Tổng quan lý thuyết -...

Bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học Chuyên đề Sự cân bằng điện li trong dung dịch

Trung tâm luyện thi T – L - H | Giáo viên: Đinh Văn Long – ĐT: 01234251579 -

05003505177 1

Phần I: Tổng quan lý thuyết

Ch¬ng I: ®¹i c¬ng vÒ dung dÞch chÊt ®iÖn ly

I.1. ChÊt ®iÖn ly vµ sù ®iÖn ly

I.1.1. ChÊt ®iÖn ly ChÊt ®iÖn ly lµ nh÷ng chÊt khi tan vµo níc t¹o thµnh dung dÞch dÉn ®iÖn ®îc do

chóng ph©n ly thµnh c¸c ion. I.1.2. Sù ®iÖn ly

Sù ®iÖn ly lµ qu¸ tr×nh ph©n ly thµnh c¸c ion khi chÊt ®iÖn ly tan vµo níc hoÆc nãng ch¶y. I.2. §é ®iÖn ly vµ h»ng sè ®iÖn ly

I.2.1. §é ®iÖn ly

§é ®iÖn ly lµ tû sè gi÷a sè mol n cña chÊt ®· ph©n ly thµnh ion víi tæng sè mol n0 cña chÊt tan trong dung dÞch.

α 00 0

nn CV

nn CV

C: Nång ®é chÊt ®· ph©n ly C0: Tæng nång ®é chÊt ®iÖn ly

VÝ dô: n n

MX M X

α

n n

MX MX

M X

C C

10

= 0: chÊt kh«ng ®iÖn ly

= 1: chÊt ®iÖn ly hoµn toµn I.2.2. H»ng sè ®iÖn ly K:

MX

X.MK

nn

* Liªn hÖ gi÷a K vµ

α

α

α

α

1

C

CC

CK

22

VËy: α

α

2K

C 1

NÕu << 1:



05003505177 2

α2 K

C

αK

C

phô thuéc vµo K: K

phô thuéc vµo C: C

I.3. Ph©n lo¹i chÊt ®iÖn ly

I.3.1. Çc chÊt ®iÖn ly kh«ng liªn hîp (çc chÊt ®iÖn ly m¹nh) Lµ nh÷ng chÊt ph©n ly gÇn nh hoµn toµn. - Çc axit m¹nh v« c¬, çc baz¬ tan, çc muèi tan ®Òu lµ çc chÊt ®iÖn ly kh«ng liªn

hîp. *Quy íc:

Çc chÊt ®iÖn ly kh«ng liªn hîp ®îc biÓu diÔn b»ng mét mòi tªn" " híng tõ tr¸i (ghi c«ng thøc ph©n tö chÊt ®iÖn ly) sang ph¶i (ghi c«ng thøc çc ion t¬ng øng) . VÝ dô:

NaCl Na Cl

NaOH Na OH

2 3HCl + H O H O Cl

I.3.2. Çc chÊt ®iÖn ly liªn hîp (çc chÊt ®iÖn ly yÕu) Lµ nh÷ng chÊt chØ ph©n ly mét phÇn. - Çc axit yÕu v« c¬, çc axit h÷u c¬, mét sè muèi Ýt tan ®îc xem lµ çc chÊt ®iÖn ly

liªn hîp. *Quy íc:

Çc chÊt ®iÖn ly liªn hîp ®îc biÓu diÔn b»ng dÊu thuËn nghÞch " " gi÷a çc ph©n

tö kh«ng ph©n ly vµ çc ion cña chÊt ®iÖn ly. VÝ dô:

3 2 3 3CH COOH H O H O CH COO

3 2 4NH H O NH OH

I.4. Dù ®o¸n ®Þnh tÝnh chiÒu híng ph¶n øng gi÷a çc chÊt ®iÖn ly

I.4.1. Nguyªn t¾c chung

B¶n chÊt ph¶n øng gi÷a çc chÊt ®iÖn ly lµ ph¶n øng gi÷a çc ion.

Ph¶n øng sÏ x¶y ra nÕu tr¹ng th¸i sau ph¶n øng kh¸c víi tr¹ng th¸i ban ®Çu. I.4.2. Çc trêng hîp kh«ng cã ph¶n øng x¶y ra

Khi çc s¶n phÈm cã thÓ t¹o thµnh lµ chÊt ®iÖn ly m¹nh th× ph¶n øng kh«ng x¶y ra v× çc s¶n phÈm kÕt hîp ion sÏ ph©n ly hoµn toµn trë l¹i çc ion ban ®Çu.

I.4.3. Çc trêng hîp cã ph¶n øng x¶y ra I.4.3.1. Ph¶n øng t¹o thµnh s¶n phÈm Ýt ph©n ly - Ph¶n øng t¹o thµnh H2O Ýt ph©n ly

VÝ dô:

2NaOH HCl NaCl H O

Ph¬ng tr×nh ph¶n øng ion: 2H OH H O

- Ph¶n øng t¹o thµnh çc axit yÕu, baz¬ yÕu Ýt ph©n ly



05003505177 3

VÝ dô:

3 3CH COONa HCl NaCl CH COOH

Ph¬ng tr×nh ph¶n øng ion: 3 3CH COO H CH COOH

4 3 2NH Cl NaOH NH NaCl H O

Ph¬ng tr×nh ph¶n øng ion: 4 3 2NH OH NH H O

- Ph¶n øng t¹o thµnh phøc chÊt Ýt ph©n ly VÝ dô:

4 3 3 44CuSO + 4NH Cu NH SO

Ph¬ng tr×nh ph¶n øng ion: 22

3 3 4Cu + 4NH Cu NH

I.4.3.2. Ph¶n øng t¹o thµnh c¸c hîp chÊt Ýt tan VÝ dô:

3 3AgNO + KI AgI + KNO

Ph¬ng tr×nh ph¶n øng ion: Ag I AgI

I.4.3.3. Ph¶n øng kÌm theo sù tho¸t khÝ VÝ dô:

2 3 2 22HCl + Na SO 2NaCl + SO + H O

Ph¬ng tr×nh ph¶n øng ion: 2

3 2 22H SO SO H O

I.3.4. Ph¶n øng kÌm theo sù thay ®æi tr¹ng th¸i oxi hãa VÝ dô:

3 2 2 42FeCl +SnCl 2FeCl +SnCl

Ph¬ng tr×nh ph¶n øng ion: 3 2 2 42Fe Sn 2Fe Sn

I.5. TÝnh to¸n ®Þnh lîng

I.5.1. §Þnh luËt t¸c dông khèi lîng

caA + bB cC + dD K

c d

c a b

C . DK =

A . B

(i): ho¹t ®é cÊu tö i, (i) = [i].fi Trong ®ã: [i]: nång ®é

fi: hÖ sè ho¹t ®é VËy:

âäü hoaût säú hãûsäú Thæìa

b

B

a

A

d

D

c

C

âäü näöngsäú hàòng:K

ba

dc

.ff

.ff

BA

D.C. Kc

Trong c¸c dung dÞch lo·ng, khi f 1: (i) = [i] I.5.2. BiÓu diÔn ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng ®èi víi mét sè c©n b»ng thêng gÆp

I.5.2.1. TÝch sè ion cña níc

2 32H O H O OH

H»ng sè c©n b»ng:



05003505177 4

3

c 2

2

H O . OHK =

H O

V× [H2O] = 55,55 mol/l = const

2

c 2 3K . H O = H O . OH = const

§Æt W 3K H O . OH :

têch sä ú ion cuaí næåcï

14

WK =10 (ë 25 0C)

I.5.2.2. H»ng sè ph©n ly axit Ka

2 3HA + H O H O + A


3

c

2

H O . AK =

HA . H O

3

c 2 a

H O . AK . H O = = K

HA

Ka: h»ng sè ph©n ly axit I.5.2.3. H»ng sè ph©n ly baz¬ Kb

2B + H O HB + OH


c

2

HB . OHK =

B . H O

c 2 b

HB . OHK . H O = = K

B

Kb: h»ng sè ph©n ly baz¬ I.5.2.4. H»ng sè t¹o phøc

1

2

2 2

MLM + L ML k =

M . L

MLML + L ML k =

ML . L

I.5.2.5. TÝch sè tan VÝ dô:

AgCl Ag + Cl

T Ag . Cl : tÝch sè tan cña AgCl

I.5.3. Tæ hîp c©n b»ng I.5.3.1. BiÓu diÔn c©n b»ng theo chiÒu nghÞch

2 3 aHA + H O H O + A K



05003505177 5

3 2H O + A HA + H O K'

1

a

3

HAK' = = K

H O . A

VËy: 1

aK' = K

H»ng sè c©n b»ng nghÞch b»ng gi¸ trÞ nghÞch ®¶o h»ng sè c©n b»ng thuËn. I.5.3.2. Céng çc c©n b»ng

1

2

2 2

2

2 2 2

MAM + A MA k =

M . A

MAMA + A MA k =

MA . A

MAM + 2A MA =

M . A

2

2 1 2

MA MA= . = k .k

M . A MA . A

H»ng sè c©n b»ng tæ hîp ®îc khi céng çc c©n b»ng víi nhau b»ng tÝch çc h»ng sè cña çc c©n b»ng riªng lÎ.

