MỘT số vấn đề TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH AXIT BAZƠ đa CHỨC

Bài tập vận dụng II.DUNG DỊCH BAZƠ ĐA CHỨC 1.Một số vấn đề tính toán dung dịch bazơ đa chức 2.Bài tập vận dụng III.DUNG DỊCH MUỐI AXIT 1.Muối axit.. 2.Một số vấn đề trong tính toán

Niên khoá: 2014 - 2016

MỘT SỐ VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN TRONG DUNG

DỊCH AXIT-BAZƠ ĐA CHỨC Giảng viên hướng dẫn

PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Học viên thực hiện

NGUYỄN THỊ MINH HÀ (Phân tích)

LÊ THỊ THANH HÀ (Vô cơ ) HOÀNG THỊ THƯƠNG (Vô cơ )

Đề tài

1

MỤC LỤC

A.MỞ ĐẦU

B.NỘI DUNG

I.DUNG DỊCH AXIT ĐA CHỨC

1.Một số vấn đề tính toán dung dịch axit đa chức

2 Bài tập vận dụng

II.DUNG DỊCH BAZƠ ĐA CHỨC

1.Một số vấn đề tính toán dung dịch bazơ đa chức

2.Bài tập vận dụng

III.DUNG DỊCH MUỐI AXIT

1.Muối axit.

2.Một số vấn đề trong tính toán dung dịch muối axit HnA

3.Một số tính toán nhanh pH hệ dung dịch muối axit HA

4.Một số dạng bài tập dung dịch muối axit

C.KẾT LUẬN

D.TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hóa học phân tích là môn khoa học về các phương pháp xác định

thành phần định tính và định lượng của chất và hỗn hợp của chúng Một trong các nội dung quan trọng của hoá phân tích là hiểu và suy đoán được tính chất của axit-bazơ trong dung dịch

Do đó, chúng tôi chọn đề tài: “Một số vấn đề tính toán trong dung

dịch axit – bazơ đa chức” Để bài tiểu luận được hoàn chỉnh và đầy

đủ, rất mong nhận được sự góp ý và bổ sung của thầy và các bạn.

A.MỞ ĐẦU

3

B.NỘI DUNG

AXIT ĐA CHỨC

BAZO ĐA CHỨC

MUỐI AXIT

Sự phân li của các đa axit diễn ra theo từng nấc [1]

I.AXIT ĐA CHỨC

1 Một số vấn đề tính toán:

 

 

 

2

1 2

1

2

3

an

H O











ˆ ˆ †ˆ

‡ ˆ ˆˆ

ˆ ˆ †ˆ

‡ ˆ ˆˆ

ˆ ˆ †ˆ

‡ ˆ ˆˆ

ˆ ˆ †ˆ

‡ ˆ ˆˆ

ˆ ˆ †ˆ

‡ ˆ ˆˆ H  OH  W 1  n  

5

Có thể coi các đa axit như một hỗn hợp gồm nhiều đơn axit

10 2

W 10 3

a a

x

x x

Trường hợp 2:

* Cách 1:Giải pt bậc cao (theo phương pháp tiếp tuyếnNewton)

* Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

* Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

 

-1 a1 4 a1 a2 4

+ Bước 1: Thay [H4A]0 và [H+]0 vào (c) ta được: h1 = 0,0388

sau đó thế h1 vào (b) được: [H4A]1 = 0,0216

+ Bước 2: Thay [H4A]1 và [H+]1 vào (c), tính được h2 =

0,0283, thế h2 vào (b) được: [H4A]2 = 0,018

+ Bước 3: Thay [H4A]2 và [H+]2 vào (c), tính được h3 = 0,027,

* Cách 1:Giải pt bậc cao (theo phương pháp tiếp tuyếnNewton)

* Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

Ví dụ 3: [3] Tính pH trong dung dịch axit tactric

1 0 1

10 2

W 1 0 3

a a

* Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

-1 a1 2 a1 a2 2

+ Bước 1: Thay [H2A]0 và h0 vào (c) ta được: h1 = 10-2,28

sau đó thế h1 vào (b) được: [H4A]1 = 2,57.10-2

+ Bước 2: Thay [H4A]1 và h1 vào (c), tính được h2 = 10-2,31,

thế h2 vào (b) được: [H4A]2 = 2,57.10-2

-2,28 -2,31

2 1

-2,28 1

Trường hợp 4: C K C K C K Wa a1  a a2   a a n 

 

W

(1.4)

i n

* Cách 1:Giải pt bậc cao (theo phương pháp tiếp tuyếnNewton)

* Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

Ví dụ 4: Tính pH trong dung dịch axit H3A 10-4M Biết

1,126.10 ( ) 2,486.10 ; '( ) 5,583.10

* Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

+ Bước 1: Thay [H3A]0 và h0 vào (c) ta được: h1 = 1,79.10-6

sau đó thế h1 vào (b) được: [H4A]1 = 9,83.10-5

+ Bước 2: Thay [H3A]1 và h1 vào (c), tính được h2 = 1,78.10-6,

thế h2 vào (b) được: [H3A]2 = 9,83.10-5

2 1

6 1

2 Bài tập vận dụng:

Bài 1: [3] Tính nồng độ các cấu tử trong dung dịch H3PO4

0,1M ở trạng thái cân bằng Biết H3PO4 có Ka1 = 10-2,15

Nên cân bằng sau chiếm ưu thế:

Thay số ta được: [HPO42-] = 10-7,2 M

Do Ka1 >> Ka2 nên cân bằng (2) là chủ yếu:

x x x

[ ]

10 9,55.10[ ]

Bài 3: [3]a, Tính pH của dung dịch gồm H3AsO4 0,10M

1 0 (1)

1 0

1 0 (3)

2

a a a

II.DUNG DỊCH BAZƠ ĐA CHỨC

ƒƒ

b1

b2

bn

(1) K(2) K

(n) K

* Các quá trình xảy ra trong hệ

1.Một số vấn đề tính toán trong dung dịch bazơ tính toán

Sự phân li của các đa bazơ diễn ra theo từng nấc

29

Cách 1: Giải pt bậc cao (theo phương pháp tiếp tuyếnNewton)

Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

Cách 1: Giải pt bậc cao (theo phương pháp tiếp tuyếnNewton)

Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

Ví dụ 2: Tính pH của dung dịch Natri sucxinat (Na2X) 0,02M.

9,793 2

1010

b b

K K

Thay các giá trị Kb1, Kb2, CX2- vào ta được

Biến đổi từ công thức 2.3, ta có

b1 b1 b2 X b1 b1 b2 X

x +K x +x(K K -C K )-2K K C =0

Giải phương trình, ta được x=9,299.10-6

Thay vào phương trình (2)

6 2 2-

Cách 1: Giải pt bậc cao (theo phương pháp tiếp tuyếnNewton)

Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

-7,6 b1

-9,24 b2

-10,87 b

Thay các giá trị Cb, Kb1, Kb2, Kb3 vào ta được

Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

3 3-

Thay vào (2), ta được

7 3

7 3 7 2 7,6 7 7,6 9,24 7,6 9,24 10,87

(3,329.10 ) [X ] 4,0.10

1 Tính nồng độ các cấu tử ở trạng thái cân bằng của dung dịch Na2CO3 0,1M

ƒ

14

W 10  

46

2 Tính khối lượng muối Na2S phải cho vào 1 lít nước để được dung dịch có

ƒ

48

Dạng 2: Hỗn hợp đa bazơ và bazơ mạnh

1 Trộn 10,00 ml dung dịch NaOH 8,00.10-3 M với 30,00 ml dung dịch H2S

1,00.10-3M Tính pH của dung dịch thu được Biết H2S có Ka1= 10-7;

Ka2=10-12,92

Giải:

Đây là bài toán pha trộn giữa đa axit (H2S) với bazơ mạnh nên có phản ứng xảy

ra, chúng ta cần xác định thành phần giới hạn, từ đó mô tả các cân bằng xảy ra trong dung dịch và tính pH

