Tích số tan

- ảnh hưởng của pH đến sự thuỷ phân của muố

5.4.8. Tích số tan

Hịa tan một chất điện li ít tan vào trong dung mơi khi đạt đến trạng thái cân bằng hịa tan ta có phương trình sau:

AmBn(rắn) AmBn(tan) mAnnBm (8.20)

Vì là chất điện li mạnh nên trong dung dịch không cịn AmBn (tan) mà chỉ có các ion An+ và ion Bm- nằm cân bằng với AmBn (rắn).

Ta nhớ lại rằng, trong dung dịch lỏng, nồng độ của chất rắn được coi là khơng đổi và bằng 1. Vì vậy từ định luật cân bằng ta có:

[An+]m[Bm-]n = KS (8.21)

KS là một hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ và vào độ hòa tan của chất tan nên được gọi là tích số tan (cịn kí hiệu là Ts).

* Quan hệ giữa độ tan (S) và tích số tan T

Giả sử ta có sự điện ly của muối theo phương trình : AmBn mAn+ + nBm-

Gọi độ tan của muối AmBn ở một nhiệt độ xác định là S (mol/l). Theo phương trình điện li ta xác định được nồng độ của ion An+ ở trạng thái cân bằng là mS (mol/l) và nồng độ của ion Bm- là nS ( mol/l). (Hay [An+] = mS, [Bm-] = nS)

Thay vào biểu thức (8.21) được: TAmBn =[ An+]m[Bm-]n  TAmBn = (mS)m (nS)n = Sn+m . mmnn n m AmBn m n n m T S    mn n m B A n m T S  mn .

Ví dụ : Độ hòa tan của CaSO4: S = 4,9.10-3 mol/l Tích số tan:

KS [Ca2][SO42]4,9.103.4,9.103 2,4.105(mol/l)2

Nếu chất tan là hợp chất cơng hóa trị, khơng điện li trong nước, Ví dụ: Ta có cân bằng: I2 (rắn)  I2

Và cũng có: KS = [I2]

* Điều kiện tạo thành kết tủa

Ví dụ: Ta có dung dịch CaSO4, gọi [ ][ 2] 4 2

SO Ca

Q 

- Nếu Q < KS : dung dịch chưa bão hòa - Nếu Q = KS : dung dịch bão hòa

- Nếu Q > KS : sẽ có kết tủa đến khi Q = KS

Như vậy sẽ có kết tủa khi tích số ion Q lớn hơn tích số tan. điều kiện hoà tan kết tủa:

Xét sự hoà tan FeS bằng HCl. Trong dung dịch bão hồ của FeS có cân bằng động:

FeS Fe2+ + S2- (1) Lúc này [Fe2+][ S2-] = Ks

Khi thêm HCl vào HCl + H2O = H3O+ + Cl_

Ion H3O+ sẽ nhường proton cho S2- để tạo thành HS- và H2S ít điện ly. S2- + H3O+ HS- + H2S (2)

H2S bay ra làm các cân bằng (1); (2); (3) chuyển dịch không ngừng từ trái qua phải nghĩa là FeS bị tan ra.

Vậy muốn hồ tan một chất điện li ít tan thì phải thêm vào dung dịch một chất nào đó có khả năng kết hợp với một trong các ion của chất điện li ít tan để tạo thành chất điện li yếu sao cho tích số nồng độ các ion của chất điện li ít tan ln ln nhỏ hơn tích số hồ tan.

Câu hỏi và bài tập

1. Tính nồng độ mol (M) và nồng độ đương lượng (N) của dung dịch H2SO4 96% (d = 1,84g/ml).

2. Tính áp suất hơi ở 28oC của dung dịch chứa 68g đường saccarorơ trong 1000g nước. Biết áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ này là 3,78kPa.

3. Dung dịch chứa 0,217g lưu huỳnh trong 19,31 g CS2 sôi ở 319,304K. Nhiệt độ sôi của CS2 tinh khiết là 319,2K. Hằng số nghiệm sôi của CS2 là 2,37. Xác định số nguyên tử lưu huỳnh (n) có trong một phân tử lưu huỳnh (Sn) khi tan trong CS2.

4. ở 20oC áp suất hơi bão hoà của nước bằng 17,5 mmHg. Hỏi cần hoà tan bao nhiêu gam glixerin vào 180g nước để áp suất hơi bão hoà của dung dịch bằng 16,5 mmHg?

5. ở 400C và 600C, KNO3 có độ hịa tan trong nước lần lượt là C1 = 63,9 g/100g nước, C2 = 109,9 g/100g nước.

Hãy tính nhiệt hịa tan ∆H trong nước của KNO3. 6. Hằng số cân bằng của phản ứng:

CO(k) + Cl2(k) COCl2(k)

Tại một nhiệt độ nào đó là KC = 6. Xác định nồng độ các chất khi cân bằng biết nồng độ ban đầu của các chất: [CO] = [Cl2] =[COCl2] = 1(mol/l). Để thu được nhiều photgen hơn cần thay đổi áp suất của hệ như thế nào ? Giải thích ?

7. áp dụng biểu thức tổng quát tính pH của các dung dịch axit và bazơ để tính pH của các dung dịch sau:

a, CH3COOH 10-4M. b, NH4Cl 10-2M. c, NH3 10-3M. d, CH3COONa 10-2M. Biết CH3COOH có pKa= 4,8.

