Hóa phân tích Olympiad hóa học

2 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


50 chun đề Olympiad Hóa học

4
Hóa phân tích
& Điện hóa học

3 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Lời mở đầu
Các bạn độc giả thân mến. Trên tay bạn là bộ sách 50 CHUYÊN ĐỀ
OLYMPIAD HÓA HỌC - là tuyển tập các câu hỏi trong đề thi Olympiad quốc
tế và nhiều quốc gia trên thế giới trong những năm gần đây, được phân
chia chi tiết thành 50 chuyên đề nhỏ.
Từ cách đây 15 năm, các [cựu] quản trị viên box Hóa học OlympiaVN (nay
là Tạp chí KEM & website sachhoahoc.xyz) đã bắt đầu biên soạn các tài
liệu tương tự, được lưu hành nội bộ - gọi là các Compilation. Tuy nhiên, 3
bộ Compilation trước đây bị giới hạn về mặt nội dung (chủ yếu là đề thi
HSGQG Việt Nam và IChO, cùng với đề thi Olympiad của khoảng 3, 4
nước), cũng như nhân lực và thời gian có hạn nên sự phân chia các
chuyên mục chưa thực sự chi tiết, chỉ chia thành 7 phần lớn chứ chưa chia
nhỏ thành các mảng chun đề sâu hơn. Chính vì vậy, trong năm 20182019, chúng tôi quyết định biên soạn lại bộ sách này, với cập nhật thêm
đề thi từ rất nhiều quốc gia trên thế giới (đặc biệt là những nước có
truyền thống về Olympiad Hóa học như Trung Quốc, Nga và các nước
Soviet cũ, các quốc gia khu vực Baltic, ... ) và quan trọng hơn là phân chia
nội dung chi tiết hơn, với 6 lĩnh vực, 50 chuyên đề - cố gắng bám sát
khung chương trình IChO trong khả năng có thể. Hi vọng rằng, với tuyển

tập này, lời đáp cho câu hỏi: "Có những gì trong đề thi Olympiad Hóa
học?" mà rất nhiều độc giả, đặc biệt là những bạn học sinh THPT, vốn
thường thắc mắc - sẽ phần nào sáng tỏ.
Lưu ý rằng tuyển tập này chọn lọc những câu hỏi từ các đề thi Olympiad,
do đó bạn sẽ cần phải có một nền tảng kiến thức tương đối vững chắc về
Hóa học phổ thơng chuyên sâu để trước khi bắt đầu với hành trình chinh
phục kiến thức này. Ngoài ra, do tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu nên
tuyển tập chưa có được sự thống nhất về mặt danh pháp, mong bạn bỏ
qua cho sự bất tiện này.
Chúc bạn tìm thấy những niềm vui trong học tập.

4 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Mục lục

5 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Chuyên đề 28: Cân bằng ion trong dung dịch: acid và
base
Bài 1
Axit xyanhydric là một axit yếu có hằng số phân ly Ka = 4.93×10–10
a) Tìm pH của dung dịch HCN 1.00 M.
b) 10 L nước tinh khiết bị lẫn NaCN do tai nạn. pH dung dịch được xác
định là 7.40. Xác định nồng độ của các tiểu phân Na +, H+, OH-, CN–,
HCN và từ đó tính khối lượng NaCN thêm vào.

6 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM

Bài 2
Hàm lượng cao hơn (so với thông thường) của calcium trong nước tự
nhiên chảy qua các lớp đá vôi được giải thích bởi sự hịa tan đá vơi theo
phản ứng:
CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O ƒ Ca2+ + 2HCO3−

(1)

Đây là một quá trình thuận nghịch và chịu sự khống chế của một số cân
bằng cạnh tranh (2-5):

CaCO3 (s) ƒ Ca2+ + CO23−
CO2 (g) ƒ CO2 (aq)

Ks (CaCO3 ) = 4.50 ×10 −9 (2)
K(CO2 ) = 0.032 mol/L (3)

CO2 (aq) + H2O ƒ H3O+ + HCO3− K1 = 4.45 ×10 −7 (4)
HCO3− + H2O ƒ H3O + + CO23−

K2 = 4.69 ×10 −11 (5)