- Nồng độ ban đầu của các chất trong dung dịch:

3

3

8,0.10 10

2.10 40

1,08 1

7 2

14

10 10

W 10

b b

K K

→ pH= 11,09

1.Tính pH của hỗn hợp thu được khi trộn 40,00 ml NH3 0,25M với

60,00 ml Na2CO3 0,15M

3

0, 25.40

0,10 100

3,67 1

(1)K b  10

4,76

(2)K b  10

7,65 2

(3)K b  10

Kb1>>Kb2, nhưng 2

3 3

10 10

a a

10 10

a a

III DUNG DỊCH MUỐI AXIT

1 Muối axit [1]

⇝ Muối axit là những muối mà ở gốc axit còn nguyên tử H có

K h

⇝ Nồng độ các thành phần cân bằng trong hệ dung dịch muối axit

K h

TRƯỜNG HỢP 2: Ka2  Ka3   Kan+1 ;K Ca2 m  W

j 1

H A1

Ví dụ 1 Tính pH dung dịch NaH 2 Xit 0,010 M.

Cách 2:Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

m a1

C K

C1

Thay giá trị 2 - 1

-2 0,77.

,96

-2 -3,13





Thay giá trị h1 103,96 vào (c):

3,96 1

, h 10

-2 -4,76 -4,76 -6,4 3,96

-2 -

-3,96 2

Ta có 2 1 -3,96 -3,96

-3,96 1

Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

a

H A1+

a

H A1+

Cách 2:Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

m a1

C K

C1

Thay giá trị H A  3 -  1  0,98.10-2 vào (b):

Ta có -4,5 -4,5

2 1

-4,5 1

Giải theo phương pháp gần đúng liên tục Cách 2

a

H A1

Ví dụ 3: Tính pH trong dung dịch K H 2 A 5.10 -3 M biết :

m a1

W C K

C1

- n

Ta có 2 1 -9,039 -9,04

-9,04 1

Ví dụ 1:[2] Tính pH dung dịch NaHA 0,100 M.Cho Ka 2  105,697, Ka1  102,848

1 a1

-+K [HA ]

1+K [HA ]W

Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

Bước 1: Theo phương pháp gần đúng liên tục: Chấp

1

[HA ]

79

Ví dụ 2: [2] Tính pH trong dung dịch KHA 10-2M biết Ka1 = 10-7 ,Ka2 = 10-12,6.

Bước 1: Theo phương pháp gần đúng liên tục: Chấp

nhậnThay vào (3.2’)

Bước 2 :Thay vào (3.2’) tính được h2 =3,543.10-10 = 10-9,45M kết quả lặp lại.Vậy pH=9,45

Vậy trong trường hợp 2 này, nếu chấp

4.2 Hệ có dung dịch muối axit

4.1 pH của dung dịch muối axit

4.Một số dạng bài tập dung dịch muối axit

Gọi a là khối lượng Na2HPO4 12H2O phải đem hòa tan.

H3PO4 có pKa1= 2,15; pKa2 = 7,21 ; pKa3 = 12,36

Nhận xét: pH = ( pKa1 + pKa2) / 2 = (2,15+ 7,21)/2 = 4,68.Nên thành phần chính của hệ

0,05.0,1 a/358

Ta có: 0,005 = a/358 → a = 1,79g

Bài 1: [3] Tính số gam Na2HPO4 12H2O phải hòa tan trong 100mL dung dịch

H3PO4 0,05M sao cho pH của dung dịch thu được bằng 4,68 Cho H3PO4 có:

pKa1= 2,15; pKa2 = 7,21 ; pKa3 = 12,36

Giải:

4.2.1.Tính khối lượng chất

Bài 2: [2] Tính số gam axit tactric H2C4H4O6 cần lấy để khi hòa tan vào 50,00ml dung dịch NaOH 1,00M thì pH của dung dịch thu được là 3,71 (bỏ qua sự thay đổi của thể tích

