CHƯƠNG I. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HOÁ HỌC ÁP DỤNG CHO CÁC HỆ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI I. TRẠNG THÁI CÁC CHẤT ĐIỆN LI TRONG DUNG DỊCH Bài tập có lời giải hướng dẫn I.1.1. Mô tả trạng thái ban đầu của các chất sau đây có trong dung dịch nước: CH COONa; NH HSO ; FeCl [Ag(NH ) ]Cl. : - CH COO -.Na + ; H O - NH +, HSO -, H O - Fe +, Cl -, H O - Ag(NH ) +, Cl -, H O I.1.. Mô tả trạng thái ban đầu và trạng thái cân bằng trong dung dịch nước của BaCl và Na SO cùng nồng độ. Trạng thái ban đầu: Ba +, Cl -, Na +, SO -, H O Ba + + SO - BaSO Trạng thái cân bằng BaSO Ba + - + SO H O H + + OH - I.1.. Sự có mặt của các chất sau đây ảnh hưởng như thế nào đến độ điện li của HCOOH (nồng độ C 1 M): a, HCl; b, NH Cl(K al [NH ] << K a [HCOOH]); c, CH COONa; d, NaCl a, HCl H + + Cl - (1) HCOOH H + + HCOO - HCOOH HCOO Khi có mặt của H + dư (từ HCl) cân bằng chuyển dịch () C 1 sang trái, nồng độ HCOO - giảm, vì vậy giảm. b, HCOOH HCOO - + H +
NH NH + H + Do K al [NH ] << K a [HCOOH] nên cân bằng ( không ảnh hưởng đến (1) -> không thay đổi. c, CH COONa CH COO + Na (1) HCOOH H + + HCOO - () CH COO - + H + CH COOH () Do đó cân bằng () tạo ra axit yếu CH COOH nên nồng độ ion H + giảm, nồng độ HCOO - tăng (cân bằng () chuyển xdịch sang phải). Do đó HCOOH HCOO sẽ tăng C 1 d, NaCl không ảnh hưởng đến cân bằng (1) nên H C O O H không thay đổi. I.1.. Viết biểu thức độ điện li của NH trong các dung dịch: a, NH C 1 M b, NH C 1 M và NH Cl C M (C <<C 1 ) c, NH C 1 M và HCl C M (C << C 1 ) d, NH C 1 M và NaOH C M (C <<C 1 ) (coi sự điện li của nước là không đáng kể). a, NH + H O NH + OH - K c b NH OH (coi sự điện li của nước là không đáng kể). -> NH NH OH -> C C 1 1 c K b 1 C 1 b, NH + H O NH + OH - K c b C 1 C -> NH OH NH C C C 1 1 c, NH + HCl NH + Cl - C 1 C C 1 C - C NH + H O NH + OH - K c b C 1 C C
NH C OH C 1 d, NH + H O NH + OH - K c b C 1 C -> NH NH OH C C C 1 1 I.1.5. Tính độ điện li của HCOOH trong dung dịch HCOOH 0.0100 M Cân bằng trong dung dịch: HCOOH H + + HCOO - K c = b 10-,75 10 1 10,75,0 10 1,75 1,75 1,75 10 10 0 0,17 1,5% Bài tập vận dụng I.1.6. a) Trong dung dịch nước, chất nào là chất điện li mạnh, chất nào là chất điện li yếu trong số các chất sau đây. HClO ; (CH COO) Ca; HCN; Sr(OH) b) Mô tả trạng thái ban đầu và trạng thái cân bằng của mỗi chất. I.1.7. Mô tả trạng thái ban đầu và trạng thái cân bằng của các dung dịch gồm NH 0,01M và H SO 0,01M. I.1.8. Mô tả trạng thái ban đầu