tiểu luận bài tập khó hợp chất ít tan

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TIỂU LUẬN MỘT SỐ BÀI TẬP KHĨ TRONG HỢP CHẤT ÍT TAN Học phần: Hóa phân tích nâng cao Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Luyện Học viên thực hiện: Nguyễn Thị Bích Thủy Chuyên ngành: Lý luận phương pháp dạy học mơn Hóa học Khóa: k29 Thừa Thiên Huế, năm 2021 MỤC LỤC MỞ ĐẦU NỘI DUNG DẠNG 1: HIỆN TƯỢNG KHI TRỘN DẠNG 2: TÍNH ĐỘ TAN, TÍCH SỐ TAN 10 DẠNG 3: TÁCH CÁC CHẤT BẰNG KẾT TỦA 24 DẠNG 4: TÍNH GIÁ TRỊ ĐỘ TAN CỰC TIỂU 35 DẠNG 5: BÀI TẬP TỔNG HỢP KHÁC 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .48 MỞ ĐẦU Hóa học Phân tích mơn khoa học độc lập, chuyên ngành riêng Hóa học Trong hóa học gồm có chun ngành: hóa Vơ cơ, hóa Hữu cơ, hóa phân tích, Hóa lý hóa Phân tích đóng vai trị quan trọng mơn hóa học thực nghiệm xây dựng tảng hóa học Vơ hóa Hữu Hóa lý, bao gồm có phân tích định tính phân tích định lượng Phân tích định tính làm nhiệm vụ phát thành phần định tính (sự có mặt) chất hay hỗn hợp chất, phân tích định lượng làm nhiệm vụ xác định hàm lượng cụ thể chất có mẫu phân tích (thường tính thành phần trăm) Để giải nhiệm vụ phân tích định tính người ta thường dùng hai phương pháp phân tích hóa học như: phương pháp H 2S, phương pháp Axit – bazơ phương pháp phân tích hóa lý: phân tích phổ phát xạ ngun tử, phân tích huỳnh quang, phương pháp quang kế lửa Để giải nhiệm vụ phân tích định lượng người ta dùng phương pháp phân tích hóa học: phân tích khối lượng, phân tích thể tích phương pháp phân tích hóa lý: đo màu, phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp phân tích điện hóa, phương pháp phân tích sắc ký Hóa học phân tích quan trọng khơng ngành Hóa học nói riêng mà cịn ngành Sinh học nói chung: Y học, Nơng nghiệp, Lâm nghiệp, Dược học Chính Ăngghen nói: “Khơng có phân tích khơng thể tổng hợp” Vì quan trọng nên sinh viên muốn học tốt môn học phải học tốt mơn: Hóa Đại cương, hóa Vơ cơ, hóa Hữu Hóa lý, mơn sở cho mơn hóa học Phân tích Cân dung dịch chứa hợp chất tan nội dung học phần chủ đạo giảng dạy học phần hóa Phân tích trường đại học Những phản ứng tạo hợp chất tan có nhiều ứng dụng rộng rãi ba q trình hố phân tích quan trọng: Trong q trình tách chất cần xác định dạng kết tủa khỏi chất tan cản trở cho phép đo giai đoạn kết thúc Trong phân tích trọng lượng dựa tạo thành kết tủa mà trọng lượng đặc trưng cho lượng chất cần xác định Trong phương pháp phân tích chuẩn độ dựa đo thể tích dung dịch thuốc thử chuẩn tiêu tốn cho kết tủa định lượng cấu tử cần xác định Để ứng dụng thành công phản ứng trường hợp, kết tủa cần phải có độ tan tương đối nhỏ, đủ tinh khiết gồm hạt có kích thước thích hợp Với hy vọng góp phần làm phong phú nguồn tư liệu phục vụ cho công tác giảng dạy học tập Chúng sưu tầm tổng hợp “Một