Giải: Gọi x là số gam axit cần lấy axit x.1000 2x

Bài 3: [3] a, Tính thể tích NaOH 0,025M cần để trung hòa hoàn toàn

25,mL dung dịch H3AsO4 0,02M Tính pH tại thời điểm đó

b, Tính thể tích NaOH 0,025M để trung hòa 25mL dung dịch

H3AsO4 trên đến pH1 = 6,94 và đến pH2 = 9,22

4.2.1.Tính pH, thể tích

a, Phản ứng: H3AsO4 + 3NaOH → Na3AsO4 + 3H2O

Để trung hòa hoàn toàn 25mL H3AsO4 0,02M cần thể tích NaOH là:

V = 0,02.25.3/0,025 = 60mL

Tại thời điểm trung hòa hoàn toàn, thành phần của hệ: AsO43- có

C = 0,02.25/(60+25) = 5,88.10-3M

Giải:

b, Ta thấy: pH1 = 6,94 = pKa2 nên từ cân

H AsO  ƒ HAsO  H K 1 0   

Thành phần chính của hệ đệm: H2AsO4- và HAsO42-

2 4

Nếu trung hòa đến pH 9, 22 2 pKa3 pKa 2 6,94 11,5

3.0,02.25 = 2.0,025.V1 → V1 = 30mL

Nên thành phần của hệ là muối axit HAsO4

2-Vậy phản ứng trung hòa đến hết nấc 2:

H3AsO4 + 2 NaOH → Na2HAsO4 + 2H2O Thể tích NaOH cần dùng là: V2 = 0,02.25.2/0,025 = 40(mL)

Bài 4: [2] Trộn 100ml dung dịch NaOH 0,102M với 100ml dung dịch

NaHCO3 0,100M.Tính pH và cân bằng trong dung dịch thu được

CO + H HCO (1) HCO H O H CO OH (2) K 10

Vì Kb1  Kb2 nên tính theo (1)

2- -

CO +H O HCO + OH

C 0,050 0,001[ ] 0,050-x x 0,001+x

Bài 5: [3] Tính số ml dung dịch HCl 0,010M phải thêm vào 50,00ml

dung dịch Na2HPO4 0,020 M để pH của dung dịch thu được bẳng 7,00

Bài 6: [2] Tính số mL dung dịch (NH4)2SO4 0,1M cần phải thêm vào

100mL dung dịch Na2S 0,1M để pH của hệ giảm 0,76 đơn vị

Giải:Khi chưa thêm (NH4)2SO4 , trong dung dịch Na2S có các cân bằng:

S H O HS OH K 1 0

C 0,1 0,1 x x x

-K [HS ] [OH ]

= 10‑ 6,98 = 1,04.10‑ 7

M

93

Goị V là số mL dung dịch (NH4)2SO4 0,1M cần thêm vào 100mL dung dịch Na2S 0,1M để pH = 12,76 - 0,76 = 12

2

2

Na S S

4

Các quá trình xảy ra trong dung

 

14 2

Vì: [H2S] << [HS-] ≈ [S2-] nên có thể bỏ qua [H2S] so với [S2-] :

+ Xây dựng công thức tổng quát để tính toán trong dung dịch axit,

bazơ đa chức và muối axit cho từng trường hợp

+ Xây dựng công thức tính nhanh cho từng trường hợp cụ thể

+ Đưa ra các ví dụ cụ thể cho từng trường hợp với nhiều cách giải

khác nhau

+ Đưa ra và giải các bài tập vận dụng liên quan đến tính toán trong

dung dịch axit, bazơ đa chức và muối axit

97

D.TÀI LIỆU THAM KHẢO

Lý thuyết cơ sở (Cân bằng ion), NXBGD, Hà Nội.

[2].Nguyễn Tinh Dung – Đào Thị Phương Diệp, (2007),

Hóa học phân tích, Câu hỏi và bài tập (Cân bằng ion trong

dung dịch), NXB ĐHSP.

[3].Nguyễn Đình Luyện, Ngô Văn Tứ, (2011), Hóa học

phân tích, NXB ĐH Huế.