chuyên đề dung dịch – nồng độ dung dịch

Hơn nữa khi học đến phần Dung dịch là học sinh bắt đầu được tiếp xúc với Dạng bài tập tính theo PTHH – Đây là dạng bài tập cơ bản và quan trọng nhất của Môn hóa học ở bậc trung học.. Đó

CHUYÊN ĐỀ : DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH.

Tác giả chuyên đề: Trần Hoài Nam Chức vụ : Giáo viên

Đơn vị công tác : Trường THCS Vĩnh Tường.

Huyện Vĩnh Tường – Tỉnh Vĩnh phúc Đối tượng : Học sinh lớp 8

Số tiết : 9 tiết.

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi được phòng giáo dục đặc biệt quan tâm, được nhà trường và các bậc cha mẹ học sinh nhiệt tình ủng

hộ Giáo viên được phân công dạy bồi dưỡng Học sinh giỏi môn Hoá Học đã có nhiều cố gắng trong việc nghiên cứu để hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên trong thực tế dạy bồi dưỡng Học sinh giỏi môn Hoá Học còn nhiều khó khăn cho

cả thầy và trò

Là một giáo viên được thường xuyên tham gia bồi dưỡng Học sinh giỏi môn Hoá học THCS, tôi đã có dịp tiếp xúc với một số đồng nghiệp, khảo sát từ thực tế khi trực tiếp dạy Đội tuyển sinh giỏi môn Hoá học 8 + 9, tôi đã thấy được nhiều vấn đề mà nhiều học sinh còn lúng túng, nhất là việc nắm bắt kiến thức một cách

có hệ thống từ lớp 8 đến lớp 9

Xuyên suốt từ lớp 8 lên lớp 9, hầu hết các bài tập hóa học đều liên quan đến dung dịch Hơn nữa khi học đến phần Dung dịch là học sinh bắt đầu được tiếp xúc với Dạng bài tập tính theo PTHH – Đây là dạng bài tập cơ bản và quan trọng nhất của Môn hóa học ở bậc trung học Chính vì vậy khi Giáo viên dạy về nồng độ dung dịch ở lớp 8 cần xây dựng được hệ thống kiên thức trọng tâm nhất, giúp cho học sinh vận dụng sau này Đó là lí do trong nhiều năm qua khi bồi dưỡng Đội tuyển học sinh giỏi môn hóa học tôi rất coi trọng chuyên đề:

“Dung dịch – Nồng độ dung dịch”

Để chuẩn bị cho việc dạy chuyên đề này trên lớp, hàng năm tôi luôn dành thời gian sưu tầm tài liệu, các đề thi của Huyện, của Tỉnh và các tỉnh khác, những nội dung hay, những câu hỏi sáng tạo về “Dung dịch – Nồng độ dung dịch” tôi luôn có đánh giá, có ý kiện nhận định của mình trong sổ bồi dưỡng chuyên môn Sau quá trình áp dụng chuyên đề này, đội tuyển sinh giỏi môn Hoá học tham dự kì thi học sinh giỏi cấp tỉnh đã đạt được kết quả tốt hơn những năm học trước

PHẦN NỘI DUNG.

I KIẾN THỨC CƠ BẢN.

1 Các Khái niệm.

1.1 Dung môi:

Dung môi là chất có khả năng khuyếch tán chất khác để tạo thành dung dịch

Ví dụ: Nước, rượu, xăng,

1.2 Chất tan:

Chất tan là chất bị khuyếch tán trong dung môi

Ví dụ: Đường kính, muối ăn,

1.3 Dung dịch:

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

Ví dụ: Dung dịch muối ăn = Hỗn hợp: Chất tan NaCl + Dung môi H2O

1.4 Dung dịch bão hòa:

Dung dịch bão hòa là dung dịch không thể hòa tan thêm chất tan ở nhiệt độ xác định

1.5 Dung dịch chưa bão hòa:

Dung dịch chưa bão hòa là dung dịch có thể hòa tan thêm chất tan ở nhiệt độ xác định