I.5.3.3. Nh©n c©n b»ng víi mét thõa sè n (t¬ng ®¬ng víi viÖc céng n lÇn cña c©n b»ng ®ã)

a

n

a

n HA H + A K

nHA nH + nA K = K

Khi nh©n mét c©n b»ng víi mét thõa sè n th× h»ng sè cña c©n b»ng tæ hîp ®îc b»ng h»ng sè cña c©n b»ng gèc lòy thõa n lÇn.

I.5.2. §Þnh luËt b¶o toµn vËt chÊt I.5.2.1. §Þnh luËt b¶o toµn nång ®é ban ®Çu

Nång ®é ban ®Çu cña mét cÊu tö b»ng tæng nång ®é c©n b»ng cña çc d¹ng tån t¹i cña cÊu tö ®ã khi hÖ ®¹t tíi c©n b»ng. VÝ dô: Dung dÞch Na3PO4 cã nång ®é C.

3

3 4 4Na PO 3Na + PO

C 3C C

3 2

4 2 4PO + H O HPO + OH 2

4 2 2 4HPO + H O H PO + OH

2 4 2 3 4H PO + H O H PO + OH

3 2

4 4 2 4 3 4C = PO + HPO + H PO + H PO

*Chó ý: CÇn ph©n biÖt çc kh¸i niÖm: nång ®é gèc, nång ®é ban ®Çu, nång ®é c©n b»ng.

Nång ®é gèc (C0): nång ®é cña chÊt tan trong dung dÞch tríc khi trén.



05003505177 6

Nång ®é ban ®Çu (C): nång ®é cña chÊt tan trong dung dÞch sau khi trén nhng ph¶n øng cha x¶y ra. (nång ®é ban ®Çu kh¸c nång ®é gèc do hiÖu øng pha lo·ng).

Nång ®é c©n b»ng: lµ nång ®é cña cÊu tö trong dung dÞch khi ph¶n øng ®· ®¹t tr¹ng th¸i c©n b»ng.

I.5.2.2. §Þnh luËt b¶o toµn ®iÖn tÝch Çc dung dÞch cã tÝnh trung hßa vÒ ®iÖn: tæng ®iÖn tÝch ©m cña çc anion b»ng tæng

®iÖn tÝch d¬ng cña çc cation. q = NA.[ ].V.n

q: tæng ®iÖn tÝch mçi lo¹i ion n: sè ®iÖn tÝch cña mçi lo¹i ion

VÝ dô: Dung dÞch Na2A 2

2Na A 2Na + A 2

2A + H O HA + OH

2 2HA + H O H A + OH

2 32H O H O + OH

ANa = N . Na .V.1

3 A 3H O = N . H O .V.1

AOH = N . OH .V.1

AHA = N . HA .V.1

2 2

AA = N . A .V.2

- 2

3Na + H O = OH + HA + 2 A

I.5.2.3. §Þnh luËt b¶o toµn proton Lµ mét d¹ng cña ®Þnh luËt b¶o toµn ®iÖn tÝch, nã ¸p dông cho dung dÞch axit-baz¬. “Nång ®é proton trong dung dÞch t¹i thêi ®iÓm c©n b»ng b»ng tæng nång ®é proton

cña çc chÊt ë tr¹ng th¸i so s¸nh (®îc quy íc gäi lµ “møc kh«ng”) ®· nhêng ra trõ ®i tæng nång ®é proton cña çc chÊt ë tr¹ng th¸i so s¸nh nhËn vµo ®Ó ®¹t tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng.” VÝ dô 1: Dung dÞch CH3COOH

Çc qu¸ tr×nh x¶y ra trong dung dÞch:

3 2 3 3CH COOH + H O H O + CH COO

2 32H O H O + OH

Chän møc kh«ng: CH3COOH, H2O. Ph¬ng tr×nh b¶o toµn proton:

3 3H O = CH COO + OH

NÕu chän møc kh«ng lµ CH3COOH:

3 3H O = CH COO

VÝ dô 2: Dung dÞch NaOH C1 mol/l vµ Na2S C2 mol/l. Çc qu¸ tr×nh x¶y ra trong dung dÞch:



05003505177 7

1 1 1

NaOH Na + OH

C C C

2

2

2 2 2

Na S 2Na + S

C C C

2 32H O H O + OH 2

3 2S + H O HS H O 2

3 2 2S + 2H O H S + 2H O

3 2OH + H O 2H O

Chän møc kh«ng: NaOH, Na2S, H2O. Ph¬ng tr×nh b¶o toµn proton:

3 2 1H O = OH - HS - 2 H S - C

I.5.3. Nguyªn t¾c gi¶i bµi to¸n c©n b»ng ion Bíc 1: M« t¶ ®Çy ®ñ çc qu¸ tr×nh x¶y ra trong dung dÞch.

Bíc 2: Sö dông çc ®Þnh luËt c¬ së ®Ó thiÕt lËp çc ph¬ng tr×nh liªn hÖ gi÷a çc cÊu tö

cã mÆt. Bíc 3: BiÕn ®æi ph¬ng tr×nh thiÕt lËp ®îc ®a vÒ ph¬ng tr×nh bËc cao chøa 1 Èn sè.

VÒ nguyªn t¾c gi¶i ph¬ng tr×nh bËc cao nµy ta t×m ®îc nghiÖm (lµ nång ®é cña 1 cÊu tö nµo ®ã ) vµ tõ ®ã suy ra thµnh phÇn c©n b»ng cña dung dÞch.



05003505177 8

Ch¬ng II: c©n b»ng axit-baz¬

II.1. C¸c axit baz¬

II.1.1. Theo thuyÕt ®iÖn ly Areniut Axit lµ nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng ph©n ly trong dung dÞch thµnh cation hi®ro (H+),

cßm baz¬ lµ nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng ph©n ly thµnh anoin hi®roxit (OH-). VÝ dô:

Axit: HCl H + Cl

Baz¬: NaOH Na + OH

*Nhîc ®iÓm:

Kh«ng gi¶i thÝch ®îc mét sè trêng hîp lµ ph¶n øng axit-baz¬ nhng kh«ng cho ion

H hay ion OH

. VÝ dô: Dung dÞch AlCl3, NH4Cl cã tÝnh axit. Dung dÞch CH3COONa, Na2CO3 cã tÝnh baz¬.

ChØ ¸p dông ®èi víi dung m«i lµ níc. II.1.2. Theo thuyÕt proton cña Bronsted-Lauri

Axit lµ nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng cho proton H .

Baz¬ lµ nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng nhËn proton H .

1 1 1A B H K 1

Axit 1 Baz¬ liªn hîp 1

1

2 2 2B H A K 2

Baz¬ 2 Axit liªn hîp 2

11 2 1 2

2

KA B B A K 3

K

Ph¶n øng axit-baz¬ (3) lµ tæ hîp cña 2 nöa ph¶n øng (1) vµ (2) vµ liªn quan ®Õn cÆp axit-baz¬ A1/B1 vµ A2/B2.

K1: H»ng sè c©n b»ng ®Æc trng cho kh¶ n¨ng nhêng H+ cña axit A1. K2: H»ng sè c©n b»ng ®Æc trng cho kh¶ n¨ng nhêng H+ cña axit A2 .

Do ®ã 1

2K ®Æc trng cho kh¶ n¨ng nhËn H+ cña baz¬ B2.

Th«ng thêng 1 trong 2 cÊu tö A1 hoÆc B2 cã nång ®é chiÕm u thÕ vµ ®ãng vai trß dung m«i.

Tõ (3) ta thÊy cêng ®é cña mét axit kh«ng nh÷ng phô thuéc vµo b¶n chÊt cña axit mµ cßn phô thuéc vµo b¶n chÊt cña dung m«i.

VÝ dô: HCl lµ mét axit m¹nh trong níc nhng trong axit axetic th× nã l¹i lµ mét axit yÕu.

NÕu axit cµng m¹nh th× d¹ng baz¬ liªn hîp víi nã cµng khã nhËn proton, nghÜa lµ cã tÝnh baz¬ cµng yÕu vµ ngîc l¹i.

*NhËn xÐt: Lý thuyÕt axit-baz¬ cña Bronsted-Lauri cã tÝnh kh¸i qu¸t h¬n, cho phÐp

gi¶i thÝch ®îc tÝnh axit-baz¬ trong c¸c dung m«i kh¸c nhau. VÝ dô:



05003505177 9

2 3HCl H O H O Cl

3 2 3 3CH COOH H O H O CH COO

3 2 4NH H O NH OH

3 3 2HCl CH COOH CH COOH Cl

Axit Baz¬

Níc lµ dung m«i cã kh¶ n¨ng cho vµ nhËn proton H .

II.2. Ph¶n øng axit-baz¬ trong níc

Níc lµ chÊt ®iÖn ly yÕu, lìng tÝnh, võa thÓ hiÖn tÝnh axit, võa thÓ hiÖn tÝnh baz¬.

Axit: 2H O H OH

Baz¬: 2 3H O H H O

2 3 W2H O H O OH K

ViÕt ®¬n gi¶n: 2 WH O H OH K

Khi cho 1 axit vµo níc th× nã sÏ nhêng proton H cho níc vµ t¹o ra ion

3H O .

