ yếu dung dịch: �� � 2HCrO Cr2O27  H2O � � � C [] � 0,01 0,01 x 2x (2x)2  101,36 � x  6,33.103 M 0,01 x 3 3 � �� HCrO4 � Cr2O27 � � � 12,66.10 M; � � 3,67.10 M �� � CrO2  H O HCrO4  H2O �� � �� 12,60.103 �� h K  106,5 h 3 6,5 5 � �� H3O � CrO42 � � � � � h  12.66.10 :10  6,3.10 � pH  4,20 b) Ta có cân bằng:  1  2 �� � 2HCrO Cr2O27  H2O �� � K  101.36 �� � CrO2  H O HCrO4  H2O �� � K  106.50 �� � CH COO  H O CH3COOH  H2O �� � 3 K  1,8.105 (3) Vì K >> K  K nên cân  1 cân chiếm ưu dung dịch Như ý (a) ta tính được: 3 3 � � HCrO4 � Cr2O27 � � � 12,66.10 M; � � 3.7.10 M � H3O � CrO � Đặt � � � h � � �  2 K HCrO4  H3O  12,66.109,5 h1 Trang C 1,8.106 � �∣CH3COO �  1 K 1h 1,8.105  h  Theo định luật bảo tồn điện tích ta có: 2 � � � � � H3O � HCrO4 � CrO24 � CH3COO � � � 2∣Cr2O7 � � � 2� � � � 12.66.109,5 1,8.106 � h� 2.3,7.10 � 12.66.10   0 h 1.8.105  h 3 3 3 �� H3O � � � h  1,34.10 M � pH  2,87 12,66.109,5 2 � � �� CrO4 �  3.106 M 3 1.34.10 Ví dụ 5:: 0 �250 C a) Cho EO2/H2O  1.23V; pK W  14 ; Hãy đánh giá EO2 /OH � b) Hày đánh giá khả hồ tan Ag nước có khơng khí E 0Ag /Ag  0,799V c) Có khả hoà tan 100mg Ag 100ml dung dịch NH30,10M có khơng khí hay khơng? Cho: �� � NH  OH NH3  H2O �� � �� � Ag NH  g  NH3 �� � K  1,74.105  lg1  3,32 �� � Ag NH  Ag  2NH3 �� �  lg2  7,23 Thành phần oxi khơng khí 20,95%; Ag  107,88 Giải a) Để đánh giá E nửa phản ứng: �� � 4OH O2  2H2O  4e �� � Cần tổ hợp nửa phản ứng: �� � 2H O O2  4H  4e�� � K1 K  �� � 4H  4OH 4H2O �� � �� � 4OH O2  2H2O  4e�� � 1 W 4 K  K 1.K W � E20  E10 � 0,059lg1014  0,404V  E O0 /OH b) �� � Ag  e 4x Ag�� � 1x O  2H O  4e�� �� � 4OH  � 2 K 11 K2 �� � 4Ag  4OH  K  K 1K 4Ag  O2  2H2O �� � � E0 ) 4(E2 4(0,404 0,799) K  10  10 0,059  1026,78 K bé, coi phản ứng hồn tồn khơng xảy Do � Chú ý: Trong tốn ta khơng kể đến tạo phức hiđroxo AgOH 0,059 tạo Ag2O Ag hồ tan khơng đáng kể Trang 10 NaOH + HCl � NaCl + H2O C 0,05 []  0,06 0,01 Dung dịch thu có chứa: NaCl, HCl HCl � H  + Cl  0,01 0,01 � pH   lg[H ]  2 CH3COOH � CH3COO + H C [] � 0,1 0,1 x x K a  1,8.105 x x2  1,8.105 � x  1,33.103M � [H ]  [CH3COO ]  1,33.103 M 0,1 x Độ điện li: x 1,33.103    1,33.102(1,33%) C 0,1 nNH C1  NH4 C 0,1 [ ] 0,1 x � 0,536 0,01  0,01M � CNH C1   0,1M 53,5 0.1 � NH3 + H 0,01 0,01 x Ka  Kw 1014   109,25 5 K b 1,8.10 x x(0,01 x)  109,25 � x  108,25 M � pH   lg[H ]  8,25 0,1 x nNaOH  0,2.0,05  