* Biện pháp hòa tan nhanh chất rắn trong nước :

- Khuấy đều dung dịch

- Đun nóng dung dịch

- Nghiền nhỏ chất rắn

2 Công thức tính Nồng độ dung dịch.

2.1 Nồng độ phần trăm (Ký hiệu C%).

2.1.1 Khái niệm:

Nồng độ phần trăm của dung dịch là số gam chất tan có trong 100 gam dung dịch

2.1.2 Công thức.

Trong đó: m dung dịch = m chất tan + m dung môi

C%: Nồng độ phần trăm

mchất tan: khối lượng chất tan (gam)

mdung dịch: khối lượng dung dịch ( gam)

mdung môi: khối lượng dung môi (gam)

2

C% =

Ta cũng có: mchất tan = mdungdịch 100 %

%

C



; mdung dịch = mchất tan %

%

100

C



* Chi nhớ:

d : là khối lượng riêng của dung dịch (g/ml) 2.1.3 Ví dụ.

Ví dụ 1:

Hòa tan 4 gam NaCl trong 80 gam H2O Tính nồng độ phần trăm của dung dịch thu được

Giải:

Số gam dung dịch là : 2 + 80 = 82 gam

Nồng độ % của dung dịch NaCl là: C% = 100 % 4 , 76 %

84

Ví dụ 2:

Cần bao nhiêu gam NaOH để pha chế được 3 lít dung dịch NaOH 10% Biết khối lượng riêng của dung dịch là 1,115 g/ml

Giải:

Số gam dung dịch NaOH cần để pha chế là:

m = 3000 x 1,115 = 3345 gam

Số gam NaOH cần dùng là: 3345 334 , 5gam

100

2.2 Nồng độ mol của dung dịch (Ký hiệu C M )

2.2.1 Khái niệm:

Nồng độ mol là số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch

2.2.2 Công thức

Trong đó: CM : nồng độ mol/l của dung dịch

nchất tan : số mol chất tan

Vdung dịch : thể tích dung dịch (lít)

(1 lit = 1000 ml = 1dm 3 = 1000 cm 3 )

CM =

Ta có: nchất tan =

tan

tan

chat

chat

M

m

= CM Vdung dịch

Vdung dịch

M

chat

C

n tan



2.2.3 Ví dụ.

Ví dụ 1:

Hòa tan 20 gam NaOH vào nước thu được 400 ml dung dịch Tính nồng độ

mol của dung dịch

Giải

Số mol NaOH là: 20 : 40 = 0,5 mol

Nồng độ mol của dung dịch là

CM dd NaOH = = 1,25 M

Ví dụ 2:

Tính nồng độ phần trăm của 1000ml dung dịch NaOH 2M có khối lượng riêng d = 1,08 g/ml

Giải

Áp dụng công thức tính : m = V x d

Khối lượng của 1 lít dung dịch NaOH 2M (D=1,08g/ml) là:

1000 x 1,08 = 1080 gam

Số mol NaOH: 1 2 = 2 mol

Số gam chất tan NaOH là : 2 x 40 = 80 gam

Nồng độ %: C% = 100 % 7 , 4 %

1080

II BÀI TẬP ÁP DỤNG.

1 Dạng 1: Tính nồng độ dung dịch (C%; C M ) khi hòa tan chất tan vào nước – Không có phản ứng xảy ra.

1.1 Đặc điểm:

* Hòa tan chất rắn, lỏng , khí vào dung môi nước tạo thành dung dịch X

* Yêu cầu : Tính nồng độ dung dịch (C%; CM) cảu dung dịch X?

