- Nhỏ từ từ dung dịch axit (H+) vào dung dịch hỗn hợp CO32− và HCO3−
Thứ tự phản ứng trong dung dịch:
H+ + CO32− → HCO3− (đoạn (I), không có khí, đoạn nằm ngang) nếu dư H+: H+ + HCO3− → CO2↑ + H2O (đoạn (II), đồ thị đồng biến, tam giác vuông cân) Ví dụ 1: (Bình Thuận-Nhỏ dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp Na2CO3 và NaHCO3) Câu 34: Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch có chứa a mol Na2CO3 và b mol NaHCO3. Số mol khí CO2 thu được phụ thuộc vào số mol HCl được biểu diễn trên đồ thị sau (coi khí CO2 không tan trong nước):
Tỉ lệ của a : b là
A. 3 : 1. B. 3 : 4. C. 7 : 3. D. 4 : 3.
Giải: a = 0,15 mol.
Số mol khí CO2 = số mol CO32− + số mol HCO3− = a + b a + b = 0,35 - 0,15 = 0,2 mol ⇒ b = 0,05 mol.
Ví dụ 2: (Nhỏ dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp Na2CO3 và NaHCO3) Câu *: Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch có chứa a mol Na2CO3 và b mol NaHCO3. Số mol khí CO2 thu được phụ thuộc vào số mol HCl được biểu diễn trên đồ thị sau (coi khí CO2 không tan trong nước):
Ví dụ 3: (T.tự T1-tr28-10-KA-08-trắc nghiệm) Câu *: Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch có chứa 0,15 mol Na2CO3 và 0,1 mol KHCO3. Số mol khí CO2 thu được phụ thuộc vào số mol HCl được biểu diễn trên đồ thị sau (coi khí CO2 không tan trong nước):
Tỉ lệ z : y là
A. 5 : 1. B. 4 : 1. C. 5 : 2. D. 9 : 2.
Giải: Số mol khí CO2 = z = 0,4 - 0,15 = 0,25 mol (hoặc bằng (0,15 + 0,1) = 0,25).
Trên dồ thị, y = 0,2 - 0,15 = 0,05 mol.
- Nhỏ dung dịch axit (H+) vào dung dịch hỗn hợp kiềm (OH−) và cacbonat (CO32−) Thứ tự phản ứng trong dung dịch:
H+ + OH− → H2O (đoạn (I), không có khí, đoạn nằm ngang) H+ + CO32− → HCO3− (đoạn (I), không có khí, đoạn nằm ngang) nếu dư H+: H+ + HCO3− → CO2↑ + H2O (đoạn (II), đồ thị đồng biến, tam giác vuông cân) Ví dụ 4: (Bắc Ninh-5/2016) Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào dung dịch chứa x mol NaOH, y mol KOH và z mol K2CO3. Số mol khí CO2 thu được phụ thuộc vào số mol HCl được biểu diễn trên đồ thị sau (coi khí CO2 không tan trong nước):
Tổng (x + y) có giá trị là
A. 0,05. B. 0,20. C. 0,15. D. 0,25.
Giải:
- Đoạn (I), (x + y + z) = 0,2
- Đoạn (II), z = 0,25 - 0,2 = 0,05 ⇒ (x + y) = 0,15 mol.
- Điện phân hỗn hợp (CuCl2 , HCl , NaCl), sự biến đổi pH của dung dịch vào thời gian điện phân
(T3-tr24)-Thứ tự điện phân trong dung dịch:
(I) biểu diễn quá trình: CuCl2 →điên phân dung dich Cu + Cl2. (pH không đổi) (II) biểu diễn quá trình: 2HCl →điên phân dung dich H2 + Cl2. (pH tăng → 7) (III) biểu diễn quá trình: 2NaCl + 2H2O →điên phân dung dich 2NaOH + H2 + Cl2. (pH tăng) (IV) biểu diễn quá trình: 2H2O →điên phân dung dich 2H2 + O2. (pH không đổi) Ví dụ 5: Câu *: Điện phân 400 ml dung dịch gồm NaCl, HCl và CuCl2 0,02M với điện cực trơ và màng ngăn xốp. Cường độ đòng điện là 1,93 A. Coi thể tích dung dịch không thay đổi trong quá trình điện phân. Chỉ số pH của dung dịch phụ thuộc thời gian điện phân (t) được biểu diễn trên đồ thị sau:
Giá trị của x trong hình vẽ là
A. 3600. B. 1200. C. 3000. C. 1800.
Giải: Số mol Cu2+ 0,008 mol.
pH = 2 ⇒ [H+] = 10-2 = 0,01M, số mol H+ 0,004 mol,
pH = 13 ⇒ [H+] = 10-13, [OH−] = 10-1 = 0,1M, số mol OH− 0,04 mol.
