Cho biết thành phần hoá học của kết tủa A và dung dịch B.. Tính nồng độ các ion trong dung dịch B không kể sự thuỷ phân của các ion, coi thể tích dung dịch không thay đổi khi thêm PbNO32
Trang 16 DẠNG 6: pH CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI
Câu 7: (dung dịch , 2 điểm ) lớp 10 chuyên Thái Bình
Dung dịch K2CO3 cĩ pH = 11 (dung dịch A) thêm 10 ml HCl 0,012M vào 10 ml dd A ta thu được ddB Tính pH của dd B Biết rằng H2CO3 cĩ pK1 = 6,35 pK2 = 10,33
Hướng dẫn giải:
(1đ)
pH=11 Þ pOH=3 Þ OH
=10-3 mol/l
2
Kw
Ka
Cbằng
Ta có
3
10 10
10 c=5,677.10 (mol/l)
c 10
2
2
2
M
3 3
H =0,006 5,677.10 =0,323.10
Cb
3
3
x(x 0,323.10 )
2,8385.10 x
pH=3,5
Þ
Câu 4 Dung dịch điện li: Cân bằng axit bazơ, kết tủa, tạo phức (2,5 điểm) ) lớp 10 chuyên Hạ Long-
Quảng Ninh
Cho H2S cĩ K1 = 10-7,02
, K2 = 10-12,9
,
-4
HSO
4
NH
K = 10-9,24 Tính số ml dung dịch (NH4)2SO4 0,10 (M) cần thêm vào 100,00 ml dung dịch Na2S 0,10 (M) để pH của hệ giảm đi 0,76 đơn vị Đáp án
* Khi chưa thêm (NH4)2SO4 vào, trong dung dịch Na2S cĩ các cân bằng :
S2- + H2O → HS- + OH- Kb1 = 10-14 + 12,9 = 10-1,1 (1)
HS- + H2O → H2S + OH- Kb2 = 10-14 + 7,02 = 10-6,98 (2)
H2O → H+ + OH- Kw = 10-14 (3) 0,5 đ
* So sánh ta thấy Kb1 >>Kb2>>Kw → Cân bằng (1) là chủ yếu :
Trang 2S2- + H2O → HS- + OH- Kb1 = 10-1,1 (1)
C 0,1
[ ] 0,1 – x x x
2
-1,1
x
=10
-] = [HS-] = 5,78.10-2
→ [H+] = 10-12,76 → pH = 12,76
* Gọi V là số ml dung dịch (NH4)2SO4 0,10 M cần thêm vào 100ml dung dịch Na2S 0,10M để
pH = 12,76 – 0,76 = 12
2-2
Na S
S
Phản ứng : NH4+ + S → NH3 + HS- K= 10-9,24 + 12,9 = 103,66
Co 0,2V
10 100+V
[ ] - 10 - 0,2V
0,2V
0,2V 100+V
Thành phần giới hạn:
0,2V
HS-: 0,2V
2-: 0,1V
0,5 đ
0,5 đ
* Các quá trình xảy ra:
HS- → S2- + H+ Ka2 = 10-12,9 (1)
H2O → OH- + H+ Kw = 10-14 (2)
NH3 + H+ → NH4+ Ka-1 = 109,24 (3)
HS- + H+ → H2S Ka1-1 = 107,02 (4)
SO42- + H+ → HSO4- (K’)-1 = 102 (5)
(K’)-1 << Ka1-1 nên có thể bỏ qua (5) so với (4)
Điều kiện proton:
[H+] = [OH-] – [H2S] + [S2-] - 10 - 0,2V
+] (6)
Vì [H2S] << [HS-] ≈ [S2-] nên có thể bỏ qua [H2S] so với [S2-]
Từ (6) ta có:
+
Thay Ka = 10-9,24, Ka2 = 10-12,9 , [H+] = 10-12, Kw = 10-14
Tính được V bằng 37,6 ml
0,5 đ
0,5 đ
Trang 3Câu 6 (2,0 điểm) lớp 10 chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm- Quảng Nam
Dung dịch X gồm Na2S 0,010M, KI 0,060M, Na2SO4 0,050M
Giá trị pKa của H2S lần lượt là 7,02 và 12,9
Giá trị pKa của HSO4- là 2
Tích số tan của PbS, PbI2, PbSO4 lần lượt là : 10-26; 10-7,6; 10 7,8
a.Tính pH của dung dịch X.