và trạng thái cân bằng của các dung dịch gồm AgNO 0,01M và NH 0,M I.1.9. Thêm dần dung dịch NaOH loãng vào dung dịch MgCl. Có kết tủa trắng Mg(OH) xuất hiện. Thêm dần NH Cl đặc vào hỗn hợp và đun nóng. Kết tủa tan và khí mùi khai bay ra. Viết phương trình ion để giải thích các hiện tượng xảy ra. I.1.10. Viết phương trình ion xảy ra trong các trường hợp sau (nếu có): a, K SO + MgCl b, Fe (SO ) + KOH
c, Cr(OH) + HNO d, K CO + CH COOH e, FeCl + Cu I.1.11. Thêm từng giọt HCl vào dung dịch AgNO có kết tủa trắng xuất hiện. Thêm từng giọt NH đặc vào hỗn hợp cho đến khi kết tủa tan hoàn toàn. Thêm tiếp HNO vào dung dịch thu được thì lại thấy kết tủa xuất hiện trở lại. Viết phương trình ion để giải thích hiện tượng. I.1.1. Thêm dần NH vào dung dịch Al (SO ) có kết tủa xuất hiện. Thêm vài giọt NaOH đặc vào hỗn hợp thì được dung dịch trong suốt. Viết phương trình ion để giải thích hiện tượng. II.CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HOÁ HỌC ÁP DỤNG CHO CÁC HỆ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Bài tập có lời giải hướng dẫn I..1. Dung dịch Ba(OH) 0,050M phản ứng với H SO 0,05M. Viết phương trình ion của các phản ứng xảy ra. tính x max và xác định TPGH. Ba(OH) Ba + + OH - 0.050-0.050 0.10 H SO H + + HSO 0.05-0.05 0.05 Phản ứng: H + + OH - -> H O C 0 0.05 0.01 x max 0.05 C -0.05-0.05 C 0 0.075 Phản ứng: HSO + OH - + Ba + -> BaSO + H O C 0 0.05 0.075 0.050 x max 0.05
C -0.05-0.05-0.05 C 0 0.050 0.5 TPGH: BaSO : Ba + 0.05M: OH - 0.050M Chú ý: Nước tạo thành không làm thay đỏi nồng độ chúng của nước với vai trò là dung môi, nên không cần kể đến. I... 0,5 mol BaF hòa tan trong 0.5 lít HNO 0.0M BaF + H + Ba + + HF Xác định TPGH của hỗn hợp: : BaF + H + Ba + + HF n 0 0,50 0,.0,5 x max 0,05 n -0,05-0,10 0,050 0,10 n 0,5 0 0,050 0,10 TPGH: BaF : Ba + 0, 050 0, 5 0,10 M ; HF 0,1 0 0, 0 M 0, 5 I.. Viết biểu thức định luật bảo toàn nồng độ ban đầu (BTNĐ) và định luật bảo toàn điện tích (BTĐT) đối với các cấu trong các hệ sau: a/ NH C 1 M. b/ NH C 1 M và NH Cl C M a/ H O H + + OH - NH + H + NH + Trong dung dịch NH tồn tại dưới dạng : NH và NH +. Biểu thức BTĐT: Có ion H + ; OH - ; NH + [ H ].1 [ NH ].1[ OH ].1 0 Hay [ H ] [ NH ] [ OH ] 0 b/ Biểu thức BTNĐ: C C NH ] [ NH ] NH C C NH ] [ NH ] 1 [ NH [ Biểu thức BTĐT: có các ion NH + ; Cl - ; H + ; OH - [ H ] [ NH ] [ Cl ] [ OH ] 0
