Phân loại và giải bài tập tích số tan trong các kì thi olympic

tổng hợp, phân loại tất cả các bài tập về tích số tan, bài tập ;iên quan đểm tích số tan trong các kỳ thi olympic hóa học Có sự chọn lựa, giải bài tập bằng phương pháp mới. Sắp xếp từ dễ đến khó, phù hợp cho việc luyện tập của các học sinh rèn luyện kĩ năng, chuẩn bị cho kì thi Olympic hóa học.

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thực hiện đề tài “Phân loại và giải bài tập tích số tan trong các kìthi Olympic” đã hoàn thành đúng như mục tiêu và yêu cầu đã được đề ra Để có kếtquả như hôm nay, ngoài sự nổ lực và cố gắng của bản thân em cũng đã nhận được sựquan tâm, hướng dẫn tận tình của quý thầy cô, bạn bè và gia đình Vì vậy, trang đầutiên của tiểu luận em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:

- Ban chủ nhiệm bộ môn hóa đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốttiểu luận này

- Cô Phan Thị Ngọc Mai – tổ trưởng tổ Hóa Lý đã đã trực tiếp hướng dẫn, sữabài tập một cách tận tình và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tiểu luậnnày

- Gia đình và bạn bè luôn quan tâm và động viên em

Em xin chân thành cám ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC 1 Lý do chọn đề tài 1

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1

4 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 3

1.1 Dung dịch 3

1.1.1 Khái niệm về dung dịch 3

1.1.2 Các đặc tính của dung dịch 3

1.1.3 Dung dich chưa bão hòa, dung dich bão hòa và dung dịch quá bão hòa .3

1.2 Độ tan 3

1.2.1 Khái niệm 3

1.2.2 Độ tan của hợp chất ít tan 3

1.2.3 Tích số tan 4

1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan 6

1.2.4.1 Các yếu tố vật lí 6

1.2.4.2 Các yếu tố hóa học 7

1.2.4.2.1 Ảnh hưởng của ion chung 7

1.2.4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ ion hydro 7

1.2.4.2.3 Ảnh hưởng của sự thủy phân của anion 8

1.2.4.2.4 Ảnh hưởng của sự thủy phân cation 8

1.2.4.2.5 Ảnh hưởng của các chất tạo phức phụ 9

1.2.4.2.6 Sự ảnh hưởng tạo phức với anion làm kết tủa – tính lưỡng tính 10

1.3 Phản ứng oxi hóa – khử 10

1.3.1 Định nghĩa 10

1.3.2 Thế điện cực và sức điện động của pin 10

1.4 Các định luật 11

1.4.1 Định luật tác dụng khối lượng 11

1.4.2 Định luật bảo toàn nồng độ ban đầu 11

1.4.3 Định luật bảo toàn điện tích 12

CHƯƠNG 2 PHÂN LOẠI VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP TÍCH SỐ TAN CỦA HỢP CHẤT ÍT TAN 13

2.1 Tính tích số tan từ độ tan 13

2.1.1 Bài tập cơ bản 13

2.1.2 Bài tập nâng cao 21

2.1.2.1 Dạng bài tập tìm điều kiện tạo thành hợp chất ít tan 21

2.1.2.2 Tính tích số tan từ độ tan của của hợp chất ít tan trong dung dịch chứa ion đồng dạng nhưng có thể bỏ qua quá trình phụ 42

2.1.2.3 Tính tích số tan từ độ tan khi có các quá trình phụ của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan 47

2.1.2.3.1 Bài toán chỉ tính đến quá trình phụ của gốc anion hoặc của gốc cation 47

2.1.2.3.2 Bài toán xét cả 2 quá trình phụ của gốc cation và anion 68

2.2 Tính tích số tan từ thế điện cực, sức điện động của pin hoặc các đại lượng

nhiệt động……… ………77

2.2.1 Tính tích số tan từ thế điện cực, sức điện động của pin 77

2.2.2 Tính tích số tan từ các đại lượng nhiệt động 89

KẾT LUẬN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài.

