- Trong nhiều trường hợp THUỐC THỬ DƯ PHẢN ỨNG VỚI KẾT T Ủ A , do sự tạo phức của ion kim loại với thuốc thử dư, do sự tạo thành các
2.1.ĐIỀU KIỆN KẾT TỦA TỪ DUNG DỊCH QUÁ BÃO HỊA 1.Bài tập minh họa lý thuyết
2.1.1. Bài tập minh họa lý thuyết
Loai 1: Dạng bài tập liên quan đến lý thuyết điều kiện kết tủa từ dung dịch quá bão hịa.
* Đ Ặ C điểm B À I tốn: Nội dung dạng bài tập này hay hỏi về một số vấn đề lý thuyết cơ bản và quan trọng của điều kiện xuất hiện kết tủa từ dung dịch quá bão hịa: Xác định biểu thức tích số ion, so sánh tích số ion với tích số tan, nhận xét quá trình trộn hai dung dịch chứa ion của hợp chất ít tan cĩ tạo kết tủa hay khơng, v.v...
* P H Ư Ơ N G pháp giải: Nắm vững bản chất điều kiện kết tủa. Xác định lại nồng độ ban đầu của các ion tạo ra hợp chất ít tan trong dung dịch sau. Việc xác định lại nồng độ ban đầu cĩ thể tính được trực tiếp, cũng cĩ thể phải tính thơng qua các cân bằng khác của hệ. Cuối cùng xác định biểu thức tích số ion rồi so sánh với tích số tan để đưa ra kết luận.
Mơt số ví du:
Ví du 1.1: Cho các chất: BaS04, А1(ОН)з, Са3(Р04)2. Viết các biểu thức điều kiện để xuất hiện kết tủa của các chất trên.
^ àtoự j-pÂạnr ttíậi28 ềuận tíứ nạ/ùêp.
Giải
Đây là dạng bài tốn đơn giản nhất, chỉ cần vận dụng chính xác biểu thức của điều kiện kết tủa.
- Để cĩ kết tủa BaSƠ4 thì : C 2+N _ >
J3â lJWị — \- -‘ì*
- Để cĩ kết tủa Al(OH)3 thì: > ; ) - Để cĩ kết tủa Ca3(P04)2 thì: cl 2tN L _ > j,
Ca '-'4 —3 x 4/2/
Lưu ý: Khi phải tính chính xác tích số tan của Al(OH)3, Ca3(P04)2 cần phải xét đến quá trình proton hĩa của Al3+ và PO4“
Ví du 1.2: Trộn 10 ml dung dịch MgCỈ2 0,02M với 10 ml dung dịch gồm NH3 0,1M và NH4CI 0,1M. Hỏi cĩ kết tủa Mg(OH)2 xuất hiện khơng? Cho: Ks =
6.1010 ; Ka(NH; = ; *pMg(OH)+ = 1012’8
Õmị
Việc xác định tích số tan của Mg(OH)2 cĩ thể xác định trực tiếp nồng độ của Mg2+, cịn nồng độ của OH' phải xác định qua cân bằng của hệ đệm amoni.
- Nồng độ đầu của các ion sau khi trộn:
- Tính nồng độ ion OH' theo (1): (Ở đây tính gần đúng thấy dung dịch cĩ mơi trường bazơ nên tính theo cân bằng tạo ra ОН ).
Từ (1), áp dụng ĐLTD KL tính ra được: Coir = (Hoặc: Vì Kb nhỏ, CMl ớ n , ta cĩ thể tính theo:
pOH = pK„ + lg^L = 4,76 -> [Off] = 10'4’76) - Từ (2) và kết quả trên cĩ:
[Mg(OH)‘J= Ị = 10^.10^=10-3“«1 [Mg*j
^ àtoự j-pÂạnr ttíậi 2 ềuận tíứ nạ/ùêp.
-> quá trình tạo phức hiđroxo là khơng đáng kể.
Vậy khơng cĩ kết tủa Mg(OH)2 xuất hiện.
