CHUYÊN ĐỀ LỚP 10 ĐỂ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN QUỐC GIA: pH của dung dịch chất điện li

6 DẠNG 6: pH CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Câu 7: (dung dịch, điểm) lớp 10 chuyên Thái Bình Dung dịch K2CO3 có pH = 11 (dung dịch A) thêm 10 ml HCl 0,012M vào 10 ml dd A ta thu ddB Tính pH dd B Biết H2CO3 có pK1 = 6,35 pK2 = 10,33 Hướng dẫn giải: (1đ) K 2CO3 → 2K + +CO32− c c CO32− +H 2O ƒ HCO3− +OH − Cbaè ng c − 10−3 Ta coù − pH=11 ⇒ pOH=3 ⇒  OH  =10-3 mol/l 10−3 10−3.10 −3 = 10−3,67 −3 c − 10 CO3 2− 5, 677 10 −3 ⇒ c=5,677.10−3 (mol/l) 5, 677.10 0,012 CHCl = =6.10 −3 , (1đ) CO Kw =10 −3,67 Ka 10−3 2H + + Kb1 = +H 2O ƒ Cb 2,8385.10−3 − x x(x + 0,323.10 −3 ) = 10−6,35 −3 2,8385.10 − x ⇒ pH=3,5 → H 2O + CO2 −3 2, 8385( M ) 5,677.10 −3 C MCO 2− = ⇒  H + dö  =0,006 − 5,677.10 −3 =0,323.10 −3 HCO3− + x Ka=10 −6,35 H+ x+0,323.10 −3 ⇒ x = 3,88.10−6 ⇒  H +  ≈ 0,323.10 −3 (M) Câu Dung dịch điện li: Cân axit bazơ, kết tủa, tạo phức (2,5 điểm) ) lớp 10 chuyên Hạ LongQuảng Ninh Cho H2S có K1 = 10-7,02, K2 = 10-12,9, K HSO 4- = 10-2, K NH 4+ = 10-9,24 Tính số ml dung dịch (NH4)2SO4 0,10 (M) cần thêm vào 100,00 ml dung dịch Na2S 0,10 (M) để pH hệ giảm 0,76 đơn vị Đáp án * Khi chưa thêm (NH4)2SO4 vào, dung dịch Na2S có cân : S2- + H2O → HS- + OHKb1 = 10-14 + 12,9 = 10-1,1 (1) HS + H2O → H2S + OH Kb2 = 10-14 + 7,02 = 10-6,98 (2) H2O → H+ + OHKw = 10-14 (3) 0,5 đ * So sánh ta thấy Kb1 >>Kb2>>Kw → Cân (1) chủ yếu : S2- + H2O → HS- + C 0,1 [ ] 0,1 – x x OH- Kb1 = 10-1,1 (1) x x =10-1,1 → x = [OH-] = [HS-] = 5,78.10-2 0,1-x → [H+] = 10-12,76 → pH = 12,76 * Gọi V số ml dung dịch (NH4)2SO4 0,10 M cần thêm vào 100ml dung dịch Na2S 0,10M để pH = 12,76 – 0,76 = 12 0,5 đ 0,1x100 10 CS2- =C Na 2S = = 100+V 100+V 0,1V 0,2V CSO 2- = ; C NH + = 4 100+V 100+V Phản ứng : NH4+ Co [ ] 0,2V 100+V - + S → NH3 + HS- K= 10-9,24 + 12,9 = 103,66 10 100+V 10 - 0,2V 100+V 0,2V 100+V 0,2V 100+V Thành phần giới hạn: 10 - 0,2V 0,2V (M); NH3 : (M); 100+V 100+V 0,2V 0,1V HS-: (M); SO42-: (M) 100+V 100+V S2-: 0,5 đ * Các trình xảy ra: HS- → S2- + H+ Ka2 = 10-12,9 (1) H2O → OH- + H+ Kw = 10-14 (2) + + NH3 + H → NH4 Ka-1 = 109,24 (3) HS- + H+ → H2S Ka1-1 = 107,02 (4) 2+ ’ -1 SO4 + H → HSO4 (K ) = 102 (5) (K’)-1 Kb(2) nên cân (1) định pH dung dịch: € S2- + H2O HS- + OHK = 10-1,1 [ ] (0,01 -x) x x x2 = 10 −1,1 → x + 0,0794 x − 10 −3,1 = 0,01 − x ⇒x b = 8,94 10-3 ⇒ [OH-] = 8,94.10-3 ⇒ pH = 11,95 Pb2+ + S2- € PbS (Ks-1) = 1026 0,01 0,01 Pb2+ 0,05 + SO420,05 € PbSO4 (Ks-1) = 107,8 € Pb2+ + IPbI2 (Ks-1) = 107,6 0,03 0,06 Thành phần hỗn hợp: kết tủa A : PbS, PbSO4, PbI2 Dung dịch B : K+ : 0,06M; Na+ : 0,12M; NO3-: 0,18M 2+ Ngoài cịn có ion Pb ; SO42- ; S2- kết tủa tan phần Thật vậy: Ta có độ tan PbI2 có S1 = 10 −7,6 = 10−2,7 ; PbSO4 có S2 = 10−7,8 = 10−3,9 ; PbS có S3 = 10−26 = 10−13 Bởi độ tan PbI2 lớn nên cân chủ yếu dung dịch cân tan PbI2 PbI2 € Pb2+ + 2IKs 2+ -2,7 -3 Do [Pb ] = 10 = 10 M [I-] = 4.10-3M Khi   10−7,8 − SO =   2.10−3   2−  S =   = 7,9.10−6 =  Pb2+    10−26 = 5.10−24 =  Pb2+      2.10−3 Như Pb2+ PbS PbSO tan không đáng kể nên cách giải gần hoàn toàn xác c Nhận biết chất có kết tủa A: PbS; PbSO4; PbI2 Cho kết tủa hoà tan NaOH dư : kết tủa PbS khơng tan, có màu đen → Na2PbO2 + Na2SO4 + H2O PbSO4 + NaOH PbI2 + NaOH → Na2PbO2 + NaI + H2O Cho dung dịch BaCl2 vào hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng: có kết tủa trắng BaSO 4, dung dịch có ion SO42- Phương trình : Ba2+ + SO42- → BaSO4 Sau axit hố dung dịch HNO dư có kết tủa vàng PbI dung dịch có ion Pb 2+ IPhương trình H+ + OH- → H2O PbO22- + H+ → Pb2+ + 2H2O Pb2+ + I- → PbI2 Câu : (2 điểm) lớp 10 chuyên Lê Hồng Phong- Nam Định Tìm nồng độ tối thiểu dung dịch Fe(NO 3)3 cho L dung dịch hịa tan 0,01 mol canxi oxalat (CaA) Cho: Axit oxalic (H2A) có pKa1 = 1,2 pKa2 = 4,3 ; Canxi oxalat (CaA) có pKs = 8,6 ; FeA33- có số bền tạo thành phức lg β = 20 Fe3+ + H2O  Fe(OH)2+ + H+ Hướng dẫn giải: CaS Ca2+ + S2- có η1 = 10-2,17 có Ks = 10-8,6 Ở giới hạn biến kết tủa s = [Ca2+] = 10-2M Mà Ks = [Ca2+].