Mỗi năm cứ vào dịp kỉ niệm ngày giải phóng hoàn toàn miền Nam, thống nhất

Tổ Quốc, trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong, thành phố Hồ Chí Minh lại tổ chức

kì thi truyền thống Olympic 30/4 Kì thi đã được tổ chức liên tục từ năm 1994 đến nay,với quy mô ngày càng lớn, chất lượng ngày càng cao

Kỳ thi được tổ chức với nhiều môn thi như: Toán, Vật lí, Địa lí, Tin học…trong

đó có Hóa học – một trong những môn thi khó của kì thi Trong các nội dung thi củamôn hóa học ta thường bắt gặp dạng bài tập liên quan tới tích số tan

Tích số tan là một đại lượng hằng số cân bằng, nó có vai trò rất quan trọng vàđược dùng để đánh giá độ tan của một chất nào đó trong dung dịch bão hòa Tích sốtan và độ tan có mối liên hệ với nhau và ta có thể tính được tích số tan từ độ tan hoặcngược lại Do đó, chương phản ứng tạo thành hợp chất ít tan có vai trò rất quan trọng,

nó giúp phân loại được một số dạng bài tập liên quan tới tích số tan và độ tan

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, rất ít đề tài nghiên cứu về bài tập liênquan đến phản ứng tạo thành hợp chất ít tan trong các đề thi Olympic 30/4 môn Hóahọc, nên việc xây dựng một cơ sở lí thuyết cơ bản để có thể vận dụng giải bài tập liênquan tới tích số tan là việc cần thiết

Chính vì những lý do trên tôi chọn đề tài “Phân loại và giải bài tập tích số tanOlympic 30/4” Nhằm học hỏi và nâng cao hiểu biết của bản thân, tạo nguồn tài liệucho học sinh và các thầy cô trong việc ôn luyện chuẩn bị kì thi Olympic 30/4 có hiệuquả và đạt kết quả cao

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng cơ sở lí thuyết đơn giản về tích số tan, độ tan và phản ứng trao đổitạo thành hợp chất ít tan trong dung dịch Từ đó mà phân loại một số dạng bài tậpthường gặp về tính tích số tan trong đề thi Olympic Hóa học 30/4 và giải các bài tập

đó dựa vào cơ sở lí thuyết ở trên

Làm quen với nghiên cứu khoa học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Tóm tắt lí thuyết về phần tích số tan, độ tan, các yếu tố ảnh hưởng tới độ tan.Nghiên cứu cách vận dụng kiến thức đơn giản về độ tan, về sức điện động đểgiải các dạng bài tập về tích số tan

4 Đối tượng nghiên cứu

Cơ sở lí thuyết đơn giản về tích số tan và một số dạng bài tập thường gặpvềmtích số tan trong chương trình phổ thông, trong đề thi cũng như trong chương trìnhcao đẳng và đại học

5 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tài liệu:

Từ sách giáo trình đại học đưa ra lí thuyết đơn giản về phản ứng tạo thành hợpchất ít tan

Giải các bài tập về tích số tan dựa vào độ tan, thế điện cực và sức điện động củapin, các hằng số nhiệt động từ đó mà phân dạng và rút ra phương pháp giải

CHƯƠNG 1.

CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN

1.1.1 Khái niệm về dung dịch.

Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất giữa dung môi và chất tan

1.1.3 Dung dich chưa bão hòa, dung dich bão hòa và dung dịch quá bão hòa

Dung dich chưa bão hòa là dung dịch còn hòa tan thêm được chất tan đó nữa ởđiều kiện đã cho

Dung dịch bão hòa là dung dịch không thể hòa tan thêm được chất tan đó nữa ởđiều kiện đã cho

Dung dịch quá bão hòa là dung dịch chứa lượng chất tan nhiều hơn so với lượngchất tan trong dung dịch bão hòa ở điều kiện đó

Ví dụ: hoà tan muối ăn vào nước sẽ được một dung dịch Nếu tiếp tục thêm muốivào dung dịch thì sẽ đến một lúc muối không thể tan thêm được nữa Ta thu đượcmộtdung dịch bão hòa

1.2.1 Khái niệm.

Độ tan (S) của một chất là số gam chất đó tan được trong 100 g nước để tạo thànhdung dịch bão hòa ở một nhiệt độ xác định

1.2.2 Độ tan của hợp chất ít tan.