1) Dẫn ra cơng thức tính hằng số cân bằng K của phản ứng hoà tan đá
vơi (1) và tính giá trị của nó.
2) Dẫn ra cơng thức tính nồng độ calcium khi biết áp suất riêng của
carbon dioxide trong khơng khí. Tính nồng độ calcium (mol/L) khi áp
suất riêng của carbon dioxide trong khơng khí là p(CO 2) = 3.66·10-4
atm.
3) Nồng độ calcium trong nước sơng Don là 80 mg/L. Tính áp suất riêng

của carbon dioxide (theo atm) trong khơng khí ở lưu vực sơng Don.
4) Tính thể tích hydrochloric acid nồng độ 0.09132 mol/L cần để chuẩn
độ 100 mL nước sông Don.
5) Nên chọn chỉ thị nào sau đây: picric acid, methyl da cam,
phenolphthalein, p-nitrophenol cho quá trình chuẩn độ này?

7 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 3
Ở 25.0°C và áp suất tiêu chuẩn p(CO 2) = 1.00 bar 0.8304 L CO 2 được hoà
tan vào 1,00L nước.
1) Tính nồng độ mol của CO2 hịa tan.
2) Tính hằng số Henry của CO2 ở 25.0°C.
3) Tính nồng độ mol của CO 2 hòa tan trong nước mưa, nếu phần thể
tích của CO2 trong khí quyển là 380 ppm hơm nay và áp suất khí
quyển có gía trị là 1.00 bar.
Một phần của CO2 hòa tan phản ứng với nước để tạo thành axit
cacbonic. Hằng số cân bằng của phản ứng này là K=1.67·10 -3, trong biểu
thức của KA thì nồng độ của nước được xem như là hằng số và được
nằm trong biểu thức K.
4) Tính nồng độ của axit cacbonic hòa tan trong nước mưa ? Chú ý rằng
nồng độ của CO2 không thay đổi trong qúa trình này.
Đối với hằng số phân ly nấc thứ nhất thì [H 2CO3]* được sử dụng thay cho
nồng độ thực của axit cacbonic. [H 2CO3]* là tổng nồng độ của axit
cacbonic hịa tan và nồng độ của khí cacbonic hịa tan CO2.
Các gía trị KA: KA1 = 4.45·10-7 and KA2 = 4.84·10-11.
5) Tính pH của nước mưa. Bỏ qua sự tự proton phân của nước cũng
như nấc phân ly thứ hai của axit cacbonic. Lưu ý: Giá trị [H 2CO3]*
ln là một hằng số

Năm 1960, phần thể tích của CO2 trong khí quyển chỉ là 320 ppm.
6) Tính pH của nước mưa vào thời điểm này (tất cả các điều kiện khác
đều như câu 3.5.).Đá vơi (CaCO3) có tích số tan là KL=4.70·10-9.
7) Tính độ tan của đá vơi trong nước tinh khiết. Giả sử rằng cacbonat
hay hydrocacbonat đều khơng thể phản ứng tạo ra axit cacbonic.
Tính độ tan của đá vôi trong nước mưa trong điều kiện hiện nay. Như
trên đã nói thì gía trị của [H 2CO3]* luôn là một hằng số. Để giải quyết
được bài này hãy làm theo các bước sau:
8) Viết các ion mà ta vẫn chưa xác định được nồng độ và được yêu cầu
phải tính.
9) Viết ra tất cả các biểu thức tốn học cần thiết để tính các gía trị này.
8 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


10) Xác định biểu thức cuối cùng chỉ chứa [H3O+] như là một ẩn số.
Phương trình bậc cao này rất khó để có thể giải được chính xác. Ta có
thể giả sử rằng pH của dung dịch này là pH = 8.26.
11) Tính độ tan của đá vơi trong nước mưa bằng cách sử dụng thông tin
cuối cùng.

9 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 4
1) Dấm được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm. Thành phần
chính của dấm là acetic acid có vị cay nồng. Một mẫu dấm thường
chứa khoảng 5 % acetic acid (theo tỉ lệ thể tích/thể tích, hay v/v).
Khối lượng riêng của acetic acid là 1.05 g mL-1.
a) Tính nồng độ mol của acetic acid trong dung dịch dấm.
b) Tính pH của mẫu dấm ở trên, cho biết Ka (acetic acid) = 1.75·10-5.