Ví du 1.3.[51: Tính độ tan của Pbl2 trong dung dịch bão hịa Pbl2 trong NaC104 0ДМ. Phép tính cĩ kể đến hiệu ứng lực ion. Cho Ks = 10'4’8,
*ß(PbOH+ )= 10'7’8
Giải
Lực ion: I = 0,5.([Na+] + [CIO;] ) = 0,1 Các cân bằng:
- Ở lực ion I = 0,1, cĩ thể áp dụng phương trình Davies để tính (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
^ àtoự j-pÂạnr ttíậi 2 ềuận tíứ nạ/ùêp.
Igf„- =
-> fi= 0,776 và lgfpj^ = _ = _ = - - > Ĩ 2 = 0,363 - Thay các giá trị f] và f2 vào (1), (2) để tính Kg và *ßc :
Kg = Ks. ф ф =
(U, / /ÕJ“.(U, 303)
(Í) л °
*ßc = *ß — - = «
Ф ( U , / / ư r
-Đánh giá khả năng tạo phức hiđroxo của Pb2+ với
X2
-^ = «
0,263-
Nghĩa là [PbOH+] « [Pb2+], cĩ thể bỏ qua sự tạo phức hiđroxo của Pb2+. Như vậy trong dung dịch cân bằng (1) là chủ yếu, độ tan của PbCl2 chính là độ tan So.
K Ị
= [Pb2+].[C1]2 = 4.S3 -> s =
Ví du 1.4.Í51: Tính:
a) Tích số tan điều kiện của N1CO3ở pH = 8,0. b) Độ tan của NÌCO3ở pH = 8,0.
Cho KS(NiC03) = , *ß Ni0H+ = 10-8’94, Kal = , Ka2 =
10' 9
= 2,63.10 (M)
^ àtoự j-pÂạnr ttíậi 2 ềuận tíứ nạ/ùêp.
Giải Các cân bằng: NiC03^ / Ni2+ + CO3” Ks = 10-6’87 s s Ni2+ + H20 / NiOH+ + H+ *p = 10894 CO32 + H+/ HCO3 k;2 = HCO3 + H+ / H2co3 K“j =
a) Tính tích số tan điều kiện Ks:
Ks = a a ~ 111v--v_/g Với: V ậ y Ks = b) Xét cân bằng chính: NiC03^ / Ni2+ + CO3 Ks = 10-4’48 S’ S’ Độ tan S’ = =
Ví du 1.5.Í51: Lắc 2 gam Ag2C03 trong 100 ml dung dịch tương ứng cĩ pH = 5 cho đến cân bằng. Tính cân bằng xảy ra trong dung dịch.
Õĩaĩ
117"
CAg2C03 z/:jj./4 AUU ^ v 4
Vậy dung dịch Ag2C03 là dung dịch bão hịa. Cĩ các quá trình xảy ra:
.VI . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
^ àtoự j-pÂạnr ttíậi 2 ềuận tíứ nạ/ùêp.
Ở pH = 5 -> «
Do đĩ sự tạo phức hiđroxo của Ag+ là khơng đáng kể. Tính cân bằng theo tích số tan điều kiện:
Ks = a a - п-в'-'-'3 Trong đĩ a = + ß •f^e a Ks = Ag2C03 ị/ + 2S’ S’ nỹ~ 4(S’)3 = Ks- > S ' = Vậy [Ag+] = 4,34.10‘2(M); [CO3] = S’, a = 4,34.10‘9(M) [HCO3]- Ка2^з J.11- Và [COJ = 1016’68.4,34.10' 2.1.2. Bài tập vận dụng và nâng cao Loai 2:Xét điều kiên kết tủa.
* Đ Ặ C Đ I Ể M B À I TO Á N : Loại bài tập này đề cập đến điều kiện kết tủa trong các phản ứng cụ thể: axit - bazơ, axit - muối, bazơ - muối, muối -
VIVA, A G 2C 0 3 if + _ « ir> II 00 as ( 1) 2S S A G + + H 2 0 / A G O H + H + * S S = К Г 1 1 ’ 7 ( 2) C O 3 + H + / H C O 3 K ; 2 = ( 3 ) H C O 3 + H + / H 2C O 3 K ^ = ( 4 )
^ àtoự j-pÂạnr ttíậi 2 ềuận tíứ nạ/ùêp.
Gíạaựên 3fíuự<£inA 33 JZ33<B-<$p Z0áa
+ + +
—3 tì“ +
к
\
muối, V.V...CĨ ứiể chỉ đơn thuần là quá trình gồm một phản ứng chính. Cũng cĩ thể là quá trình bao hàm cả phản ứng phụ. Để giải quyết yêu cầu bài tốn đặt ra, chúng ta cũng cần tuân thủ việc xác định lại nồng độ ban đầu của mồi cấu tử.
* P H Ư Ơ N G P H Á P G I Ả I : Trước hết cần nắm vững kiến thức về các dạng cân bằng khác, và kiến thức về các phản ứng trong dung dịch điện li. Để tính và so sánh tích số ion với tích số tan, bắt buộc phải xác định lại nồng độ ban đầu của mỗi ion tạo thành kết tủa trong dung dịch sau khi trộn.
Mơt số ví du:
Như vậy, tích số ion nhỏ hơn tích số tan —» Khơng cĩ kết tủa Co(OH)2
tách ra từ dung dịch Co(N03)2 0,003M ở pH = 6,5
Ví du 2.2 Г51: Trộn 5 ml dung dịch H2c204 0,04M với 5 ml dung dịch SrCl2 0,08M. Cho biết hiện tượng xảy ra.
Giải
- Nồng độ ban đầu của mỗi chất:
c° 0,02 С (0,02 -x) X X Theo (1) và (2) -► [Н+] * [НС204] = X Theo (2) ta cĩ: T7 ГТТП [C2Of j = = __ = LHj - Xét tích số ion: С n = > Sr2t -
Như vậy: Tích số ion vượt qua tích số tan —» cĩ kết tủa SrC2C>4 xuất hiện.
Lưu ý: Nếu hằng sổ Kai từng nấc của axỉt khơng lớn hơn nhau nhiều thì dựa vào các cân bằng, áp dụng các định luật đưa ra các phương trình để giải.
Ví du 2.3: Tính % Ca2+ đã chuyển vào kết tủa CaF2 khi hịa tan 0,29 gam KF trong 0,5 lit dung dịch СаС12 4.10'3 M.
Cho Ks(caF2) = 10-10’41, к = IO10’83, *ß D^r ) ) Giải C = F “ :>ồ.u,:> - Xét cân bằng: Ca2+ + 2F / CaF2ị Ks =
^ àtoự Фаi Aœe ắr pAạnr ж ж?/ ^ ềuận tíứ nạ/ùêp.
0,004 0,01 0 , 0 0 2
Thành phần giới hạn:
CaF2^ , F, 0,002M
F + H20 / HF + OH K, = (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
J b IU
Giá trị Kb rất bé, nghĩa là sự proton hĩa của F' là khơng đáng kể - Xét cân bằng: CaF2^ / Ca2+ + 2F Ks= 1010’41 0,002 s 0,002+ 2S -> (0,002 + Giả thiết s « 0,001 -» s = = « (U,Uưzr —> Thỏa mãn
- Vì *Ị3 = rất nhỏ nên cĩ thể bỏ qua sự tạo phức hiđroxo
v^a^uii Ị
-> [Ca2+] = s = 9,73.10‘6
Vậy % của Ca2+ đã chuyển vào kết tủa là:
.100% =
z
+ +
'I
Hai dung dịch cĩ lực ion như nhau, nên khi trộn chúng theo bất cứ tỷ lệ nào thì ta vẫn thu được dung dịch cĩ lực ion khơng đổi. Ta cĩ:
lr\ ГЛСГЛ
1+
T7 о с л f\-
^ àtoự Фаi Aœe ắr pAạnr ж ж?/ ^ ềuận tíứ nạ/ùêp.
fi= = = ; K ‘ = = tr (U,43T a) Thêm 1 ml ( V 2•Л7 + = ) 0U4 kJX 34 3Z33ÏB- Жаа
^ àtoự Фаi Aœe ắr pAạnr ж ж?/ ^ ềuận tíứ nạ/ùêp.