b1 Cho biết thành phần hoá học của kết tủa A và dung dịch B
b2 Tính nồng độ các ion trong dung dịch B (không kể sự thuỷ phân của các ion, coi thể tích dung
dịch không thay đổi khi thêm Pb(NO3)2)
b3 Nhận biết các chất có trong kết tủa A bằng phương pháp hoá học, viết các phương trình phản
ứng (nếu có)
Hướng dẫn giải:
a.Tính pH của dung dịch Na2S 2 Na+ + S
0,01 0,01
KI K+ + I
0,06 0,06
Na2SO4 2Na+ + SO4
0,05 0,05
S2- + H2O HS- + OH- Kb(1) = 10-1,1 (1)
SO42- + H2O HSO4- + OH- Kb(2) = 10-12 (2)
Kb(1) >> Kb(2) nên cân bằng (1) quyết định pH của dung dịch:
S2- + H2O HS- + OH- K = 10-1,1
[ ] (0,01 -x) x x
Þ x = 8,94 10-3 Þ [OH-] = 8,94.10-3 Þ pH = 11,95
b Pb2+ + S2- PbS (Ks-1) = 1026
0,01 0,01
Pb2+ + SO42- PbSO4 (Ks-1) = 107,8
0,05 0,05
Pb2+ + 2 I- PbI2 (Ks-1) = 107,6
0,03 0,06
Thành phần hỗn hợp: kết tủa A : PbS, PbSO4, PbI2
Dung dịch B : K+ : 0,06M; Na+ : 0,12M; NO3-: 0,18M
Ngoài ra còn có các ion Pb2+ ; SO42- ; S2- do kết tủa tan ra một phần
Thật vậy: Ta có độ tan của
PbI2 có 3 7,6 2,7
1 10 10 4
S ; PbSO4 có 7,8 3,9
2 10 10
S ; PbS có 26 13
3 10 10
S
Bởi vì độ tan của PbI2 là lớn nhất nên cân bằng chủ yếu trong dung dịch là cân bằng tan của PbI2 PbI2 Pb2+ + 2I- Ks
Do đó [Pb2+] = 10-2,7 = 2 10-3M và [I-] = 4.10-3M
Khi đó
7,8 10
0 10 x 0794 , 0 x 10
x 01 , 0
Trang 426 10
3 2.10
Như vậy Pb2+ trong PbS và PbSO4 tan ra là không đáng kể nên cách giải gần đúng trên là hoàn toàn chính xác
c Nhận biết các chất có trong kết tủa A: PbS; PbSO4; PbI2
Cho kết tủa hoà tan trong NaOH dư : kết tủa PbS không tan, có màu đen
PbSO4 + 4 NaOH Na2PbO2 + Na2SO4 + 2 H2O
PbI2 + 4 NaOH Na2PbO2 + 2 NaI+ 2 H2O
Cho dung dịch BaCl2 vào hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng: có kết tủa trắng BaSO4, trong dung dịch
có ion SO42- Phương trình : Ba2+ + SO42- BaSO4
Sau đó axit hoá dung dịch bằng HNO3 dư sẽ có kết tủa vàng PbI2 vậy trong dung dịch có ion Pb2+ và
I
-Phương trình H+ + OH- H2O
PbO22- + 4 H+ Pb2+ + 2H2O
Pb2+ + 2 I- PbI2
Câu 6 : (2 điểm) lớp 10 chuyên Lê Hồng Phong- Nam Định
Tìm nồng độ tối thiểu của dung dịch Fe(NO3)3 sao cho 1 L dung dịch đó hòa tan được 0,01 mol canxi oxalat (CaA)
Cho: Axit oxalic (H2A) có pKa1 = 1,2 và pKa2 = 4,3 ;
Canxi oxalat (CaA) có pKs = 8,6 ; FeA33- có hằng số bền tạo thành phức lg β = 20
Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ có η1 = 10-2,17
Hướng dẫn giải:
CaS Ca2+ + S2- có Ks = 10-8,6
Ở giới hạn biến mất của kết tủa s = [Ca2+] = 10-2M
Mà Ks = [Ca2+].[A2-] = 10-8,6 → [A2-] = 10-6,6 M
Vì nồng độ A2- tương đối bé, ta giả thiết nồng độ của các dạng HA- và H2A cũng nhỏ hơn nhiều nồng độ của A trong phức [FeA33-] (giả thiết 1)
Coi A nằm hấu hết trong phức [FeA33-] = 0,01/3 M
FeA33- Fe3+ + 3A2- có β-1 = 10-20
β-1 = 10-20 = [Fe3+] [A2-]3 / [FeA33-] → [Fe3+] = 2,103 10-3M
Với giả thiết 1, ta có thể coi cân bằng quyết định pH của dung dịch là:
Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ có η1 = 10-2,17 (Giả thiết 2)
→ FeOH2+ = H+ = 3,771 10-3 M → Kết hợp với [A2-] = 10-6,6 M và các giá trị Ka1, Ka2 của H2A → [HA-]
= 1,89.10-5 M và [H2A] = 1,13.10-6 M
Kiểm tra lại:
Rõ ràng [HA-], [H2A], [A2-] << nồng độ của A trong phức [FeA33-]
Trang 5→ Giả thiết 1 là đúng đắn.
[FeOH2+] >> [HA-], [H2A] → Giả thiết 2 là đúng đắn
Vậy tổng nồng độ Co của Fe3+ = [Fe3+] + [FeA33-] + FeOH = 9,21 10-3M
Câu 6 (2 điểm) CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI lớp 10 chuyên Ninh Bình
1 Tính khối lượng NaOH phải cho vào 500ml dung dịch HCOONa 0,01M để pH của dung dịch thu được
là 11,50 (bỏ qua sự thể tích trong quá trình hòa tan)
Cho biết pKa ( HCOOH) = 3,75; Kw (H2O) = 10-14
2 Một dung dịch X chứa HClO4 0,005M, Fe(ClO4)3 0,03M, MgCl2 0,01M
Cho 100ml dung dịch NH3 0,1M vào 100ml dung dịch X thì thu được kết tủa A và dung dịch B Xác định kết tủa A và pH của dung dịch B
Cho biết:
NH4+ (pKa = 9,24); Mg(OH)2 (pKS = 11); Fe(OH)3 (pKS = 37)
Hướng dẫn giải:
1 HCOO - + H2O HCOOH + OH- Kb = Ka-1 KW = 10-10,25
C 0,01 x
[ ] 0,01-y y x + y
Theo bài ra ta có pH = 11,5 [ H+] = 10-11,5 [OH-] = 10-2,5 = x + y
Theo ĐLTDKL 10 10,25
01 , 0
* )
y
y y x
giải được y = 1,78.10-10 và x = 3,16 10-3
(mol/l)
Khối lượng NaOH cần thêm = 3,16.10-3 * 0,5 * 40 = 0,0632 gam
2 Tính lại nồng độ sau khi trộn:
3
NH
C = 0,05M; C Mg2 = 0,005M; C Fe3 = 0,015M; C H (HClO4)= 0,0025M
Có các quá trình sau:
3NH3 + 3H2O + Fe3+ Fe(OH)3 + 3NH4+ K3 = 1022,72 (3)
2NH3 + 2H2O + Mg2+ Mg(OH)2 + 2NH4+ K4 = 101,48 (4)
NH3 + H+ NH4+ K5 = 109,24 (5)
Do K3, K5 >> nên coi như phản ứng (3), (5) xảy ra hoàn toàn
3NH3 + 3H2O + Fe3+ Fe(OH)3 + 3NH4+
0,05M 0,015M
0,005M - 0,045M
NH3 + H+ NH4+
0,005M 0,0025M 0,045M
0,0025M - 0,0475M