Các nửa phản ứng xảy ra tại catôt và số mol electron trao đổi:
Quá trình I II III
Nửa phản ứng (mol)
Cu2+ + 2e → Cu 0,008 0,016
2H+ + 2e → H2
0,004 0,004
2H2O + 2e → 2OH− + H2
0,04 <---- 0,04 Tổng số mol electron trao đổi: 0,016 + 0,004 + 0,04 = 0,06 mol.
Áp dụng: Số mol electron = I.t
96500, thay số 0.06 = 1,93t
96500 ⇒ t = 3000 (s).
Có thể tính theo nửa phản ứng tại anôt theo số mol ion Cl− (0,06 mol): 2Cl− → Cl2 + 2e • Chú ý: Có thể thay thời gian (t) bằng số mol electron (ne).
Tóm tắt các trường hợp
• Giải thích đồ thị: Dựa theo trật tự phản ứng trong dung dịch (phản ứng (1) và (a)).
• Tính lượng kết tủa cực đại theo phương trình phản ứng (1).
• Dự đoán điều kiện có kết tủa, không có kết tủa theo phương trình phản ứng (2).
• Trong biểu thức tính nhanh số mol kết tủa trong nửa phải của đồ thị, chú ý phương trình (a) tỉ lệ số mol chất kết tủa bị hòa tan và số mol chất thêm vào để viết biểu thức cho đúng.
D.dịch kiềm (OH−) + dd muối nhôm (Al3+) D.dịch axit (H+) + dd muối aluminat(AlO2−) dư OH−: Al(OH)3 + OH− → AlO2− + 2H2O (a)
1 1
dư H+: Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (a) 1 3
3 3
Al OH Al(OH)
4.n - n
n 1 + − = 2 3
AlO H Al(OH)
4.n - n
n 3 − + = Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (Ba(OH)2 , Ca(OH)2 … OH−) Đồ thị (BaCO3- CO2 hoặc CO32− - CO2) (hai nửa đối xứng) (dư Ba(OH)2) (dư CO2) (dư CO2) Sản phẩm: 1 muối BaCO3 ; 2 muối BaCO3 ; CO2dư Ba(OH)2 dư ; và Ba(HCO3)2 ; 1 muối Ba(HCO3)2 Phản ứng xảy ra: (1) ; (1) và (2) ; (2)
Số mol các chất: Nửa trái: nBaCO3 =nCO2 ; Nửa phải: nBaCO3 =2nBa(OH)2- nCO2; Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol BaCO3 thu được vào số mol CO2 (b mol) phản ứng với dung dịch chứa a mol Ba(OH)2. Khí CO2 tác dụng với Ba(OH)2 hoặc Ca(OH)2 Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (OH−)
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (1)
dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O→Ba(HCO3)2 (a) hoặc: 2CO2 + Ba(OH)2→ Ba(HCO3)2 (2)
CO2 + 2OH− → CO32− + H2O (1)
dư CO2: CO32− + CO2 + H2O → 2HCO3− (a) hoặc: CO2 + OH− → HCO3− (2) Biểu thức tính nhanh số mol BaCO3
- Nửa trái, p.ứng (1): nBaCO3 =nCO2
- Nửa phải, p.ứ(1) và (2): nBaCO3 =2nBa(OH)2 - nCO2
Biểu thức tính nhanh số mol CO32−
- Nửa trái, p.ứng (1): nCO23− =nCO2
- Nửa phải, p.ứ (1) và (2): nCO23− =nOH− - nCO2
Dự đoán lượng kết tủa - Số mol BaCO3↓ max = nCO2= nBa(OH)2
- Điều kiện có BaCO3↓: 2
2
CO Ba(OH)
n
n < 2; 2
2
Ba(OH) CO
n
n > 1 2 - Đk không có BaCO3↓: 2
2
CO Ba(OH)
n
n ≥ 2; 2
2
Ba(OH) CO
n
n ≤ 1
2
Dự đoán số mol CO32−
- Số mol CO32− max = nCO2= 2 n× OH−
- Điều kiện có CO32−: CO2
OH
n n −
< 1;
2
OH CO
n n
− > 1 -Đ.kiện không có CO32−: CO2
OH
n n −
≥ 1,
2
OH CO
n n
− ≤ 1
a mol
0,5a
0 n
a1 a a2 2a mol n
nmax
) 45o 45o (
Dung dịch kiềm (OH−) tác dụng với dung dịch muối kẽm (Zn2+) Đồ thị (Zn(OH)2 - OH−) (hai nửa đối xứng)
(dư Zn2+) (dư OH−) (dư OH−) Sản phẩm: Zn(OH)2 ; Zn(OH)2 ; OH−dư và Zn2+ dư ; và ZnO22− ; và ZnO22−
Phản ứng xảy ra: (1) ; (1) và (2) ; (2) Số mol các chất: Nửa trái:
2
OH Zn(OH)
n n
2
= − ; Nửa phải: 2
2
Zn OH
Zn(OH)
4.n - n
n 2
+ −
= . ; (nZnO22− =nZn2+ ) Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol Zn(OH)2 thu được vào số mol NaOH phản ứng với dung dịch chứa a mol ZnSO4.
Dung dịch axit (H+) tác dụng với dung dịch muối ZnO22−
Đồ thị (Zn(OH)2 - H+) (hai nửa đối xứng- tương tự như đồ thị Zn(OH)2 - OH−)
(dư ZnO22−) (dư H+) (dư H+) Sản phẩm: Zn(OH)2 ; Zn(OH)2 ; H+ dư và ZnO22− dư ; và Zn2+ ; và Zn2+
Phản ứng xảy ra: (1) ; (1) và (2) ; (2) Số mol các chất: Nửa trái:
2
H Zn(OH)
n n
2
= + ; Nửa phải: 22
2
ZnO H
Zn(OH)
4.n - n
n 2
− +
= . ; (nZn2+ =nZnO22− ) Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol Zn(OH)2 thu được vào số mol H+ phản ứng với dung dịch chứa a mol ZnO22−.
a
nZn(OH)
2
nOH− 0
a1 2a a2 4a x
nZn(OH)
2 max
a
nZn(OH)2
nH+ 0
a
1 2a a
2 4a x
nZn(OH)
2 max
D.dịch kiềm (OH−) tác dụng với muối kẽm (Zn2+) D.dịch axit (H+) tác dụng với muối ZnO22−
2OH− + Zn2+ → Zn(OH)2 (1)
dư OH−: Zn(OH)2 + 2OH− → ZnO22− +2H2O (a) hoặc: 4OH− + Zn2+ → ZnO22− + 2H2O (2)
2H+ + ZnO22− → Zn(OH)2 (1)
dư H+: Zn(OH)2 + 2H+ → Zn2+ + 2H2O (a) hoặc: 4H+ + ZnO22− → Zn2+ + 2H2O (2)
Biểu thức tính nhanh số mol Zn(OH)2 - Nửa trái, p.ứng (1): 2 OH Zn(OH)
n n 2 = − - Nửa phải, p.ứ(1) và (2): 2 2
Zn OH Zn(OH)
4.n - n
n 2 + − = Biểu thức tính nhanh số mol Zn(OH)2 - Nửa trái, p.ứng (1): 2 H Zn(OH)
n n 2 = + - Nửa phải, p.ứ (1),(2): 22 2
ZnO H Zn(OH)
4.n - n
n 2 − + = Dự đoán lượng kết tủa Zn(OH)2 - Số mol Zn(OH)2↓ max = nOH 2 − = nZn2+ - Điều kiện có Zn(OH)2↓: 2 OH Zn n n − + < 4; Zn2 OH n n + − > 1 4 - Đk không có Zn(OH)2↓: 2 OH Zn n n − + ≥ 4; Zn2 OH n n + − ≤ 1 4 Dự đoán lượng kết tủa Zn(OH)2 - Số mol Zn(OH)2↓ max = nH 2 + = nZnO22− - Đ.kiện có Zn(OH)2↓:
22 H ZnO n n + − < 4; ZnO22 H n n − + > 1 4 -Đk không có Zn(OH)2↓:
22 H ZnO n n + − ≥ 4, ZnO22 H n n − + ≤ 1 4
Dung dịch kiềm (OH−) tác dụng với dung dịch muối nhôm (Al3+) Đồ thị (Al(OH)3- NaOH) (hai nửa không đối xứng) (dư Al3+) (dư OH−) (dư OH−) Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; Al(OH)3; NaAlO2 ; OH−dư Al3+ dư ; ; AlO2− AlO2− Phản ứng xảy ra (1) ; (1) ; (1) và (2); (2) (2) Số mol các chất (tính nhanh): Nửa trái:
3
OH Al(OH)
n n
3
= − ; Nửa phải: nAl(OH)3 =4nAl3+ - nOH−. Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol Al(OH)3 thu được vào số mol OH− phản ứng với dung dịch muối chứa a mol Al3+.
a 0,5a
0 a1 3a a2 4a nNaOH n
n Al(OH)3
Al(OH)
3 max
Dung dịch axit (H+) tác dụng với dung dịch muối AlO2−
Đồ thị (Al(OH)3- H+) (hai nửa không đối xứng)
(dư AlO2−) (dư H+) (dư H+) Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; Al(OH)3 ; Al3+; H+ dư AlO2− dư ; Al3+ ; Al3+
Phản ứng xảy ra: (1) ;(1) ; (1) và (2) ; (2) (2)
Số mol các chất (tính nhanh): Nửa trái: nAl(OH)3 =nHCl ; Nửa phải: 2 3
AlO H Al(OH)
4.n - n
n 3 − + = . Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol Al(OH)3 thu được vào số mol H+ phản ứng với
dung dịch muối chứa a mol AlO2−.
Dd kiềm (OH−) tác dụng với muối nhôm (Al3+) D.dịch axit (H+) tác dụng với muối AlO2− 3OH− + Al3+ → Al(OH)3 (1)
dư OH−: Al(OH)3 + OH− → AlO2− +2H2O (a) hoặc: 4OH− + Al3+ → AlO2− + 2H2O (2)
H+ + AlO2 −+ H2O → Al(OH)3 (1)
dư H+: Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (a) hoặc: 4H+ + AlO2− → Al3+ + 2H2O (2) Biểu thức tính nhanh số mol Al(OH)3
- Nửa trái, p.ứng (1):
3
OH Al(OH)
n n
3
= −
- Nửa phải, p.ứ(1) và (2): nAl(OH)3 =4.nAl3+ - nOH−
Biểu thức tính nhanh số mol Al(OH)3
- Nửa trái, p.ứng (1): nAl(OH)3 =nH+
- Nửa phải, p.ứ (1),(2): 2
3
AlO H
Al(OH)
4.n - n
n 3
− +
= Dự đoán lượng kết tủa Al(OH)3
- Số mol Al(OH)3↓ max = nOH 3
− = nAl3+
- Điều kiện có Al(OH)3↓:
3
OH Al
n n
− +
< 4; Al3
OH
n n
+
−
> 1 4 - Đk không có Al(OH)3↓:
3
OH Al
n n
− +
≥ 4; Al3
OH
n n
+
−
≤ 1 4
Dự đoán lượng kết tủa Al(OH)3
- Số mol Al(OH)3↓ max = nH+= nAlO2−
- Đ.kiện có Al(OH)3↓:
2
H AlO
n n
+
−
< 4; AlO2
H
n n
− +
> 1 4 -Đk không có Al(OH)3↓:
2
H AlO
n n
+
−
≥ 4, AlO2
H
n n
− +
≤ 1 4
2.3.4. Vận dụng các đồ thị đơn giản đã có để giải quyết các bài toán khó
2.3.4.1. Dạng toán: nhỏ từ từ dung dịch đến dư Ba(OH)2 vào dung dịch chứa Al3+,
2-
SO 4
a 0,5a
0 a nH+
1 a a
2 4a n
n Al(OH)
3
Al(OH)3 max
- Nhỏ từ từ dung dịch đến dư Ba(OH)2 vào dung dịch chỉ chứa Al2(SO4)3 tức
3 2
Al SO4
3n + = 2n −
- Nhỏ từ từ dung dịch đến dư Ba(OH)2 vào dung dịch chứa Al3+, SO42− mà
3 2
Al SO4
3n + ≠ 2n −:
+ Nếu 3nAl3+ < 2nSO24−thì tại điểm M kết tủa Al(OH)3 đạt cực đại và đoạn từ M đến H thì BaSO4 tiếp tục kết tủa.
+ Nếu 3nAl3+ > 2nSO24−thì tại điểm M kết tủa BaSO4 đạt cực đại và đoạn từ M đến H thì Al(OH)3 tiếp tục kết tủa.
b/ Phân tích và giải bài tập