[A2-] = 10-8,6 → [A2-] = 10-6,6 M Vì nồng độ A2- tương đối bé, ta giả thiết nồng độ dạng HA- H2A nhỏ nhiều nồng độ A phức [FeA33-] (giả thiết 1) Coi A nằm hấu hết phức [FeA33-] = 0,01/3 M FeA33-  Fe3+ + 3A2- có β-1 = 10-20 β-1 = 10-20 = [Fe3+] [A2-]3 / [FeA33-] → [Fe3+] = 2,103 10-3M Với giả thiết 1, ta coi cân định pH dung dịch là: Fe3+ + H2O  Fe(OH)2+ + H+ có η1 = 10-2,17 (Giả thiết 2) → FeOH2+ = H+ = 3,771 10-3 M → Kết hợp với [A2-] = 10-6,6 M giá trị Ka1, Ka2 H2A → [HA-] = 1,89.10-5 M [H2A] = 1,13.10-6 M Kiểm tra lại: Rõ ràng [HA-], [H2A], [A2-] > [HA-], [H2A] → Giả thiết đắn Vậy tổng nồng độ Co Fe3+ = [Fe3+] + [FeA33-] + FeOH = 9,21 10-3M Câu (2 điểm) CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI lớp 10 chun Ninh Bình Tính khối lượng NaOH phải cho vào 500ml dung dịch HCOONa 0,01M để pH dung dịch thu 11,50 (bỏ qua thể tích q trình hịa tan) Cho biết pKa ( HCOOH) = 3,75; Kw (H2O) = 10-14 Một dung dịch X chứa HClO4 0,005M, Fe(ClO4)3 0,03M, MgCl2 0,01M Cho 100ml dung dịch NH3 0,1M vào 100ml dung dịch X thu kết tủa A dung dịch B Xác định kết tủa A pH dung dịch B Cho biết: NH4+ (pKa = 9,24); Mg(OH)2 (pKS = 11); Fe(OH)3 (pKS = 37) Fe3+ + H2O ⇔ Fe(OH)2+ + H+ K1 = 10-2,17 Mg2+ + H2O ⇔ Mg(OH)2+ + H+ K2 = 10-12,8 Hướng dẫn giải: HCOO - + H2O C 0,01 [ ] 0,01-y HCOOH + OH- Kb = Ka-1 KW = 10-10,25 x y x+y Theo ta có pH = 11,5 [ H+] = 10-11,5 [OH-] = 10-2,5 = x + y ( x + y) * y = 10 −10, 25 Theo ĐLTDKL giải y = 1,78.10-10 x = 3,16 10-3 0,01 − y (mol/l) Khối lượng NaOH cần thêm = 3,16.10-3 * 0,5 * 40 = 0,0632 gam Tính lại nồng độ sau trộn: C NH3 = 0,05M; CMg 2+ = 0,005M; CFe3+ = 0,015M; CH + ( HClO4 ) = 0,0025M Có q trình sau: 3NH3 + 3H2O + Fe3+ ⇔ Fe(OH)3 + 3NH4+ K3 = 1022,72 (3) 2NH3 + 2H2O + Mg2+ ⇔ Mg(OH)2 + 2NH4+ K4 = 101,48 (4) + ⇔ + NH3 + H NH4 K5 = 109,24 (5) Do K3, K5 >> nên coi phản ứng (3), (5) xảy hoàn toàn 3NH3 + 3H2O + Fe3+ → Fe(OH)3 + 3NH4+ 0,05M 0,015M 0,005M 0,045M + + NH3 + H → NH4 0,005M 0,0025M 0,045M 0,0025M 0,0475M TPGH gồm: NH3 (0,0025M); NH4+ (0,0475M); Mg2+ (0,005M); H2O Tính gần pH dung dịch B theo hệ đệm: C 0, 0025 pH = pK a + lg b = 9, 24 + lg = 7,96 Ca 0, 0475 Hoặc tính theo cân bằng: NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OHKb = 10-4,76 Mặt khác [Mg2+].