Л лп Л c\- '■ 2 = SO? z Tích số ion: С Sr ưv-#4 —» cĩ kết tủa SrS04. b) Thêm 5 ml (V 2■ Л Т + = —» khơng cĩ kết tủa SrS04. с) Thêm 0,2 ml ( V Л A п 1Л" С 2 = -> khơng cĩ kết tủa SrS04. V Í D U 2 . 5 . Г 5 1 : Tính nồng độ HC1 phải thiết lập trong dung dịch Z11CI2 0,1M sao cho khi bão hịa dung dịch này bằng H2S ( ОДМ) thì khơng cĩ kết tủa ZnS tách ra. Õmị - Các quá trình: H2S/ H + Kal HS / x/ + Ka2 s2 + / i К-
- Điều kiện để khơng cĩ ZnS tách ra là: с 2 n+<
л Л п £. Л г\-
= >
^ àtoự Фаi Aœe ắr pAạnr ж ж?/ ^ ềuận tíứ nạ/ùêp.
Gíạaựên 3ffuự<£inA 38
• v —
'4 VJA
( Vì mơi trường axit nên bỏ qua quá trình tạo phức hiđroxo của Zn2+)
11
Loai3: Tỉnh lượng các chất trong cân bằng tạo ra kết tủa.
*Đ Ặ C Đ I Ể M B À I TO Á N : Đây là dạng tốn đề cập đến yêu cầu tính tốn định tính và định lượng các chất kết tủa trong phản ứng hĩa học. Thường thì bài tốn cĩ dạng trộn hai dung dịch chứa các ion tạo ra kết tủa, hoặc hịa tan chất rắn, lỏng khí vào một dung dịch điện ly, tạo ra được dung dịch quá bão hịa. Dữ kiện bài tốn đưa ra cĩ thể dùng để tính tốn chính xác chất nào kết tủa, và kết tủa với lượng cụ thể bao nhiêu.
*P H Ư Ơ N G P H Á P G I Ả I : Với dạng bài tập này, chúng ta nên nắm vững lý thuyết về các phản ứng hĩa học để xác định được chính xác chất nào cĩ thể bị kết tủa. Việc tính tốn định lượng lượng kết tủa cĩ thể thực hiện theo nhiều cách: Cĩ thể tính tốn theo một cân bằng tạo ra kết tủa, hoặc thừa nhận phản ứng tạo ra kết tủa là hồn tồn (cần xác định sai số mắc phải), xác định thành phần giới hạn, sau đĩ các thành phần cân bằng được tính tiếp theo cân bằng phân ly của hợp chất ít tan. Trong dạng tốn này cũng cần lưu ý tới các quá trình phụ, căn cứ các dữ kiện để lập luận xem cĩ thể bỏ qua quá trình phụ hay khơng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mơt Số VÍ du:
Ví du 3.1: Cĩ 200 ml dung dịch X gồm MgCl2 0,05M và CaCl2 0,1M. Cho thêm 200 ml dung dịch Na2S04 0,01M vào dung dịch X. Hãy tính khối lượng kết tủa thu được.
Cho Ksrrasn . = ; *p = ; K /uc^ =
S(CaS04) Ufl^n; a(HS04,
Õmị
[ ] 0,045-X X
- Từ (1), áp dụng ĐLTDKL dễ dàng tính được X = 5,33.10'4
(Ở đây, vì K, - = p = rất nhỏ nên bỏ qua các quá
b(oÜ4 Ị
trình ứiu proton của SO4” và quá trình tạo phức hiđroxo của Ca2+. Do vậy chỉ tính theo cân bằng (1).
Vậy khối lượng CaS04 kết tủa là:
136.(0,005 - 5,33.10‘4).0,4 = 0,243 (g)
*Cách 2: Cĩ thể thừa nhận phản ứng tạo kết tủa là xảy ra hồn tồn, xác định thành phần giới hạn, rồi tính tốn cân bằng theo các chất ở TPGH.
Nếu thừa nhận phản ứng trên là hồn tồn thì cĩ thể tính được lượng kết tủa là: 136.0,005.0,4 = 0,272 (g).
' ' 0,272-
—» Sai số mắc phải:---- ---.i00% = 0,243
Ví du 3.2 Г51: Cho H2S lội qua dung dịch chứa Cd2+ 0,0IM, và Zn2+