2) Lấy 100 mL mẫu dấm trên pha loãng thành 250 mL, rồi lấy 25 mL
đem chuẩn độ với dung dịch NaOH 0.100 M.
1) Tính pH của dung dịch khi thêm vào 10 mL dung dịch NaOH.
2) Tính pH của dung dịch ở điểm tương đương (điểm tương đương
là điểm kết thúc về mặt lí thuyết của quá trình chuẩn độ).
3) Máy đo pH thường được hiệu chuẩn bằng cách sử dụng dung dịch
đệm đã biết chính xác giá trị pH, ví dụ như dung dịch chứa sodium
acetate và acetic acid với pH = 5. Cần bao nhiêu mol sodium
acetate và acetic acid để điều chế 250 mL dung dịch đệm này? Cho
biết tổng nồng độ tất cả các dạng của acetic acid trong dung dịch là
0.8 M.

10 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 5
Một loại dung dịch khử trùng dùng để xử lí vệ sinh tổ ong, có chứa
formic và propionic acid. Một nhân viên vệ sinh dịch tễ đã trộn các dung
dịch sẵn có của các acid này, thu được 1.5 L dung dịch chứa 0.3 mol mỗi
acid. Thật tò mò khi biết cả hai dung dịch ban đầu có cùng giá trị pH.
Hơn nữa, pH của dung dịch thu được cũng có giá trị như vậy.
1) Tính pH của hỗn hợp các acid. Biết hằng số acid của HCOOH và
C2H5COOH là 1.77·10-4 và 1.34·10-5.
2) Xác định nồng độ của các acid trong các dung dịch ban đầu.
3) Tính tỉ lệ thể tích của các acid đem trộn ban đầu.
4) Xác định độ phân li của các acid trong các dung dịch ban đầu và
trong hỗn hợp. Giải thích kết quả này.
5) Xác định thể tích nước cần thêm vào hỗn hợp acid để tăng gấp đôi
độ phân li của formic acid.

11 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 6
Lấy 5 ml dung dịch H3PO4 có nồng độ 39,2 % và khối lượng riêng 1,25
gam/cm3 đem pha loãng thành 500 ml, thu được dung dịch I. Cho biết
các giá trị hằng số acid Ka của H3PO4 lần lượt là 7,1·10-3; 6,2·10-8; 5,0·10-12.
1) Tính pH của dung dịch I.
2) Lấy 100 ml dung dịch I rồi hòa tan 0,28 gam NaOH vào, thu được
dung dịch II. Tính pH dung dịch này.
3) Thêm 0,0196 gam sulfuric acid vào dung dịch II, thu được dung dịch
III. Tính pH dung dịch này.
4) Thêm 20 mg NaOH vào dung dịch II, thu được dung dịch IV. Tính pH
dung dịch này.
5) Thêm 30 ml nước vào dung dịch II, thu được dung dịch V. Tính pH
dung dịch này.
6) Kết luận về khả năng duy trì pH ổn định của dung dịch II. Lấy một số
ví dụ về các dung dịch cũng có khả năng tương tự. Các dung dịch này
gọi là gì và được sử dụng cho mục đích nào?

12 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 7
Trong bài này chúng ta sẽ khảo sát sự thủy phân anion pyrophotphat
(P2O74–) bằng enzyme. Giả thiết rằng nồng độ của pyrophotphat thấp hơn
so với hằng số Michaelis, như vậy phản ứng sẽ có bậc nhất. Ở 25 °C và
pH = 7 thì hằng số tốc độ của phản ứng giả bậc nhất là
Cơ chế của phản ứng thủy phân này như sau:

k7* = 0,0010s −1

.

Biết hằng số phân ly axit nấc 1 và 2 tương ứng là pK1 = 6.12 và pK2 = 8.95
và k là hằng số tốc độ thực không phụ thuộc pH (giai đoạn 3). Giả thiết
rằng tốc độ phân ly axit cũng nhanh như tốc độ thủy phân.
a) Viết phương trình phân ly thể hiện các hằng số K 1 và K2. Đưa ra
phương trình tính tổng nồng độ anion pyrophotphat.
b) Tính giá trị hằng số tốc độ thực k.
c) Tính giá trị hằng số tốc độ

k6*

(ở pH=6) và

13 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM

k8*

(ở pH = 8).