số dạng tập khó tính tốn dung dịch tan” NỘI DUNG DẠNG 1: HIỆN TƯỢNG KHI TRỘN Bài 1: [1] Trộn 100,0 ml dung dịch Pb(NO3)2 0,02M với 100,0 ml dung dịch Na2SO4 0,10M nồng độ ion SO42- Pb2+ dung dịch bao nhiêu? Cho biết K S,PbSO = 2.10-8 Giải Cụ thể: Trước hết ta tiến hành hiệu chỉnh nồng độ ban đầu chất: 0,02.0,1 CM(Pb(NO3)2) = (0,1  0,1) = 0,01M => CM (Pb2+) = 0,01M 0,1.0,1 CM (Na2SO4) = (0,1  0,1) = 0,05M => CM (SO42-) = 0,05M Phản ứng trộn là: Pb2+ + SO42-  PbSO4↓ KS-1 = (2.10-8)-1 >> 1, coi phản ứng hồn toàn xác định TPGH phản ứng: PbSO4↓ 0,01 mol/1 lít; Pb2+ 0,04M Để xác định thành phần cân bằng, ta dựa vào cân hòa tan PbSO sau: PbSO4↓  Pb2+ + SO42C 0,04 [] 0,04 + x Khi ta có: K S,PbSO x = 2.10-8 = (0,04 + x).x => x ≈ 5,10-7 M Vậy nồng độ [Pb2+] = 5.10-7M; [SO42-] = 4.10-2M Bài 2: [1] Cho từ từ 25,0 ml dung dịch Ba(OH) 0,02M vào 25,0 ml dung dịch X chứa NaH2PO4 0,016M H3PO4 0,04M Xác định thành phần kết tủa Cho biết: Ba3(PO4)2 có pKS = 22,5; BaHPO4 có pKS = 7,40; H3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32; pKw = 14 Giải Hiệu chỉnh nồng độ chất: Ba(OH)2 = 0,01M; NaH2PO4 = 0,008M; H3PO4 0,020M Trước hết ta đánh giá khả xuất kết tủa K S, BaHPO4 2 Để kết tủa BaHPO4 xuất hiện, ta có: [HPO ] = [Ba ] 24 0, 028 => [HPO42-] =  10-5,4M K a1.K a h h  K a1h  K a1.K a h  K a1.K a K a3 = 10-5,4M => pH để xuất kết tủa BaHPO4 3,38 K S, Ba (PO4 )2 Để kết tủa Ba3(PO4)2 xuất hiện, ta có: [PO43-] = 0, 028 => [PO43-] = [Ba  ]3  10-8,25M K a1.K a K a3 h  K a1h  K a1.K a h  K a1.K a K a3 = 10-8,25M => pH để xuất kết tủa Ba3(PO4)2 6,45 Do cho dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch vào dung dịch X, kết tủa BaHPO4 xuất trước Khi ta có: OH- + H3PO4 → H2PO4- + OH- 0,02 0,02 0,008 - - 0,028 Thành phần giới hạn: H2PO4- 0,028M; Ba2+ 0,010M, Na+ (pK a1  pK a ) Dung dịch chứa H2PO4- có pHgần = = 4,68 > 3,38 Vậy kết tủa thu BaHPO4 Bài 3: [1] Trộn 100,0 ml HCl 0,30M với 100,0 ml Pb(NO3)2 0,01M Có kết tủa PbCl2 khơng? Giải CHCl = 0,30/3 = 0,15M; CPb(NO3)2 = 0,010/2 = 0,0050M HCl H+ Cl- + 0,15 Pb(NO3)2 Pb2+ 0,15 + 2NO34 0,0050 Pb2+ 2Cl- + PbCl2↓ Điều kiện xuất kết tủa PbCl2: CPb2+ CCl-2 > Ks(PbCl2) Kiểm tra tạo phức hiđroxo: Pb2+ + H2O C0 5.10-3 C 5.10-3- x PbOH+ + H+ *β = 10-6,18 1,5.10-1 x (1,5.10-1 + x) Với x x = CPb = 5.10-3 - x = 5.10-3 (sự tạo phức hiđroxo không đáng kể) Tích số ion: CPb C = 5.10-3 (1,5.10-1)2 = 1,1 10-4 > Ks(PbCl) (1,6.10-5) Kết luận: Kết tủa PbCl2 có khả xuất Bài 4: [1] Trộn 1ml dung dịch H3PO4 0,10M với 1ml dung dịch CaCl 0,010M thu hỗn hợp X a.Nêu tượng xảy b.Thêm 3ml dung dịch NaOH 0,10M vào hỗn hợp X Nêu tượng xảy Giải H3PO4  H+ + H2PO42- a Ka1=10-2,23 0,05 0,05 - x1 x1 x1 x1 = [H+] = [H2PO42-] = 0,0146 -7,27 [H PO-4 ] -7,26 -12,32 10 10 = 10 = 10-17,74 + [H ] 0,0146 [HPO 2-4 ] = Điều kiện kết tủa: CCa 2+ CHPO2- = 10-2 -7,26 10 = 10-9,56 < K S(CaHPO4 ) = 10-6,6 Khơng có kết tủa CaHPO4 C Ca 2+ C H 2PO-4 � 10-2 � -17,74 = � �.