1.2 Phương pháp:

Tính được số mol chất tan (nct) Sau đó thay nct vào công thức để tính nồng

độ dung dịch (C%; CM)

4

1.3 Bài tập:

Bài tập 1:

a) Hòa tan 24,4 gam BaCl2 xH2O vào 175,6 gam H2O thu được dung dịch 10,4% Tính x

b) Cô cạn từ từ 200 ml dung dịch CuSO4 0,2M thu được 10 gam tinh thể CuSO4 yH2O Tính y

Giải

a)

Dung dịch thu được là BaCl2 Khối lượng của muối BaCl2 là:

m BaCl x 20 , 8gam

100

4 , 10 ) 6 , 175 4 , 24 (

Số mol của muối BaCl2 là: n BaCl2  20 , 8 : 208  0 , 1mol

Từ BaCl2 xH2O  0 , 2

18

8 , 20 4 , 24 1 , 0

2  x  

Công thức của muối ngậm nước là BaCl2.2 H2O

b)

Số mol CuSO4 là: n CuSO4  0 , 2 0 , 2  0 , 04mol

18

160 04 , 0 10 04 , 0

2  y   

Công thức của muối ngậm nước là CuSO4 5H2O

Bài tập 2:

Hoà tan 5,72 gam Na2CO3.10 H2O (Xô đa tinh thể) vào 44,28 ml nước Nồng

độ phần trăm của dung dịch thu được là:

Giải

MXô đa = 286 gam

Trong 286 gam xôđa thì có 106 gam Na2CO3

Vậy trong 5,72 gam xôđa tinh thể có x gam Na2CO3

286

106 72

,

5  

gam

Coi 44,28 ml H2O có khối lượng là 44,28 gam

Khi đó khối lượng dung dịch sẽ là: 44,28 + 5,72 = 50 gam

và trong 50 gam dung dịch có 2,12 gam chất tan

Vậy 100 gam dung dịch có 2,12 4,24gam

50

C %(Na2CO3)  4 , 24 %

* Ý kiến nhận định của cá nhân: Dạng bài tập “Tính nồng độ dung dịch (C%; C M ) khi hòa tan chất tan vào nước – Không có phản ứng xảy ra” là dạng bài tập cơ bản trong sách giáo khoa Tuy nhiên học sinh cần phải học

kĩ dạng bài này thì mới làm được các dạng bài tập khó hơn sau này.

Bài tập tự giải:

1

Hòa tan 25 gam chất X vào 100 gam nước, dung dịch có khối lượng riêng là 1,143 g/ml Tính nồng độ phần trăm và thể tích dung dịch

Đáp số: 20% và 109,4 ml

2

Cần lấy bao nhiêu ml dung dịch HCl có nồng độ 36 % ( D= 1,16 g/ ml) để pha 5 lít dung dịch axit HCl có nồng độ 0,5 mol/l?

Đáp số: 213 ml

3.

Hòa tan 25 gam CaCl2.6 H2O trong 300 ml nước Dung dịch có D là 1,08 g/ ml a) Tính nồng độ phần trăm dung dịch CaCl2

b) Nồng độ mol của dung dịch CaCl2 là:

Đáp số: a) 3,9% b) 0,38 mol/l

4

Tính tỷ lệ thể tích dung dịch HCl 18,25% ( D=1,2 g/ml) và tỷ lệ thể tích dung dịch HCl 13% ( D = 1,123 g /ml) để pha thành dung dịch HCl 4,5 mol/l

Đáp số: 31

5.

Thêm nước vào 28,6 gam Na2CO3.10H2O cho đủ 200 ml dung dịch thu được dung dịch có khối lượng riêng là 1,05 g/ml

a) Dung dịch có nồng độ phần trăm là:

b) Dung dịch có nồng độ mol/l là:

Đáp số: a) 5,05% b) 0,5 mol/l

6.