Khi hòa tan chất điện li ít tan MmAn trong nước thì các ion Mn+, Am- các phần tửcấu trúc mạng lưới tinh thể chất điện li, sẽ bị hyđrat hóa và chuyển vào dung dịch dướidạng phức chất aqua: M(H2O)Xn+, A(H2O)ym-

Khi hoạt độ các ion M(H2O)Xn+, A(H2O)ym- trong dung dịch tăng lên đến một mức

độ nào đó thì xảy ra quá trình ngược lại, có nghĩa là một số ion hyđrat hóa sẽ kết tủalại trên bề mặt tinh thể Đến một lúc nào đó thì tốc độ của quá trình thuận (quá trìnhhòa tan chất rắn) và nghịch (quá trình các ion kết tủa), chúng ta sẽ có cân bằng thiếtlập giữa pha rắn và dung dịch bão hòa:

(pha rắn) (dung dịch bão hòa)

Khi cân bằng (1.1) đạt trạng thái cân bằng, lúc đo thu được một dung dịch bão hòa

là dung dịch có chứa một lượng chất tan nhất định, lượng chất tan đó được gọi là độtan (S) Độ tan S có thể được biểu diễn bằng các đơn vị khác nhau: g/100g dung môi,g/l, mol/l

Nếu theo (1.1) ta có thể hiểu khái niệm độ tan như sau:

Độ tan là nồng độ của chất điện li trong dung dịch bão hòa ở điều kiện đã cho.Khái niệm này chỉ đề cập đến chất rắn tan trong dung môi nước và độ tan chính làlượng chất tan điện li thành các ion Đây là vấn đề cần hiểu về độ tan của các hợp chất

ít tan trong cân bằng ion

Như vậy, trong một dung dịch xác định tại một nhiệt độ không đổi thì tích số hoạt

độ các ion trong dung dịch bão hòa của hợp chất ít tan là một giá trị không đổi và bằng

Để tìm được hệ số hoạt độ ta cần tính lực ion ():

Lực ion  biểu thị tương tác tĩnh điện giữa các ion trong dung dịch

+ Với dung dịch có lực ion  0,01hệ số hoạt độ được tính theo công thức:

2

log f 0,5.Z + Với dung dịch có lực ion 0,010,5hệ số hoạt độ được tính theo côngthức:

2

0,5.Z log

2 8

0,5.Z log

r : bán kính ion ngậm nước tính theo cm.

A : hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào bản chất của chất điện ly và dungmôi

Trong dung dịch rất loãng, tương tác tĩnh điện giữa các ion không đáng kể  0,

f = 1 nên ta có nồng độ bằng hoạt độ (A) = [A].1 = [A].

Trong dung dịch của muối ít tan, không chứa chất điện ly phụ, thì lực ion củadung dịch thường rất bé  0, và ta coi f = 1 Khi đó, biểu thức tích số tan có dạnggần đúng:

+ Trong dung dịch bão hòa, tích số ion bằng tích số tan :

+ Trong dung dịch chưa bão hoà, tích số ion nhỏ hơn tích số tan :

+ Trong dung dịch quá bão hòa , tích số ion lớn hơn tích số tan :

Ví dụ: Độ tan (theo g/100 g H2O) của một số chất tan trong nước ở 20o C:

Bản chất của dung môi: Với các dung môi khác nhau thì độ tan của một chất làkhác nhau ở cùng một điều kiện

Ví dụ: Độ tan của KI (theo % khối lượng) trong các dung môi ở 20oC

Dung môi H2O NH3(lỏng) CH3OH CH3COCH3

Nhiệt độ: Nhiệt độ thay đổi thì độ tan cũng thay đổi Sự thay đổi này có liên quanđến hiệu ứng nhiệt khi hòa tan Đối với những chất thu nhiệt khi hòa tan, thì độ tan sẽtăng theo nhiệt độ và ngược lại

thường tăng khi tăng nhiệt độ.

+ Với chất tan là chất khí thì quá trình hòa tan thường tỏa nhiệt nên độ tan thườnggiảm khi tăng nhiệt độ

Ngoài ra độ tan còn phụ thuộc vào áp suất, trạng thái vật lí của pha rắn, thànhphần của dung dịch (lực ion, chất tạo phức, pH )

1.2.4.2 Các yếu tố hóa học

1.2.4.2.1 Ảnh hưởng của ion chung.

Từ ảnh hưởng của ion chung tới độ tan nên ta có thể tính trực tiếp tích số tan từ độtan ở lực ion nào đó, nhưng chỉ đối với trường hợp khi chất kết tủa là chất điện li mạnhtrong dung dịch và các ion của nó không tham gia vào các phản ứng phụ khác

Kết tủa MmAn có dạng sơ đồ sau:

nS, Ksp là tích số tan Ta có thể tính trực tiếp tích số tan từ độ tan theo biểu thức sauđây:

[ n ] [m m ]n ( ) (m )n sp

Chú ý rằng, khi tính chính xác thì giá trị tích số tan Ks phụ thuộc vào lực ionchung trong đó có phần của các ion do kết tủa tan ra

1.2.4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ ion hydro.