Bài 8
Các amino acid thiên nhiên, glutamine (Gln) và glutamic acid (Glu) chỉ
khác nhau bởi nhóm amide và carboxylic ở cuối mạch. Tuy nhiên, chỉ
một khác biệt nhỏ như vậy cũng gây ra những khác biệt lớn đến tính
chất hóa học.

1) Viết các cân bằng trong dung dịch nước của mỗi amino acid.

2) Xác định cơng thức tính hằng số cân bằng của các cân bằng trong ý 1.
Tính điểm đẳng điện IP (là giá trị pH mà tại đó điện tích dương bằng
điện tích âm) của mỗi amino acid. Biết rằng:
Amino acid/pKa

pK1

pK2

pK3

Glutamine

2.17

9.13

-

Glutamic acid

2.19

9.67

4.25

14 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM

Bài 9
Muối vơ cơ A, tan tốt trong nước, có các tính chất sau:
a) Trong dung dịch nước (pH = 9.248) thì ngồi các ion tạo thành bởi sự
thủy phân, còn phát hiện ra 2 phân tử (B, C) và 3 ion (X, Y, Z). Nồng độ
của các phân tử và ion trong dung dịch là
[B] = 10-0.998 M; [C] = 10-3.251 M;
[X] = 10-1.002 M; [Y] = 10-1.003 M; [Z] = 10-4.357 M;
b) Phản ứng phân hủy nhiệt muối A khan là quá trình thuận nghịch, đi
kèm với sự tạo thành chỉ hai sản phẩm khí.
1) Xác định cơng thức muối A và các vi hạt được kí hiệu ở trên. Viết
phương trình phản ứng trong dung dịch nước, tạo thành các ion và
phân tử tương ứng.
2) Đề xuất phương pháp để thu được muối A khan.
3) Xác định nồng độ muối A.
4) Viết các phương trình phản ứng xảy ra giữa A với dung dịch: a) AlCl3;
b) K2Cr2O7.
5) Tính hằng số các cân bằng được thiết lập trong dung dịch muối A.
Biết: Kw = [H+][OH-] = 10-14.

15 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 10
Hòa tan 1,29 g tinh thể axit selenơ H 2SeO3 trong nước rồi pha loãng đến
100 mL rồi nhúng chìm các điện cực của máy đo pH vào dung dịch này.
Hãy cho biết trị số pH trên máy.
Thêm vào dung dịch axit selenơ 5.00 mL dung dịch natri hydroxit (c=1.00
mol/L) rồi đo pH lần nữa. Quy trình này được lặp lại 4 lần, mỗi lần thêm
5,00 mL dung dịch NaOH rồi đo pH. Tính pH của tất cả các trường hợp đã
nêu. Cho biết các hằng số axit của axit selenơ lần lượt là: pK 1=2.62;

pK2=8.32.
Chú ý, cho rằng thể tích dung dịch khơng thay đổi trong suốt q trình
chuẩn độ!

16 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 11
Maleic acid là một acid hai nấc. Tùy thuộc vào pH mà maleic acid có thể
tồn tại trong dung dịch ở nhiều dạng khác nhau. Nếu dạng không phân li
được kí hiệu là H2M, thì các dạng có thể tồn tại trong dung dịch là H 2M,
HM- và M2-. Đặt CT là tổng nồng độ tất cả các dạng của acid, và tỉ lệ các
dạng tồn tại của maleic acid (các giá trị αn) được tính như sau:
α0 = [H2M]/CT

α1 = [HM-]/CT

α2 = [M-2]/CT

Đồ thị dưới đây biểu diễn các tỉ lệ khác nhau của các dạng tồn tại của
maleic acid dưới dạng hàm của pH.

Kiến thức nền tảng Hóa Phân tích (Fundamentals of Analytical
Chemistry)
By
Douglas
Skoog,
Donald
West,
F. Holler, Stanley Crouch

Sử dụng đồ thị trên, trả lời các câu hỏi sau:
a) Xác định pH tại đó 90 % [HM-] bị chuyển thành [M2-].
b) Tính pKa1 và pKa2 của maleic acid.
c) Có thể sử dụng chất chỉ thị nào dưới đây cho điểm tương đương thứ
nhất?