TPGH gồm: NH3 (0,0025M); NH4+ (0,0475M); Mg2+ (0,005M); H2O
Tính gần đúng pH của dung dịch B theo hệ đệm:
Trang 6lg 9, 24 lg 7,96
0,0475
b a
a
C
C
Hoặc tính theo cân bằng:
NH3 + H2O NH4+ + OH- Kb = 10-4,76
Mặt khác [Mg2+].[OH-]2 = 4,16.10-15 < K S Mg OH( ( ) )2 nên không có kết tủa Mg(OH)2 Vậy kết tủa A là
Fe(OH)3
Câu 6 (2 điểm): Cân bằng trong dung dịch điện ly.lớp 10 chuyên Lào Cai
Dung dịch X gồm Na2S 0,010M, KI 0,060M, Na2SO4 0,050M
(a) Tính pH của dung dịch X
(b) Thêm dần Pb(NO3)2 vào dung dịch X cho đến nồng độ 0,090M thì thu được kết tủa A và dung dịch
B
i Cho biết thành phần hoá học của kết tủa A và dung dịch B
ii Tính nồng độ các ion trong dung dịch B (không kể sự thuỷ phân của các ion, coi thể tích
dung dịch không thay đổi khi thêm Pb(NO3)2)
iii Nhận biết các chất có trong kết tủa A bằng phương pháp hoá học, viết các phương trình
phản ứng (nếu có)
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
Hướng dẫn giải:
6ª.
Tính pH của dung dịch Na2S 2 Na+ + S
0,01 0,01
KI K+ + I
0,06 0,06
Na2SO4 2Na+ + SO4
0,05 0,05
S2- + H2O HS- + OH- Kb(1) = 10-1,1 (1)
SO42- + H2O H SO4- + OH- Kb(2) = 10-12 (2)
Kb(1) >> Kb(2) nên cân bằng (1) quyết định pH của dung dịch:
S2- + H2O HS- + OH- K = 10-1,1
[ ] (0,01 -x) x x
x = 8,94 10-3 [OH-] = 8,94.10-3 (M) pH = 11,95
6b Pb2+ + S2- PbS (Ks-1) = 1026
0,09 0,01
0,08
Pb2+ + SO42- PbSO4 (Ks-1) = 107,8
0,08 0,05
0,03
Pb2+ + 2 I- PbI2 (Ks-1) = 107,6
0 10 x 0794 , 0 x 10
x
01
,
0
Trang 70,03 0,06
Thành phần hỗn hợp: A : PbS , PbSO4 , PbI2
Dung dịch B : K+ 0,06M Na+ 0,12M
Ngoài ra còn có các ion Pb2+ ; SO42- ; S2- do kết tủa tan ra
Độ tan của
Bởi vì độ tan của PbI2 là lớn nhất nên cân bằng chủ yếu trong dung dịch là cân bằng tan
của PbI2
PbI2 Pb2+ + 2I- Ks
Do đó [Pb2+] = 10-47 = 2 x 10-3M và [I-] = 4.10-3M
107,8
[SO42-] = - = 5 105,8 = 7,9.106M << [Pb2+]
2 103
1026
[S2-] = - = 5 1024 << [Pb2+]
2 103
Các nồng độ SO42-, S2- đều rất bé so với nồng độ Pb2+, như vậy nồng độ Pb2+ do PbS và
PbSO4 tan ra là không đáng kể nên cách giải gần đúng trên là hoàn toàn chính xác
Nhận biết các chất có trong kết tủa A: PbS; PbSO4; PbI2
Cho kết tủa hoà tan trong NaOH dư : PbS không tan, có màu đen
Dung dịch có PbO22-, SO42-, I-, OH
PbSO4 + 4 OH- PbO22- + SO42- + 2 H2O
PbI2 + 4 OH- PbO22- + 2 I- + 2 H2O Nhận ra ion SO42-: cho BaCl2 dư: có kết tủa trắng BaSO4, trong dung dịch có