I.. Viết biểu thức BTNĐ và BTĐT đối với hỗn hợp gồm Ca(NO ) 0,016 M và NaF 0,05 M. Ca(NO ) Ca + + - NO 0,016 0,016 0,0 NaF Na + + F - 0,05-0,05 0,05 Ca + + H O CaOH + + H + H + + F - HF Ca + + F - CaF H O H + + OH - BTNĐ: C C Ca F 0,016 [ Ca 0,05 [ F ] [ CaOH ] [ HF] m ] m m là số mol CaF có trong hỗn hợp phản ứng BTĐT: Ca [ CaOH ] [ Na ] [ H ] [ OH ] [ F ] [ NO ] 0 I..5 Cho biết nồng độ gốc, nồng độ ban đầu, nồng độ cân bằng của các chất trong các dung dịch sau: Trộn 0,00 ml HCl 0,15 M với 0,00 ml NaOH 0,060M. : - Nồng độ gốc C 0 : HCl 0,15M; NaOH 0,060 M - Nồng độ ban đầu C 0 : HCl = (0,15.0)/60 = 0,050 M NaOH = (0,06.0)/60 = 0,00 M Phản ứng: HCl + NaOH NaCl + H O C 0 0,050 0,00 C 0,010-0,00 TPGH: HCl 0,010 M; NaCl 0,0 M; H O HCl H + + Cl - 0,010
- 0,010 0,010 NaCl Na + + Cl - 0,00-0,00 0,00 Nồng độ cân bằng: [Na + ] = C Na = 0,00 M [H + ] = C = 0,010 M Na [Cl - ] = C Cl = 0,010 + 0,00 = 0,050 M I..6Viết biểu thức định luật tác dụng khối lượng (ĐLTDKL) cho các cân bằng sau (biểu diễn theo K (a) và K c ): a / Zn NH b / Cu O H 8NH O Zn( OH ) H ( NH ) ( Zn( OH ) ) a/ K ( a) ( Zn )( NH ) ( H O) NH O Cu( NH ) OH Coi Zn (OH) =1 (chất rắn, được coi là nguyên chất); (H O) = 1 (dung môi, trong dung dịch loãng). Vì vậy: ( Zn [ Zn ( NH ) )( NH [ NH ][ NH ) ]. f K NH ]. f Zn ( a). f NH Ở lực ion thấp, coi gần đúng f i = 1, lúc đó K ( a) [ NH ] [ Zn ][ NH ] K c K ( n) ( Cu( NH ) ) ( OH ) b/ K 8 ( n) ( Cu ) P ( NH ) ( H O) O [( Cu( NH ) P O ]. f [ NH Cu ( NH ) 8 8 ]. f NH [ OH ]. f OH K ( n) Coi (Cu) =1 (chất rắn); (H O) = 1 (dung môi) Nếu coi f i =1 thì
[ Cu( NH P O ) [ NH ] [ OH ] 8 ] K c K ( n) I..7. Cho các cân bằng: CuCl Cu + + Cl - lgk a = -6,7 CuCl + Cl - - CuCl lgk = -1,1 CuCl + Cl - - CuCl lgk = -1,7 Tính hằng số cân bằng của các phản ứng: a) Cu + + Cl - - CuCl b) Cu + + Cl - - CuCl a/ Cu + + Cl - CuCl lg K -1 s =6,7 CuCl + Cl - - CuCl lg K =-1,1 Cu + + Cl - - CuCl lg = lg K -1 s + lg K = 5,61 = 10 5,61 b/ Cu + + Cl - CuCl lg K -1 s =6,7 Cu + + Cl - - CuCl lg K =-1,7 Cu + + Cl - - CuCl lg = lg K -1 s + lg K = 5,6 = 10 5,6 I..8 ở 5 0 C có xảy ra phản ứng: PbO + Mn + + H + MnO - + 5 Pb + + H O ở trạng thái cân bằng trong 1 lít dung dịch có:.5g PbO ; 0,05 mol Mn + ; 0,5 mol H + ; 1,.10 - mol MnO - và,7. 10 - mol Pb +. Mô tả các ảnh hưởng tới nồng độ của ion MnO - nếu khi thêm các chất sau đây vào hỗn hợp phản ứng: a/ Thêm một lượng ít muối Pb(NO ) b/ Một lượng ít NaHCO c/ Vài giọt CH COOH đặc d/ Vài giọt HCl. a/ Pb + là chất tạo thành trong phản ứng, việc thêm Pb + làm cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch và nồng độ của MnO - giảm.