17 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


STT

Khoảng
Chất chỉ pH
thị
chuyển
màu

STT

Indicator

1

Phenol
đỏ

6.8 – 8.4

3

Bromoph
enol xanh 3.0 – 4.6
dương

2

Bromoph
enol
đỏ

5.2 – 6.8

4

m-cresol
tím

18 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM

Khoảng
pH
chuyển
màu

1.2 – 2.8


Bài 12
Đương lượng xà phịng hóa là khối lượng (tính theo mg) mẫu ester có
thể được xà phịng hóa bởi 1 mol hydroxide ion. Đương lượng xà phịng

hóa có thể được xác định bởi phương pháp sau (khoảng đương lượng
100 - 1000 mg mol-1; khối lượng mẫu 5 - 100 mg): Cân chính xác X (mg)
mẫu, đặt vào bình xà phịng hóa rồi thêm một lượng thích hợp dung dịch
potassium hydroxide 0.5 mol L-1 vào. Tiếp đó, nối với một bộ ngưng hồi
lưu và ống nước vôi, rồi đun hồi lưu trong 0.5 đến 3 giờ. Sau khi phản
ứng xà phịng hóa diễn ra hồn tồn, dùng 1 - 2 mL ethanol để tẩy sạch
thành bên trong ống ngưng tụ, sau đó tháo ống ngưng tụ ra và nhỏ ngay
5 giọt phenolphthalein vào rồi acid hóa bằng dung dịch hydrochloric 0.5
mol L-1, dùng một lượng acid hơi dư. Dung dịch acid hóa được chuyển
vào một bình nón, cịn bình chứa cũ được rửa nhẹ bằng dung dịch
ethanol. Sau đó, đổ dung dịch nước rửa này vào cùng bình nón trên.
Thêm potassium hydroxide 0.5 mol L-1 vào bình nón cho đến khi dung
dịch chuyển sang màu đỏ nhạt, sau đó điều chỉnh bằng cách thêm
hydrochloric acid 0.0250 mol L-1 vào cho đến khi dung dịch thành không
màu, cần V1 (mL) hydrochloric acid; sau đó thêm 3 giọt chỉ thị màu xanh
bromophenol xanh dương, sau đó chuẩn độ bằng hydrochloric acid
0.0250 mol L-1 cho tới khi dung dịch chuyển sang màu xanh lá cây thì
dừng lại, thấy hết V2 (mL) acid.
Quy trình thực nghiệm trên được lặp lại mà khơng có ester và dung dịch
chuẩn hydrochloric acid cần dùng lần lượt là V3 và V4 (mL).
1) Vai trị của ống nước vơi là gì?
2) Viết cơng thức tính đương lượng xà phịng hóa.
3) Carboxylic acid tự do gây ra những tác động gì tới kết quả phân tích?
Làm sao để loại bỏ những tác động này?

19 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 13
Trong phịng thí nghiệm, có hỗn hợp của 3 muối khan, là carbonate hoặc

bicarbonate của các kim loại, một trong số đó là kim loại kiềm thổ. Cho
0.1 gam hỗn hợp này vào nước, rồi lọc phần không tan ra. Để chuẩn độ
dung dịch sau khi lọc (dung dịch 1) - với methyl da cam - thì dùng hết
13.0 mL dung dịch HCl 0.1 M.
Nung hỗn hợp muối ở nhiệt độ 200 oC rồi lấy 0.1 gam hỗn hợp sau khi
nung cho vào nước và lọc phần không tan ra. Để chuẩn độ dung dịch sau
khi lọc (dung dịch 2), với chỉ thị methyl da cam, thì cần 14.7 mL dung
dịch HCl 0.10 M.
Nếu nung hỗn hợp ban đầu tới 1400 oC thì khi lặp lại phép chuẩn độ
tương tự với dung dịch 3 cần tới 15.4 mL dung dịch HCl 0.10 M.
1
2

3

Tính phần mol của các cấu tử trong hỗn hợp đầu.
Cần sử dụng bao nhiêu (mL) dung dịch chuẩn để chuẩn độ dung dịch
được điều chế sau khi nung 0.1 gam mẫu ban đầu ở 200 oC (dung
dịch 4)? 1400 oC (dung dịch 5)?
Sắp xếp các dung dịch (1 - 5) theo chiều tăng dần pH, giả sử rằng các
hỗn hợp đều được hòa tan vào các thể tích bằng nhau (10 mL).

