Q4 PHAN TICH DIEN HOA OLYMPIAD (CÓ ĐÁP ÁN)

50 chun đề Olympiad Hóa học

4
Hóa phân tích
& Điện hóa học


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 2018-2019, 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.

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


Mục lục
Chuyên đề 28: Cân bằng ion trong dung dịch: acid và base.............................................. 7
Bài 1 ............................................................................................................................. 7
Bài 2.............................................................................................................................. 8
Bài 3............................................................................................................................ 10
Bài 4............................................................................................................................ 14
Bài 5............................................................................................................................ 15
Bài 6............................................................................................................................ 17
Bài 7 ........................................................................................................................... 19
Bài 8............................................................................................................................ 21
Bài 9............................................................................................................................ 23
Bài 10 ......................................................................................................................... 26
Bài 11 ......................................................................................................................... 28
Bài 12 ......................................................................................................................... 30
Bài 13 ......................................................................................................................... 32
Bài 14 ......................................................................................................................... 33
Bài 15 ......................................................................................................................... 34
Bài 16 ......................................................................................................................... 35
Bài 17 ......................................................................................................................... 39
Bài 18 ......................................................................................................................... 42
Bài 20 ......................................................................................................................... 46
Bài 21 ......................................................................................................................... 49

Bài 22 ......................................................................................................................... 52
Bài 23 ......................................................................................................................... 56
Chuyên đề 29: Phản ứng tạo phức và chuẩn độ ............................................................. 61
Bài 1............................................................................................................................ 61
Bài 2............................................................................................................................ 62
Bài 3............................................................................................................................ 64
Bài 4 ........................................................................................................................... 68
Bài 5 ........................................................................................................................... 71
Bài 6 ........................................................................................................................... 74
Bài 7 ........................................................................................................................... 77
Bài 8 ........................................................................................................................... 79
Chuyên đề 30: Phản ứng kết tủa và chuẩn độ ................................................................ 85
Bài 1 ........................................................................................................................... 85
Bài 2 ........................................................................................................................... 86
Bài 3 ........................................................................................................................... 87
Bài 4 ........................................................................................................................... 88
Bài 5 ........................................................................................................................... 90

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


Bài 6 ........................................................................................................................... 92
Bài 7 ........................................................................................................................... 94
Bài 8 ........................................................................................................................... 96
Bài 9 ........................................................................................................................... 98
Bài 10 ....................................................................................................................... 100
Bài 11 ....................................................................................................................... 106
Bài 12 ....................................................................................................................... 109
Bài 13 ....................................................................................................................... 112
Bài 14 ....................................................................................................................... 114

Bài 15 ....................................................................................................................... 116
Bài 16 ....................................................................................................................... 118
Bài 17 ....................................................................................................................... 119
Bài 18 ....................................................................................................................... 122
Bài 19 ....................................................................................................................... 125
Bài 20 ....................................................................................................................... 128
Bài 21 ....................................................................................................................... 132
Bài 22 ....................................................................................................................... 134
Bài 23 ....................................................................................................................... 137
Bài 24 ....................................................................................................................... 142
Chuyên đề 31: Phản ứng oxid hóa-khử và chuẩn độ .................................................... 146
Bài 1 ......................................................................................................................... 146
Bài 2 ......................................................................................................................... 147
Bài 3 ......................................................................................................................... 148
Bài 4 ......................................................................................................................... 149
Bài 5 ......................................................................................................................... 150
Bài 6 ......................................................................................................................... 151
Bài 7 ......................................................................................................................... 153
Bài 8 ......................................................................................................................... 155
Bài 9 ......................................................................................................................... 157
Bài 10 ....................................................................................................................... 159
Bài 11 ....................................................................................................................... 161
Bài 12 ....................................................................................................................... 163
Bài 13 ....................................................................................................................... 165
Bài 14 ....................................................................................................................... 168
Bài 15 ....................................................................................................................... 170
Bài 16 ....................................................................................................................... 172
Bài 17 ....................................................................................................................... 175
Bài 18 ....................................................................................................................... 178
Bài 19 ....................................................................................................................... 180