b/ Thêm NaOH sẽ có phản ứng HCO - + H + CO + H O làm giảm [H + ] và cân - bằng chuyển dịch sang trái gây ra sự giảm nồng độ MnO c/ CH COOH là một axit yếu, trong dung dịch lại có H + dư (0,5M) nên lượng H + phân li ra sẽ không lớn, do đó ít ảnh hưởng đến cân bằng, nồng độ MnO - tăng không đáng kể. d/ PbO đã có dư trong hỗn hợp phản ứng, hoạt độ của PbO luôn bằng 1, việc thêm PbO không ảnh hưởng đến cân bằng, do đó nồng độ MnO - không thay đổi. e/ Thêm HCl sẽ có phản ứng phụ: MnO - + 10 Cl - + 16 H + Mn + + 5 Cl + 8 H O làm giảm mạnh nồng độ MnO -. I..9 Cho biết hằng số cân bằng nhiệt động của phản ứng phân li của axit fomic K (a) = 10 -,75. Tính hằng số phân li nồng độ ở lực ion I = 0,10. Lời giải HCOOH H + HCOO - K (a) K ( H )( HCOO ( HCOOH ) ) H HCOO H HCOO,75 (a). 10 HCOOH f f. f HCOOH Coi f HCOOH =1,0 (phân tử không điện li, ở lực ion thấp) 0,10 lg f lg f 0,5 0,0.10 0,110 H HCOO 1 0,10 f f f 0,91 K c H K ( f a HCOO 1 ) 10 1,75.(0,91),15.10 Bài tập vận dụng I..10 Hỗn hợp Y gồm có AgNO 0,10M; KI 0,00M; K CrO 0,00M. Xác định TPGH hỗn hợp. Biết rằng ion Ag + tạo được kết tủa ít tan Agl và Ag CrO. Trả lời: TPGH: AgI và Ag CrO ; K + 0,10M; NO 0,10M. M I..11 Cho biết nồng độ ban đầu và nồng độ cân bằng của các cấu tử trong hỗn hợp sau: a./ trộn 0,000 ml NaOH 0,100 M với 0,00 ml HCl 0,080 M. b/ Hoà tan,00 g NaOH trong 100,00ml HCl 1,010 M.
I..1 Cho biết nồng độ ban đầu, nồng độ cân bằng của các cấu tử trong hỗn hợp thu được khi trộn 0,00 ml HCl 0,010 M với 60,00 ml AgNO 0,0050 M (coi AgCl tan không đán g kể). I..1 Viết biểu thức BTNĐ và BTĐT đối với các dung dịch: a/ H PO C M b/ Na PO C M c/ Na HPO C 1 M và KH PO C M. I..1 Viết biểu thức BTNĐ và BTĐT đối với dung dịch bão hoà HgS (có Hg + ; S - ; HgOH + ; Hg(OH) ; HS -, H S; Hg(HS) ; HgS - ; H + ; OH - ). I..15 Trộn,00 ml dung dịch CaCl 0,0100 M với,00 ml dung dịch Na HPO 0,010M. Có kết tủa Ca (PO ) xuất hiện. Viết biểu thức BTNĐ và BTĐT đối với các cấu tử trong hỗn hợp. I..16. Cho cân bằng : H O H + + OH - K w = 1,0.10-1 H C O H + - + HC O K n1 = 10-1.5 - HC O H + - + C O K a = 10.7 Tính hằng số cân bằng của các quá trình a) C O - + H O HC O - + OH - b) HC O - + H O H C O + OH - c) H C O H + - + C O I..17: Cho các cân bằng: BiS Bi + + S - K s = 10-97,0 H S H + + HS - K a1 = 10-7,0 HS - H + + S - K a = 10-1,9 Tính lgk của phản ứng BiS + 6H + Bi + + H S K I.18: Cho Logarit hằng số cân bằng của phản ứng: Ag(NH ) + + CH COOH Ag + + CH COO - + NH + K lgk = 1,7 Cho biết: Ag + + NH AgNH + lgk 1 =,