20 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 14
Chuẩn độ một mẫu (VA = 10.00 mL) dung dịch hỗn hợp hydroxide và
carbonate của potassium (dung dịch A) bằng dung dịch HCl 0.1000 M,
với methyl da cam (hằng số chỉ thị 10 -4.4), thì cần V1 = 14.40 mL chất
chuẩn (phép chuẩn độ 1). Chuẩn độ cũng mẫu dung dịch A như trên với

phenolphthalein (hằng số chỉ thị 10-8.6) thì cần V2 = 12.15 mL dung dịch
HCl 0.1000 M (phép chuẩn độ 2). Cho biết với carbonic acid thì: K a1 = 106.3
, Ka2 = 10-10.3.
1) Viết các phương trình phản ứng xảy ra trong quá trình chuẩn độ.
Tính nồng độ KOH và carbonate trong dung dịch A.
2) Dẫn CO2 qua 5.00 mL dung dịch A rồi chuẩn độ dung dịch tạo thành
với hydrochloric acid (0.1000 M) khi có mặt phenolphthalein, cần
2.08 mL chất chuẩn.
a) Xác định thành phần của dung dịch tạo thành khi dẫn CO2 qua.
b) Tính lượng CO2 đã bị hấp thụ.
3) Thêm 15.00 mL dung dịch HCl 0.1000 M vào 10.00 mL dung dịch A,
đun sơi dung dịch tạo thành trong bình hồi lưu rồi để nguội rồi
chuẩn độ với dung dịch A khi có mặt chỉ thị methyl da cam. Tính thể
tích chất chuẩn cần cho phép chuẩn độ này.
4) Tiến hành chuẩn độ nhanh 10.00 mL dung dịch HCl 0.1000 M với
dung dịch A khi có mặt phenolphthalein. Tính thể tích chất chuẩn
cần cho phép chuẩn độ này. Biết độ tan CO2 ở nhiệt độ thường là
0.045 M.

21 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 15
Để phân tích hỗn hợp Na2CO3, Na2C2O4 và NaCl, trước tiên hoà tan
0.7371 gam hỗn hợp này vào nước. Sau đó, thêm 20.00 mL dung dịch
chuẩn HCl 0.2000 M vào rồi đun sôi dung dịch thu được và chuẩn độ
bằng NaOH. Cần dùng 8.24 mL dung dịch NaOH 0.1016 M cho phép
chuẩn độ này, chỉ thị là phenolphthalein, có pT 9 (lần chuẩn độ đầu).
Nung 0.6418 gam hỗn hợp như trên ở 800 oC. Sau đó, hồ tan bã rắn vào
nước rồi thêm 50.00 mL dung dịch chuẩn HCl 0.200 M vào. Đun sôi dung

dịch và chuẩn độ bằng 14.72 mL dung dịch NaOH 0.1016 M với cùng
chất chỉ thị như trên (lần chuẩn độ thứ hai).
1) Viết các phương trình phản ứng xảy ra trong quy trình phân tích này.
2) Tính % các chất trong hỗn hợp đem phân tích.

22 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 16
Một trong những đặc tính quan trọng nhất của mơi trường dung dịch là
độ acid. Đây là tính chất ảnh hưởng đến khả năng xảy ra của nhiều quá
trình trong dung dịch. Tính chất này có tầm quan trọng đặc biệt trong
các hệ sinh hóa, do các enzyme và nhiều phân tử hoạt tính sinh học chỉ
hoạt động được trong một khoảng nhỏ của độ acid. Do đó, các hệ đệm những dung dịch mà độ acid biến thiên rất ít khi pha lỗng và thêm một
lượng nhỏ cac acid và base mạnh - có vai trị thiết yếu.
Biểu thức định lượng độ acid của môi trường là giá trị pH, một đại lượng
khơng có thứ ngun, bằng giá trị âm của logarithm thập phân của nồng
độ hydrogen ion trong dung dịch, (pH = -lg[H +]) (nồng độ tính theo đơn
vị mol/L). Do không
1 pH của nước cất bằng bao nhiêu? pH sẽ thay đổi thế nào khi để một
cốc nước cất trong khơng khí.
Một trong những chất chỉ thị nổi tiếng nhất mà bạn có thể đã thấy và sử
dụng trong trường học là hợp chất A, trong quá khứ từng được dùng
làm thuốc nhuận tràng. Chất A thu được bằng cách ngưng tụ hai hợp
chất thơm B và C (có hàm lượng carbon tương ứng là 76.6 % và 64. 9%)
khi có mặt sulfuric acid đặc.
Khi mơi trường dung dịch chuyển từ trung tính sang kiềm thì A sẽ
chuyển từ không màu sang màu đỏ thắm. Tuy nhiên, trong mơi trường
kiềm mạnh thì A lại mất màu, cịn trong mơi trường acid mạnh thì lại có
màu da cam.