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


Bài 20 ....................................................................................................................... 183
Bài 21 ....................................................................................................................... 185
Bài 22 ....................................................................................................................... 188
Bài 23 ....................................................................................................................... 191
Bài 24 ....................................................................................................................... 196
Chuyên đề 32: Pin điện - Sự điện phân......................................................................... 200
Bài 1 ......................................................................................................................... 200
Bài 2 ......................................................................................................................... 201
Bài 3 ......................................................................................................................... 202
Bài 4 ......................................................................................................................... 203
Bài 5 ......................................................................................................................... 204
Bài 6 ......................................................................................................................... 206
Bài 7 ......................................................................................................................... 210
Bài 8 ......................................................................................................................... 212
Bài 9 ......................................................................................................................... 215
Bài 10 ....................................................................................................................... 217
Bài 11 ....................................................................................................................... 220
Bài 12 ....................................................................................................................... 222
Bài 13 ....................................................................................................................... 224
Bài 14 ....................................................................................................................... 227
Bài 15 ....................................................................................................................... 231
Bài 16 ....................................................................................................................... 233
Bài 17 ....................................................................................................................... 235
Bài 18 ....................................................................................................................... 240
Bài 19 ....................................................................................................................... 244
Bài 20 ....................................................................................................................... 245

Bài 21 ....................................................................................................................... 246
Bài 22 ....................................................................................................................... 247
Bài 23 ....................................................................................................................... 249
Bài 24 ....................................................................................................................... 250
Bài 25 ....................................................................................................................... 251
Bài 26 ....................................................................................................................... 254
Bài 27 ....................................................................................................................... 256
Bài 28 ....................................................................................................................... 259
Bài 29 ....................................................................................................................... 264
Bài 30 ....................................................................................................................... 270
Bài 31 ....................................................................................................................... 276
Bài 32 ....................................................................................................................... 277
Bài 34 ....................................................................................................................... 282

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


Bài 35 ....................................................................................................................... 285
Bài 36 ....................................................................................................................... 287
Bài 37 ....................................................................................................................... 290
Bài 38 ....................................................................................................................... 293
Bài 39 ....................................................................................................................... 295
Bài 40 ....................................................................................................................... 296
Bài 41 ....................................................................................................................... 299
Bài 42 ....................................................................................................................... 304
Bài 43 ....................................................................................................................... 309
Bài 44 ....................................................................................................................... 311
Bài 45 ....................................................................................................................... 314
Bài 46 ....................................................................................................................... 318
Bài 47 ....................................................................................................................... 324

Bài 48 ....................................................................................................................... 325
Bài 49 ....................................................................................................................... 327
Bài 50 ....................................................................................................................... 328
Bài 51 ....................................................................................................................... 330
Bài 53 ....................................................................................................................... 333
Bài 54 ....................................................................................................................... 336
Bài 55 ....................................................................................................................... 339
Bài 56 ....................................................................................................................... 341
Bài 57 ....................................................................................................................... 342
Chuyên đề 33: Chuẩn độ điện lượng và đo độ dẫn điện .............................................. 345
Bài 1 ......................................................................................................................... 345
Bài 2 ......................................................................................................................... 347
Bài 3 ......................................................................................................................... 350
Bài 4 ......................................................................................................................... 357
Bài 5 ......................................................................................................................... 360
Bài 6 ......................................................................................................................... 361
Bài 7 ......................................................................................................................... 365
Bài 8 ......................................................................................................................... 369
Bài 9 ......................................................................................................................... 370
Bài 10 ....................................................................................................................... 372
Chuyên đề 34: Phân tích quang .................................................................................... 376
Bài 1 ......................................................................................................................... 376
Bài 2 ......................................................................................................................... 379
Bài 3 ......................................................................................................................... 382
Bài 4 ......................................................................................................................... 388
Bài 5 ......................................................................................................................... 396

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

Bài 6 ......................................................................................................................... 398
Bài 7 ......................................................................................................................... 401
Bài 8 ......................................................................................................................... 404
Bài 9 ......................................................................................................................... 407
Bài 10 ....................................................................................................................... 410
Bài 11 ....................................................................................................................... 414
Chuyên đề 35: Bài tập tổng hợp kiến thức hóa phân tích ............................................ 416
Bài 1 ......................................................................................................................... 416
Bài 2 ......................................................................................................................... 423
Bài 3 ......................................................................................................................... 428
Bài 4 ......................................................................................................................... 431
Bài 5 ......................................................................................................................... 434
Bài 6 ......................................................................................................................... 437
Bài 7 ......................................................................................................................... 441
Bài 8 ......................................................................................................................... 445
Bài 9 ......................................................................................................................... 447
Bài 10 ....................................................................................................................... 451
Chuyên đề 36: Chiết và sắc kí ....................................................................................... 458
Bài 1 ......................................................................................................................... 458
Bài 2 ......................................................................................................................... 461
Bài 3 ......................................................................................................................... 464
Bài 4 ......................................................................................................................... 468
Bài 5 ......................................................................................................................... 473
Bài 6 ......................................................................................................................... 478
Bài 7 ......................................................................................................................... 481
Bài 8 ......................................................................................................................... 485
Bài 9 ......................................................................................................................... 488
Bài 10 ....................................................................................................................... 492

6 | 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.
Hướng dẫn
a)

HCN

⇌

c(1 – x)

Ka =

H+

+ CN-

cx

cx

cx 2

 cx2 + Kax − Ka = 0
(1 − x)

−Ka + K2a + 4Kac
x=
2c
[H+] = cx = 2.22 x 10-5 M  pH = 4.65. Chấp nhận bỏ qua [OH-]
b) (1) [H+][CN-] = Ka[HCN]
(2) [H+][OH-] = Kw
(3) [H+] + [Na+] = [CN-] + [OH-]
(4) [Na+] = [CN-] + [HCN]
(5) [H+] = 3.98 x 10-8 M
Từ (2) ta có [OH-] = 2.51 x 10-7 M

[H+ ][CN− ]
= 80.8[CN− ]
Từ (1) ta có [HCN] =
Ka
Từ (3) ta có; [Na+] = [CN-] + 2.11 x 10-7 M
Như vậy [CN-] = 2.62 x 10-9 M , [Na+] = 2.14 x 10-7 M

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


Tức 10 L chứa 2.14 x 10-6 mol = 0.105 mg
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

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)
Ca2+ + CO23−
CO2 (g)
CO2 (aq)
CO2 (aq) + H2O
HCO3− + H2O

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

H3O+ + HCO3− K1 = 4.45  10 −7 (4)
H3O+ + CO23−

K2 = 4.69  10 −11 (5)

1) Dẫn ra công thức tính hằng số cân bằng K của phản ứng hồ 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(CO2) = 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?
Hướng dẫn
1) K =

Ks (CaCO3 )  K1
= 4.27  10 −5
K2
1

1 3

2) Ca  = K  p(CO2 )  K(CO2 )    Ca2+  = 5.0  10−4 mol/L
4

2+

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


3) p(CO2 ) =

4 Ca2+ 

3

K  K(CO2 )

 p(CO2 ) = 0.023 atm

4) HCO3- + H+ → CO2 + H2O

V(HCl) =

c(HCO3− )  V(HCO3− )
= 4.38 mL
c(HCl)

5) Điểm cuối chuẩn độ của các hydrocarbonate được xác định bởi phản
ứng:
HCO3- + H+ → CO2 + H2O
Giá trị pH phụ thuộc vào CO2 bị hịa tan. Do đó, để xác định điểm cuối của
chuẩn độ, chúng ta dùng các chỉ thị có vùng đổi màu nằm trong vùng acid
yếu, như methyl da cam.

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


Bài 3
Ở 25.0°C và áp suất tiêu chuẩn p(CO2) = 1.00 bar 0.8304 L CO2 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 CO2 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 khơng thay đổi trong qúa trình này.
Đối với hằng số phân ly nấc thứ nhất thì [H2CO3]* được sử dụng thay cho
nồng độ thực của axit cacbonic. [H2CO3]* là tổng nồng độ của axit
cacbonic hòa 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 [H2CO3]* luôn 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 vôi (CaCO3) có tích số tan là KL=4.70·10-9.
7) Tính độ tan của đá vôi trong nước tinh khiết. Giả sử rằng cacbonat hay
hydrocacbonat đều không thể phản ứng tạo ra axit cacbonic.
Tính độ tan của đá vơi trong nước mưa trong điều kiện hiện nay. Như trên
đã nói thì gía trị của [H2CO3]* 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.
10 | 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.
Hướng dẫn
1) nồng độ CO2 hòa tan
p·V = n·R.T
n=

1.00  0.8304
pV
=
= 0.0335 mol
R  T 0.08314  298.15 K

c=

0.0335
= 0.0335 mol / L
1

2) hằng số henry:
KH =

ci = pi·KH

0.0335
= 0.0335 mol / bar  L
1

3) Nồng độ c(CO2) trong nước mưa
cCO2 =3.8·10-4 ·0.0335 = 1.27·10-5 mol/L

4) nồng độ của axit cacbonic hòa tan:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
[H2CO3 ]
= 1.67  10 −3
[CO2 ]

[H2CO3] = 1.67·10-3·[CO2] = 2.13·10-8 mol/L
5) pH của nước mưa vào lúc này:
[H2CO3]* = [CO2] + [H2CO3] = 1.28·10-5 mol/L
H2CO3 + H2O ⇌ HCO3- + H3O KS1 =

[HCO3− ]  [H3O+ ]
= 4.45  10 −7
[H2CO3 ]

[H3O+] = [HCO3-] = x

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


x2
= KS1
1.275  10−5
x = 2.382·10-6 mol/L
pH = -log x = 5.62
6) Giá trị pH của nước mưa vào năm 1960:
[CO2] = 3.2·10-4 bar·0.0335 mol/bar·L = 1.07·10-5 mol/L
[H2CO3] = 1.67·10-3·[CO2] = 1.79·10-8 mol/L
[H2CO3]* = [CO2] + [H2CO3] = 1.07·10-5 mol/L

[H3O+ ] = [H2CO3 ]* KS1 = 2.19  10 −6 mol / L
pH = -log [H3O+] = 5.66
7) độ tan của đá vôi trong nước tinh khiết
[Ca2+]·[CO32-] = KL = 4.7·10-9
[Ca2+] =

4.7  10−9 = 6.856·10-5 mol/L

L (CaCO3) = 6.86·10-5 mol/L
8) Các ion chưa biết nồng độ:
[Ca2+], [H3O+], [OH-], [CO32-], [HCO3-]
9) Các phương trình liên hệ
(I)

[Ca2+]·[CO32-] = KL

(II)

[H3O+]·[OH-] = KW

(III)

[HCO3− ]  [H3O+ ]
= KS1
[H2CO3 ]*

(IV)

[CO23− ]  [H3O+ ]
= KS2

[HCO3− ]

(V)

2·[Ca2+] + [H3O+] = [OH-] + [HCO3-] + 2·[CO32-]

10) Xác định biểu thức cân bằng của H3O+:

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


[HCO3− ] =

KS2  [HCO3− ] KS2  KS1  [H2CO3 ]*
KS1  [H2CO3 ]*
2−
[CO
]
=
=
3
[H3O+ ]
[H3O+ ]2
[H3O+ ]

[Ca2+ ] =

KL  [H3O+ ]2
KL
=

[CO23− ] KS2  KS1  [H2CO3 ]*

[OH− ] =

KW
[H3O+ ]

Thay vào (V):
2·

KL  [H3O+ ]2
+
KS2  KS1  [H2CO3 ]*

[H3O+]

=

KW
[H3O + ]

+

KS1  [H2CO3 ]*
[H3O+ ]

+

2·

KS2  KS1  [H2CO3 ]*
[H3O+ ]2
Chuyển lại:

2  KL  [H3O+ ]4
+[H3O+]3 – (KW+KS1·[H2CO3]*)·[H3O+]–2·KS1·KS2·[ H2CO3]*
KS2  KS1  [H2CO3 ]*
=0
11) Độ tan của đá vôi:

KL  [H3O+ ]2
= 5.17  10 −4 mol/L
L (CaCO3) = [Ca ] =
KS2  KS1  [H2CO3 ]*
2+

13 | 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.
Hướng dẫn
1)
a) Nồng độ mol = 0.875 M
b) pH = 2.41
2)
3)
4)

3)

pH = 3.87
pH = 8.32
số mol muối = 0.128 mol; số mol acid = 0.0719 mol

14 | 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.
Hướng dẫn
1) Từ các phương trình phân li acid:
HCOOH = HCOO- + H+

K1 = [HCOO-][H+]/[HCOOH]

C2H5COOH = C2H5COO- + H+ K2 = [C2H5COO-][H+]/[C2H5COOH]
Theo đó [H+] = [HCOO-] + [C2H5COO-]
[H+] = K1[HCOO-]/[H+] + K2[C2H5COO-]/[H+]
Theo các điều kiện trong đề bài: nồng độ mỗi acid là c = 0.2 M và [H+]2 =
K1·c + K2·c, do đó [H+]2 = 0.2(K1 + K2) và [H+] = 6.17·10-3 M. pH = -lg[H+] =
2.21.
2) Theo định luật Ostwald: [H+] = (K·c0)1/2
Trong trường hợp formic acid: c0 = [H+]2/K1 = 0.215 M
Trong trường hợp propionic acid: c0 = 2.841 M
3) V(HCOOH) = n/c = 0.3/0.215 = 1.395 lít hay 1395 mL
V(C2H5COOH) = 1500 – 1395 = 105 mL
Do đó V(HCOOH)/V(C2H5COOH) = 279/21
4) Trước khi trộn:  = (K/c)1/2
(HCOOH) = 0.0287 hay 2.87 %

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

(C2H5COOH) = 0.0022 hay 0.22 %
Sau khi trộn, độ phân li có thể xác định theo  = [A-]/c0, trong đó [A-] là
nồng độ anion cũng thu được kết quả tương tự. Điều này cho thấy độ
phân li không thay đổi do pH không thay đổi.
5) Độ phân li mới (tăng gấp đôi) là  = 2.87·2 = 5.74 %
 = K/[H+], do đó [H+] = K/ = 3.08·10-3 M
do [H+]2 = c(K1 + K2)
c = [H+]2/(K1 + K2) = 0.050 M nên V = n/C = 6 L
Thể tích nước thêm vào là 6 – 1.5 = 4.5 L

16 | 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?

Hướng dẫn
1) Trước tiên, cần tính nồng độ mol của dung dịch I.
Dung dịch ban đầu có nồng độ C =
Nồng độ của dung dịch I là CI =

10  39,2  1,25
= 5,0 M
98

5 5
= 0,05 M
500

Phosphoric acid là acid trung bình, phân li nhiều nấc, tuy nhiên chênh lệch
giữa hằng số phân li thứ nhất và thứ hai là khoảng 105 lần, do vậy từ giai
đoạn phân li thứ hai có thể bỏ qua.
H3PO4 + H2O ⇄ H2PO4- + H3O+

Giải phương trình bậc hai thu được [H3O+] = 1,56·10-2 M và pH = 1,81.
2) n(NaOH) = 0,28/40 = 0,007 mol
n(H3PO4) = 0,05·0,1 = 0,005 mol
17 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


C (NaH2PO4) = 0,003 / 0,1 = 0,03 M
C(Na2HPO4) = 0,002 / 0,1 = 0,02 M
pH = pK2 + lg [C(Na2HPO4)/ C(NaH2PO4)] = 7,2 – 0,176 = 7,024
3) n(H2SO4) = 0,28/40 = 0,0002 mol
C(NaH2PO4) = (0,003+0,0004) / 0,1 = 0,034 M
C(Na2HPO4) = (0,002-0,0004) / 0,1 = 0,016 M

pH = pK2 + lg [C(Na2HPO4)/ C(NaH2PO4)] = 7,2 – 025 = 6,95
4) n(NaOH) = 0,0005 mol
C(Na2HPO4) = (0.002 + 0.0005)/0.1 = 0,025 M
C(NaH2PO4) = (0.003 – 0.0005)/0.1 = 0,025 M
pH = pK2 = 7,2
5) C(NaH2PO4) = 0,003 / (0,1 +0,03) = 0,0231 M
C(Na2HPO4) = 0,002 / 0,13 = 0,0154 M
pH = pK2 + lg [C(Na2HPO4)/ C(NaH2PO4)] = 7,2 – 0,176 = 7,024
6) Các dung dịch đệm, ví dụ: HOAc/NaOAc; NH4Cl/NH3

18 | 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 k7* = 0,0010s −1 . Cơ
chế của phản ứng thủy phân này như sau:

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 K1 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 k8* (ở pH = 8).
Hướng dẫn
a) K1 =

K2 =

[HP2O37− ][H+ ]
[H2P2O27− ]

[P2O74 − ][H+ ]
[HP2O37− ]

c = [H2P2O27− ] + [HP2O37− ] + [P2O74 − ]

 [H+ ] [H+ ]2 
4−
+
b) c =  1 +
[P2O7 ]
K
K
K

2
1 2 

=

[P2O27− ]
K1K2
=
c
K1K2 + K1 [H+ ] + [H+ ]2

10−6,12  10−8,95
 = −6,12
= 0,00979
10
 10−8,95 + 10−6,12  10−7 + (10−7 )2

k=

k*7 0,0010 s −1
=
= 0,102 s −1
7
0,00979

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


c) 6 =

8 =

10−6,12  10−8,95
= 0,000484
10−6,12  10−8,95 + 10−6,12  10−6 + (10 −6 )2

10−6,12  10−8,95
= 0,0997
10−6,12  10−8,95 + 10−6,12  10−8 + (10−8 )2

k*6 = 6k = 0,000484  0,102 s −1 = 4,93  10 −5 s −1

k*8 = 8k = 0,0997  0,102 s −1 = 1,0  10−2 s −1

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


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

Hướng dẫn
1)

2) Với glutamine
K1 = [H+][Gln]/[GlnH+], pK1 = pH + lg[Gln]/[GlnH+]
K2 = [H+][Gln-]/[Gln], pK2 = pH + lg[Gln-]/[Gln]
Tại điểm đẳng điện: [H+] + [GlnH+] = [Gln-] + [HO-]
Do [HO-] = Kw/[H+], Kb = Kw/K2, [GlnH+] = [H+][Gln]/K1, [Gln-] = [Gln]K2/[H+]
[H+]2(1 + Gln/K1) = Kw + K2[Gln]

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


[H+] = {(K1Kw + K1K2[Gln])/(K1+[Gln])}1/2
K1Kw << K1K2[Gln], K1 << [Gln],
pH = ½(pK1 + pK2)=5,65
Với glutamic acid
K1 = [H+][Glu]/[GluH+], pK1= pH+lg[Glu]/[GluH+]
K2 = [H+][Glu2-]/[Glu-], pK2 = pH+lg[Glu2-]/[Glu-]
K3 = [H+][Glu-]/[Glu], pK3 = pH+lg[Glu-]/[Glu]
Làm tương tự ý trước (bỏ qua K1K2K3 khi tính tốn): pH = ½(pK1+pK3) =

3,22

22 | 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.
Hướng dẫn
1) Do khơng có chất rắn nào tạo thành khi nhiệt phân muối A và phản ứng
là bất thuận nghịch nên nhiều khả năng A là muối ammonium. Về mặt
nguyên tắc, sự phân hủy các muối ammonium chứa oxygen thường tạo
ra ít nhất 3 chất (ammonia, nước, acid oxide) - nghĩa là A thuộc nhóm
muối khơng chứa oxygen. Trong số này, muối tan thường gặp là muối của
halide, sulfide hoặc cũng có thể có azide ion (N3-), thiocyanate ion (SCN-),

cyanide ion (CN-). Tất cả các muối này đều phù hợp với vai trị của A như
trong mơ tả ở phản ứng b) nhưng trừ H2S ra còn lại đều là acid một nấc.
Acid tương ứng không thể là dạng một nấc, bởi như vậy khi muối phân li
chỉ tạo thành 2 ion trong dung dịch (NH4+ và anion tương ứng). Trường
hợp tạo ra 3 ion (X, Y, Z) như trên phải là của muối acid hai nấc (tạo ra 2
anion + 1 cation), vậy chỉ có trường hợp A = (NH4)2S thỏa mãn.
Các phương trình phản ứng:
(NH4)2S → 2NH4+ + S2-

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


NH4+

NH3 + H+

S2- + H2O

SH- + OH-

SH- + H2O

H2S + OH-

Hãy phân loại nồng độ với các vi hạt tương ứng. Có 3 vi hạt với nồng độ
rất gần 0.1 M là B, X, Y. Để tạo thành hydrogen sulfide thì sulfide ion phải
trải qua hai giai đoạn biến đổi S2- → SH- → H2S nên nồng độ H2S phải thấp
hơn đáng kể so với SH-. Có thể kết luận rằng:
[H2S] =10-3.251 M, C = H2S
[NH3] = 10-0.998 M, B = NH3

Theo điều kiện cân bằng vật chất của các vi hạt (dưới đây c = [(NH4)2S])
NH4+  + NH3  = 2c

 2−
−
 S  + SH  + H2S  = c

Nếu so sánh [S2-], [SH-] và [H2S] thì [SH-] khơng thể ít hơn nồng độ đơn lẻ
của hai vi hạt kia (nếu khơng thì sự tạo thành các muối acid sẽ khơng thể
xảy ra):
Do đó, hoặc [SH−] = 10-1.003 M hoặc 10-1.002 M, còn [S2-] =10-4.357 M, Z = S2-

(

NH4+  + NH3  = 2c = 2 S2−  + SH−  + H2S 

)

Nếu [NH4+] = 10-4.357 thì phương trình cân bằng vật chất khơng được thỏa
mãn:

10−0.998 + 10−0.4357  2 (10−1.002 + 10−1.003 + 10−3.251 )
Hãy thử xem ở nồng độ nào của [SH-] thì phương trình cân bằng vật chất
phù hợp hơn:
TH1: [SH-] = 10-1.002 M, thì [NH4+] = 10-1.003 M

(

)

I = NH4+  + NH3  − 2 S2−  + SH−  + H2S   −5.18  10 −4 M

TH2: [SH-] = 10-1.003 M, thì [NH4+] = 10-1.002 M

(

)

II = NH4+  + NH3  − 2 S2−  + SH−  + H2S   1.7  10 −4 M
I  II nên trường hợp đầu tiên phù hợp hơn.

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