[OH-]2 = 4,16.10-15 < K S ( Mg ( OH )2 ) nên khơng có kết tủa Mg(OH)2 Vậy kết tủa A Fe(OH)3 Câu (2 điểm): Cân dung dịch điện ly.lớp 10 chuyên Lào Cai 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 i Cho biết thành phần hoá học kết tủa A dung dịch B ii Tính nồng độ ion dung dịch B (không kể thuỷ phân ion, coi thể tích dung dịch không thay đổi thêm Pb(NO3)2) iii Nhận biết chất có kết tủa A phương pháp hố học, viết phương trình phản ứng (nếu có) Cho : axit có H2S pK1 = 7,00, pK2 = 12,90; HSO4- có pK = 2,00; Tích số tan PbS = 10-26 ; PbSO4 = 10-7,8 ; PbI2 = 10-7,6 Hướng dẫn giải: 6ª Tính pH dung dịch Na2S → Na+ + S20,01 0,01 KI → K+ + I0,06 0,06 Na2SO4 → 2Na+ + SO420,05 0,05 2-1,1 S + H2O  HS + OH Kb(1) = 10 SO42- + H2O  ƒ H SO4- + OH- Kb(2) = 10-12 Kb(1) >> Kb(2) nên cân (1) định pH dung dịch: S2- + H2O  HS- + OHK = 10-1,1 [ ] (0,01 -x) x x (1) (2) x2 = 10 −1,1 → x + 0,0794 x − 10 −3,1 = 0,01 − x →x = 8,94 10-3 → [OH-] = 8,94.10-3 (M) → pH = 11,95 Pb2+ + S2→ PbS ↓ (Ks-1) = 1026 0,09 0,01 0,08 Pb2+ + SO42→ PbSO4 ↓ (Ks-1) = 107,8 0,08 0,05 0,03 Pb2+ + I→ PbI2 (Ks-1) = 107,6 0,03 0,06 Thành phần hỗn hợp: ↓A : PbS , PbSO4 , PbI2 Dung dịch B : K+ 0,06M Na+ 0,12M Ngồi cịn có ion Pb2+ ; SO42- ; S2- kết tủa tan Độ tan 6b PbSO : S = 10 -7,8 = 10 −3,9 PbS : S = 10 -26 = 10 −13 Bởi độ tan PbI2 lớn nên cân chủ yếu dung dịch cân tan PbI2 PbI2↓ = Pb2+ + 2IKs 2+ -47 -3 Do [Pb ] = 10 = x 10 M [I-] = 4.10-3M −7,8 10 2[SO4 ] = = 10−5,8 = 7,9.10−6M K1 nên cân định pH dung dịch Pb2+ + H2O ⇌ PbOH + H+ ; K2 = 10-7,8 (2) C 0,10 [] 0,10 − x x x x = 10 −7 ,8 x = 10-4,4 = [H+] ; pH = 4,40 0,1 − x 2.a) Dung dịch B: Thêm KI : CAg+ = 0,025 M; CPb2+ = 0,050 CI- = 0,125M ; CH+ = 0,10M Ag+ + I− AgI ↓ 0,025 0,125 0,10 Pb2+ + I− PbI2 ↓ 0,05 0,10 Trong dung dịch có đồng thời hai kết tủa AgI ↓ PbI2 ↓ AgI ↓ ⇌ Ag+ + I− ; Ks1 = 1.10-16 (3) − 2+ PbI2 ↓ ⇌ Pb + I ; Ks2 = 1.10-7,86 (4) Ks1 Ks(AgCl) = 1,1.10-10 6.2 CoCl2 → Co2+ + 2Cl0,0100M … 0,0100M Tạp phức ion cabon với NH3 Co2+ + β2 = 104,39 6NH3 ⇌ Co(NH3)62+ 0,0100M 0,3600M … 0,3000M 0,0100M Oxi hoá, Co(NH3)62+ H2O2 2x Co(NH3)62+ ⇌ Co(NH3)63+ H2O2 + 2e ⇌ 2OH- +e Co(NH3)62+ + H2O2 ⇌ 2Co(NH3)63+ + 2OH(1) +) Thế khử chuẩn cặp Co(NH3)63+/ Co(NH3)62+: Co(NH3)63+ ⇌ Co3+ + 6NH3 β1-1 Co3+ + e ⇌ Co2+ Co2+ + 6NH3 ⇌ Co(NH3)62+ β2 10 Co(NH3)63+ + e ⇌ Co(NH3)62+ β2 β1 K2 = K1 β1-1.