AgNH + + + NH Ag(NH ) lgk =,9 NH + NH + H + pk a = 9, Tính pk a = -lgk a của CH COOH Trả lời:,76. I..19: Cho biết ion Ag + tạo được phức chất với ion CN - : Ag + + CN - - Ag(CN) lg = 1,1 Hãy dự đoán các ảnh hưởng tới nồng độ của phức chất Ag(CN) trong các trường hợp sau đây: a) Thêm ít AgNO vào hỗn hợp phản ứng b) Thêm vài giọt HNO vào dung dịch c) Thêm NH vào dung dịch. Trả lời: a) Nồng độ Ag(CN) - tăng; b) Nồng độ Ag(CN) - giảm rõ; c) Nồng độ Ag(CN) - giảm không đáng kể. III..ĐÁNH GIÁ GẦN ĐÚNG THÀNH PHẦN CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH I..1. Đánh giá khả năng hoà tan của CuS trong HCl 1,0M Các quá trình có thể xảy ra: Cân bằng tan của CuS: CuS Cu + + S - K = 10-5, (1) Cân bằng thu H + của S - : S + H + HS - K 1 a1 = 10 1,9 () và HS: HS - + H + H S K 1 a = 10 7,0 () So sánh các cân bằng ta thấy: K rất bé, nồng độ S - rất ít, phản ứng () xảy ra mạnh hơn () vì vậy có thể tổ hợp (1) và (): CuS + H + Cu + + HS - K = K a.k 1 a = 10 -, () K rất bé, có thể dự đoán phản ứng xảy ra rất khó khăn. Để đánh giá định lượng cần áp dụng biểu thức ĐLTDKL cho cân bằng () CuS + H + Cu + + HS - K = 10, C 1,0 x toạ độ phản ứng C -x x x [] 1,0.x x x
ĐLTDKL Cu HS H. x, K 1,0. x 10 K rất bé nên có thể coi x << 1,0. Do đó: x 10, 1,0.10 11,15 1,0 [Cu + ] = x = 7,1.10-1 M vô cùng bé. Vậy CuS hầu như không tan trong HCl 1,0M I... Đánh giá các quá trình chủ yếu xảy ra khi thêm 1,0ml NaOH 0,0M vào 1,0 ml hỗn hợp gồm HCl 0,050M và CH COOH 0,18M. Đánh giá TPGH và tính nồng độ cân bằng của ion H + Lời giải: 0 0,0 0 0,050 0 CNaOH 0,10M ; CHCl 0,05M ; CCH COOH 0, 090M Các phản ứng lần lượt xảy ra: HCl + NaOH NaCl + H O C 0 0,05 0,10 x max = 0,05 C - 0.075 0,05 CH COOH + NaOH CH COONa + H O C 0 0,090 0,075 x max = 0,075 C 0,015-0,075 TPGH: CH COOH 0,015M; CH COONa 0,075M; NaCl 0,05 M Mô tả cân bằng: CH COONa CH COO - + Na + 0,075 CH COOH CH COO - + H + K a = 10 -,76 (1) H O H + + OH - K w = 1,0.10-1 () So sánh cân bằng (1) và (): K a >> K w vậy (1) là chủ yếu Tính cân bằng theo (1) CH COOH CH COO - + H + K a = 10 -,76 C 0,015 0,075 C -x x x [] (0,015 x) (0,075 + x) x
ĐLTDKL x 0,015 x) ( 0,075 x,76 10 K a bé, hệ số dư CH COO - có thể coi x << 0,015 vì vậy: x = 10 -,6 << 0,015 (thoả mãn). Vậy [H + ] = 10-5,6 =,8.10-6 M I... Trong 1lít dung dịch hỗn hợp K CrO 7 0,010M; KBr 0,060 M; H SO 1,0M và Cr (SO ) 0,0010M có xả ra phản ứng: Cr O + 7 + 6Br - + 1H + Cr + + Br + 7H O (1) Hằng số cân bằng của phản ứng bằng 10 6, Đánh giá TPCB của hỗn hợp: Lời giải; Các quá trình xảy ra: K CrO 7 K + + Cr O 7 0,010-0,010 KBr K + + Br - 0,060-0,060 H SO H + - + HSO 1,0-1,0 1,0 Cr (SO ) Cr + + - SO 0,0010-0,0000,000 Quá trình chủ yếu xảy ra là quá trình (1) với K rất lớn được coi là xảy ra hoàn toàn. Cần xác định TPGH trước khi xác định thành phần cân bằng: - Cr O 7 + 6Br - + 1H + Cr + Br + 7H O C 0 0,010 0,060 1,0 0,00 C -0,010-0,060-0,1 0,00 0,00 C 0 0 0,86 0,0 0,00 x max = 0,010 TPGH: Cr + 0,0M; Br 0,00M; H + 0,86M; HSO - 1,0M; SO - 0,000M Cân bằng thứ nhất: HSO H + + SO K a = 10-1,99 ()
C 1,0 0,86 0,000 C -x x x [] 1,0 x (0,86 + x) (0,000 + x) ĐLTDKL ( 0,86 x)(0,000 x) 1,99 (1,0 x) 10 1,99 10 0,86.0,000 0,86 Coi x << 0,86 ta tính được 8,9.10 0, 86 Vậy quá trình () không ảnh hưởng đến nồng độ H + có trong dung dịch nghĩa là C H = 0,86M Cân bằng thứ hai xảy ra theo chiều ngược với (1) Cr + + Br + 7H O = Cr O 7 + 6Br + 1H + K = 10 6,1 C 0,0 0,00 0,86 C -x -x x 6x 1x [] (0,0 x) (0,00 x) x 6x (0,86 + 1x) ĐLTDKL x (0,0 x) (0,00 x) 11 ( 6x) (0,86 1x) 6, 10 K rất bé có thể coi x << 0,0. x << 0,000 hay x << 0,010 (cũng vậy 1x << 0,86 hay x << 0,061. Tính ra x từ hệ thức đơn giản: 6 7 1 6. x.(0,86) 6,1 10 (0,0) (0,00) Vậy 6x =..10-5 M x =,7.10-6 << 0,010 TPCB: Cr O 7,7.10-6 M; Br -,.10-5 M; H + 0,86 M; Cr + 0,0 M Br 0,00 M; HSO 1,0M; SO 0,0119 M Bài tập vận dụng I... Đánh giá khả năng hoà tan cả Agl trong muối NH Cl. Cho Ag + - + NH AgNH lg 1 =, Agl Ag + + l - lg = -16,0 giải: Đánh giá hằng số cân bằng của phản ứng. Agl + NH AgNH - + I - Trả lời: lg K = -1,68
I..5. Sục CO vào dung dịch BaCl, có kết tủa BaCO xuất hiện hay không? giải: Tính K của phản ứng và kết luận: CO + H O BaCO + H + Trả lời: lgk = -8.8. I..6 Trong các dung dịch NH Cl 0.10 M có các cân bằng: H O H + + OH - K w =1,0.10-1 (1) NH + H + + NH K a =10-9. () Hãy tính nồng độ ion H + trong dung dịch Trả lời: 7,59.10-6 M I..7 Trong dung dịch NH 0.050 M có các cân bằng: H O H + + OH - K w =1,0.10-1 (1) + NH + H O NH + OH - K b =1,78.10-5 () Tính nồng độ cân bằng của ion OH - trong dung dịch. Trả lời: 9,.10 - M I..8 Khi cho bột Cu vào dung dịch AgNO 0,010 M và CuSO 0,0010 M thì xảy ra phản ứng: Cu + Ag + Cu + + Ag lgk = 15,6 Hãy tính nồng độ của các ion trong dung dịch. Trả lời: Ag + 1,. 10-9 M; Cu + 0,0060 M. I..9 Trong hỗn hợp KBr 0,050 M, KMnO 0,00 M và HClO 1,0 M có xảy ra phản ứng: MnO - + 10 Br - + 16H + Mn + + 5Br + 8H O K = 10 7, Tính nồng độ cân bằng của ion Br - trong dung dịch. Trả lời: 6,71.10-9 M. I..10 Trong hỗn hợp Fe + 0,0010 M; Sn + 0,010 M; Fe + 1,00 M và H + 1,00M có phản ứng: Fe + + Sn + Fe + + Sn + Tính nồng độ Fe + trong dung dịch