0,01mol 2NaOH + CO2 � Na2CO3  H2O 0,01 � 0,005 � 0,005 CO2 + Na2CO3  H2O � 2NaHCO3 0,005 � 0,005 � Dung dịch thu dung dịch 0,01 NaHCO3 0,01  0,05M 0,2 NaHCO3 � Na+ + HCO30,05 0,05 HCO3 � H  CO32 0,05 K a2  1010,33 (1) Trang 31 H2O � H  OH K W  1014 (2) HCO3  H � H2CO3 1 K a1  106,35 (3) HCO3  H � H2CO3 12,33  1011,63  K W nên ta bỏ qua cân (2) bên cạnh (1) Do CK a2  5.10 Tổ hợp (1) (3) ta được: 2HCO3 � H2CO3  CO32 C 0,05 [ ] 0,05 2x x K  K a2K al1 x [CO23 ] K a2 x 1 �     K a2K a1 � [H  ]  K a1K a2  0,05 2x [HCO3 ] [H ] � pH  pK al  pK a2 6,35 10,33   8,34 2 a) Cho từ từ giọt đến hết 50ml dung dịch HCl 0,1M vào 100ml dung dịch Na2CO3 0,1M CO32 + H � HCO3 Ban đầu: 0,01 0,005 Phản ứng: 0,005 ← 0,005 Còn: 0,005 2 V  Do CO3 dư nên khơng có giai đoạn tạo CO2  CO2 Cho hết 100ml dung dịch Na2CO3 0,1M KHCO3 0,1M vào 200ml dung dịch HCl 0,1M: CO32  2H � H2O  CO2 (1) HCO3  H � H2O  CO2 (2) Vì 2nCO2  nHCO  nH 3 nên H+ phản ứng hết Giả sử (1) xảy trước ta có nCO  n   0,01mol H Giả sử (2) xảy trước từ (1) (2) ta có nCO  0,015mol no, = 0,015 mol Thực tế (1) (2) đồng thời xảy nên: 0,224 lít = 0,01.22,4 < VCO < 0,015.22,4 = 0,336 lít b) Thêm 100ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M vào 150ml dung dịch KHCO3 0,1M Trang 32 HCO3 + OH � CO32  H2O 0,015 0,015 0,02 0,015 0,005 Ba2 + CO32 0,01 0,01 0,015 � BaCO3 0,015 0,01 0,005 Dung dịch 0,005 mol KOH 0,005 mol K2CO3 � CKOH  0,005 0,005  0,02M; CK CO   0,02M 0,25 0,25 Dung dịch A có cân bằng: CO32  H2O � HCO3  OH  K b1  103,67 (3) HCO3  H2O � H2CO3  OH K b2  107,65 (4) H2O � H   OH  K W  1014 (5) Vì K b1  K b2  K W nên cân (1) chủ yếu CO32 + H2O � HCO3 + OH C 0,02 [ ] 0,02 x � K b1  0,02 0,02  x x x(0,02  x)  103,67 0,02  x � x2  4.102 x  2.105,67  � x  1,066.1104 M � [OH ]  101,7M � pH  12,3 c) Trích mẫu thử, thêm BaCl2 dư vào mẫu thử thấy xuất kết tủa trắng (tan axit), mẫu 2 thử có CO3 Ba2  CO32 � BaCO3 � Lọc tách kết tủa, thêm HCl vào dung dịch nước lọc thấy sủi bọt khí khơng màu (làm đục nước vơi trong),  dung dịch có HCO3 CNH Cl  50.0,2 75.0,1  0,08M; CNaOH   0,06M 50 75 50 75 NH4Cl +NaOH � NaCl +NH3  H2O 0,06 � 0,06 � 0,06 Trang 33 � CNH Cl = 0,08 – 0,06 = 0,02M NH3  H2O � NH4 + OH C 0,06 [ ] 0,06 x Kb  0,02 0,02 x Kb x [NH4 ][OH ] (0,02  x)x   1,8.105 [NH3 ] 0,06  x   � x2  0,02  1,8.105 x  1,08.106  � x  5,38.105 M � [OH ]  5,38.105M � pH  14  pOH  14  lg5,38� 105  9,73 a) CNH  7.1 3.1  0,7M; CHCl   0,3M 7 7 NH3 + HCl � NH4Cl 0,3 � 0,3 � 0,3 � CNH = 0,7 – 0,3 = 0,4 M   TPGH A: NH3 0,4M, NH4 0,3M Cl NH3 + H2O � NH4 + OH C 0,4 [ ] (0,4  x) Kb  0,3 (0,3 x) Kb x x(0,3 x)  1,8.105 � x2  0,3 1,8.105 x  7,2.106  (0,4  x)   � x  2,4.105M   � [OH ]  2,4.105 M � pH  14  pOH  14  lg 2,4� 105  9,4 Khi thêm 0,001 mol NaOH vào dung dịch A có phản ứng: NH4 + OH � NH3  H2O C 0,4 [ ] 0,2 0,1 0,4 0,5    TPGH B: NH3 0,5M; NH4 0,3M; Na Cl NH3 + H2O � NH4 + OH C 0,5 [ ] (0,5 x) Kb  0,2 (0,2 x) Kb x x(0,2  x)  1,8.105 � x �4,5.105M (0,5 x) Trang 34   � [OH ]  4,5.105 M � pH  14  pOH  14  lg 4,5� 105  9,65 b) Sự khác biệt giá trị pH dung dịch B so với dung dịch A không lớn, dung dịch A tồn cân axit - bazơ, cân có khả làm giảm (chống lại) tác động thay đổi nồng độ axit (H+) bazơ (OH-) PCl3 + 3H2O � H3PO3 + 3HCl 0,01 � 0,01 � 0,03 HCl � H   Cl  0,03 0,03 H3PO3 � H2PO3  H  K a1  1,6.102 (1) H2PO3 � HPO32  H K a2  7,0.107 (2) H2O � H   OH  K W  1014 (3) K a1 >>K a2 CK a1 >>K W nên (1) cân chủ yếu dung dịch Do H3PO3 � H2PO3 + H  C 0,01 [ ] 0,01 x � K a1  x 0,03 0,03 x x(0,03 x)  1,6� 102 � x2  0,046x  1,6� 104  � x  3,25.103M 0,01 x   � [H ]  3,325.102 M � pH   lg 3,325.102  1,48 Thành phần cân dung dịch: [H2PO3 ]  3,25.103 M; [H3PO3]  6,75.103 M; [OH ]  2 [HPO ]  K a2[H2PO3 ] [H ]  KW  [H ]  3.1013 M 7.107 � 3,25� 103  9,8.109 M 2 3,325.10 Áp dụng định luật bảo tồn điện tích vào dung dịch X Y, ta có: l� nNa  2nso2  1.nOH � x  2.0,02  0,07 � x  0,03mol X + Y: H + OH � H2O 0,03 � 0,03 � nH  0,04  0,03  0,01mol � [H  ]  0,1mol � pH  10 Trang 35 NH4Cl � NH4 + Cl  0,06 0,06 0,06 NH 4 � NH3  H  K a  109,24 H2O � H   OH  K W  1014 11,24  Vì K W  K aCa  6.10 giả sử [H ]  Ca,Cb ta có: CK 0,06 9,24  � � a a  H � 10  109,36 � � C 0,08 b (thoả mãn) � pH  9,36 Khi thêm 0,001 mol HCl vào lít dung dịch B Ca =0,061 M �� H � � � Cb =0,08 - 0,001 =0,079 M CaK a 0,061 9,24  � 10  109,35 Cb 0,079 (thoả mãn) � pH  9,35 � pH  0,01 11 a) Các cân dung dịch: HCOOH � HCOO  H K1 (1) CH3COOH � CH3COO  H K2 (2) H2O � H   OH  KW (3) Phương trình trung hịa điện: [H ]  [OH  ]  [HCOO ]  [CH3COO ] (4) Do (4) CHCOOH K  CCH COOH K  K W � � �� H � HCOO � CH3COO � � � � � � � Đặt [H+] = x x nên ta bỏ qua phân li H2O CHCOOHK [H ]  K CHCOOH K  CCH COOH K  1,8.105  1,8.105 2x  1,98.104  CCH COOH K [H ]  K nên biểu thức viết lại thành:  x  1,98.10 x  3,24.109 4 � x3  1,98� 104 x2  3,6� 105 x  3,564� 109    � x  [H ]  5,95.103M � pH   lg 5,95.103  2,225 b) Khi pha loãng dung dịch nước, thể tích tăng lên 10 lần, nồng độ chất giảm xuống 10 lần Nồng độ axit dung dịch sau pha loãng: Trang 36 CHCOOH  0,01M; CCH COOH  0,1M Tương tự ta có: x  1,8.106 2x  1,98.104  4 x  1,98.10 x  3,24.109 � x3  1,98.104 x2  3,6.106 x  3,564.1010    � x  [H ]  1,85.103 M � pH   lg 1,85.103  2, 73 12 NH3 + H  � NH 4 0,01� 0,01� 0,01 CH3NH2 + H � CH3NH3 0,1 � 0,1 � 0,1 � CH phản ứng = 0,01 + 0,1 = 0,11M � CH ban đầu  H+ phản ứng hết   TPGH dung dịch: NH4 ,CH3NH3 ,H2O NH 4 � NH3  H  K NH  109,24 CH3NH3 � CH3NH2  H K CH NH  1010,6 (2) H2O � H   OH  K W  1014 (3) Do i 3 K W  CCH NH K CH NH  CNH K NH � 3 3 4  (1)(2) � [H ]  [NH3]  [CH3NH2 ] (1) Bỏ qua cân (3) bên cạnh cân (1) (2) (4) Đặt [H+] = x Ta có: x (4)  �x CNH K NH 4 x  K NH  CCH NH K CH NH 3 3 x  K CH NH 3 1011,24 1011,6  � x  2,875.106 M � pH  5,54 9,24 10,6 x  10 x  10 13 a) Với axit cloaxetic: ClCH2COOH � ClCH2COO  H C [] 0,01 0,01 x x K a  1, 4.103 x x2 � Ka   1,4� 103 � x  102,5M � pH  2,5 0,01 x Trang 37 - Với axit tricloaxetic CCl3COOH � ClCH2COO  H C [] 0,01 0,01 y y K a  0,2 y y2 � Ka   0,2 � x  9,54.103M � pH  2,02 0,01 y b) Giả sử ban đầu ta có lít dung dịch axit cloaxetic V lít axit tricloaxetic Tổng thể tích dung dịch (1 + V) lít CCH ClCOOH  0,01 0,01V ; CCCl COOH  V 1 V 1 Ta có: [CH2ClCOO ][H ] [CH2ClCOO ][H ] K a  CH2ClCOOH    0,01 [CH2ClCOOH]  [CH2ClCOO ] V 1 2,183.103 � [CH2ClCOO ]= M V 1 K a  CCl3COOH   �� CCl,COO � � � [CCl3COO ][H ] [CCl3COO ][H ]  0,01 [CCl3COOH]  [CCl3COO ] V 1 9,756.103V M V 1 Áp dụng định luật bảo tồn proton ta có: 9,756.103 V 2,183.103   102,3 � V  0,596 V 1 V 1 VCH ClCOOH Vậy tỉ lệ thể tích: 1,68  0,596 Na2A � 2Na + A 2 14 a) 0,022 (1) A VCCl COOH  2 →  0,022  H2O � HA  OH   (2) HA  H2O � H2A  OH   (3) H2O � H  OH  K1  KW  101,4 K a2 K2  KW  109,7 K al K W  1014 Do K K  K CK  K W nên coi (1) cân chủ yếu dung dịch Trang 38 A 2 + H2O � HA  + OH C 0,022 [ ] (0,022 x) x K  101,4 x x2  101,4 Ta có: 0,022  x � x2  101,4 x  2,2.103,4  � x  101,80 M A 2 + NH4 � NH3 + HA  b) 0,001� 0,001 � 0,001 A 2 + HSO4 0,001 � 0,001 � CA 2 0,001 � SO24 + HA  � 0,001 0,001 = 0,022 - 0,002 = 0,02M; CHA  = 0,002M 2  2 TPGH: NH3 0,001M; SO4 0,001M; HA 0.002M; A 0,02M K NH    (4) NH3  H2O � NH4  OH KW 1014  9,24  104,76 K NH 10 K SO2 2   (5) SO4  H2O � HSO4  OH KW 1014   2  1012 K SO2 10 2   (6) A  H2O � HA  OH K  101,4   (7) HA  H2O � H2A  OH K  109,7 Do CSO2 K SO2  CNH K NH  CA 2 K 4 3 K  K nên ta coi (6) cân chủ yếu dung dịch A 2 + H2O � HA  + OH C 0,02 [ ] (0,02  x) � 0,002 (0,002  x) K1 x (x  0,002)x  101,4 0,02  x   � x2  101,4  0,002 x  2.103,4  � x  101,85M Độ điện li ion A2-  A 2  0,002  101,85  0,734 (=73,4%) 0, 022 15 a) Tính độ điện li dung dịch CH3NH2 0,01M: Trang 39  CH3NH2  H2O � CH3NH  OH C 0,01 [ ] 0,01 x x 1014 K b  10,64  103,36 10  x x2 1,88.103 3,36 3  10 � x  1,88.10 M �    0,188 (=18,8%) 0,01 x 102 b) Độ điện li thay đổi - Pha loãng dung dịch 50 lần: CCH NH  102 x2  2.104 M �  103,36 � x  1,49.104 4 50 2.10  x Độ điện li:  1,49.104  0,745 (=74,5%) 2.104 - Khi có mặt NaOH 0,0010M: NaOH � Na  OH  10-3 10-3 CH3NH2  H2O � CH3NH3 + OH C 10 [ ] 0,01 x 103+x x   10 x 103  x 102  x (*) 3 0,01  K b  10-3,36 3,36 1,49.103 � x  1,49.10 M �    0,149( 14,9%) 102 3  α giảm OH NaOH làm chuyển dịch cân (*) sang trái - Khi có mặt CH3COOH 0,0010M: CH3COOH � CH3COO  H  K CH COOH  104,76  1 CH3NH2  H � CH3NH K CH NH  1010,64 3 CH3COOH  CH3NH2 � CH3NH3  CH3COO K  105,88 K lớn, phản ứng xảy hoàn toàn CCH NH  CCH COOH  103 M; CCH NH  102  103  9.103 M 3 3 CH3NH2  H2O � CH3NH3 + OH  9.103 C 103 [ ] (9.103  x)  3 (103+x)   10 x 103  x 9.10  x K b  10-3,36 3,36 x � x  1,39.103 M Trang 40 1,39.103  103 �   0,239( 23,9%) 102 α tăng CH3NH2 tương tác với CH3COOH - Khi có mặt HCOONa 1,00M: HCOONa � HCOO  Na 1 HCOO  H2O � HCOOH  OH CH3NH2  H2O � CH3NH3  OH K  � b KW K HCOOH 1014  3,75  1010,25 10 K b  103,36 (1) (2) K b  K 'b nên cân (1) khơng ảnh hưởng đến cân (2) độ điện li α CH3NH2 khơng thay đổi có mặt HCOONa 16 a) Tính nồng độ ion S2- dung dịch H2S 0,1M; pH = 2,0 H2S (k) � H2S (aq) H2S (aq) � H  HS K 1=10-7 HS � H  S2 K  1,3.1013 H2S � 2H  S2 K  K 1K  1,3.1020 Ta có: [H2S]  CH S[H ]2 [H ]2  K 1[H  ] +K 1K CH SK 1[H ]  [HS ]  [S2 ]  [H ]2  K 1[H ]  K 1K CH SK 1K 2 [H ]2  K 1[H ]  K 1K Theo định luật bảo toàn nồng độ: CH S  [H2S]  [HS ]  [S2 ] (*)   Ở pH = [H ]  K 1[H ]  K 1K nên bỏ qua [S2-] [HS-] bên cạnh [H2S] Vậy (*) trở thành: CH S  [H2S]  [S2 ]  [H ]2[S2 ] K 1K CH SK 1K 2 [H ]2  0,1.1,3.1020  1,3.1017 M 4 10 b) Trang 41 [Mn2 ][S2 ] =102.1,3.1017  1,3.1019  K S MnS  2,5.1010 Khơng có kết tủa MnS [Co2 ][S2 ]  102.1,3.1017  1,3.1019  K S(CoS)  4,0.1021    Tạo kết tủa CoS [Ag ]2[S2 ]  102 1,3.1017  1,3.1021  K S AgS  6,3.1050 Tạo kết tủa Ag2S 17 a) Chấp nhận bỏ qua phân li H2O Từ định nghĩa:  [A  ] � [H ]  [A  ]  CHA   0,10.13,1.102  1,31.102 M CHA HA C H � + A Ka 0,1 [ ] 0,1 1,31.102 1,31.102 1,31.102 Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân trên: Ka  (1,31.102 )2  102,7 2 0,1 1,31� 10 3,7 14 Kiểm tra lại giả thiết gần đúng: K aCHA  10  K W  10 , việc bỏ qua phân li nước chấp nhận Vậy pKa = 2,7 3 b) Pha loãng dung dịch HA thành 100 lần � CHA  10 M HA � H + A Ka 103 C [ ] 102(1  ) 103 103 Ta có: 1032  102,7 �   0,7317( 73,17%) 1  18 NH3 C 1,5.103.20   5.104 M 60 C0HC1  7,5.104.40  5.104 M 60 NH3 + HCl � NH4Cl C0 5.104 5.104 C 5.104  TPGH: NH4 5.10-4M Trang 42 NH 4 � NH3  H  K NH  109,24 (1) H2O � H   OH  K W  1014 (2) So sánh (1) (2) ta thấy CNH K NH �K W 4  Không thể bỏ qua cân phân li nước  ĐKP với MK NH4 , H2O CNH K NH K   4 � � � � � � H NH  O H   w � � � � � � [H ]  K [H ] NH � [H ]3  K NH [H ]2  (CNH K NH  K W )[H ]-K WK NH  Hay: 4   [H ]3  109,24[H ]2  5.1013,24  1014 [H ]  1023,24  � [H ]  106,26 M  6,26 [H ]  10  7.74 M; [OH ]  10  M; [NH ] = Vậy: [NH3] = CNH [H ]  [H ]  K NH �5.104 M CNH K NH 4  [H ]  K NH �5,2.107 M 19 Gọi a số gam axit cần lấy Nhận xét: pH  CH C H O  4 a.1000 4a  150.25 15 pK a1  pK a2 3,04  4,37  , 2 chứng tỏ thành phần dung dịch tạo thành muối axit NaHC4H4O6, nghĩa phản ứng NaOH axit xảy vừa đủ theo phương trình: H2C4H4O6  NaOH � NaHC4H4O6 0,1 � 0,1 � 4a  0,1� a  0,375 gam 15 20 Khi chưa thêm dung dịch (NH4)2SO4, dung dịch Na2S có cân bằng: 2   (1) S  H2O � HS  OH   (2) HS  H2O � H2S  OH   (3) H2O � H  OH K b1  K W 1014  12,9  101,1 K a2 10 K w 1014 K b2   7,02  106,98 K al 10 K W  1014 Trang 43 So sánh cân ta thấy K b1  K b2 CK b1  K W , coi cân (1) cân chủ yếu dung dịch: S2  H2O � HS  OH  C 0,1 [ ] 0,1 x � x K b  101,1 x x2  101,1 � x  [OH ]  [HS ]  5,78.102 M � [H ]  1012,76 M 0,1 x [H2S]  K b2 [HS ]  106,98M  [OH ]    Do [OH ]  [HS ]  [H2S]  [H ] nên cách giải gần hợp lí Vậy dung dịch Na2S 0,1M có pH = 12,76 Gọi V số ml dung dịch (NH4)2SO4 0,05M cần phải thêm vào 100ml dung dịch Na2S 0,1M để pH = 12,76 - 0,76 = 12 CS2  CNa S  CSO2  0,1.100 10  100 V 100 V 0,05V 0,1V ; CNH  100 V 100  V Vì Ph = 12 nên [H ]  K NH � [NH4 ]