β2 → E20 = E01 + 0,0592lg E20 = 2Co(NH3)62+ 0,0100M 1,84 + 0,0592 (4,39 - 35,16) = 0,0184 (V) + H2O2 ⇌ 2Co(NH3)63+ + 2OH-; K = 1031 (1) 0,0030M 0,0040M … 0,0060M 0,0060M Thành phần giới hạn hỗn hợp A Co(NH3)62+ Co(NH3)63+ NH3 OH- 0,0040M 0,0060M 0,3000M 0,0060M +) Tìm pH dung dịch Sự phân li phức chất dung dịch khơng lớn β lớn có NH3 dư Tính pH theo cân NH3 + H2O C ⇌ NH4+ + OH- (2) 6.10-3 0,3000 [ ] (0,3000-x) x (6.10-3 + x) x(0,3000 + x) = 10−1,76 → x = 7,682.10-4 > kw nên tính OH- theo (1)  → HCN + OH − CN − + H O ¬   C0 0,1 [] 0,1(1 - α) ( 0,1α ) ⇒ 0,1( − α ) 0,1α 0,1α = 10−4,65 ⇒ α = 0, 0149 = 1, 49% a) Ta có CB: −  → H + + SO − HSO ¬   α1 = Ka = 10-2  → HCN H + + CN − ¬   [ HCN ] = 0, 0102 = 10, 2% > α C0CN − 0,1 K a−11 = 109,35 −  → HCN + SO 2− H 2SO + CN − ¬   K = 107,35 K lớn coi phản ứng hồn tồn ta có: TPGH: CN- (0,09M), HCN (0,01M), SO42- (0,01) 2−  → H 2SO + K1 = 10 −12 ⇒ SO + H O ¬    → HCN + OH − (2) CN − + H O ¬   C0 0,09 0,01 [] 0,09 – x 0,01 + x ( 0, 01 + x ) ( x ) 0, 09 − x K2 = 10-4,65 >> K1 Tính theo CB sau (2) x = 10−4,65 ⇒ x = 2.10−4 12 b α2 = +  → NH + H 3O + NH + H O ¬   K3 = 10-9,24  → HCN + OH − CN − + H O ¬   K4 = 10-4,65  → 2H 2O H 3O + + OH − ¬   K W-1 = 1014  → NH3 + HCW NH + CN − ¬   K5 = 100,11 C0 0,1 0,1 Csau 0,1-x 0,1 – x ⇒ x 0, 053 = 5,3% 0,1 x x2 = 10 0,11 (0,1 − x) Vậy TDGH: [HCN]’ = [NH3]’ = 0,053M [NH4+]’ = [CN-] = 0,047M −  → HCN + OH − Xét CB: CN + H O ¬   C0 0,047 0,053 [] 0,047 – x 0,053 + x K = 10-4,65 x ( 0, 053 + x ) x = 10−4,65 ⇒ x = 1,98.10−5 0, 047 − x Vì x > Kb3 >> Kb2 nên cân phân ly OH- chủ yếu cân (1) 14 Vì Ka2 >> Kw nên cân phân ly H+ chủ yếu cân (4) Như vậy, cân chủ yếu dung dịch cân (1) (4) Đánh giá sơ pH dung dịch: pH = pKa2 + lg(Cb/Ca) = 12,92 + lg (0,034/0,034) = 12,92 > nên ta xét cân bằng: S2+ H2O  HS+ OH- Kb1 = 10—1,08 (1) C: 0,034 0,034 ∆C: -x x x [] 0,034 – x 0,034 + x x x.(0,034 + x ) Kb1 = = 10-1,08 0,034 − x Giải được: x = 0,02, suy ra: [OH-] = x = 0,02M; pOH = -lg0,02 = 1,7 ⇒ pH = 14 – 1,7 = 12,3 Câu THPT Chu Văn An- Hà Nội Một dung dịch có ba chất HCl, BaCl 2, FeCl3 nồng độ 0,0150M Sục khí CO2 vào dung dịch bão hoà Sau thêm từ từ NaOH vào dung dịch đến nồng độ 0,120M Cho biết: nồng độ CO dung dịch bão hồ 3.10 -2M; thể tích dung dịch không thay đổi cho CO NaOH vào; số: pKa H2CO3 6,35 10,33; pKs Fe(OH)3 37,5 BaCO3 8,30; pKa Fe3+ 2,17 Tính pH dung dịch thu Hướng dẫn giải: Khi cho khí CO2 vào hỗn hợp gồm H+ 0,0150M; Ba2+ 0,0150 M; Fe3+ 0,0150 M có q trình: CO2 + H2O HCO3- + H+ Ka1 = 10-6,35 HCO3HCl CO32- + H+  → Fe3+ + H2O Ka2 = 10-10,33 H+ + Cl – FeOH2+ + H+ Ka = 10-2,17 Dung dịch có mơi trường axit mạnh (vì có HCl Fe3+), điện ly CO2 khơng đáng kể (vì nồng độ CO32- vơ bé) nên khơng có kết tủa BaCO3 tạo thành Khi thêm NaOH xảy phản ứng: - Trung hoà HCl: H+ + OH- → H2O 0,015M dư: 0,105M - kết tủa Fe(OH)3 : Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 0,015 0,045 0,015 dư: 0,06 - Phản ứng với CO2: CO2 + 2OH- → CO32- + H2O 3.10-2 0,06 0,03 - Kết tủa BaCO3: Ba2+ + CO3 2- → BaCO3 ↓ 0,015 0,030 0,015 0,015 Thành phần hỗn hợp kết tủa có: Fe(OH)3 BaCO3 0,0150 M 0,0150 M 15 Trong dung dịch có: CO32- 0,015M; Cl- ; Na+ ; H2O Các cân xảy ra: H2O H+ + OH10-14 (1) 3+ -37,5 Fe(OH)3↓ Fe + 3OH Ks1 = 10 (2) BaCO3↓ Ba2+ + CO2-3 Ks2 = 10-8,30 (3) 2-14 -10,33 -3,67 CO3 + H2O HCO3 + OH Kb1 = 10 /10 = 10 (4) So sánh cho thấy cân (4) cân định pH dung dịch ( OH- H2O điện ly Fe(OH)3 tan bé), nồng độ CO32- BaCO3 tan khơng đáng kể (vì có dư CO32- từ dung dịch) Tính pH theo (4) CO32- + H2O HCO3- + OH- 10-3,67 C 0,015 [ ] (0,015 –x) x x x2/(0,015-x) = 10-3,67 → x1 = [OH- ] = 1,69.10-3M → pH = 11,23 x2 = - 1,9.10-3(loại) Câu 6: (Cân dung dịch điện li) lớp 10 chun Hồng Văn Thụ- Hồ Bình Hãy tính: pH dung dịch A gồm KCN: 0,120M; NH4Cl: 0,150M KOH: 0,155M Độ điện li KCN dung dịch A Thể tích dung dịch HCl 0,210M cần cho vào 50,00ml dung dịch A để pH hỗn hợp thu 9,24 Cho biết pKa HCN 9,35 ; NH 9,24 Hướng dẫn giải : NH + OH- → NH3 + H2O 0,15 0,155 0,005 0,15 TPGH (A): KCN : 0,120M; NH3 : 0,150M; KOH : 0,005M K B1 = 10-4,65 (1) CN- + H2O ⇔ HCN + OHK B2 = 10-4,76 (2) NH3 + H2O ⇔ NH + OHH2O ⇔ H+ + OHKW = 10-14 (3) Vì KW