Hòa tan 224 ml khí HCl (đktc) trong 200 ml nước Biết rằng thể tích của dung dịch thay đổi không đáng kể Dung dịch HCl thu được sau phản ứng có nồng độ

Đáp số: 0,05 mol/l

7

Hòa tan NaOH rắn vào nước để tạo thành hai dung dịch A và dung dịch B với nồng

độ phần trăm của dung dịch A gấp 3 lần nồng độ phần trăm của dung dịch B Nếu

6

đem pha trộn hai dung dịch A và dung dịch B theo tỷ lệ khối lượng mA: mB

= 5 : 2 thì thu được dung dịch C có nồng độ phần trăm là 20% Nồng độ phần trăm của hai dung dịch A và dung dịch B lần lượt là:

Đáp số: 24,7% và 8,24%

8

Tính nồng độ phần trăm và nồng độ mol/l của dung dịch thu được sau khi hòa tan 12,5 gam CuSO4 5 H2O vào 87,5 ml nước Biết thể tích dung dịch thu được bằng thể tích của nước

Đáp số: 0,54 mol/l

-2 Dạng 2: Tính nồng độ dung dịch (C%; C M ) khi hòa tan chất tan vào nước –

Có phản ứng xảy ra.

2.1 Đặc điểm:

* Hòa tan chất A vào nước xảy ra sơ đồ sau

A + Nước Dung dịch B + Khí C 2.2 Phương pháp:

* Giải bài toán theo 4 bước (Dạng bài tập tính theo PTPƯ): Chất tan trong dung dịch thu được là chất tan B

* Lưu ý:

+ Khi tính khối lượng dung dịch B – Áp dụng ĐLBTKL:

m ddB = (m A + m H2O ) – m C

(Nếu sau phản ứng không có khí C thì m C = 0 gam)

2.3 Bài tập:

Bài tập 1:

Cần thêm bao nhiêu gam SO3 vào 100 gam dung dịch H2SO4 10% để được dung dịch H2SO4 20%

Giải:

Gọi số x là số mol SO3 cho thêm vào

Phương trình: SO3 + H2O   H2SO4

x mol x mol

4

2SO

H

m tạo thành là 98x; m SO3 cho thêm vào là 80x

C% dung dịch mới: 8010 98100 10020





x x

Giải ra ta có x mol

410 50

  m SO3 thêm vào 9,756 gam

Bài tập 2:

Cho 18,6 gam Na2O vào nước được 0,5 lít dung dịch A

a) Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính nồng độ mol/l của dung dịch A b) Tính thể tích dung dịch H2SO4 20% (D =1,14 g/ml) cần để trung hòa dung dịch A

c) Tính nồng độ mol/l của dung dịch thu được sau khi trung hòa

Giải

a)

Số mol của Na2O là: n Na O 0 , 3mol

62

6 , 18

2  

Phương trình phản ứng: Na2O + H2O   2 NaOH

Theo phương trình phản ứng: 2n Na2O n NaOH  2  0 , 3  0 , 6mol

Dung dịch A là dung dịch NaOH có nồng độ mol/l là: C M 1 , 2M

5 , 0

6 ,

0 



b)

Phản ứng trung hòa: 2NaOH + H2SO4   Na2SO4 + 2 H2O

Theo bài ra thì: 0,6 mol  0.3 mol  0.3 mol

Số gam chất tan H2SO4 là: 0,3 x 98 = 29,4 gam

Số gam dung dịch H2SO4 là: 147gam

20

100 4 ,

Thể tích dung dịch H2SO4 cần dùng là: 128 , 94ml

14 , 1

147 

c)

V dung dịch = 0,5 + 0,1289 = 0,6289 lit

Sau khi trung hòa dung dịch thu được là Na2SO4 có nồng độ mol/l là:

C M 0 , 477M

6289 , 0

3 ,



Bài tập 3:

Cho 3,9 gam Kali (K) tác dụng với 101,8 gam nước sau pahnr ứng thu được dung dịch KOH Tính nồng độ % của dung dịch KOH?