Nếu anion của kết tủa là gốc của axit yếu thì độ tan của kết tủa thay đổi theo độaxit

- Trước hết, ta xét muối của đơn axít yếu HA:

n n

Trong đó 1

[H ]

a a

K K

  

Nếu đã biết [H+] thì có thể tính được 1 và thay vào K sp thì sẽ tính được

độ tan của MA n

- Xét muối của axít hai nấc ta cũng suy luận tương tự như trên, chỉ khác lànồng độ của ion anion hoá trị hai [A2-] được biểu diễn bằng 2C A, trong đó

2

 là phần của toàn bộ lượng A ở dạng A2-

1.2.4.2.3 Ảnh hưởng của sự thủy phân của anion.

Xét hợp chất ít tan MA, với anion bị thủy phân trong nước :

Trong những trường hợp khác, lại có thể xem nồng độ hydroxit thủy phân là vôcùng bé so với lượng tạo thành do thủy phân nên có thể bỏ qua quá trình thủy phâncủa H2O

1.2.4.2.4 Ảnh hưởng của sự thủy phân cation

Các cation của nhiều kim loại nặng thủy phân ở mức độ đáng kể, do đó ảnh hưởngđến độ tan của các muối khó tan của chúng

Xét quá trình thủy phân của cation Mn+ trong dung dịch theo các nấc :

( 1) 2

axit là cation hydrat hóa ion Mn+.Do đó có thể tính được phần của kim loại ở trạngthái hydrat hóa theo phương trình dạng :

[H ][H ] [H ] [H ] K K K

1.2.4.2.5 Ảnh hưởng của các chất tạo phức phụ.

Tác dụng của chất tạo phức X với muối ít tan xảy ra theo phương trình sau :

Áp dụng định luật bảo toàn nồng độ đầu đối với M ta thu được :

2

2

1 2

1.3.2 Thế điện cực và sức điện động của pin.

- Thế điện cực tiêu chuẩn : Thế điện cực tiêu chuẩn của một cặp oxi hóa – khử làsức điện động của pin tạo bởi hệ oxi hóa – khử đó (đo ở điều kiện tiêu chuẩn) vớiđiện cực hydro tiêu chuẩn

trên để tìm ra tích số tan.

1.4.1 Định luật tác dụng khối lượng.

Định luật do Gulberg, Wage (Na Uy) đưa ra năm 1864, nhằm xác định trạng tháicân bằng của một phản ứng

Trong phần này chỉ nghiên cứu cân bằng trong dung dịch lỏng :

Xét phản ứng:

mA(dd) + nB(dd) pC(dd) + pD(dd)

Người ta cũng chỉ rằng:

[ ] [ ][ ] [ ]

C D K

C

K Ag

1.4.2 Định luật bảo toàn nồng độ ban đầu.

Nồng độ ban đầu của một cấu tử bằng tổng nồng độ cân bằng của các dạng tồn tại của cấu tử đó có mặt trong dung dịch Nếu cấu tử tồn tại ở dạng đa nhân thì phải nhân nồng độ đó với hệ số tương ứng

Ví dụ: Biểu diễn định luật bảo toàn nồng độ đầu trong dd FeCl3, biết Fe tồn tại dưới dạng Fe3+, FeOH2+, Fe(OH)2 , Fe2(OH)24+, FeCl2 , FeCl2+, FeCl3, H[FeCl4]:

 2FeCl2  3 FeCl3 4 FeCl4 

1.4.3 Định luật bảo toàn điện tích.

Trong dung dịch tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm.Từ đó suy ra tổng sốmol điệnt tích dương bằng tổng số mol điện tích dương.

A (x :mol);B (y :mol); C (z :mol)

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

Giải: Sau khi trộn 2 2 4 3

K SO

0,002

102

M K

Vậy có xuất hiện kết tủa

Bài 2 Thêm dung dịch Ag+ vào dung dịch hỗn hợp Cl- 0,1 M và CrO42- 0,01 M.Tính nồng độ cân bằng của ion Cl- khi kết tủa đỏ nâu Ag2CrO4 bắt đầu xuất hiện Cho

5

K[Ag ] [C r ] K [Ag ]

[C r ]10

2 Khi ion thứ hai bắt đầu kết tủa thì ion thứ nhất có nồng độ là bao nhiêu ?

Biết tích số tan của AgCl là 1010

KCl K Cl KI K I

1 Xét điều kiện để các ion kết tủa:

+ Ion Cl- kết tủa khi:

=> khi nồng độ [Ag+]=10-9 M thì ion Cl- bắt đầu kết tủa

+ Ion I- kết tủa khi:

=> khi nồng độ [Ag+] = 10-15 M thì ion I- bắt đầu kết tủa

Vậy: ion I- sẽ kết tủa trước

2 Khi ion thứ hai (Cl-) bắt đầu kết tủa thì ion thứ nhất (I-) có nồng độ:

Ta có:

16

7 10

[I ] [Cl ][Cl ] [I ]

10 = 0,1 10

(Olympic 2007– THPT Huỳnh Mẫn Đạt, Kiên Giang)

Giải:

Khi dung dịch xuất hiện màu đỏ [Fe SCN( ) ] 102   5M

=> [Fe3+] còn lại = 10-4 - 10-5= 9.10-5M

3 2 2 4

2 3

cb

Fe SCN K

1 Kết tủa nào thu được trước.

2 Nồng độ ion thứ nhất còn lại bao nhiêu khi ion thứ hai bắt đầu kết tủa.

Biết H2C2O4 có các hằng số axit tương ứng là pK1 = 1,25; pK2 = 4,27

Tích số tan của CaC2O4 là 10-8.60; MgC2O4 là 10-4.83

(Olympic 2006 - THPT Chuyên Lê Hồng Phong, TP Hồ Chí Minh)

Giải:

1 Do C Mg2  C Ca2  và K sp CaC O 2 4 K sp MgC O 2 4 nên ta sẽ thu được kết tủa CaC2O4 trước

2 Kết tủa CaC2O4 bắt đầu xuất hiện khi:

2 4

2 4

8,6

.

[ ] sp CaC O

sp MgC O

K Mg

2 Trộn 10ml dung dịch AgNO3 0,001M với 40ml dung dịch NaCl 0,02M Phản ứng

có tạo thành kết tủa không? Biết 10

2 2

Fe OH H O Fe OH H

Al H O AlOH H AlOH H O OH H

Do đó, khi pha loãng các dung dịch FeCl3 và Al2(SO4)3 ta thấy xuất hiện kết tủa

Để tránh hiện tượng này, ta thêm vào dung dịch một ít axit HCl hay H2SO4 đậm đặc

Vậy có kết tủa AgCl xuất hiện

Bài 8 Trộn 10ml dung dịch MgCl2 0,02M với 10ml dung dịch chứa NH3 0,1M

và NH4Cl 0,1M Cho biết có kết tủa Mg(OH)2 hay không?

Biết K sp 6.10 10

 và K NH4= 5.5.10-10

(Olympic 2006 - THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm, Quảng Nam)

Giải: Nồng độ sau khi trộn:

Các quá trình xảy ra:

4

2 2

0,05 0,05 0,05M

10

5,5.10: 0,05

: 0,05

w b NH

Vậy không xuất hiện kết tủa

Bài 9 A là dung dịch chứa AgNO3 0,01M; NH3 0,25M; và B là dung dịch hỗn hợp chứa Cl-, Br-, I- đều có nồng độ 10-2M Trộn dung dịch A với dung dịch B (giả thuyết nồng độ đầu không đổi) thì kết tủa nào được tạo thành ? Trên cơ sở đó hãy đề nghị phương pháp nhận biết sự có mặt ion Cl- trong một dung dịch hỗn hợp chứa Cl-,

Br-, I- Cho Ksp.AgCl = 10-10; Ksp.AgBr = 10-12,3; Ksp.AgI = 10-16

(Olympic 2012 - THPT Chuyên Hùng Vương, Bình Dương)

Giải: Trong dung dịch A xảy ra các quá trình:

Ag NH Ag NH bd

: 2 : 0,01- 0,

Ag NH Ag NH bd

 => có xuất hiện kết tủa

Để nhận biết sự có mặt ion Cl- ban đầu ta dùng dung dịch (A) để loại bỏ ion Br- và I-, sau đó thêm một ít axit vào để làm tăng nồng độ Ag+ dẫn đến kết tủa AgCl xuất hiện