PbO22-, OH-, Ba2+, I-
Nhận ra I-, Pb2+: axit hoá dung dịch bằng HNO3 dư sẽ có kết tủa vàng PbI2 xuất
hiện: OH- + H+ H2O
PbO22- + 4 H+ Pb2+ + 2H2O
Pb2+ + 2 I- PbI2
Câu VII(2đ) lớp 10 chuyên Hưng Yên
Dung dịch A gồm AgNO3 0,050 M và Pb(NO3)2 0,100 M
1 Tính pH của dung dịch A.
nhúng một điện cực Ag vào dung dịch B vừa thu được và ghép thành pin (có cầu muối tiếp xúc hai dung dịch) với một điện cực có Ag nhúng vào dung dịch X gồm AgNO3 0,010 M và KSCN 0,040 M
a) Viết sơ đồ pin
b) Tính sức điện động Epin tại 250C
c) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động
d) Tính hằng số cân bằng của phản ứng
Cho biết : Ag+ + H2O AgOH + H+ (1) ; K1= 10 –11,70
Pb2+ + H2O PbOH+ + H+ (2) ; K2= 10 –7,80
Chỉ số tích số tan pKs : AgI là 16,0 ; PbI2 là 7,86 ; AgSCN là 12,0
9 , 3 -7,8
PbS : S 10-26 10 13
Trang 8; RT ln = 0,0592 lg
F
= 0 ,799 V
EAg0 +
/Ag
Hướng dẫn giải:
1 Ag+ + H2O AgOH + H+ ; K1 = 10-11,7 (1)
Pb2+ + H2O PbOH+ + H+ ; K2 = 10-7,8 (2)
Do K2 >> K1 nên cân bằng 2 quyết định pH của dung dịch
Pb2+ + H2O PbOH + H+ ; K2 = 10-7,8 (2)
C 0,10
0,10 x x x
8 , 7 2
10
x
1
,
0
x = 10-4,4 = H+ ; pH = 4,40
CI- = 0,125M ; CH+ = 0,10M
Ag+ + I AgI
0,025 0,125
- 0,10
Pb2+ + 2 I PbI2
0,05 0,10
-Trong dung dịch có đồng thời hai kết tủa AgI và PbI2
AgI Ag+ + I ; Ks1 = 1.10-16 (3) PbI2 Pb2+ + 2 I ; Ks2 = 1.10-7,86 (4)
Ks1 << Ks2, vậy trong dung dịch cân bằng (4) là chủ yếu Sự tạo phức hidroxo của Pb2+ là không đáng kể vì có H+ dư:
Pb2+ + H2O PbOH + H+ ; K2 = 10-7,8
8 , 7
10
10 Pb
PbOH
Trong dung dịch PbI2 Pb2+ + 2 I Ks2 = 1.10-7,86
x 2 x
(2x)2x = 10-7,86 x = 1,51.10-3M 2x = [I] = 2,302 10-3M
10 02 , 3
10 1 I
K
3
16 1
E của cực Ag trong dung dịch A: Ag+ + e Ag
V 001 , 0 E
10 31 , 3 lg 0592 , 0 799 , 0 Ag lg 0592 , 0 E
E
1
14 0
Ag Ag 1
Dung dịch X: Ag+ + SCN AgSCN ; 1012,0
0,010 0,040
- 0,030 0,010 AgSCN Ag+ + SCN ; 10-12,0
0,030
x (0,030 + x) x0,030 + x) = 10-12
2
12
10 33 , 3 10 x
10 x
Trang 9
V 179 , 0 E
10 33 , 3 lg 0592 , 0 799 , 0 Ag lg 0,0592 0,799
E
2
11 2
Vì E2 > E1 , ta có pin gồm cực Ag trong X là cực + , cực Ag trong B là cực –
Sơ đồ pin:
AgI AgSCN
PbI2 SCN 0,03 M b) Epin = 0,179 – 0,001 = 0,178V
c) Phương trình phản ứng: Ag + I– AgI + e
AgSCN + e Ag + SCN–
AgSCN + I– AgI + SCN–
d)
12 4 16
10
10 10
sAgSCN sAgI
K K
K
Câu 6: Cân bằng trong dung dịch chất điện li (lớp 10 chuyên Biên Hoà- Hà Nam)
1 Khi axit dung dịch có [Ag(NH3)2]Cl 0,1M và NH3 1M đến khi dung dịch có pH = 6 thì dung dịch có xuất hiện kết tủa không? Tại sao?
Cho biết KS(AgCl) = 1,1 10-10; K[Ag(NH3)2]+ = 6,8.10-8; KNH3 = 2.10-5
2 Dung dịch A được tạo thành bởi CoCl2 0,0100M; NH3 0,3600M và H2O23,00.10-3M
a Tìm thành phần giới hạn của dung dịch A?
b Tìm pH của dung dịch A? Cho: pKa: NH+
4 9,24
E0: Co3-/Co2+ 1,84V; H2O2/2OH- 0,94V; Ag+/Ag 0,799V
Co3+ + 6NH3 Co(NH3)63+; 1 = 1035,16
Co2 + 6NH3 Co(NH3)62+; 2 = 104,39
ln 0,0592lg
RT
Hướng dẫn giải:
6.1 Trong môi trường axit yếu (pH = 6) có thể coi toàn bộ NH3 trong dung dịch chuyển hoá thành
muối Tức = 1M
Thay giá trị = 1; [OH-] = 10-8; hằng số K2 vào biểu thức (2) ta được
[NH3] = 5.10-4M (3)
Theo định luật bảo toàn nồng độ ta có
Trang 10[Ag(NH3)2]+ = 0,1 - [Ag+] (4)
Thế (3) và (4) cùng hằng số K2 vào (1) ta được
[Ag+] = 2,1.10-2
Suy ra [Ag+][Cl-] = 2,1.10-2.0,1 > Ks(AgCl) = 1,1.10-10
6.2 CoCl2 Co2+ + 2Cl
-0,0100M
Tạp phức của ion cabon với NH3
Co2+ + 6NH3 ⇌ Co(NH3)62+ 2 = 104,39
0,0100M 0,3600M
… 0,3000M 0,0100M
Oxi hoá, Co(NH3)62+ bởi H2O2
2 x Co(NH3)62+ ⇌ Co(NH3)63+ + e
H2O2 + 2e ⇌ 2OH
2 Co(NH3)62+ + H2O2 ⇌ 2Co(NH3)63+ + 2OH
(1)
+) Thế khử chuẩn của cặp Co(NH3)63+/ Co(NH3)62+:
Co(NH3)63+ ⇌ Co3+ + 6NH3 1-1
Co3+ + e ⇌ Co2+
Co2+ + 6NH3 ⇌ Co(NH3)62+ 2
Co(NH3)63+ + e ⇌ Co(NH3)62+
K2 = K1 1-1.2 E2 = E0 + 0,0592lg 2
1
E2 = 1,84 + 0,0592 (4,39 - 35,16) = 0,0184 (V)
2Co(NH3)62+ + H2O2 ⇌ 2Co(NH3)63+ + 2OH-; K = 1031 (1)
0,0100M 0,0030M
0,0040M … 0,0060M 0,0060M
Thành phần giới hạn hỗn hợp A
Co(NH3)62+ Co(NH3)63+ NH3 OH