2 Xác định tên gọi thông thường của các chất A, B, C.
3 Dưới đây là các dạng khác nhau của A (A1 - A4) và các khoảng pH tồn
tại nhất định của chúng.

Các khoảng pH: а) pH < 0; b) 0 < pH < 8.2; c) 8.2 < pH < 12; d) pH > 13
Xác định mỗi cấu trúc tương ứng với khoảng pH nào?
23 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


4 Xác định màu sắc của A trong các dung dịch sau:
a) dung dịch NaOH loãng (~ 0.001 M).
b) dung dịch HCl loãng (~ 0.01 M).
c) dung dịch NaOH đặc (~ 10 M).
d) dung dịch HCl đặc (~ 10 M).
e) dung dịch NiCl2 0.01 M.
f) dung dịch Na2CO3 0.01 M (Ka2 = 4.7·10-11).
g) dung dịch HCl 10-10 M.
h) dung dịch K2SO4 0.01 M.
5 Một chất chỉ thị acid-base khác cũng được biết đến rộng rãi là
methyl da cam. Chất này được tổng hợp bởi phản ứng diazo hóa
sulfonic acid thơm G theo sơ đồ sau:

a

Viết phương trình phản ứng chuyển dạng trung hòa điện của G (Г)
thành D (Д).
b Vẽ cấu tạo của các hợp chất G, D, E.
c Xác định màu của chỉ thị methyl da cam trong môi trường acid (pH <
3) và môi trường kiềm.
d Vẽ các cấu trúc cộng hưởng của dạng acid của methyl da cam.

24 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 17

Phenolphthalein được Adolf von Baeyer điều chế lần
đầu tiên vào năm 1871 từ C6H6O và C8H4O3 bằng cách đun nóng các hợp
chất này trong sulfuric acid đặc. Hơn một thế kỉ sau, chất này được các
dược sĩ sử dụng làm thuốc nhuận tràng. Cịn các nhà hóa học thì tận
dụng đặc tính biến đổi màu sắc theo pH của nó:
Từ

H3In+

H2In

In2-

In(OH)3-

pH

<0

0 - 8.2

8.2 - 12.0

> 12.0

Khơng màu

Màu hồng

Khơng màu

Màu
sắc
Da cam
dung dịch

1

Đề xuất công thức cấu tạo của C6H6O và C8H4O3.

2

Vẽ công thức cấu tạo của tất cả các dạng của phenolphthalein.

3

Phenolphthalein có thể được sử dụng làm thành phần của mực
tàng hình (mực biến màu), với màu hồng sẽ biến mất theo thời gian.
Thành phần cần thiết thứ hai của mực tàng hình là gì? Viết phương trình
phản ứng dẫn tới sự biến màu mực. Tác nhân nào có thể được sử dụng
để phục hồi màu mực?

4

Một mẫu dung dịch chứa carbonate và hydrocarbonate ion được
chuẩn độ bằng V1 mL dung dịch HCl chuẩn với chỉ thị phenolphthalein
(khoảng biến đổi màu: pH 8.2 - 9.8). Một mẫu tương tự được chuẩn độ
bằng V2 mL dung dịch HCl chuẩn, có chỉ thị methyl da cam (khoảng biến
đổi màu: pH 3.1 - 4.4). Những loại hợp chất nào được tạo thành trong
phép chuẩn độ của mỗi chỉ thị? Viết phương trình phản ứng. Tính tỉ lệ
carbonate và hydrocarbonate ion trong dung dịch, biết rằng V2 = 3V1.

5

Phenolphthalin C20H16O3 được tạo thành bằng cách khử
phenolphthalein bởi bột kẽm ở pH 10 - 12. Phenolphthalin có thể được
dùng để xác định HCN trong khơng khí khi có mặt Cu(II), dựa vào sự xuất

25 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM