So sánh tính tan của muối caso4 và baso4

Trường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị NgọcTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2KHOA HÓA HỌC--------------------------NGUYỄN THỊ NGỌCPHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁPGIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ CÁC YẾU TỐẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TANKHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌCChuyên ngành: Hóa phân tíchNgười hướng dẫn khoa họcTh.S NGUYỄN THỊ THANH MAIHÀ NỘI - 2011Khóa luận tốt nghiệp1K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2Nguyễn Thị NgọcLỜI CẢM ƠNEm xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.S Nguyễn ThịThanh Mai người đã giúp đỡ chỉ bảo tận tình cho em trong việc triển khainghiên cứu để đạt hiệu quả.Em xin chân thành cảm ơn Th.S Phí Văn Hải - Phó Trưởng Khoa Hóahọc - Trường ĐHSP Hà Nội 2, TS. Trần Công Việt - Giảng viên trườngĐHSPHN đã giúp đỡ để em hoàn thành khóa luận này.Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Hóa học – TrườngĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện để em hoàn thành khóa luận này.Do thời gian nghiên cứu và năng lực còn hạn chế, khóa luận khó tránhkhỏi nhưng thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy, cô vàcác bạn để khóa luận thêm chất lượng và hữu ích.Em xin chân thành cảm ơn !Hà Nội, ngày thángnăm 2011Sinh viên thực hiệnNguyễn Thị NgọcKhóa luận tốt nghiệp2K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị NgọcLỜI CAM ĐOANTôi khẳng định rằng: “ Đây là một công trình nghiên cứu khoa học củariêng tôi, do chính sức lực của bản thân tôi đã nghiên cứu và hoàn thành trêncơ sở những kiến thức đã học về môn Hóa phân tích và tham khảo những tàiliệu. Nó không trùng với kết quả của bất kỳ tác giả nào khác”.Hà Nội, ngày thángnăm 2011Sinh viên thực hiệnNguyễn Thị NgọcKhóa luận tốt nghiệp3K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2Nguyễn Thị NgọcNHỮNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂNSTTCác chữ viết tắtCác chữ viết đầy đủ1ĐLBTNĐĐịnh luật bảo toàn nồng độ2ĐLTDKLĐịnh luật tác dụng khối lượngKhóa luận tốt nghiệp4K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị NgọcMỤC LỤCTrangMỞ ĐẦU1. Lí do chọn đề tài....................................................................................... 12. Mục đích nghiên cứu ................................................................................ 23. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................... 24. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 25. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 3NỘI DUNGChương 1: Tổng quan................................................................................... 41.1. Tóm tắt lí thuyết ................................................................................. 41.1.1. Độ tan của các hợp chất vô cơ trong dung môi nước................... 41.1.1.1. Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa và dung dịchquá bão hòa............................................................................. 41.1.1.2. Độ tan ...................................................................................... 41.1.2. Tích số tan .................................................................................. 91.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan ................................................ 121.1.3.1. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử.......................................... 121.1.3.2. Ảnh hưởng của pH................................................................... 121.1.3.3. Ảnh hưởng của các chất tạo phức ............................................ 13Chương 2: Bài tập và phương pháp giải bài tập ............................................ 142.1. Tính tích số tan từ độ tan .................................................................... 