Giải

PTHH: 2K + 2H2O 2KOH + H2

Số mol K là: 3,9 : 39 = 0,1 mol

Theo PTHH, số mol KOH là: 0,1 mol

Khối lượng KOH là: 0,1 56 = 5,6 gam

Số mol Khí H2 là: 1/2 0,1 = 0,056 mol

8

Khối lượng khí H2 là: 2 0,05 = 0,1 gam

Áp dụng ĐLBTKL, khối lượng dung dịch thu được là:

MddKOH = mK + mH2O - mH2 = 3,9 + 101,8 – 0,1 = 105,6 gam

Vậy nồng độ % dd thu được là:

C%ddKOH = = 5,3%

* Ý kiến nhận định của cá nhân: Dạng bài tập “Tính nồng độ dung dịch (C%; C M ) khi hòa tan chất tan vào nước – Có phản ứng xảy ra” là dạng bài tập nâng cao Đòi hỏi học sinh phải xác định được chất tan, viết đúng PTHH, biết áp dụng Định luật bảo toàn khối lượng Đây là dạng bài tập hay gặp trong các đề thi HSG lớp 8 cấp huyện cũng như đề thi HSG lớp 9 cấp Tỉnh, nhưng ở mức khó hơn.

3 Dạng 3: Tính nồng độ dung dịch (C%; C M ) khi trộn 2 dung dịch với nhau – Không có phản ứng xảy ra.

3.1 Phương pháp: Tương tự Dạng 1.

3.2 Bài tập.

Bài tập 1:

Trộn lẫn 50 gam dung dịch NaOH 10% với 450 gam dung dịch NaOH 25 % a) Tính nồng độ % của dd sau khi trộn

b) Tính thể tích dung dịch sau khi trộn biết tỷ khối dung dịch này là 1,05

Giải

a)

+ dd 1: mNaOH = 50.10% = 5 g

+ dd 2: mNaOH = 450.25% = 112,5 g

+ Khối lượng NaOH trong dd sau khi trộn là :

5 + 112,5 = 117,5 g + Khối lượng dd thu được:

50 +450 = 500 g Vậy nồng độ % của dd sau khi trộn

b)

Thể tích dung dịch sau khi trộn là

500 : 1,05 = 476,2 ml

Bài tập 2:

Dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,2 M (dung dịch A) Dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,5M (dung dịch B)

a) Nếu trộn A và B theo tỷ lệ thể tích VA: VB = 2 : 3 được dung dịch C Hãy xác định nồng độ mol của dung dịch C

b) Phải trộn A và B theo tỷ lệ nào về thể tích để được dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,3 M

Giải

a)

Nồng độ mol của dung dịch C

Từ VA: VB = 2 : 3  VA = 2 V; VB = 3 V

- Số mol của H2SO4 có trong 2V dung dịch A là:

n H SO V 0 , 0004V

1000

2 2 , 0

4

2    mol

- Số mol của H2SO4 có trong 3V dung dịch B là:

n H SO V 0 , 0015V

1000

3 5 , 0

4

2    mol

- Nồng độ mol của dung dịch H2SO4 sau khi pha trộn:

0 , 38

) 3 2 (

) 0015 , 0 0004 , 0 (







V

V

b)

Pha chế dung dịch H2SO4 0,3 M

Gọi x ml là thể tích của dungd dịch A và y ml là thể tích của dung dịch B phải lấy để có dung dịch H2SO4 0,3 mol/l

- Số mol H2SO4 có trong x ml dung dịch A là:

n H SO x 0 , 0002x

1000

2 , 0

4

- Số mol H2SO4 có trong y ml dung dịch B là:

n H SO y 0 , 0005y

1000

5 , 0

4

- Từ công thức tính nồng độ mol, ta có:

1000(0,0002 0,0005 )  0 , 3







y x

y x

C M

Giải ra ta được kết quả: x = 2 y

Nếu y =1 thì x = 2

Kết luận: Ta phải trộn 2 thể tích dung dịch A với 1 thể tích dung dịch B , ta

sẽ được dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,3 mol/l

Bài tập tự giải:

10

1

Hòa tan 155 gam natri oxit vào 145 gam nước để tạo thành dung dịch có tính kiềm Viết phương trình phản ứng xảy ra Tính nồng độ % dung dịch thu được

Đáp số: 66,67%

2

Hòa tan 6 gam magie oxit vào 50 ml dung dịch H2SO4 (khối lương riêng D =

1,2 g/ml) thì vừa đủ

a) Viết phương trình phản ứng xảy ra

b) Tính khối lượng H2SO4 đã tham gia phản ứng

c) Tính nồng độ phần trăm của dung dịch H2SO4

d) Tính nồng độ phần trăm của dung dịch muối ăn sau phản ứng

Đáp số: b) 14,7 gam c) 24,5% d) 27,27%

3.