NH3 có pKb= 4,8.

8. Cho biết dung dịch AgCl có pH =7. Trộn 950ml dung dịch bão hòa AgCl với 50ml dung dịch HCl 1M. Tính:

a, pH của dung dịch sau khi trộn. b, Lượng AgCl kết tủa sau khi trộn. Cho biết: TAgCl= 1,77.10-10.

9. Cho 1lít dung dịch CH3COOH 0,1 M.

a) Tính độ điện li của axit trong dung dịch đó.

b) Cần thêm bao nhiêu mol CH3COOH (coi thể tích của dung dịch khơng bị thay đổi) để độ điện li của nó giảm đi một nửa?

c) Tính pH của dung dịch sau khi thêm CH3COOH. Cho pKa của axit axetic bằng 4,8.

10. Tính nồng độ các ion H3O+ và OH- trong dung dịch CH3OOH 0,01 M, biết độ điện li của axit trong dung dịch này bằng 1,31%.

11. Thiết lập biểu thức tổng quát để tính pH của các dung dịch sau và áp dụng tính pH của các dung dịch đó:

a) HNO3 0,1M

b) KOH 0,5M

c) CH3COOH 10-4M, biết KCH3COOH =1,8.10-5 d) NH3 10-3M, biết pKNH3 = 4.8.

e) CH3COONa 0,1M và CH3COOH 0,5M (KCH3COOH =1,8.10-5) f) NH4Cl 0,1M và NH3 0,5M (Kb =1,8.10-5)

12. Cho biết Tt(BaSO4)=10-10. Tính độ hịa tan (mol/l) của BaSO4 trong các trường hợp:

a) Nước nguyên chất. b) Dung dịch BaCl2 10-2M.

13. Cho biết: Ka(HCOOH) = 1,7.10-4.

a) Tính độ điện ly  và pH của dung dịch HCOOH 1M, HCOOH 10-2M b) So sánh độ điện ly của 2 dungdịch trên. Giải thích?

14. Cho biết Tt (Mg(OH)2)=10-11 và Kb(NH3) = 1,58.10-5. Có tạo kết tủa Mg(OH)2 khơng? Khi:

a) Trộn 100ml dung dịch Mg(NO3)2 1,5.10-3M với 50ml dung dịch NaOH 3.10- 5M.

b) Trộn hai thể tích bằng nhau của dung dịch Mg(NO3)2 2.10-3M và dung dịch NH3 4.10-3M.

15. Độ tan của PbI2 ở 18oC bằng 1,5.10-3 mol/l. Hãy tính: a) Nồng độ của Pb2+ và I- trong dung dịch bão hịa PbI2. b) Tích số tan của PbI2.

c) Khi thêm KI vào thì độ tan của PbI2 tăng hay giảm? Tại sao?

16. Tích số tan của Ag2SO4 bằng 7.10-5. Tính độ tan của Ag2SO4 biểu thị bằng mol/l và g/l.

17. Cation Fe3+ là axit, phản ứng với nước theo phương trình: Fe3+ + 2H2O  Fe(OH)3+ + H3O+

Ka của Fe3+ là 10-2. Hỏi ở nồng độ nào của FeCl3 thì bắt đầu có kết tủa Fe(OH)3. Biết rằng Tt Fe(OH)3 = 10-38.

18. Độ hòa tan của Mg(OH)2 trong nước nguyên chất ở 25oC và 100oC lần lượt là 8,99.10-3 và 4,002.10-2 g/l.

a) Tính tích số tan của Mg(OH)2 ở các nhiệt độ trên. b) Tính pH của dung dịch bão hòa Mg(OH)2 ở 25oC.

19. Cần phải thêm bao nhiêu mol amoniắc vào 1lít nước để nhận được dung dịch có pH = 10,8. Biết pKNH3 = 4,8.

20. Tính hằng số thuỷ phân, độ thuỷ phân của dung dịch NH4Cl 0,1M, biết KNH3=1,75.10-5.

21. Có xuất hiện kết tủa AgCl hay khơng khi trộn những thể tích bằng nhau của hai dung dịch KCl và [Ag(NH3)2]NO3 đều có nồng độ 0,02M. Biết:

710 10 . 31 , 9 2 ) 3 (      AgNH  kb K và T(AgCl) = 1,56.10-10.

22. Cho TAgSCN = 1,1.10-12 và TAgBr = 5.10-13. Xác định độ tan của mối muối khí chúng có mặt đồng thời trong dung dịch.

23. Cần thêm bao nhiêu mol amoniac vào 1lít dung dịch AgNO3 0,004M để ngăn chặn sự kết tủa AgCl, nếu trong dung dịch đã có sẵn Cl- với nồng độ 0,001M. Biết: TAgCl = 10-10 và 10 8 2 ) 3 (      AgNH  kb K .

24. Người ta cho: Ag+ + Br- = AgBr có Go

298K = -70,1 Kj/ mol

Nhiệt hồ tan của AgBr là Ho = 84,4 Kj/ mol và khơng phụ thuộc vào nhiệt độ. Hãy tính:

a) Tích số tan của AgBr ở 25oC.

Chương 6 : Các quá trình điện hố 6.1. Điện cực và pin