142.1.1. Phương pháp chung .................................................................... 142.1.2. Bài tập ........................................................................................ 15Dạng 1: Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan khi bỏ quaquá trình phụ........................................................................... 15Khóa luận tốt nghiệp5K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2Nguyễn Thị NgọcDạng 2: Tính tích số tan từ độ tan khi có quá trình phụ của ion tạora từ hợp chất ít tan................................................................. 182.2. Tính độ tan từ tích số tan .................................................................... 232.2.1. Phương pháp chung .................................................................... 232.2.2. Bài tập ........................................................................................ 25Dạng 3: Tính độ tan từ tích số tan khi không xét đến quá trìnhphụ ......................................................................................... 25Dạng 4: Tính độ tan từ tích số tan trong đó có xét tới quá trình phụcủa ion tạo ra từ hợp chất ít tan. ............................................. 262.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan........................................................ 292.3.1. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử ............................................ 29Dạng 5: Kết tủa không tan trong thuốc thử dư ...................................... 31Dạng 6: Kết tủa tan trong thuốc thử...................................................... 332.3.2. Ảnh hưởng của pH...................................................................... 37Dạng 7: Kết tủa là các hidroxit ............................................................. 39Dạng 8: Kết tủa là các muối ................................................................. 422.3.3. Ảnh hưởng của các chất tạo phức ............................................... 47Dạng 9: Xác định khả năng tan khi có quá trình tạo phức..................... 49Dạng 10: Xác định kết tủa từ một dung dịch chứa ion phức ................. 52KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 57TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 58Khóa luận tốt nghiệp6K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị NgọcMỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tàiHóa học phân tích có lý thuyết, thực hành và bài tập. Phần bài tập baogồm phần kiểm tra kiến thức để củng cố lại kiến thức cũ, bên cạnh đó hìnhthành kiến thức mới. Phản ứng của hợp chất ít tan có vai trò rất lớn, chiếmmột vị trí quan trọng trong chương trình phổ thông cũng như trong chươngtrình chuyên, đặc biệt là đối với chương trình hóa học phân tích trong cáctrường cao đẳng và đại học.Trong thực tế giảng dạy ở phổ thông, khái niệm phản ứng tạo ra hợpchất không tan được học sinh tiếp thu từ những năm cấp II, nhưng ban đầu khihọc sinh được làm quen loại phản ứng của hợp chất ít tan mới chỉ đề cập tớimột số phản ứng cơ bản thường gặp giữa bazơ với muối, axit với muối vàmuối với muối. Với vốn kiến thức về các phản ứng trên mà học sinh tiếp cậnđược giúp học sinh giải quyết được một số lượng lớn các bài tập liên quan tớihiện tượng hóa học, các bài liên quan tới tách, loại bỏ các chất, các bài toánliên quan đến tính toán lượng kết tủa, liên quan tới nồng độ, v.v.. Lí thuyết vềphản ứng của hợp chất ít tan cùng lí thuyết của các loại phản ứng khác đượcphát triển dần lên trong chương trình phổ thông 11, học kì I. Với lượng kiếnthức được cung cấp ở lớp 10 và lớp 11, đã giúp học sinh giải thích, minh họahầu hết tính chất của các chất và phân loại rõ ràng các loại phản ứng khácnhau, ngoài ra còn giúp học sinh hiểu và nắm được một số phản ứng hóa họcxảy ra là tổng hòa của các loại phản trao đổi ion, axit bazơ, oxi hóa khử, v.v.Có thể nói, phản ứng tạo thành hợp chất ít tan rất thiết thực với chươngtrình phổ thông, cũng là loại phản ứng có thể tiến hành thực nghiệm, dễ gâyhứng thú cho học sinh khi học bộ môn hóa học. Đồng thời thông qua phảnKhóa luận tốt nghiệp7K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2Nguyễn Thị Ngọcứng của hợp chất ít tan với các loại phản ứng khác sẽ trang bị cho học sinhgiải các bài toán về phản ứng ion một cách hệ thống và chính xác.Hiện nay các tài liệu hiện hành cũng chưa thống nhất lí thuyết chuẩnmực mà nặng về bài tập tính toán gây cho học sinh lối học thụ động, không cótính sáng tạo và kém tư duy về hóa học.Bên cạnh đó, bài tập về yếu tố ảnh hưởng đến độ tan chưa được chútrọng và cũng chưa được phân loại rõ ràng do số bài tập nhiều. Vì vậy mà emchọn đề tài nghiên cứu: “Phân loại và phương pháp giải các bài tập về cácyếu tố ảnh hưởng đến độ tan” nhằm phân dạng, tìm cách giải, hệ thống lạikiến thức giúp cho học sinh giải bài tập dễ dàng hoặc làm tài liệu cho họcphần phân tích.2. Mục đích nghiên cứuMục đích nghiên cứu đề tài này là phân loại được các bài tập về cácyếu tố ảnh hưởng đến độ tan qua đó xây dựng phương pháp giải các bài tậpcó liên quan.3. Nhiệm vụ nghiên cứu- Tìm hiểu về độ tan- Tìm hiểu về tích số tan- Phân loại và phương pháp giải bài tập về tính độ tan từ tích số tan- Phân loại và phương pháp giải bài tập về tính tích số tan từ độ tan- Phân loại và phương pháp giải bài tập các yếu tố ảnh hưởng đến độtan4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu- Đối tượng: Trong khuôn khổ một bài khóa luận cùng với sự hạn chếvề tài liệu tham khảm nên đề tài chỉ tìm hiểu vấn đề: “Phân loại và phươngpháp giải các bài tập về các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan”Khóa luận tốt nghiệp8K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị Ngọc- Phạm vi nghiên cứu: Bài viết sử dụng những bài tậplà bài tập hóa họcphân tích.5. Phương pháp nghiên cứuĐể hoàn thành khóa luận này, tôi đã sử dụng những phương pháp sauđây:- Phương pháp đọc sách, tài liệu.- Phương pháp phân loại tổng hợp.- Phương pháp so sánh.- Phương pháp dùng thuật toán để giải bài tập.Khóa luận tốt nghiệp9K33C Hóa họcTrng HSP H Ni 2Nguyn Th NgcChng 1: TNG QUAN1.1. Tóm tắt lý thuyết1.1.1. Độ tan của các hợp chất vô cơ trong dung môi nước1.1.1.1 Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa và dung dịch quá bãohòa+ Dung dịch chưa bão hòa là dung dịch còn hòa tan thêm được chất tanđó nữa ở điều kiện đã cho. Ví dụ: Hòa tan 10g tinh thể NaCl vào dung dịchNaCl [ dung dịch A] ở nhiệt độ t0, thấy NaCl tan hết. Vy dung dịch A đó làdung dịch chưa bão hòa.+ Dung dịch bão hòa là dung dịch không thể hòa tan thêm được chấttan đó nữa ở điều kiện đã cho.+ Dung dịch quá bão hòa là dung dịch chứa lượng chất tan nhiều hơnso với lượng chất tan trong dung dịch bão hòa ở điều kiện đó.1.1.1.2 Độ tanKhi hòa tan chất điện ly ít tan MmAn trong nước thì các ion Mn+, Am-,cácphần tử cấu trúc mạng lưới tinh thể chất điện ly sẽ bị hirat hóa và chuyển vàodung dịch dưới dạng phức chất aqua M[H2O]xn+, A[H2O]ym- trong dung dịchtăng lên đến mức độ nào đó thì xảy ra quá trình ngược lại, có nghĩa là một sốion hirat hóa sẽ kt tủa lại trên bề mặt tinh thể. Đến một lúc nào đó thì tốc độquá trình thuận [quá trình hòa tan chất rắn] bằng tốc độ quá trình nghịch [quátrình các ion kết tủa], tức là có cân bằng thiết lập giữa pha rắn và dung dịchbão hòa [quá trình hòa tan chất điện li ít tan đạt tới trạng thái cân bằng].MmAm + [mx+ny] H2O mM[H2O]xn+ + nA[H2O]ymPha rắn[1.1]dung dịch bão hòaKhi cân bằng [1.1] đạt trạng thái cân bằng, lúc đó thu được một muốidung dịch bão hòa là dung dịch có chứa một lượng chất tan nhất định, lượngKhúa lun tt nghip10K33C Húa hcTrng HSP H Ni 2NguynTh Ngcchất tan đó được gọi là độ tan [S]. Độ tan S có thể biểu din bằng các đơn vịkhác nhau: g/100g dung môi [H2O]; g/l; mol/l hoặc theo một đơn vị khác.+ Nếu theo [1.1] ta hiểu khái niệm độ tan l: Độ tan là nồng độ của chấtđiện li trong dung dịch bão hòa ở điều kin đã cho.Cách phát biểu trên chỉ đề cập đến chất rắn tan trong nước và độ tanchính là lượng chất tan điện li thành các ion. Đây là vấn đề cần hiểu về độ tancủa các hợp chất ít tan trong cân bằng ion.+ Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan:- Bản chất của chất tan.Ví dụ độ tan [theo g/100g H2O] của một vài chất trong nước ở 200C.Chất:CaI2 ; NaCl; H3PO3; CaCO3; AgIĐộ tan [S]: 209,036,0 5,00,0013 0,00000013- Bản chất của dung môi:Ví dụ độ tan của KI [theo % khối lượng] trong các dung môi khác nhauở 200CDung môi:H2O; NH3[lỏng]; CH3OH; CH3COCH3; CH3NO2; CH3COOC2H5Độ tan [S]: 59,8 64,514,971,3020,3070,00012- Nhiệt độ: Đa số quá trình hòa tan của chất rắn đều thu nhiệt, do đó độtan thường tăng lên khi nhiệt độ tăng.- Ngoài ra độ tan còn phụ thuộc vào áp suất, trạng thái vật lý của pharắn, thành phần của dung dịch [ lực ion, chất tạo phức, pH, v.v.], v..v..Ví dụ 1Ta qui ước sau:+ Chất có khả năng tan lớn hơn 1,0gam trong 100gam nước được gọilà chất dễ tan [thường gọi là tan].+ Chất có khả năng tan được từ 0,01gam đến 1,0gam trong 100gamnước được gọi là chất ít tan [chất tan vừa phải].Khúa lun tt nghip11K33C Húa hcTrng HSP H Ni 2Nguyn Th Ngc+ Chất có khả năng tan được nhỏ hơn 0,01gam trong 100gam nướcđược gọi là chất khó tan [thường gọi là không tan].Theo qui ước mang tính chất tương đối ở trên và dựa vào các giá trịtích số tan. Hãy khái quát hóa lí thuyết về tính tan của các hiroxit và cácmuối trong dung môi nước.Phân tíchĐây là vấn đề mang tính chất mang tính chất cần thiết cho học sinh vìtrong phổ thông chủ yếu học về lý thuyết phản ứng hóa học, do vậy học sinhmuốn nhìn nhận nhanh một phản ứng có xảy ra hay không, chất tạo kết tủa đólà gì, chất nào tạo ra trước, chất nào tạo ra sau, v.v.. thì phải học thuộc qui ướctính tan của các hiroxit, muối như sau:+ Các hiđroxit hầu như không tan trừ hiđroxit của kim loại kiềm :NH4+, Ba2+, Sr2+, riờng Ca[OH]2 ớt tan.+ Các muối nitrat, muối amoni [trừ NH4ClO4 ít tan], muối của kim loạikiềm [trừ NaHCO3 ít tan], muối pemanganat đều tan hết.+ Hầu như muối nitrit, axetat đều tan trừ Hg2[CH3OO]2 cònCH3COOAg và AgNO2 là ít tan.+ Hầu như các muối sunfat đều tan tr SrSO4, BaSO4, PbSO4 còn CaSO4và Ag2SO4 là ít tan.+ Hầu như các muối clorua, bromua, iodua đều tan trừ muối của cácion Ag+, Cu+, Hg22+, Pb2+, riêng PbCl2 và HgCl2 là ít tan.+ Hầu như các muối clorat, peclorat đều tan trừ muối KClO4 vàNH4ClO4 là ít tan.+ Hầu như các muối sunfit đều tan trừ Ag2SO3, CaSO3, BaSO3.+ Hầu như các muối cacbonat, photphat, oxanat, xianua đều không tan,trừ muối amoni và các kim loại kiềm.+ Hầu như các muối suafua đều không tan trừ muối của kim loại kiềmvà Ba2+, NH4+, Ca2+.Khúa lun tt nghip12K33C Húa hcTrng HSP H Ni 2NguynTh Ngc+ Một số muối không tồn tại trong nước [phản ứng hoàn toàn với nước]như muối cacbonat của kim loại hóa trị III, muối sunfua của kim loại hóa trịIII và MgS, các muối tạo ra từ rượu, hầu như muối cacbua, nitrua, photphua,hidrua của kim loại kiềm, kiềm thổ, Al, Zn.Ví dụ 2a] Độ tan của NaCl ở 250C là 35,90gam. Tính nồng độ phần trăm củadung dịch NaCl bão hòa.b] Dung dịch bão hòa CuSO4 có nồng độ 40% [ ở t0C]. Tính độ tancủa CuSO4[khan] và CuSO4.5H2Oc] Có 200gam dung dịch NaCl 11,7% [dung dịch A] ở 250C. Hỏi phảicho thêm bao nhiêu gam NaCl vào dung dịch A để thu được dung dịchNaCl bão hòa ở 250C. Biết độ tan của NaCl ở 250C là 35,90gamPhân tíchĐây là bài toán cơ bản của học sinh phổ thông. Bài toán này đòi hỏi họcsinh hiểu và vận dụng thành thạo biểu thức liờn quan giữa nồng độ phần trămvới độ tan.a] đây học sinh cần hiểu rõ độ tan và vận dụng nồng độ phần trăm sẽcó:C % NaCl S35,9 100% 100% 26,42%100 S100 35,9b] õy l bi toỏn ngc ca bi toỏn trờn, da vo biu thc toỏn hctrờn tớnh c tan [S] ca CuSO4 l 66,67 g. Tớnh tan CuSO4.5H2O.Trong phn ny nu hiu nng phn trm theo khỏi nim l s gamcht tan cú trong 100g dung dch, nu ỏp dng s gam cht tan l s gammui dng tinh th l sai m phi hiu l s gam tan dng mui nguyờncht.Gi S, M, M ln lt l tan, khi lng mol CuSO4.5H2O, khilng mol CuSO4 ta cú:Khúa lun tt nghip13K33C Húa hcTrường ĐHSP Hà Nội 2C % CuSO4Nguyễn Thị NgọcSS 160M' M 100%  250 100%  40%100  S100  S S  166,67 gamc] Đây là bài toán từ một dung dịch chưa bão hòa, phải tính xem cầnbao nhiêu gam muối ở dạng nguyên chất vào để được một dung dịch bão hòaở nhiệt độ đó.Từ độ tan cho biết nồng độ phần trăm của dung dịch muối bão hòa, từđó thiết lập biểu thức nồng độ phần trăm đã tìm được theo số gam chất tan [sốgam có ban đầu và số gam cho thêm vào] và số gam dung dịch. Cuối cùngtính theo hệ thức sau: [m là số gam muối NaCl cần cho vào]C % NaCl [bãohòa] m NaClS 100%  100%mddNaCl100  S200 11,735,9100 100%  100%m  200100  35,9 m  40mVậy khối lượng muối NaCl cần cho vào là 40gam.Ví dụ 3Độ tan của CaSO4 là 10-2,31M. Tính độ tan của CaSO4 theo g/l và sốgam chất tan trong 100g nước. Cho biết khối lượng riêng của dung dịchD≈1,00g/mlPhân tíchĐây là bài toán để học sinh thấy được rằng độ tan không chỉ theo mộtđơn vị nhất định mà hiểu rằng cho dù độ tan tính theo đơn vị nào đều là mộtđại lượng được biểu diễn lượng chất tan có trong một lượng dung môi ở điềukiện đã cho sẵnTheo bài cho S = 10-2,31M.- Độ tan của CaSO4 được tính theo g/l là: S Khóa luận tốt nghiệp14142  10 2,31 0,7[ g / l ]1K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị Ngọc- Độ tan của CaSO4 được tính theo số gam CaSO4 tan được trong 100gnước là:S142  10 2,31 100  6,96  10  2 [ gam]1000  1  142  10  2,311.1.2. Tích số tanCó thể viết cân bằng [1.1] dưới dạng đơn giản sau:MmAn↓ ⇄ m Mn+ + n Am-[1.2]Áp dụng ĐLTDKL cho cân bằng [1.2] ta có[Mn+]m.[Am-]n = Ks[1.3]Trong đó:+ [ ] là chỉ hoạt độ của các ion, hoạt độ của chất rắn bằng 1+ Ks là tích số tan nhiệt động của kết tủa MmAn [là hằng số cânbằng nhiệt động]. Ks phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của chất hòa tanvà dung môi.Để tính độ tan từ Ks hoặc ngược lại ta dựa vào sự liên hệ giữa hoạt độvới nồng độ:[Mn+] = [Mn+].fM ; [Am-] = [Am-].fA thay vào [1.3] ta có:M   A n mm n K s  f M m  f A n  K sc[1.4]Trong đó:+ K sc được gọi là tích số tan nồng độ+ f là hệ số hoạt độTrong dung dịch có lực ion [I], công thức tính gần đúng theo Davit củahệ số hoạt độ theo lực ion là:Ilg f i  0,5  Z i2  0,2 I 1 I[1.5]Trong đó f i là điện tích của ion.Khóa luận tốt nghiệp15K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2Nguyễn Thị NgọcNếu trong dung dịch rất loãng, có nghĩa rằng các ion có rất ít trongdung dịch vì vậy lực tương tác giữa các ion rất nhỏ [I ≈ 0], theo [1.5] cho thấyf i =1 → Ks = K sc biểu thức [1.4] có thể viết là:M   A n mm n Ks[1.6]Đối với học sinh phổ thông nhiều bài toán thường tính toán đơn giản,chính vì vậy trong cân bằng của hợp chất ít tan [hay trong dung dịch loãng nóichung] chấp nhận hệ số hoạt độ bằng 1, tức là việc tính toán tích số tan nồngđộ là được áp dụng theo biểu thức [1.6]. Tất nhiên có thể cho học sinh tínhtheo biểu thức [1.4] khi đó nên cho ngay hệ số hoạt độ, còn nếu cho lực ionthì học sinh biết công thức tính hệ số hoạt độ theo lực ion vì có nhiều biểuthức tính hệ số hoạt độ khác nhau và trong phổ thông không được nghiên cứusâu về vấn đề này.Ví dụ 4:a] Tính tích số tan của KClO4 biết rằng ở 200C, 100gam nước hòa tanđược 1,8g muối, tỉ khối của dung dịch d = 1,01 g/ml [M KClO = 138,56], hệ số4hoạt độ của hai ion đều bằng 0,76.b] Tính tích số tan của AgCl trong dung dịch bão hòa AgCl biết độtan của AgCl ở 200C là 1,001.10-5M, hệ số hoạt độ của hai ion đều bằng99,64.10-2, βAgOH = 10-11,7.Phân tíchĐây là dạng bài tính tích số tan của một hợp chất tan khá lớn và mộthợp chất ít tan. Mục đích của bài này để học sinh thấy được giá trị tích số tannồng độ với tích số tan nhiệt động khác nhau như thế nào đối với các hợp chấtcó độ tan khác nhau.a] Nồng độ của muối tan là:C KClO4 1,8  1000  1,011 0,129[ M ][100  1,8]  138,56Khóa luận tốt nghiệp16K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị NgọcCó cân bằng:KClO4 ↓ ⇄ K+ + ClO4[]Ks=?[1]0,129 0,129Theo [1] và bài cho ta có:- Tích số tan nồng độ là: K SC  K   ClO4  0,129  0,129  1,66  10 2- Tích số tan nhiệt động là:   K S  K   ClO4  K   ClO4  f K   f ClO   0,129 2  0,76 2  9,61  10 34b] Dung dịch bão hòa AgCl có các cân bằng sau:AgCl ↓ ⇄ Ag+ + Cl-Ks =?Ag+ + H2O ⇄ AgOH + H+ β= 10-11,7[2][3]Theo [2], [3] có độ tan của AgCl là:SAgCl = [Ag+] + [AgOH] = [Cl-] = 1,001.10-5 MVì β rất bé nên coi quá trình tạo phức hiđroxo xảy ra không đáng kể[thông thường các bài toán nếu không cho biết hằng số phức hiđroxo của ionkim loại thì ngầm hiểu quá trình tạo phức hiđroxo không xét đến]→ [Ag+] = [Cl-] = 1,001.10-5 MVậy ta có:- Tích số tan nồng độ là: K sc = [Ag+].[Cl-] = [1,001.10-5]2 = 1,002.10-10- Tích số tan nhiệt động là: KS=[Ag+].[Cl-] = [1,001.10-5]2.[99,64.10-2]2≈10-10Nhận xét: Theo 2 kết quả trên cho thấy: Đối với các hợp chất dễ tan [là các chất có khả năng tan được một lượng lớn hơn 1,0g trong 100g nước] thìthấy rằng tích số tan nồng độ khác nhiều so với tích số tan nhiệt động, vì vậynhững bài toán này nếu giải chính xác thì không được bỏ qua lực ion. Còn đốivới các hợp chất được gọi là không tan [là các chất có khả năng tan được mộtKhóa luận tốt nghiệp17K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2Nguyễn Thị Ngọclượng nhỏ hơn 0,01g trong 100g nước] thì thấy rằng KS ≈ K sc , vì vậy tích sốnồng độ được coi bằng KS [có nghĩa là I ≈ 0 hay f = 1]. Để tránh phức tạp dophải kể đến lực ion cần chọn các đối tượng thích hợp với độ tan không quálớn.Kết luận: Trong chương trình phổ thông việc tính toán chỉ mang tínhchất lí thuyết, thường để dự đoán hiện tượng và minh họa một kết luận líthuyết nào đó về các hiện tượng hóa học xảy ra trong dung dịch , vì vậy cácbài toán cân bằng trong dung dịch nói chung, trong hợp chất ít tan nói riêng,việc tính toán liên quan tới hằng số cân bằng đều tính gần đúng theo nồng độ.Vậy các bài toán cân bằng của các hợp chất ít tan trong đề tài này đều tínhtích số nồng độ ion theo biểu thức [1.6].1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan1.1.3.1. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thửYếu tố quan trọng nhất quyết định đến việc làm kết tủa hoàn toàn haykhông là lượng dư thuốc thử. Lượng dư thuốc thử có thể gây ra hiệu ứng sau:+ Hiệu ứng làm giảm độ tan do có mặt ion cùng loại với ion kết tủa+ Hiệu ứng lực ion có khuynh hướng làm tăng độ tan. Khi thêm dưthuốc thử thì lực ion tăng → đa số fi giảm → K sc sẽ tăng → độ tan tăng.+ Hiệu ứng pha loãng: Khi thêm thuốc thử thì đồng thời thể tích dungdịch tăng do đó lượng ion nằm cân bằng với tướng rắn trong dung dịch bãohòa cũng tăng lên.+ Trong nhiều trường hợp thuốc thử dư phản ứng hóa học với kết tủa,do sự tạo phức của ion kim loại với thuốc thử dư, do sự tạo thành các hidroxitlưỡng tính của ion kim loại tan được trong thuốc thử dư ..v..v..1.1.3.2. Ảnh hưởng của pHKhi nghiên cứu phản ứng của hợp chất ít tan, thấy rằng pH đóng vai tròquan trọng khi đánh giá độ tan. Ảnh hưởng của pH thể hiện như sau:Khóa luận tốt nghiệp18K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị Ngọc− pH ảnh hưởng đến độ tan do sự tạo phức hidroxo của các ion kimloại.− pH ảnh hưởng đến độ tan do sự proton hóa của kết tủa là bazơ yếu.− pH ảnh hưởng đến quá trình tạo phức giữa ion kim loại với phối tửtạo phức phụ L, do đó ảnh hưởng đến độ tan của kết tủa.1.1.3.3. Ảnh hưởng của các chất tạo phứcTrong phần này ta chỉ xét các chất tạo phức có mặt trong dung dịch cóthể làm hạn chế hoặc nhăn cản quá trình kết tủa do sự tạo phức với ion kimloại. Tính chất này được dùng để che các ion cản trở. Trong một số phản ứngtạo ra hợp chất ít tan làm ngăn cản sự tiếp xúc các chất, nếu không có sự tạophức làm hợp chất ít tan đó tan ra thì phản ứng coi như không xảy ra.Khóa luận tốt nghiệp19K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2Nguyễn Thị NgọcChương 2: BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP2.1. Tính tích số tan từ độ tan2.1.1. Phương pháp chung:Viết đầy đủ các cân bằng xảy ra và phân tích được cân bằng nào là cânbằng chính, cân bằng nào là cân bằng có thể bỏ qua được.Ví dụ: Có hợp chất ít tan có CT: MmAn+CB của hợp chất ít tanMmAn ↓ ⇄ m Mn+ + n Am-KS =? [1]+ Có thể có các cân bằng sau [để đánh giá mức xảy ra là dựa vào cáchằng số cân bằng, pH] Cân bằng tạo phức hiđroxoMn+ + H2O ⇄ M[OH][n-1] + H+*β[2] Cân bằng thâu proton của Am- [hoặc cân bằng cho nhận protoncủa ion lưỡng tính]Am- + H+ ⇄ HA[m-1]-Km-1[3]HA[m-1]- + H+ ⇄ H2A[m-2]-Km-1-1[4]….Hm-1A- + H+ ⇄ HmAK1-1 [m-2] Các cân bằng tạo phức, oxh - khử, v..v..+ Từ độ tan biết, theo cân bằng [1] biết được nồng độ đầu của các iontạo ra từ hợp chất ít tan. Nếu ion nào không tham gia quá trình phụ khác thì nồng độ ionđược tính từ độ tan chính là nồng độ cân bằng của hợp chất ít tan đó.Khóa luận tốt nghiệp20K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị Ngọc Còn các ion nào tham gia quá trình phụ thì dựa vào cân bằngđó, áp dụng ĐLTDKL, ĐLBTNĐ,….để tính ra nồng độ cân bằng củaion tạo ra từ hợp chất ít tan.+ Khi tính được nồng độ cân bằng của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan,dựa vào cân bằng của hợp chất ít tan tính ra hằng số tích số tan KS.+ Trong các bài toán ở bậc phổ thông thường tính toán ở dạng đơn giảnlà chấp nhận lực ion I = 0 [hệ số hoạt độ f = 1]. Còn nếu cho biết lực ion[hoặc công thức tính lực ion] và công thức tính hệ số hoạt độ thì các biểu thứccủa các hằng số được tính theo hoạt độ.2.1.2. Bài tậpDạng 1: Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan, khi bỏ qua quátrình phụĐây là dạng bài toán của các muối ít tan [được xét trong một dung dịchkhông biết pH] tạo ra các cation tương ứng với bazơ mạnh hoặc hằng số tạophức hiđroxo của ion kim loại rất bé và các gốc axit tương ứng với axit mạnhhoặc gốc axit có thâu proton nhưng rất yếu. Chính vì các lý do trên, cho thấycác quá trình phụ là không xảy ra hoặc có xảy ra nhưng không đáng kể. Dạngbài toán này thuộc dạng cơ bản nhất, vì chỉ xét đến cân bằng của hợp chất íttan.Ví dụ 5:Tích số tan của AgI ở 250 C là 10-8 M, *βAgOH = 10-11,7Phương phápTrong dung dịch bão hòa của muối AgI có các cân bằng sau:AgI ↓ ⇄ Ag+ + I-KS = ?Ag+ + H2O ⇄ AgOH + H+*β = 10-11,7 [2][1]Đây là bài toán thuộc dạng cơ bản nhất về tính tích số tan từ độ tanđược xét trong dung môi nước. Bài này thuộc dạng bài toán hợp chất ít tan tạoKhóa luận tốt nghiệp21K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2Nguyễn Thị Ngọcra gốc axit không tham gia quá trình proton hóa dù ở bất kỳ giá trị pH nào,còn ion kim loại có tham gia quá trình tạo phức hidroxo nhưng có hằng số tạophức rất nhỏ nên không xét đến.Bài giảiTừ mô tả cân bằng tan, tạo phức hiđroxo và giá trị S, *β ta thấy sự tạophức hiđroxo của ion Ag+ là không đáng kể. Mặt khác do ion I- tương ứng vớiHI là axit rất mạnh nên ion I- không có quá trình proton hóa, ngoài ra ion Ag+và I- rất ít nên không có quá trình tạo phức của ion Ag+ với ion IVậy [Ag+] = [I-] = S→ KS = 10-16Ví dụ 6:Tính tích số tan của AgSCN. Biết độ tan của AgSCN ở 250C là1,05.10-6M. Cho *βAgOH = 10-11,7; Ka[HSCN] = 10-0,89.Phương phápBài tập này tương tự ví dụ 5 vì cả hai quá trình phụ là không đáng kể.Các bài toán tương tự cho các hợp chất ít tan của các muối được xéttrong dung môi nước hoặc khi cho trong dung dịch axit thì phải cho pH thíchhợp để không tính đến quá trình phụ nào xảy ra trong hệ. Ví dụ các muối:- AgX [X: Cl, Br, I, SCN].- M2[SO4]n [M: Ag, Ca, Sr, Ba].- M[IO3]n [M: Ag, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd].Các muối trên đều thuộc muối tạo ra từ các ion không tham gia quátrình proton hóa hoặc có nhưng không đáng kể. Đôi khi vận dụng nội dungbài tập này cho muối khác ví dụ: CaCO3, Ca3[PO4]2, MnS, v.v.. thì kết quả sẽsai.Khóa luận tốt nghiệp22K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị NgọcVí dụ 7:Độ tan của Ba[IO3]2 ở 250C trong dung dịch KIO3 5,4.10-3M là5,6.10-4M. Tính tích số tan của Ba[IO3]2Cho : *βBa[[OH]+ = 10-13,36, K s [ HIO ] = 10-0,783Phương phápTheo bài này cần mô tả đầy đủ các cân bằng [vì bài cho các hằng số cânbằng], phân tích việc bỏ qua cân bằng phụ để tìm cân bằng chính và tính theocân bằng đó.- Mô tả cân bằng trong hệ:Ba[IO3]2 ↓ ⇄ Ba2+ + 2 IO3-KS = ?Ba2+ + H2O ⇄ Ba[OH]+ + H+*β = 10-13,36 [2]IO3- + H2O ⇄ HIO3 + OH-Kb = 10-13,22 [3][1]- Phân tích để lựa chọn cân bằng chủ yếu:Vì độ tan của Ba[IO3]2 là nhỏ và *β, Kb rất bé nên khẳng định là cânbằng [2], [3] tạo ra không đáng kể nên được bỏ qua, lúc đó chỉ tính theocân bằng [1]- Tính theo cân bằng chủ yếu [1], áp dụng ĐLTDKL có chú ý đến nồng độban đầu đã cho của ion IO3-. Có kết quả: KS = 1,55.10-9 = 10-8,81Qua ví dụ trên, bài toán được mở rộng cho tất cả các muối ở ví dụ 6,được xét đối với dung dịch bão hòa của muối trong nước hoặc có pH đã chovà có ion đồng dạng với hợp chất ít tan, nhưng không có quá trình phụ. Ví dụ:AgCl trong dung dịch nước chứa NaCl, BaSO4 trong dung dịch nước chứaNaSO4, Ca[IO3]2 trong dung dịch nước chứa Ca[NO3]2, v..v.. Nhưng nếu choPbCl2 trong dung dịch chứa HCl mà chỉ xét đơn giản như trên thì sai, vì còncó quá trình tạo phức của ion chì với ion clo.Khóa luận tốt nghiệp23K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2Nguyễn Thị NgọcDạng 2: Tính tích số tan từ độ tan khi có quá trình phụ của ion tạo ratừ hợp chất ít tanĐây là dạng bài trong tính toán có xét đến quá trình phụ. Đòi hỏi học sinhngoài kiến thức cân bằng của hợp chất ít tan còn phải có kiến thức về cânbằng axit bazơ, cân bằng tạo phức, v..v.. và học sinh phải có tư duy logic vềmối quan hệ của các loại phản ứng khác nhau: Có thể chỉ có quá trình phụ củaion kim loại tạo phức hiđroxo hoặc tạo phức với phối tử khác, hoặc chỉ có quátrình proton hóa của gốc axit, hoặc có các quá trình trên. Khi xét có các quátrình đó hay không, phải dựa vào các giá trị hằng số, nồng độ, pH… để loạibỏ hoặc giữ lại một quá trình phụ nào đó.Khi tính toán nồng độ cân bằng của ion tham gia quá trình phụ thì có thểtạo tình huống để tính toán quá trình phụ dựa vào độ tan trong cân bằng củahợp chất ít tan. Các bài toán dạng này có nâng cao hơn, đòi hỏi học sinh có tưduy sáng tạo, hiểu nhiều loại cân bằng khác có liên quan tới cân bằng hợpchất ít tan và phải linh hoạt vận dụng trong biện luận hiện tượng và tính toán.Ví dụ 8:Tính tích số tan của BaSO4. Biết rằng trong dung dịch HCl 0,2M, độtan của BaSO4 là 3.10-5M. Cho K a [ HSO ] = 10-2M.4Phương phápTrong bài này cần phải xác định các loại cân bằng và lựa chọn cân bằngtính ra các nồng độ của ion cần xác định, nội dung của bài toán có phức tạohơn ở ví dụ 5. Đối với các bài toán khi xét độ tan của một muối ít tan trongdung dịch axit mạnh [với nồng độ không quá bé] thì phải thấy được là khôngcó quá trình tạo phức hiđroxo của ion kim loạiDung dịch bão hòa trong HCl 0,2M có các cân bằng sau:BaSO4 ↓ ⇄ Ba2+ + SO42C0Khóa luận tốt nghiệpSKS = ?[1][Với S = 3.10-5 M]S24K33C Hóa họcTrường ĐHSP Hà Nội 2NguyễnThị NgọcVì trong môi trường axit mạnh nên không có quá trình tạo phứchiđroxo của ion Ba2+Lưu ý: Trong tất cả các muối ở môi trường axit mạnh, nồng độ khôngquá bé thì có lẽ không cần tính toán để chứng minh có quá trình tạo phứchiđroxo của ion kim loại hay không, mà chỉ cần khẳng định không có là được.Theo bài toán này phải xét đến quá trình phụ sau:H+ + SO42- ⇄ HSO4-Ka-1 = 102[2][Nếu dung dịch axit rất loãng thì cân bằng [2] có thể không xét đến]Bài giảiĐể đơn giản có thể giải gần đúngS = [SO42-] + [HSO4-] = [Ba2+]Theo [2]:[ HSO4 ]= Ka-.[H+] ≈ 102.0,2 = 202[ SO4 ][Sự proton xảy ra không quá lớn nên coi [H+] = CH+]→ [HSO4-] ≈ 20[SO42-] → S = 21[SO42-] = 3.105 → [SO42-]=1,43.10-6 MKiểm tra điều kiện gần đúng:[HSO4-] ≈ 20[SO42-] = 2,86.10-5