(10 ) = 10-42,38 < K S(Ca3PO4 )2 = 10-26,6 �2 � Khơng có kết tủa Ca3(PO4)2 b =0,02M; =0,002M; =0,06M = phản ứng: 3NaOH + H3PO � Na 3PO4 + 3H 2O TPGH: Na3PO4 0,02M PO43- + H2O  PO43- + OH- Kb1 = 10-1,68 C(M) 0,02 [] 0,02 – x2 x2 x2 x2 = 0,0125 [PO43-]=7,5.10-3 (M) Điều kiện kết tủa: CaHPO4: 2.10-3.0,0125 = 2,5.10-5 = 10-4,6> 10-6 Có kết tủa CaHPO4 Ca3(PO4)2: (2.10-3)3.(7,5.10-3)2 = 4,5.10-13 = 10-12,35> 10-26,6 Có kết tủa Ca3(PO4)2 Vì =10-26,6 = 10-6,6 nên Ca3(PO4)2 kết tủa trước Tích số ion =10-26,6 Khả khơng có kết tủa CaHPO4 Kiểm tra: 2+ 3Ca + 2PO C(M) 2.10-3 _ 34 -1 KS(Ca = 1026,6 (PO4 )2 ) Ca3(PO4)2 0,02 0,0187 PO43- + H2O HPO42- + OH- Kb1 = 10-1,68 C(M) 0,0187 [] 0,0187 – x3 x3 x3 x3 = 0,0119 [PO43-] = 6,8.10-3 Ca3(PO4)2 3Ca2+ + 2PO43- KS = 10-26,6 6,8.10-3 3x4 6,8.10-3 +2x4 Giải gần 3x4 = 10-7,42 = [Ca2+] [HPO42-] = x3 = 0,0119 [Ca2+].[HPO42-] = 10-7,42.0,0119 = 10-9,34< 10-6,6 Khơng có kết tủa CaHPO4 Bài 5: [2] Dung dịch A gồm Ba(NO3)2 0,060M AgNO3 0,015M a.Thêm giọt K2CrO4 vào dung dịch A dư Có tượng xảy ra? b.Thêm 50,0 ml K2CrO4 0,27M vào 100,0 ml dung dịch A Tính nồng độ ion hỗn hợp thu Cho: K = 10-17,43 ; K = 10-19,50 Giải a Hiện tượng: Có kết tủa BaCrO4 Ag2CrO4 Xét thứ tự xuất kết tủa: Để bắt đầu có kết tủa BaCrO4: (1) Để bắt đầu có kết tủa Ag2CrO4: (2) Để tính tích số tan KS cần tổ hợp cân bằng: KS1 KW Ka-1 K Có K = KS1.KW.Ka-1 Suy KS2 KW Ka-1 K Có K = 10-19,50 Từ (1) Từ (2) < không nhiều, có tượng kết tủa vàng BaCrO xuất trước ít, sau đến kết tủa vàng nâu Ag 2CrO4 (đỏ gạch) BaCrO4(vàng) xuất b.Sau thêm K2CrO4: Các phản ứng: Ba2+ + CrO42- BaCrO4 0,040 0,090 _ 0,050 2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4 0,01 0,050 _ 0,045 Thành phần sau phản ứng: BaCrO4, Ag2CrO4, CrO42- (0,045M) KS2 = 10-12 KS1 = 10-9,93 Nồng độ CrO42- dư lớn, coi nồng độ CrO 42- kết tủa tan không đáng kể Kb = 10-7,5 C 0,045 [] (0,045-x) x x x = 1,19.10-4 0,045 [CrO42-] = 0,045M [Ag+] = M [Ba2+] = = 2,61.10-9 M [Ba2+] [Ag+] [CrO42-] chứng tỏ nồng độ CrO42- kết tủa tan không đáng kể Vậy dung dịch có: [Ba2+] = 2,61.10-9M; [Ag+] = 4,71.10-6M; ... DẠNG 2: TÍNH ĐỘ TAN, TÍCH SỐ TAN 10 DẠNG 3: TÁCH CÁC CHẤT BẰNG KẾT TỦA 24 DẠNG 4: TÍNH GIÁ TRỊ ĐỘ TAN CỰC TIỂU 35 DẠNG 5: BÀI TẬP TỔNG HỢP KHÁC 38 TÀI LIỆU... Tích số tan nồng độ/tích số tan = 2,1.10-36/10-37 = 20,98 lần Nhận xét: điều kiện lực ion dung dịch lớn, sai khác giá trị tích số tan nồng độ tích số tan tương đối lớn Bài 6: [2] Tính độ tan chất. .. 10-4,38M = 4,17.10-5M Nhận xét: trình hịa tan tạo phức có hướng xử lý tương tự q trình hịa tan chất tan axit yếu dung dịch axit yếu khác Bài 5: [4] Tính tích số tan nồng độ Fe(OH)3 lực ion I = 0,10