VÝ dô: 2 3HCl H O H O Cl

HoÆc viÕt ®¬n gi¶n: HCl H Cl

Nång ®é ion 3H O lín h¬n nång ®é ion OH

lµm cho dung dÞch cã ph¶n øng axit.

Khi cho 1 baz¬ vµo níc th× nã sÏ nhËn proton cña níc t¹o ra mét lîng t¬ng

®¬ng OH.

VÝ dô: 3 2 4NH H O NH OH

Nång ®é ion OHlín h¬n nång ®é ion

3H O lµm cho dung dÞch cã ph¶n øng baz¬.

§Ó ®Æc trng thèng nhÊt tÝnh axit-baz¬ cña dung dÞch ngêi ta dïng chØ sè ho¹t ®é ion hi®ro:

pH = -lg(3H O )

§èi víi dung dÞch lo·ng:

pH = -lg[3H O ]

Trong c¸c dung dÞch lo·ng cã thÓ biÓu diÔn tÝch sè ion cña níc:

[3H O ].[OH

] = KW = 1410

-lg[3H O ] - lg[OH

] = -lgKW = pKW

Hay pH + pOH =14

Trong níc nguyªn chÊt: 7

3 WH O OH K 10

pH = pOH =7

Trong dung dÞch axit: [3H O ] >

710, pH < 7.

Trong dung dÞch baz¬: [3H O ] <

710, pH > 7.

II.3. Dung dÞch axit m¹nh vµ baz¬ m¹nh

II.3.1. Dung dÞch axit m¹nh Dung dÞch axit m¹nh HA nång ®é Ca Trong dung dÞch cã c¸c c©n b»ng sau:



05003505177 10

2 3

2 3 W

HA H O H O A

2H O H O OH K

Ta cã:

2

3 3 3HCl H O

H O H O H O

3H O A HO

W3 a

3

KH O C

H O

2

3 a 3 WH O C . H O K 0

NÕu Ca >> 10-7: bá qua [OH-]

3 aH O C

II.3.2. Dung dÞch baz¬ m¹nh Dung dÞch baz¬ m¹nh MOH nång ®é Cb Trong dung dÞch cã c¸c c©n b»ng sau:

2 3 W

MOH M OH

2H O H O OH K

Ta cã:

2MOH H OHO HO HO

3HO M H O

Wb

KHO C

HO

2

b WHO C . HO K 0

NÕu Cb >> 10-7: bá qua [3H O ]

bOH C

Ta cã: pOH = -lg[OH]

Vµ pH + pOH = 14

pH = 14 - pOH.

II.4. Dung dÞch ®¬n axit yÕu vµ ®¬n baz¬ yÕu

II.4.1. Dung dÞch ®¬n axit yÕu Ph©n tö: CH3COOH, HCN

Cation:

4NH

Anion:

4HSO

Dung dÞch axit yÕu HA nång ®é Ca Trong dung dÞch cã c¸c c©n b»ng sau:



05003505177 11

2 3 a

2 3 W

HA H O H O A K

2H O H O OH K

Ta cã:

2

3 3 3HA H O

H O H O H O

3H O A HO 1

Ph¬ng tr×nh b¶o toµn nång ®é ban ®Çu:

aC HA A 2

Ta cã:

3

a

H O . AK

HA

a

3

AK

HAH O

a

aa 3

A AK

CK H O A HA

a a

a 3

C .KA

K H O

Thay vµo (1):

a a W3

a 3 3

C .K KH O

K H O H O

NÕu Ca.Ka >> KW: bá qua [OH]

a a3

a 3

C .KH O

K H O

2

3 a 3 a aH O K . H O C K 0

NÕu [3H O ] >> Ka: bá qua Ka c¹nh [

3H O ] 2

3 a aH O C K

3 a aH O C K

*C¸ch 2: NÕu Ca.Ka >> KW: Bá qua c©n b»ng ®iÖn ly cña H2O

2 3 a

a

a

HA H O H O A K

C C

C x x x

¸p dông ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng:



05003505177 12

2

a

a

xK

C x

2

a a ax K .x C .K 0

3pH lg H O lgx

II.4.2. Dung dÞch ®¬n baz¬ yÕu

Ph©n tö: NH3

Anion:

3CN ,CH COO

Dung dÞch baz¬ yÕu B nång ®é Cb Trong dung dÞch cã c¸c c©n b»ng sau:

2 b

2 3 W

B H O BH OH K

2H O H O OH K

Ta cã:

2B H OHO HO HO

3HO BH H O 1

Ph¬ng tr×nh b¶o toµn nång ®é ban ®Çu:

bC B BH 2

Ta cã:

b

BH . OHK

B

b

BHK

BOH

b

bb

BH BHK

CK OH BH B

b b

b

C .KBH

K OH

Thay vµo (1):

b b W

b

C .K KOH

K OH OH

NÕu CbKb >> KW: bá qua [3H O ]

b b

b

C .KOH

OH K

2

b b bOH K . OH C K 0



05003505177 13

NÕu [OH-] >> Kb: bá qua Kb c¹nh [OH]

2

b b

a a

OH C K

OH C K

Ta cã: pOH = -lg[OH]

Vµ pH + pOH = 14

pH = 14 - pOH. *C¸ch 2: NÕu Ca.Ka >> KW: Bá qua c©n b»ng ®iÖn ly cña H2O

2 b

b

b

B H O BH OH K

C C

C x x x

¸p dông ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng: 2

b

b

xK

C x

2

b b bx K .x C .K 0

pOH lg OH lgx

II.5. Dung dÞch ®a axit vµ ®a baz¬

II.5.1. Dung dÞch ®a axit Dung dÞch axit yÕu HnA nång ®é Ca Trong dung dÞch cã c¸c c©n b»ng sau:

2 3 W2H O H O OH K

n 2 3 n 1 1H A H O H O H A K

2

n 1 2 3 n 2 2H A H O H O H A K

.................................................................................. n 1 n

nHA H A K

Ta cã: 2 n

3 n 1 n 2H O OH H A 2 H A ... n A

NÕu K1 >> K2, K3,…, Kn Vµ Ca.K1 >> KW Ph¬ng tr×nh chØ cßn:

3 n 1H O H A

Bµi to¸n trë vÒ ®¬n axit yÕu. II.5.2. Dung dÞch ®a baz¬

VÝ dô: TÝnh pH cña dung dÞch Na2CO3 0,1M. BiÕt H2CO3 cã K1 = 10-6,35, K2 = 10-10,33


2 3 W2H O H O OH K



05003505177 14

1

2 1

3 3 3 2 2

2 3 W

2 3,67W3 2 3 b

2

CO H O HCO H O K

2H O H O OH K

KCO H O HCO OH K 10

K

2

1

3 3 2 3 1

2 3 W

7,65W3 2 2 3 b

1

HCO H O H CO K

2H O H O OH K

KHCO H O H CO OH K 10

K

Ta cã:

3 3 2 3OH H O HCO 2 H CO

V× 1 2 1b b b b WK K ;C .K K

Bá qua [3H O ], [H2CO3]

1

1

b b

3

b

K .COH HCO

K OH

1 1

2

b b bOH K . OH K .C 0

3

OH 4,52.10 M

pH = 14 - pOH = 14 - 2,35 = 11,65

*C¸ch 2: V× 1 2 1b b b b WK K ;C .K K nªn c©n b»ng quyÕt ®Þnh lµ:

1

2 3,67

3 2 3 bCO H O HCO OH K 10

C 0,1

0,1 x x x


1

23,67

b

xK 10

0,1 x

2 3,67 4,67x 10 .x 10 0

3

x 4,52.10 M

pOH lg OH lgx 2,35

pH = 14 - pOH = 14 - 2,35 = 11,65 II.6. Dung dÞch hçn hîp

II.6.1. Dung dÞch chøa hçn hîp axit m¹nh vµ ®¬n axit yÕu Dung dÞch chøa axit m¹nh HX nång ®é C vµ axit yÕu HA nång ®é Ca. Trong dung dÞch cã c¸c c©n b»ng sau:



05003505177 15

2 3HX H O H O X

2 3 aHA H O H O A K

2 3 W2H O H O OH K

Ta cã:

23 3 3 3

HX HA H OH O H O H O H O

3H O X A OH

a a W3

a 3 3

C .K KH O C

K H O H O

NÕu Ca.Ka >> KW: Bá qua [OH-]:

a a3

a 3

C .KH O C

K H O

NÕu C lín, bá qua [A-] :

3H O C

*C¸ch 2:

NÕu Ca.Ka >> KW: Bá qua ph¬ng tr×nh ®iÖn ly cña níc

2 3HX H O H O X

C C

2 3 a

a

a

HA H O H O A K

C C C

C x C x x


a

a

x C xK

C x

II.6.2. Dung dÞch chøa hçn hîp baz¬ m¹nh vµ ®¬n baz¬ yÕu: t¬ng tù. II.6.3. Dung dÞch chøa hçn hîp nhiÒu ®¬n axit yÕu

Dung dÞch chøa hai axit yÕu HA1 nång ®é C1 vµ HA2 nång ®é C2. Trong dung dÞch cã c¸c c©n b»ng sau:

1 2 3 1 1HA H O H O A K

2 2 3 2 2HA H O H O A K

2 3 W2H O H O OH K

Ta cã:

1 2 23 3 3 3

HA HA H OH O H O H O H O

3 1 2H O A A OH



05003505177 16

1 1 2 2 W3

1 3 2 3 3

C .K C .K KH O

K H O K H O H O

NÕu C1.K1 >> KW, C2.K2 >> KW: Bá qua [OH-]

1 1 2 23

1 3 2 3

C .K C .KH O

K H O K H O

NÕu K1 << [H3O+], K2 << [H3O

+]: Bá qua K1, K2 c¹nh [H3O+]

1 1 2 23

3 3

C .K C .KH O

H O H O

NÕu C1.K1 >> C2.K2: Bá qua 2A

1 13

1 3

C .KH O

K H O

II.6.4. Dung dÞch chøa hçn hîp nhiÒu ®¬n baz¬ yÕu: T¬ng tù. II.6.5. Dung dÞch muèi axit yÕu

Dung dÞch NaHA cã nång ®é C vµ axit H2A cã h»ng sè axit K1, K2. Trong dung dÞch cã c¸c c©n b»ng sau:

NaHA Na HA

2

2 3 2HA H O H O A K 1

3 2 2 1HA H O H A H O K

2 3 W2H O H O OH K

*Trêng hîp 1: K2.C >> KW: Bá qua c©n b»ng ®iÖn ly cña H2O 2

2 3 2

1

3 2 2 1

2 22

1

HA H O H O A K

HA H O H A H O K

K2HA H A A

K

2

2 3 2HA H O H O A K

NÕu tháa m·n ®iÒu kiÖn: 222 1

1

K.C K .C C K

K

2 22

1

K2HA H A A

K

C C

C 2x x x

¸p dông ®Þnh luËt t¸c dung khèi lîng:

2

2

2

1

x K

KC 2x



05003505177 17

2

1

x K

C 2x K

MÆt kh¸c ta cã:

3 2 2

HAH O K

A

3 2

C 2xH O K .

x

13 2 1 2

2

KH O K . K K

K

*Trêng hîp 2: KW >> K2.C 1

3 2 2 1

2 3 W

W2 2

1

HA H O H A H O K

2H O H O OH K

KHA H O H A OH

K

2 3 W2H O H O OH K

NÕu tháa m·n ®iÒu kiÖn: WW 1

1

K.C K C K

K

W2 2

1

KHA H O H A OH

K

C C

C x x x

¸p dông ®Þnh luËt t¸c dung khèi lîng: 2

W

1

x K

C x K

NÕu x << C:

W

1

C.Kx OH

K

W 1 W3

K K KH O

COH

*Trêng hîp 3: K2C KW:

W 2

3

1

K K HAH O

HA1

K



05003505177 18

NÕu xem HA C :

W 23

1

K K CH O

C1

K

II.7. Dung dÞch ®Öm

II.7.1. Kh¸i niÖm

Trong níc nguyªn chÊt: 7

3H O OH 10 pH 7

NÕu thªm vµo 1 lÝt níc 1ml dung dÞch HCl 0,1M 4

3H O 10 M pH 4

NÕu thªm vµo 1 lÝt níc 1ml dung dÞch NaOH 0,1M 10

3H O 10 M pH 10

NÕu thªm vµo 1 lÝt dung dÞch gåm CH3COOH 0,1M vµ CH3COONa. BiÕt Ka = 10-

4,75. Lóc ®Çu:

4,75

3 2 3 3 a

a b

a b

CH COOH H O H O CH COO K 10

C C C

C x x C x

b

a

a

x C xK

C x

a a a3 a

b b

K C x CH O x K

C x C

4,75

3H O 10 M pH 4,75

Khi thªm 1 ml HCl 0,1M

4,75

3 2 3 3 a

4

a b

4 4

a b

CH COOH H O H O CH COO K 10

C C 10 C

C x 10 x C x 10

4

b

a 4

a

x C x 10K

C x 10

4

a a a3 a4

b b

K C x 10 CH O x K

C x 10 C

Còng t¬ng tù nh vËy, nÕu thªm 1 ml NaOH 0,1M vµo 1 lÝt dung dÞch nµy th× pH còng thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ.

Nh÷ng dung dÞch mµ khi thªm mét lîng axit hoÆc baz¬ m¹nh vµo mµ pH thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ gäi lµ dung dÞch ®Öm.



05003505177 19

“Dung dÞch ®Öm lµ nh÷ng dung dÞch cã kh¶ n¨ng chèng l¹i sù thay ®æi pH cña m«i trêng khi ta thªm vµo dung dÞch ®ã mét lîng axit m¹nh hoÆc baz¬ m¹nh kh«ng lín l¾m hoÆc khi pha lo·ng dung dÞch th× pH cña dung dÞch thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ.”

II.7 .2. Thµnh phÇn dung dÞch ®Öm HÖ ®Öm ®¬n gi¶n nhÊt lµ hÖ ®Öm cã thµnh phÇn gåm 1 axit yÕu vµ baz¬ liªn hîp víi

nã. VÝ dô: Dung dÞch CH3COONa + CH3COOH; C6H5COOH + C6H5COOK; NH4Cl +

NH3. Çc muèi axit: NaHCO3; NaHSO4; Na2HPO4; NaH2PO4. HÖ ®Öm kÐp: Na2HPO4 + NaH2PO4; NaHCO3 + NaHSO4; NaHCO3 + NaH2PO4.

*NhËn xÐt:

Trong thµnh phÇn dung dÞch ®Öm cã chøa ®ång thêi cÊu tö cho proton vµ cÊu tö nhËn proton. V× vËy çc dung dÞch ®Öm cã kh¶ n¨ng chèng l¹i sù thay ®æi cña m«i trêng khi thªm mét lîng axit m¹nh hoÆc baz¬ m¹nh kh«ng qu¸ lín.

II.7.3. pH trong dung dÞch ®Öm Cho dung dÞch ®Öm: HA (Ca) vµ NaA (Cb). Çc qu¸ tr×nh x¶y ra trong dung dÞch:

2 3 W2H O H O OH K

2 3 a

a b

a b

HA H O H O A K

C C C

C x x C x

Ta cã:

b

a

a

x C xK

C x

NÕu x << Ca, Cb

a3 a

b

CH O x K

C

Hay

aa

b

CpH pK lg

C

II.7.4. §Öm n¨ng

§Öm n¨ng lµ sè mol baz¬ m¹nh (hoÆc axit m¹nh) cÇn cho vµo 1 lÝt dung dÞch ®Öm ®Ó lµm t¨ng (hoÆc gi¶m) pH 1 ®¬n vÞ.

db da

dpH dpH

: ®Öm n¨ng db, da: sè mol baz¬ m¹nh, axit m¹nh thªm vµo ®Ó lµm biÕn ®æi dpH ®¬n vÞ pH.

§èi víi dung dÞch ®Öm gåm ®¬n axit yÕu vµ baz¬ liªn hîp víi nã th× cã thÓ tÝnh theo biÓu thøc:



05003505177 20

a 3 W

32

3a 3

C.K . H O K2,3 H O

H OK H O

Khi W3

3

KH O , OH C

H O

a bC .C2,3

C (C = Ca + Cb)

II.8. Dung dÞch çc muèi kim lo¹i

Çc dung dÞch cation: 2 2Na ,K ,Ba ,Ca cã tÝnh axit v« cïng yÕu.

Dung dÞch chøa cation tõ 2Mg trë ®i ®Òu lµ cation axit.

VÝ dô: TÝnh pH cña dung dÞch AlCl3 0,01M nÕu coi dung dÞch chØ tån t¹i phøc

hi®roxo 2

2 5

AlOHAlOH ( 10 )

Trong dung dÞch cã çc c©n b»ng sau:

2 3 W2H O H O OH K

2

3 2

2 3 AlOHAl 2H O AlOH H O

V× 23AlCl WAlOH

C . K : Bá qua c©n b»ng ®iÖn ly cña H2O

2

3 2 5

2 3 AlOHAl 2H O AlOH H O 10

C 0,01

0,01 x x x

25x

100,01 x

4x 3,11.10 M

4

3H O 3,11.10 M

pH = 3,5



05003505177 21

ch¬ng iii: c©n b»ng t¹o phøc trong dung dÞch

III.1. H»ng sè t¹o phøc tõng nÊc

M: ion trung t©m. L: ph«i tö.

1M L ML k

2 2ML L ML k

........................................

n 1 n nML L ML k

k1, k2, ..., kn: h»ng sè t¹o phøc tõng nÊc. III.2. H»ng sè t¹o phøc tæng hîp

1M L ML

2 2M 2L ML

.......................................

n nM nL ML

1, 2, ..., n: h»ng sè t¹o phøc tæng hîp.

1 = k1; 2 = k1.k2; ...; n = k1.k2...kn.

III.3. TÝnh nång ®é c©n b»ng cña çc cÊu tö trong dung dÞch phøc chÊt

III.3.1. Trêng hîp phèi tö rÊt d so víi ion trung t©m (CL >> CM)

*Trêng hîp 1: CL >> CM vµ 1 2 ... n

Gi¶ sö ion M nång ®é ban ®Çu lµ CM vµ t¹o phøc ®îc víi phèi tö L cã nång ®é CM.

Hai phøc ML vµ ML2 cã çc h»ng sè bÒn t¬ng øng 1 vµ 2. Trong dung dÞch cã çc c©n b»ng sau:

1M L ML

2 2M 2L ML

Ta cã:

1

ML

M . L

2

2 2

ML

M . L

M 2C M ML ML

2

M 1 2C M M L M L

M

2

1 2

CM

1 L L

Suy ra:

M 1

2

1 2

C LML

1 L L



05003505177 22

2

M 2

2 2

1 2

C LML

1 L L

V× CL >> CM nªn ML C :

M

2

1 L 2 L

CM

1 C C

M 1 L

2

1 L 2 L

C CML

1 C C

2

M 2 L2 2

1 L 2 L

C CML

1 C C

VÝ dô: TÝnh c©n b»ng trong dung dÞch Cd(NO3)2 0,01M vµ HCl 1M. BiÕt: 2

1Cd Cl CdCl lg 1,95 2

2 2Cd 2Cl CdCl lg 2,49 2

3 3Cd 3Cl CdCl lg 2,34 2 2

4 4Cd 4Cl CdCl lg 1,64

§S:

3 3

2CdCl 1,3.10 M; CdCl 4,7.10 M

3 2 4

3 4CdCl 3,3.10 M; CdCl 6,6.10 M

Cl 0,9768M

*Trêng hîp 2: CL >> CM vµ n >> n-1 ...

Trong trêng hîp nµy cã thÓ xem qu¸ tr×nh chñ yÕu trong dung dÞch lµ sù h×nh thµnh phøc cã sè phèi trÝ cao. ViÖc tÝnh gÇn ®óng dùa vµo c©n b»ng nµy.

VÝ dô: TÝnh c©n b»ng trong dung dÞch AgNO3 0,01M vµ NH3 1M.


3 3AgNO Ag NO

3,32

3 3 1Ag NH AgNH 10

7,24

3 3 22Ag 2NH Ag NH 10

V× 3NH 2 1Ag

C C vµ nªn phøc tån t¹i trong dung dÞch chñ yÕu lµ

3 2Ag NH

7,24

3 3 22Ag 2NH Ag NH 10

C 0,01 1

x 1 2 0,01 x 0,01 x



05003505177 23

7,24

2 2

0,01 x10

x 0,98 2x

Gi¶ sö x << 0,01: 9,22x 10 (tháa m·n)

9,22

3 2Ag NH 0,01 10 0,01M

9,22Ag 10 M

3NH 0,98M

3,32

3 3 1

9,22

Ag NH AgNH 10

10 0,98 y

3,32

1 9,22

y10

10 .0,98

6y 1,2.10 M

VËy: 6

3Ag NH 1,2.10 M

III.3.2. Trêng hîp ion trung t©m rÊt d so víi phèi tö (CM >> CL)

ë trêng hîp nµy ngêi ta xem sù h×nh thµnh phøc cã sè phèi trÝ thÊp lµ chñ yÕu. VÝ dô: TÝnh c©n b»ng trong dung dÞch Fe(ClO4)3 0,1M + KSCN 0,01M + HClO4

0,1M. C¸c qu¸ tr×nh x¶y ra trong dung dÞch:

3

4 43Fe ClO Fe 3ClO

KSCN K SCN

4 2 3 4HClO H O H O ClO 3 2 3,03

1Fe SCN FeSCN 10

3 4,97

22Fe 2SCN Fe SCN 10

3 6,37

33Fe 3SCN Fe SCN 10

3 7,17

44Fe 4SCN Fe SCN 10

3 7,19

52Fe 5SCN Fe SCN 10

Trong m«i trêng HClO4 0,1M, qu¸ tr×nh t¹o phøc hi®roxo xem nh kh«ng ®¸ng

kÓ, xem nång ®é Fe3+ trong dung dÞch tríc khi t¹o phøc víi SCNb»ng nång ®é ban ®Çu.

V× 3Fe SCNC 0,1M C 0,01M nªn cã thÓ xem qu¸ tr×nh chñ yÕu x¶y ra trong

dung dÞch lµ :

3 2 3,03

1Fe SCN FeSCN 10

C 0,1 0,01

0,09 x x 0,01 x

3,030,01 x

10x 0,09 x



05003505177 24

4x 1,04.10 M 4

SCN 1,04.10 M

2 3FeSCN 9,9.10 M

3 3Fe 9,01.10 M



05003505177 25

ch¬ng iv: ph¶n øng kÕt tña

IV.1. TÝch sè tan

n m

m nM A mM nA

m n

m nn m

M AT M . A : tÝch sè tan

IV.2. Quan hÖ gi÷a ®é tan vµ tÝch sè tan

*§é tan (S) :

Sè gam chÊt tan trong 100 (g) dung m«i.

Sè mol chÊt tan trong 1 lÝt dung dÞch.

m n

n m

m n M AM A mM nA T

mS nS

m n

m n

M AT mS . nS

m nM Am n

m n

TS

m .n

VÝ dô: TÝnh ®é tan cña BaSO4 trong dung dÞch b·o hßa BaSO4. 4

10

BaSOT 10

4

2 2 10

4 4 BaSOBaSO Ba SO T 10

S S

4

2 10

BaSOS T 10

10 5S 10 10 M

IV.3. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn ®é tan

IV.3.1. ¶nh hëng do sù cã mÆt cña ion ®ång d¹ng VÝ dô: TÝnh ®é tan cña BaSO4 trong:

a) Dung dÞch 2

2BaCl 10 M

b) Dung dÞch 2

2 4K SO 10 M

a) 2

2BaCl Ba 2Cl

4

2 2 10

4 4 BaSO

2

BaSO Ba SO T 10

10 S S

2 8Víi S << 10 S 10 M

(tháa m·n)

b) T¬ng tù: 8S 10 M

IV.3.2. ¶nh hëng cña pH Nh÷ng trêng hîp mµ anion lµ gèc axit yÕu vµ c¸c cation kim lo¹i cã kh¶ n¨ng t¹o

phøc hi®roxo lín th× pH sÏ ¶nh hëng ®Õn ®é tan cña chÊt Ýt tan.



05003505177 26

VÝ dô: TÝnh ®é tan cña Ag2S trong níc vµ trong dung dÞch cã pH = 3.

BiÕt: 2

50 7 12,92

Ag S 2 1 2T 2.10 vµ H S cã K 10 ;K 10

a) Trong níc:

2

2 50

2 Ag SAg S 2Ag S T 2.10

2S S

Ta cã:

2 502S .S 2.10

16,8S 10 M

b) Trong dung dÞch cã pH = 3:

2

2

2 Ag SAg S 2Ag S T

2 1

3 2 2S H O HS H O K 1

3 2 2 1HS H O H S H O K

¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn nång ®é ban ®Çu ®èi víi 2S

:

2

2S S HS H S

22 2 1 2 1 1

3 2 3 2 1S S H O . S .K H O . S .K .K

22 1 1 1

3 2 3 2 1S S 1 H O .K H O .K .K

2

21 1 1

3 2 3 2 1

SS

1 H O .K H O .K .K

Ta cã:

2

22

Ag SAg . S T

2

2

Ag S21 1 1

3 2 3 2 1

2S .ST

1 H O .K H O .K .K

2

21 1 1

Ag S 3 2 3 2 13

T . 1 H O .K H O .K .KS

4

11,127S 10 M

IV.3.3. ¶nh hëng cña chÊt t¹o phøc Nh÷ng trêng hîp trong dung dÞch cã chÊt t¹o phøc còng ¶mh hëng ®Õn ®é tan

cña chÊt Ýt tan. VÝ dô: TÝnh ®é tan cña AgCl trong níc vµ trong dung dÞch NH3 1M. BiÕi NH3 t¹o

phøc ®îc víi Ag+ cã c¸c h»ng sè bÒn 3,32 7,24

1 210 ; 10 vµ 10

AgClT 10

a) Trong níc:

AgClAgCl Ag Cl T

S S



05003505177 27

2 10

AgClS T 10

10 5S 10 10 M

b) Trong dung dÞch NH3 1M

AgClAgCl Ag Cl T

3 3 1Ag NH Ag NH

3 3 22Ag 2NH Ag NH

¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn nång ®é ban ®Çu ®èi víi Ag :

3 3 2S Ag Ag NH Ag NH

2

3 1 3 2S Ag Ag . NH . Ag . NH .

2

3 1 3 2

SAg

1 NH . NH .

AgClAg . Cl T

2

AgCl2

3 1 3 2

ST

1 NH . NH .

2

AgCl 3 1 3 2S T . 1 NH . NH .

V× 3 3NH 3 NHAg

C C NH C

10 3,32 7,24S 10 . 1 10 10 0,042M

IV.4. §iÒu kiÖn xuÊt hiÖn kÕt tña

m n

n m

m n M AM A mM nA T

§iÒu kiÖn xuÊt hiÖn kÕt tña lµ: n mm n

m n

M AM AC .C T

VÝ dô 1: Cho 20 ml dung dÞch AgNO3 310 M

vµo 20 ml dung dÞch HCl 310 M

. Cã

kÕt tña AgCl hay kh«ng? BiÕt 10

AgClT 10

3 3AgNO Ag NO

2 3HCl H O H O Cl

Ta cã:

34

Ag

20.10C 5.10 M

40

34

Cl

20.10C 5.10 M

40

7

AgClAg ClC .C 2,5.10 T

VËy cã kÕt tña AgCl t¹o thµnh.



05003505177 28

VÝ dô 2: TÝnh pH b¾t ®Çu xuÊt hiÖn kÕt tña Mg(OH)2 tõ dung dÞch MgCl2 0,01M.

BiÕt 2

10,95

Mg OHT 10

2

2MgCl Mg 2Cl

0,01M 0,01M

Ta cã:

2

2

Mg OH2Mg OH Mg 2OH T

§Ó xuÊt hiÖn kÕt tña Mg(OH)2 :

22

2

Mg OHMgC . OH T

2

2

10,95Mg OH

Mg

T 10OH

C 0,01

5OH 3,35.10 M

10

3H O 2,99.10 M

VËy pH > 9,5 IV.5. Sù kÕt tña hoµn toµn

Ngêi ta chÊp nhËn mét chÊt ®îc kÕt tña hoµn toµn khi nång ®é cña chóng cßn l¹i

trong dung dÞch 610 M .

VÝ dô 1: TÝnh pH cÇn thiÕt lËp vµo dung dÞch FeCl3 310 M

®Ó xuÊt hiÖn kÕt tña Fe(OH)3

vµ kÕt tña hoµn toµn Fe(OH)3. BiÕt 3

37,5

Fe OHT 10 .

3

3 37,5

Fe OH3Fe OH Fe 3OH T 10

a) §iÒu kiÖn xuÊt hiÖn kÕt tña Fe(OH)3:

33

3

Fe OHFeC . OH T

3

3

37,5Fe OH 11,533

3

Fe

T 10OH 10 M

C 10

VËy 2,5

3H O 10

Hay pH > 2,5 b) §iÒu kiÖn kÕt tña hoµn toµn Fe(OH)3:

37,53 6 10,53

6

10Fe 10 OH 10 M

10

VËy 3,5

3H O 10

Hay pH 3,5 IV.6. KÕt tña ph©n ®o¹n

NÕu hai ion X1 vµ X2 cïng t¹o víi ion M hai hîp chÊt Ýt tan cã tÝch sè tan nhá h¬n nhau nhiÒu th× ta cã thÓ tiÕn hµnh kÕt tña lÇn lît tõng ion mét.



05003505177 29

VÝ dô 1: Thªm tõ tõ tõng giät AgNO3 vµo dung dÞch chøa KCl 1M vµ KI 0,001M.

ThiÕt lËp kho¶ng nång ®é AgNO3 ®Ó t¸ch hoµn toµn I ra khái dung dÞch. (Tøc lµ lµm kÕt tña hoµn toµn AgI vµ cha xuÊt hiÖn kÕt tña AgCl).

BiÕt 10 16

AgCl AgIT 10 ;T 10

KCl K Cl

0,1M 0,1M

KI K I

0,001M 0,001M

10

AgClAgCl Ag Cl T 10

16

AgIAgI Ag I T 10

§iÒu kiÖn kÕt tña hoµn AgI: 16

6 10

6

10I 10 M Ag 10 M

10

§iÒu kiÖn ®Ó kh«ng xuÊt hiÖn kÕt tña AgCl:

AgClClAg .C T

10AgCl 9

Cl

T 10Ag 10 M

C 0,1

VËy ®Ó t¸ch hoµn toµn I ra khái dung dÞch cÇn thiÕt lËp: 10 9

10 M Ag 10 M

VÝ dô 2: Cho dung dÞch gåm: K2Cr2O7 1M; BaCl2 0,01M; SrCl2 0,1M. ThiÕt lËp

kho¶ng pH ®Ó t¸ch hoµn toµn 2Ba

ra khái dung dÞch trªn.

BiÕt: 4 4

9,7 4,4

BaCrO SrCrOT 10 ;T 10

2 2 15

2 7 2 4 3Cr O 3H O 2CrO 2H O K 2,7.10

C¸c qu¸ tr×nh x¶y ra trong dung dÞch: 2

2 2 7 2 7K Cr O 2K Cr O 2

2BaCl Ba 2Cl 2

2SrCl Sr 2Cl 2 2 15

2 7 2 4 3Cr O 3H O 2CrO 2H O K 2,7.10

4

2 2 1

4 4 BaCrOBa CrO BaCrO T

4

2 2 1

4 4 SrCrOSr CrO SrCrO T

§Ó t¸ch hoµn toµn2Ba

ra khái dung dÞch, cã nghÜa lµ lµm kÕt tña hoµn toµn2Ba

díi d¹ng BaCrO4 mµ kh«ng lµm xuÊt hiÖn kÕt tña SrCrO4.

§iÒu kiÖn kÕt tña hoµn toµn BaCrO4:

4

9,7BaCrO2 6 2 3,7

4 6 6

T 10Ba 10 M CrO 10

10 10

§Ó kh«ng xuÊt hiÖn kÕt tña SrCrO4:



05003505177 30

24

2

4 SrCrOSrC . CrO T

4

2

4,4SrCrO2 3,4

4

Sr

T 10CrO 10 M

C 0,1

Do ®ã: 3,7 2 3,4

410 CrO 10

MÆt kh¸c: 2 2

2

4 3

2

2 7

CrO . H OK

Cr O

2

2 72

4 2

3

K. Cr OCrO

H O

2

2 73,7 3,4

2

3

K. Cr O10 10

H O

153,7 3,4

2

3

2,7.10 .110 10

H O

7,33,7 3,4

3

1010 10

H O

33,4 3,7

7,3

H O10 10

10

3,4 7,3 3,7 7,3

310 .10 H O 10 .10

3,9 3,6

310 H O 10

Hay:

3,6 pH 3,9



05003505177 31

ch¬ng v: c©n b»ng oxi hãa - khö

V.1. ThÕ ®iÖn cùc

ThÕ ®iÖn cùc lµ søc ®iÖn ®éng cña pin ®îc h×nh thµnh bëi ®iÖn cùc hi®ro tiªu

chuÈn cã ho¹t ®é ion H b»ng 1, ¸p suÊt riªng phÇn cña hi®ro b»ng 1 at vµ ®iÖn cùc t¹o

thµnh bëi cÆp oxi hãa - khö mµ ta xÐt. V.2. Sù phô thuéc cña thÕ ®iÖn cùc theo nång ®é

ThÕ oxi hãa - khö E cña c¸c cÆp phô thuéc vµo ho¹t ®é cña c¸c chÊt theo ph¬ng tr×nh Nernst. §èi víi ph¶n øng:

aOxh ne bKh

Ph¬ng tr×nh Nernst:

a

0

Oxh Kh b

OxhRTE E ln

nF Kh

1 1R 8,314 J.mol .K 0T t C 273 K

F 96500 C

ë 250C, chuyÓn logarit tù nhiªn thµnh logarit thËp ph©n ln = 2,303lg, ta ®îc:

a

0

Oxh Kh b

Oxh0,059E E lg

n Kh

aa

Oxh0

Oxh Kh bb

Kh

f . Oxh0,059E E lg

n f . Kh

aa0 OxhOxh Kh bb

Kh

Oxh0,059 f 0,059E E lg lg

n f n Kh

Trong dung dÞch lo·ng: Oxh Khf 1;f 1

a

0

Oxh Kh b

Oxh0,059E E lg

n Kh

VÝ dô 1: TÝnh thÕ ®iÖn cùc Pt nhóng trong dung dÞch 3Fe 0,01M vµ 2Fe 0,1M ,

biÕt 3 2

0

Fe FeE 0,771V .

3 2Fe e Fe

3 2

3

0

2Fe Fe

Fe0,059E E lg

1 Fe

0,01E 0,771 0,059lg 0,712 V

0,1

V.3. H»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng oxi hãa - khö 0 0G nFE RT ln K



05003505177 32

E0: ThÕ ®iÖn cùc tiªu chuÈn.

G0: BiÕn thiªn n¨ng lîng tù do tiªu chuÈn. K: H»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng.

1 1R 8,314 J.mol .K 0T t C 273 K

F 96500 C

Qu¸ tr×nh khö: 01nE

0,059

1 1 1Oxh ne Kh K 10

Qu¸ tr×nh oxi hãa: 02nE

0,059

2 2 2Kh ne Oxh K 10

0 01 2n E E

0,059

1 2 1 2 CB 1 2Oxh Kh Kh Oxh K K .K 10

Hay:

0 0Oxh Khn E E

0,059

CBK 10

VÝ dô 1: TÝnh h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng oxi hãa ion 2Fe

b»ng ion 2

2 7Cr O

trong ®iÒu kiÖn chuÈn. BiÕt:

2 32 7

0 0

1Cr O 2CrE E 1,36 V

3 2

0 0

2Fe FeE E 0,77 V

01

02

6E

2 3 0,059

2 7 2 1

E

2 3 0,059

2

2 2 3 3

2 7 2 CB

Cr O 14H 6e 2Cr 7H O K 10

6 Fe e Fe K 10

Cr O 6Fe 14H 2Cr 6Fe 7H O K

0 01 26 E E 6 1,36 0,77

6 600,059 0,059

CB 1 2K K .K 10 10 10

VÝ dô 2: TÝnh thÕ tiªu chuÈn 0

1E cña b¸n ph¶n øng:

2 3 2 2H SO 6H 6e H S 3H O 1

Cho biÕt thÕ tiªu chuÈn cña c¸c b¸n ph¶n øng sau:

0

2 3 2 2H SO 4H 4e S 3H O 2 E 0,45V

0

2 3S 2H 2e H S 3 E 0,141V

Ta cã:



05003505177 33

02

03

01

4E

0,059

2 3 2 2

2E

0,059

2 3

6E

0,059

2 3 2 2 1

H SO 4H 4e S 3H O K 10

S 2H 2e H S K 10

H SO 6H 6e H S 3H O K 10

1 2 3K K .K 0 0 01 2 36E 4E 2E

0,059 0,059 0,05910 10 10 0 0

0 2 31

4E 2E 4.0,45 2.0,141E 0,35 V

6 6

*Çch 2: 0

2 3 2 2

0

2 3

0

2 3 2 2 1

H SO 4H 4e S 3H O G

S 2H 2e H S G

H SO 6H 6e H S 3H O G

Ta cã: 0 0 0

1 2 3G G G 0 0 0

1 2 36FE 4FE 2FE 0 0

0 2 31

4E 2E 4.0,45 2.0,141E 0,35 V

6 6

*Çch 3: Theo gi¶n ®å Lamimer:

H2SO

3 S H

2S

E E

E

0

2

0

3

0

1

+4 0 -2

+4e +2e

+6e 0 0 0

1 2 36E 4E 2E 0 0

0 2 31

4E 2E 4.0,45 2.0,141E 0,35 V

6 6

V.4. TÝnh c©n b»ng trong çc dung dÞch oxi hãa - khö

*Chó ý: NhiÒu ph¶n øng oxi hãa - khö cã s¶n phÈm khÝ th× trong ®Þnh luËt t¸c dông

khèi lîng nång ®é chÊt khÝ ®îc thay b»ng ¸p suÊt riªng phÇn:

i i

i

1P C

L

Pi: ¸p suÊt riªng phÇn. Li : §é tan cña khÝ trong dung dÞch. Ci: Nång ®é. NÕu Ci > Li th× Pi = 1. VÝ dô 1: §¸nh gi¸ kh¶ n¨ng hßa tan cña Cu kim lo¹i trong dung dÞch HCl 1M.

BiÕt:



05003505177 34

2

0

Cu CuE 0,34 V

2

0

2H HE 0,00 V

2

4

HL 8.10 M

2

2.0,34

2 0,059

1

2.0,00

0,059

2 2

2 0 0,34

2 11,530,059

2 1 2

H

Cu 2e Cu K 10

2H 2e H K 10

Cu 2H Cu H K K .K 10 10

C 1

11 2x x x

L

2

2

H 11,53

2

1x .

LK 10

1 2x

24 11,53

2

xK 8.10 .10

1 2x

Gi¶ sö 2x << 1: 7,31x 10 1 (tháa m·n)

2 7,31Cu 10 M

KÕt luËn: Cu kh«ng tan trong dung dÞch HCl. VÝ dô 2: TÝnh ®é tan cña Cu trong dung dÞch HNO3 0,08M.

BiÕt:

2

0

Cu CuE 0,34 V

3

0

NO NOE 0,96 V

3

NOL 2.10 M 3.0,96

0,059

3 2 1

2.0,34

2 0,059

2

2

3 2 CB

2 NO 4H 3e NO 2H O K 10

3 Cu 2e Cu K 10

3Cu 2NO 8H 3Cu 2NO 4H O K

6 0,96 0,34

2 3 630,059

CB 1 2K K .K 10 10



05003505177 35

2

3 23Cu 2NO 8H 3Cu 2NO 4H O

C 0,08 0,08

1 3 1x; 0,08 0,08 x ; 0,08 x ; 0,08 x

4 8 4

32 2

NO

CB

Cu .PK

NO

V× KCB >>



05003505177 36

Phần II: Bài tập

A. bµi tËp cã lêi gi¶i

Bµi 1: TÝnh ®é ®iÖn ly cña dung dÞch CH3COOH. BiÕt h»ng sè ®iÖn ly K = 2.10-5.

TÝnh ’ khi pha lo·mg dung dÞch trªn 100 lÇn. (§S:

Gi¶i

3 2 3 3CH COOH H O H O CH COO K

Ta cã:

2 23 3

3

H O . CH COO C CK

CH COOH C C 1

V×

5

2K 2.101 1,4.10 1,4%

C 0,1

Khi pha lo·mg dung dÞch ra 100 lÇn:

30,1C ' 10 M

100

Ta cã: 2 5

3

2

' K 2.100,02

1 C ' 10

' 0,02 0,02 '

' 0,13 13%

Bµi 2: TÝnh pH cña dung dÞch HCl trong c¸c trêng hîp sau:

a) C = 10-3M b) C = 2.10

Gi¶i C¸c qu¸ tr×nh x¶y ra trong dung dÞch:

2 3

2 3 W

HCl H O H O Cl

2H O H O OH K

Ph¬ng tr×nh b¶o toµn proton:

3

3

H O OH Cl

H O OH C

a) C = 10-3M >> 10-7: bá qua [OH-]

[H+] = C = 10-3M pH = 3

b) C = 2.10-7M



05003505177 37

WKH C

H

2

W

7

H C. H K 0

H 2,4.10 M

pH = 6,6 Bµi 3: TÝnh pH cña dung dÞch NaOH trong c¸c trêng hîp sau:

c) C = 10-3M d) C = 2.10


2 W

NaOH Na OH

H O H OH K

Ph¬ng tr×nh b¶o toµn proton:

H OH Na

H OH C

a) C = 10-3M >> 10-7: bá qua [H+]

[OH-] = C = 10-3M

pOH = 3 pH = 14 - pOH = 14 - 3 = 11 b) C = 2.10-7M

WKH C

H

2

W

8

H C. H K 0

H 4,14.10 M

pH = 7,4 Bµi 4: TÝnh pH cña dung dÞch CH3COOH 0,1M. BiÕt Ka = 10-4,75


2 W

3 3 a

H O H OH K

CH COOH H CH COO K

C 0,1

0,1 x x x

V× Ca.Ka >> KW: bá qua c©n b»ng ®iÖn ly cña H2O Ta cã:



05003505177 38

24,75

a

2 4,75 5,75

xK 10

0,1 x

x 10 x 10 0

2,875x 10

pH = 2,875 Bµi 5: TÝnh pH vµ nång ®é c¸c cÊu tö trong dung dÞch H3PO4 0,1M. BiÕt

2,23 7,26 12,32

1 2 1K 10 ,K 10 ,K 10


3 4 2 4 1

2

2 4 4 2

2 3

4 4 3

2 W

H PO H H PO K

H PO H HPO K

HPO H PO K

H O H OH K

V× K1 >> K2, K3 Vµ Ca.K1 >> KW Nªn pH cña dung dÞch quyÕt ®Þnh bëi c©n b»ng:

3 4 2 4 1H PO H H PO K

C 0,1

0,1 x x x

22,23

1

xK 10

0,1 x

2 2,23 3,23x 10 x 10 0

x 0,0215

pH = 1,67 Nång ®é c¸c cÊu tö trong dung dÞch

1,67

2 4H PO x 10 M

2

2 4 4 2

1,67

1,67

H PO H HPO K

C 10

10 y h y

7,26

2 1,67

h.yK 10

10 y

Gi¶ sö y << 10-1,67:

7,26 1,677,26

1,67

10 .10y 10 M

10(tháa m·n)

VËy 2 7,26

4HPO y 10 M



05003505177 39

2 3

4 4 3

7,26

7,26

HPO H PO K

C 10

10 z h z

12,32

3 7,26

h.zK 10

10 z

Gi¶ sö z << 10-7,26:

7,26 12,3217,91

1,67

10 .10z 10 M

10(tháa m·n)

VËy 3 17,91

4PO z 10 M

¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn nång ®é ban ®Çu:

2 3

a 3 4 2 4 4 4

1,67

3 4 a 2 4

C H PO H PO HPO PO

H PO C H PO 0,1 10 0,083M

b. bµi tËp lµm thªm

Bµi 1: §é ®iÖn ly cña dung dÞch HCOOH (Ka = 10-3,75) 0,1M thay ®æi ra sao khi cã mÆt

a) HCl 0,01M b) NH4Cl (Ka = 10-9,24) 0,1M c) CH3COONa (Kb = 10-9,24) 0,01M Bµi 2: Trén 10 ml dung dÞch NH3 (Kb = 10-4,76) 0,01M víi 5 ml dung dÞch HCl 0,02M.

Dung dÞch thu ®îc cã ph¶n øng axit hay baz¬ ? Bµi 3: TÝnh nång ®é mol cña ion S2- vµ pH cña dung dÞch H2S (K1 = 10-7,02, K2 = 10-12,9)

0,01M. Khi thªm 0,01 mol HCl vµo 1 lÝt dung dÞch trªn th× nång ®é mol cña ion S2-- b»ng bao nhiªu ? Bµi 4: TÝnh pH cña dung dÞch Cl3CCOOH, pKa = 0,7; cã çc nång ®é sau:

a) 10-1M b) 10-2M c) 10-3M Bµi 5: TÝnh pH cña dung dÞch Cl2CHCOOH, pKa = 1,3; cã çc nång ®é sau:

a) 10-1M b) 10-2M c) 10-3M d) 10-4M Bµi 6: TÝnh pH cña dung dÞch ClCH2COOH, pKa = 2,86; cã çc nång ®é sau:

a) 10-1M b) 10-2M c) 10-3M d) 10-4M e) 10-5M Bµi 7: TÝnh pH cña dung dÞch CH3COOH, pKa = 4,75; cã çc nång ®é sau:

a) 10-1M b) 10-2M c) 10-3M d) 10-4M e) 10-5M f) 10-6M Bµi 8: TÝnh pH cña dung dÞch HCN, pKa = 9,21; cã çc nång ®é sau:

a) 10-3M b) 10-5M Bµi 9: TÝnh pH cña dung dÞch NH4Cl cã çc nång ®é sau:

a) 10-1M b) 10-2M c) 10-3M BiÕt NH3 cã pKb = 4,75. Bµi 10: TÝnh pH cña dung dÞch NH3, pKb = 4,75; cã çc nång ®é sau:

a) 10-1M b) 10-3M c) 10-5M Bµi 11: TÝnh pH cña dung dÞch NH2OH, pKb = 8; cã çc nång ®é sau:

a) 10-1M b) 10-3M c) 10-5M Bµi 12: TÝnh pH cña dung dÞch KCN cã çc nång ®é sau:



05003505177 40

a) 10-1M b) 10-2M c) 10-3M BiÕt HCN cã pKa = 9,21. Bµi 13: TÝnh pH cña dung dÞch CH3COONa cã çc nång ®é sau:

a) 10-1M b) 10-2M c) 10-3M BiÕt CH3COOH cã pKa = 4,75. Bµi 14: TÝnh pH cña çc dung dÞch ®Öm sau:

a) CH3COOH 0,1M + CH3COONa 0,1M b) CH3COOH 0,01M + CH3COONa 0,05M c) CH3COOH 0,05M + CH3COONa 0,01M d) CH3COOH 2,5.10-2M + CH3COONa 7,5.10-2M e) CH3COOH 10-4M + CH3COONa 10-4M f) Dung dÞch d) sau khi thªm 10-2M HCl vµo 1 lÝt dung dÞch ®ã. g) Dung dÞch d) sau khi thªm 10-2M NaOH vµo 1 lÝt dung dÞch ®ã.

Bµi 15:

1) TÝnh pH cña dung dÞch HA 0,1M (Ka = 10-3.75) . TÝnh pH cña dung dÞch X ®îc

t¹o thµnh khi trén 200ml dung dÞch HA 0,1M víi 200ml dung dÞch KOH 0.05M.

2) Cho hai muèi Ag2SO4 vµ SrSO4 vµo níc cÊt vµ khuÊy ®Òu cho ®Õn khi ®¹t ®îc

dung dÞch b·o hoµ ë nhiÖt ®é phßng. X¸c ®Þnh nång ®é ion Ag+ vµ Sr2+. BiÕt r»ng ë

nhiÖt ®é nghiªn cøu tÝch sè tan cña Ag2SO4 lµ 1,5. 10-5, cña SrSO4 lµ 2,8.10-7.

3) TÝnh ®é tan cña AgI trong dung dÞch NH3 1M, biÕt tÝch sè tan cña AgI = 10-16 ,

h»ng sè bÒn cña phøc Ag(NH3)2+ lµ 107,24.

Bµi 16:

1. Trong phßng thÝ nghiÖm cã çc dung dÞch bÞ mÊt nh·n: AlCl3, NaCl, KOH,

Mg(NO3)2, Pb(NO3)2, Zn(NO3)2, AgNO3. Dïng thªm mét thuèc thö, h·y nhËn biÕt mçi dung dÞch. ViÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng (nÕu cã).

2. Dung dÞch b·o hßa H2S cã nång ®é 0,100 M. H»ng sè axit cña H2S: K1 = 1,0 x

10-7 vµ K2 = 1,3 x 10-13. a) TÝnh nång ®é ion sunfua trong dung dÞch H2S 0,100 M khi ®iÒu chØnh pH = 2,0. b) Mét dung dÞch A chøa çc cation Mn2+, Co2+, vµ Ag+ víi nång ®é ban ®Çu cña

mçi ion ®Òu b»ng 0,010 M. Hoµ tan H2S vµo A ®Õn b·o hoµ vµ ®iÒu chØnh pH = 2,0 th× ion

nµo t¹okÕt tña. Cho: TMnS = 2,5 x 10-10 ; TCoS = 4,0 x 10 – 21 ; TAg2S = 6,3 x 10-50

Bµi 17:

1. TÝnh ®é ®iÖn li cña ion CO32 trong dung dÞch Na2CO3 cã pH =11,60 (dung dÞch

A). 2. Thªm 10,00 ml HCl 0,160 M vµo 10,00 ml dung dÞch A. TÝnh pH cña hçn hîp

thu ®îc. 3. Cã hiÖn tîng g× x¶y ra khi thªm 1 ml dung dÞch b·o hoµ CaSO4 vµo 1 ml dung

dÞch A.

Cho: CO2 + H2O HCO3 + H+ ; K = 10

6,35 a1

a2



05003505177 41

HCO3 H+ + CO3

2 ; K = 1010,33

§é tan cña CO2 trong níc b»ng 3,0.102 M.

TÝch sè tan cña CaSO4 b»ng 105,04; cña CaCO3 b»ng 10

8,35

Bµi 18:

Axit Photphoric lµ mét lo¹i ph©n bãn quan träng. Bªn c¹nh ®ã axit photphoric vµ muèi cña nã cã nhiÒu øng dông trong xö lý kim lo¹i, thùc phÈm, chÊt tÈy röa vµ c«ng nghiÖp chÕ t¹o thuèc ®¸nh r¨ng.

1. GÝa trÞ pK cña ba nÊc ph©n ly cña H3PO4 ë 25oC lµ: pKa1 = 2,12; pKa2 = 7,21; pKa3=12,32. ViÕt c«ng thøc baz¬ liªn hîp cña H2PO4

- vµ tÝnh gÝa trÞ Kb cña nã. Mét lîng nhá H3PO4 ®îc sö dông réng r·i ®Ó t¹o vÞ chua hay vÞ ch¸t cho nhiÒu

thøc uèng nh cola vµ bia. Cola cã tØ khèi 1,00gmL-1 chøa 0,05% H3PO4 vÒ khèi lîng.

2. TÝnh pH cña cola (bá qua nÊc ph©n li thø 2 vµ 3). Gi¶ sö r»ng nguyªn nh©n g©y ra tÝnh axit cña cola lµ do H3PO4.

Bµi 19:

Mét häc sinh ®iÒu chÕ dung dÞch b·o hoµ magie hydroxit trong níc tinh khiÕt t¹i 25oC. TrÞ sè pH cña dung dÞch b·o hoµ ®ã ®îc tÝnh b»ng 10,5.

a) Dïng kÕt qña nµy ®Ó tÝnh ®é tan cña magie hydroxit trong níc. Ph¶i tÝnh ®é tan theo mol.L-1 còng nh g/100mL.

b) H·y tÝnh tÝch sè tan cña magie hydroxit. c) H·y tÝnh ®é tan cña magie hydroxit trong dung dÞch NaOH 0,010M t¹i 25oC. KhuÊy trén mét hçn hîp gåm 10g Mg(OH)2 vµ 100mL dung dÞch HCl 0,100M

b»ng m¸y khuÊy tõ tÝnh trong mét thêi gian t¹i 25oC.

d) H·y tÝnh pH cña pha láng khi hÖ thèng ®¹t c©n b»ng. Bµi 20:

Hai yÕu tè quan träng nhÊt ¶nh hëng lªn ®é tan cña c¸c muèi khã tan lµ pH vµ sù cã mÆt cña t¸c nh©n t¹o phøc. B¹c oxalat lµ mét vÝ dô ®iÓn h×nh: TÝch sè tan cña nã trong níc lµ T = 2,06.10-4 t¹i pH=7. §é tan cña nã bÞ ¶nh hëng bëi pH khi anion oxalat ph¶n øng víi ion hydroni vµ b»ng t¸c nh©n t¹o phøc ch¼ng h¹n nh amoniac ®Ó t¹o phøc víi cation b¹c.

a) TÝnh ®é tan cña b¹c oxalat trong dung dÞch axit cã pH = 5,0. Hai h»ng sè ph©n li cña axit oxalic lÇn lît lµ: K1 = 5,6.10-2 vµ K2 = 6,2.10-6.

b) Víi sù cã mÆt cña amoniac th× ion b¹c t¹o thµnh hai d¹ng phøc Ag(NH3)+ vµ

Ag(NH3)2+. C¸c h»ng sè t¹o phøc tõng nÊc t¬ng øng sÏ lµ 1 = 1,59.103 vµ 2 =

6,76.103. TÝnh ®é tan cña b¹c oxalat trong dung dÞch chøa 0,02M NH3 vµ cã pH = 10,8.

Tổng quan lý thuyết -...

Documents

Transcript of Tổng quan lý thuyết -...