Bài 10

1 Dung dịch X gồm Na2S 0,01M, KI 0,06M, Na2SO4 0,05M Tính pH của dung dịchX

2 Thêm dần Pb(NO3)2 vào dung dịch X cho đến nồng độ 0,09M thì thu được kết tủa A

và dung dịch B Cho biết thành phần hóa học của kết tủa A và dung dịch B Tính nồng

độ các ion trong dung dịch B (không kể sự thủy phân của các ion, coi thể tích thay đổikhông đáng kể khi thêm Pb(NO3)2)

Cho: axit có H2S pK1 = 7,00, pK2 = 12,90, HSO4- có pK = 2,00

Tích số tan của PbS = 10-26, PbSO4 = 10-7,8, PbI2 = 10-7,6

(Olympic 2015 – THPT Gia Định, TP Hồ Chí Minh)

Giải:

1 Tính pH của dung dịch X.

2 2

1010

K K

Ta thấy K1 >> K2 => cân bằng (1) quyết định pH của dung dịch

Gọi x (mol/l) là nồng độ S2- bị thủy phân

2 2

2 1,1

H OH K

Vậy có xuất hiện kết tủa PbI2.Vậy thành phần kết tủa A gồm: PbS, PbSO4 và PbI2.

Dung dịch B gồm: K+ (0,06M), Na+ (0,12M), ngoài ra còn các ion: Pb2+, SO42-,

S2- do các kết tủa tan ra, ở nồng độ nhỏ

Gọi s1, s2, s3 lần lượt là độ tan của PbS, PbSO4 và PbI2

7,8

26

2 2s

K

M Pb

2.1.2 Bài tập nâng cao.

2.1.2.1 Dạng bài tập tìm điều kiện tạo thành hợp chất ít tan.

Bài 1 Xác định nồng độ NH3 có lẫn NH4Cl cần thiết để ngăn cản sự kết tủa Mg(OH)2 trong 1 lít dung dịch chứa 0,01 mol NH3 và 0,001 mol Mg2+, biết rằng tích sốion hóa của NH3 bằng 1,8.10-5 và tích số tan của Mg(OH)2 bằng 7,1.10-12

(Olympic 2007– THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm, Quảng Nam)

Giải:

Điều kiện để không tạo thành kết tủa Mg(OH)2:

5

3 3

[OH ] 8, 43.10.[NH ]

(Olympic 2007 – THPT Bỉm Sơn, Thanh Hóa)

Giải:

1 Kết tủa BaSO4 xuất hiện khi : 4

11 sp.BaSO

2 + SO 4.10 2.10

2 4

2 4

11 sp.BaSO

5 sp.Ag SO

10

9

[ ]10 10

4 4

10 10

=>Kết tủa AgCl xuất hiện trước

Khi kết tủa thứ 2 (Ag2CrO4) xuất hiện thì [Ag] 10 4

Bài 4 Có tạo kết tủa Mg(OH)2 không khi:

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

2 Trộn 2 thể tích bằng nhau của hai dung dịch Mg(NO3)2 2.10-3M và NH3 4.10-3M Biết rằng: K sp Mg OH ( ) 2= 10-11 và Kb(NH3) = 1,8.10-5

(Olympic 2008 - THPT Mạc Đỉnh Chi, TP Hồ Chí Minh)

Giải:

=> không có kết tủa Mg(OH)2 xuất hiện

2 Các quá trình xảy ra:

3 3

b

OH NH x K

=> Có kết tủa Mg(OH)2 xuất hiện

Bài 5 Nêu hiện tượng và viết phương trình phản ứng cho các thực nghiệm sau:

Dung dịch A chứa các ion S2- 0,01M: Cl- 0,01M Cho AgNO3 từ từ vào dung dịch A, sau đó thêm tiếp KCN từ từ cho đến dư vào dung dịch thu được

Ban đầu khi cho AgNO3 từ từ đến dư vào dung dịch A:

+ Kết tủa AgCl xuất hiện khi:

2 2

49,7

KII rất nhỏ, nên kết tủa Ag2S hầu như không tạo phức tan với KCN

Vậy khi thêm KCN vào AgCl tan tạo phức, còn lại màu đen do Ag S2 không tan trong KCN

2

7 2

Vậy có xuất hiện kết tủa CdS

Bài 7 Dung dịch bão hòa H2S có nồng độ 0,10 M Hằng số axit của H2S:

K1 = 1,0.10-7; K2 = 1,3.10-13

a Tính nồng độ ion sunfua trong dung dịch H2S 0,10M khi điều chỉnh pH = 3,0

b Một dung dịch A chứa các cation Mn2+, Ag+ với nồng độ ban đầu mỗi ion đều bằng 0,01M Hòa tan H2S vào dung dịch A đến bão hòa và điều chỉnh pH = 3,0 thì ion nào tạo kết tủa ?

10 1,3.10

.[ ][ ] [ ]

b Trong dung dịch pH = 3 bão hòa H2S nồng độ [H S2 ] 0,1 M => [S2-] = 1,3.10-15 M

+ Ion Mn2+ kết tủa khi:

=> không xuất hiện kết tủa.

+ Ion Ag+ kết tủa khi:

2 2

=> Có xuất hiện kết tủa Ag2S

Bài 8 Khi hòa tan H S2 vào nước để được dung dịch bão hòa thì nồng độ dung dịch gần bằng 0,1M Dung dịch có chứa ba tiểu phân 2

2

(H S HS S,  ,  )

mà tỉ lệ của chúng tùy thuộc vào độ axit của dung dịch Các hằng số axit của H S2 là 7

  trong dung dịch H S2 0,100 M với pH = 2,0

b Một dung dịch chứa các cation Mn2 ,Co2  và Ag với nồng độ ban đầu của mỗi ionđều bằng 0,010M Ion nào sẽ kết tủa khi bão hòa dung dịch với H S2 và điều chỉnh pH

2

10 1,3.10

=> khi nồng độ [S2-] = 2,5.10-8 M thì ion Mn2+ bắt đầu kết tủa.

+ Ion Co2+ kết tủa khi:

21

=> khi nồng độ [S2-] = 4.10-9 M thì ion Co2+ bắt đầu kết tủa

2

50

=> khi nồng độ [S2-] = 6,3.10-46 M thì ion Ag+ bắt đầu kết tủa

Vậy các ion kết tủa theo thứ tự Ag+, Co2+, Mn2+

Bài 9 Nếu tính toán chính xác thì có thể dùng dung dich amoni oxalate

((NH4)2C2O4 để tách 2 ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi dung dịch A được không ?

Biết nồng độ của mỗi ion trong dung dịch A là 0,020 M

2 4

9 2,3.10

Vậy CaC2O4 kết tủa trước

Giả sử ta đã tách được hoàn toàn ion Ca2+ ra khỏi hỗn hợp, Ca2+ được xem như tách hoàn toàn ra khỏi hỗn hợp khi 2 6

Ta thấy: sau khi tách được hoàn toàn ion Ca2+ ra khỏi hỗn hợp nồng độ của ion

[C O ] 2,3.10 M

 nhỏ hơn 4,3.10-3 M (nồng độ để kết tủa MgC2O4 xuất hiện) nên ta

có thể tách 2 ion này khỏi dung dịch bằng phương pháp trên

Bài 10 Có cân bằng sau ở 250C xảy ra trong dung dịch nước:

Pb OH I PbI H

    

1 Ở điều kiện chuẩn phản ứng xảy ra theo chiều nào ?

2 Có kết tủa PbI2 không nếu trong dung dịch bão hòa Pb(OH)2 có chứa KI 0,1M ?

3 Tính nồng độ tối thiểu của HNO3 để Pb(OH)2 bắt đầu phản ứng với H+ theo phản

4.10

5.108.10

sp Pb OH

sp PbI

K K K

4[ ].[I ] 10 0,1 10 K

14 2

(Olympic 2010 – THPT Chuyên Lê Quý Đôn, Khánh Hòa)

Giải: Ion Ba2+ được xem như tách hoàn toàn khi [Ba2+] = 10-6M

Để kết tủa hoàn toàn BaCrO4: 2 2 4

Vậy để kết tủa hoàn toàn Ba2+ mà không xuất hiện kết tủa SrCrO4 ta cần điều chỉnh pH dung dịch trong khoảng: 3,6pH 3,9.

Bài 12 Có xuất hiện kết tủa không khi trộn những thể tích như nhau của 2 dung

dịch KCl và [Ag(NH3)2]NO3 đều có nồng độ là 0,02M ?

Biết hằng số không bền Kkb của [Ag(NH3)2]+ là 9,31.10-8 và Ksp.AgCl = 1,56.10-10

Giải: Các quá trình xảy ra trong dung dịch

8

2 3

3 2

.[ ( ) ]4[ ]

kb kb

Ag NH Ag

Vậy có kết tủa xuất hiện

Bài 13 Cần thêm bao nhiêu NH3 vào dung dịch Ag+ 0,004 M để ngăn cản sự kết tủa AgCl khi nồng độ lúc cân bằng [Cl-]= 0,001 M

Ksp.AgCl=1,8.10-10 ; Kkb(hằng số không bền) = 6.10-8

(Olympic 2006 – THPT Chu Văn An, Ninh Thuận)

Giải: Kết tủa AgCl không xuất hiện khi:

.

10

7

[Cl ]1,8.10

K của phản ứng trên rất lớn nên phản ứng xem như xảy ra hoàn toàn theo chiều thuận.Lượng Ag+ tham gia tạo phức với NH3 là:

3 2

2 2

Để xuất hiện kết tủa thì: Ksp.MS < 10 24

+ Ksp.HgS < 10-24 => nên xuất hiện kết tủa HgS

+ Ksp.CdS  10-24 => không xuất hiện kết tủa CdS

+ Ksp.ZnS > 10-25 => không xuất hiện kết tủa ZnS

Bài 15

1 Tính nồng độ ion Fe3+ trong dung dịch (dung môi nước) để bắt đầu có kết tủaFe(OH)3 xuất hiện pH của dung dịch lúc này là bao nhiêu ? Biết rằng các hằng số axitcủa Fe3+ là K1 >> K2 >> K3 và K1 = 10-2,2,K sp Fe OH ( ) 3= 10-38

2 Trộn 100ml dung dịch Pb(NO3)2 2.10-3M với 100ml dung dịch Na2SO4 2.10-3M Khối lượng kết tủa thu được bao nhiêu? K sp PbSO 4= 2.10-8

(Olympic 2008 – THPT Hùng Vương, Gia Lai)

Fe H O FeOH H K C

Gọi s là độ tan của PbSO4 trong dung dịch

Bài 16 Người ta dự định làm kết tủa CdS từ một dung dịch có chứa Cd2+

([Cd2+] = 0,02M), ([Zn2+] = 0,02M) bằng cách làm bão hòa một cách liên tục dung dịchvào H2S

1 Người ta phải điều chỉnh pH của dung dịch trong giới hạn nào để có kết quả một số

lượng tối đa CdS không làm kết tủa ZnS ?

2 Tính [Cd2+] còn lại sau khi ZnS bắt đầu kết tủa Dung dịch bão hòa có [H2S] = 0,1M

Ta cần điều chỉnh S2   5.10 21 (1) để không làm ZnS kết tủa.

-7

2 2 2

K =10

K =1,3.102

1,3.10 0,1 1,3.10

H S K

H S

K H S S

8 22

[Cd ] [Zn ]

[Cd ] [Zn ]

10 = 0,02 2.10

Bài 17 Đánh giá khả năng tách ion Mg2+ ra khỏi ion Al3+ bằng dung dịch NH3

từ hỗn hợp gồm MgCl2 0,01M và AlCl3 0,01M Cho biết hằng số tạo phức hidroxo củaion Al3+ và Mg2+ lần lượt là 10-4,3 và 10-12,8, tích số tan của Al(OH)3 và Mg(OH)2 lần lượt là 10-32,4 và 10-10,9

(Olympic 2007 – THPT Chuyên Hùng Vương, Bình Dương)

Giải: Xét quá trình tạo phức hydroxo:

Bỏ qua quá trình tạo phức hidroxo của Mg2+ do 2 << 1

Gọi x (mol/l) là nồng độ Al3+ tạo phức hidroxo với nước:

3 2 2

4,3

3 4

: 0, 01: 0, 01 x x x[ ( ) ].[ ] x10

x 6,83.10[ ] 0, 01 x 0,01 6,83.10 9,32.10

Al H O Al OH H bd

cb

Al OH H Al M

Vậy ta có thể tách ion Mg2+ ra khỏi dung dịch

Bài 18 Trộn dung dịch X chứa BaCl2 0,01M và SrCl2 0,1M với dung dịch

K2Cr2O7 1M, có các quá trình sau đây :

Tính pH để có kết tủa hoàn toàn Ba2+ dưới dạng BaCrO4 mà không kết tủa SrCrO4

(Olympic 2006 - THPT Trần Quốc Tuấn, Quãng Ngãi)