Cho bột nhôm dư vào 200 ml dung dịch axit HCl 1 mol/l ta thu được khí H2 bay ra a) Viết phương trình phản ứng và tính thể tích khí H2 thoát ra ở đktc

b) Dẫn toàn bộ khí hiđro thoát ra ở trên cho đi qua ống đựng bột đồng oxit dư nung nóng thì thu được 5,67 gam đồng Viết phương trình phản ứng và tính hiệu suất của phản ứng này?

Đáp số: a) 213 ml b) 2,24 lít c) 90%

4

Hòa tan 2,3 gam natri kim loại vào 197,8 gam nước

a) Tính nồng độ phần trăm dung dịch thu được

b) Tính nồng độ mol/l dung dịch thu được Biết dung dịch thu được có khối lượng riêng D = 1,08 g/ ml

Đáp số: a) 2% b) 0,54 mol/l

-4 Dạng 4: Tính nồng độ dung dịch (C%; C M ) khi trộn 2 dung dịch với nhau –

Có phản ứng xảy ra.

4.1 Đặc điểm:

Trộn dung dịch A với dung dịch B xảy ra phản ứng theo sơ đồ sau:

ddA + ddB ddC + khí D + Kết tủa E

Ví dụ: Cho ddNa2CO3 vào dd HCl, ta có các phương trình sau:

Na2CO3 + 2HCl   2NaCl + CO2 + H2O

4.2 Phương pháp:

* Giải bài toán theo 4 bước (Dạng bài tập tính theo PTPƯ): Chất tan trong dung dịch thu được là chất tan B

* Lưu ý: Khi tính khối lượng dung dịch B – Áp dụng ĐLBTKL:

 Nếu chất tạo thành không có chất bay hơi hoặc kết tủa

∑mcác chất tham gia = m dd sau phản ứng

 Nếu chất tạo thành có chất bay hơi hay kết tủa

m dd sau phản ứng = ∑mcác chất tham gia - m khí

m dd sau phản ứng = ∑mcác chất tham gia - m kết tủa

m dd sau phản ứng = ∑mcác chất tham gia - m kết tủa - mkhí

Chú ý:

+ Trường hợp có 2 chất tham gia phản ứng đều cho biết số mol của 2 chất,

thì lưu ý có thể có một chất dư Khi đó tính số mol chất tạo thành phải tính theo

chất không dư.

+ Nếu đầu bài yêu cầu tính nồng độ phần trăm các chất sau phản ứng, nên tính khối lượng chất trong phản ứng theo số mol, sau đó từ số mol qui ra khối lượng để tính nồng độ phần trăm

4.3 Bài tập.

Bài tập 1:

Trộn 300 g dung dịch HCl 7,3% với 200 g dung dịch NaOH 4% Tính nồng

độ % của các chất tan trong dung dịch thu được

Giải

PTHH: HCl + NaOH NaCl + H2O + mHCl = = 21,9 gam

nHCl = 21,9 : 36,5 = 0,6 mol

+ mNaOH = = 8 gam

nNaOH = 8 : 40 = 0,2 mol

+ Xét số mol của các chất theo PTHH, NaOH hết, HCl dư

Số mol HCl phản ứng: 0,1 mol

Số mol HCl dư: 0,6 – 0,2 = 0,4 mol

Khối lượng HCl dư: 36,5 0,4 = 14,6 gam

Số mol NaCl tạo thành là: 0,2 mol

Khối lượng NaCl là: 58,5 0,2 = 11,7 gam

Khối lượng dd thu được: 300 + 200 = 500 gam

12

m ddB = (m A + m H2O ) - m C - m D