Xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân bằng hóa học bậc đại học

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

======

ĐOÀN THỊ HẢI

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
PHẦN DUNG DỊCH VÀ CÂN BẰNG

HÓA HỌC - BẬC ĐẠI HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa lý
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
ThS. NGUYỄN THẾ DUYẾN

HÀ NỘI - 2015


Đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Sau một khoảng thời gian cố gắng tìm tòi, nghiên cứu, khóa luận tốt
nghiệp với đề tài: “ Xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân
bằng hóa học – Bậc đại học ” đã được hoàn thành.
Em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Nguyễn Thế Duyến người đã
luôn quan tâm, động viên và tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện
khóa luận này.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa hóa học của
Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho
em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Nhân dịp này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè
đã luôn ở bên giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập vừa qua.
Mặc dù đã hết sức cố gắng trong công việc hoàn thành khóa luận nhưng
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được những
ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn bè!
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 08 tháng 05 năm 2015
Sinh viên

Đoàn Thị Hải

Đoàn Thị Hải

K37A - SP Hóa


Đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN
Sau một thời gian nghiên cứu tài liệu cùng với sự hướng dẫn của thầy
giáo ThS. Nguyễn Thế Duyến em đã hoàn thành khóa luận của mình. Em xin
cam đoan khóa luận này là kết quả của quá trình làm việc nghiêm túc cùng
với sự cố gắng nỗ lực của bản thân dưới sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của
thầy giáo ThS. Nguyễn Thế Duyến. Trong khóa luận này em đã tham khảo
một số tài liệu ghi trong tài liệu tham khảo.

Hà Nội, ngày 08 tháng 05 năm 2015
Sinh viên

Đoàn Thị Hải

Đoàn Thị Hải

K37A - SP Hóa


Đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC VIẾT TẮT
TNKQ: Trắc nghiệm khách quan
SV: sinh viên
dd: dung dịch
dm: dung môi
nc: nóng chảy
đ : đông đặc
sp: sản phẩm
pư: phản ứng
bđ: ban đầu
cb: cân bằng
đ/s: đáp số

Đoàn Thị Hải

K37A - SP Hóa

Đại học sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................ 3
1.1.Tổng quan về hệ thống bài tập hóa lý ......................................................... 3
1.1.1.Ý nghĩa của hệ thống bài tập.................................................................. 3
1.1.2. Phân loại bài tập. ................................................................................... 3
1.1.3. Tác dụng của bài tập hóa học. ............................................................... 3
1.1.4. Vận dụng kiến thức để giải bài tập. ...................................................... 4
1.1.5. Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay. .............................. 5
1.2. Hệ thống lý thuyết phần dung dịch. ........................................................... 5
1.2.1. Một số khái niệm chung. ....................................................................... 5
1.2.2. Entanpi hòa tan một chất....................................................................... 7
1.2.3. Các định luật về dung dịch lỏng vô cùng loãng. ................................... 7
1.2.4. Áp suất hơi bão hòa của dung dịch lý tưởng. Định luật Raoult.......... 10
1.3. Hệ thống lý thuyết phần cân bằng hóa học. ............................................. 11
1.3.1. Định nghĩa cân bằng hóa học. .............................................................. 11
1.3.2. Hằng số cân bằng. ................................................................................ 11
1.3.3. Hằng số cân bằng trong hệ dị thể. ........................................................ 14
1.3.4. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học. ....................................................... 14
1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học....................................... 15
1.3.6. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier. ................................... 16
CHƢƠNG 2. HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN DUNG DỊCH ........................... 17
2.1. Dạng bài tập xác định thành phần của dung dịch. ................................... 17
2.2. Dạng bài tập liên quan đến nhiệt độ sôi của dung dịch chất tan không

bay hơi. ................................................................................................................. 19
2.3. Dạng bài tập liên quan đến nhiệt độ đông đặc của dung dịch chất tan
không bay hơi. ...................................................................................................... 22

Đoàn Thị Hải

K37A - SP Hóa


Khóa luận tốt nghiệp

Đại học sư phạm Hà Nội 2

2.4. Dạng bài tập xác định áp suất thẩm thấu của dung dịch. ........................ 26
CHƢƠNG 3. HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CÂN BẰNG HÓA HỌC ........ 29
3.1. Dạng bài tập về sự chuyển dịch cân bằng. ............................................... 29
3.2. Dạng bài tập tính hằng số cân bằng Kp, Kc, Kn, Kx và thành phần cân
bằng. ..................................................................................................................... 34
3.3. Dạng bài tập tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng ( Ho); Go , So. ......... 44
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 55

Đoàn Thị Hải

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài.
Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật phát triển với những thành tựu vĩ đại
đưa nhân loại bước sang một kỉ nguyên mới- kỉ nguyên của nền kinh tế tri
thức. Việc trang bị kiến thức nhằm tạo ra những con người có đủ năng lực
trình độ để nắm bắt khoa học kĩ thuật, đủ bản lĩnh để làm chủ vận mệnh đất
nước là vấn đề đặt lên hàng đầu của mỗi quốc gia. Bởi vậy, “ Nâng cao dân
trí- Đào tạo nhân lực - Bồi dưỡng nhân tài” luôn là nhiệm vụ hàng đầu của
giáo dục và đào tạo, trong đó việc đào tạo và bồi dưỡng kiến thức cho sinh
viên là nhiệm vụ tất yếu của mỗi trường đại học và của mỗi giảng viên. Trong
những năm gần đây, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích sử dụng đa
dạng các phương pháp dạy học tích cực nhằm hoạt động hóa người học.
Muốn như vậy thì nguồn bài tập phải thật phong phú và đa dạng.
Gần đây người ta đã đi vào nghiên cứu theo phương pháp thi trắc nghiệm
khách quan (TNKQ). Phương pháp này có độ tin cậy cao, kiểm tra được
lượng kiến thức lớn, chấm nhanh, đặc biệt đánh giá nhanh kết quả học tập.
Tuy vậy, với môn học có độ tư duy cao và một khả năng vận dụng kiến thức
tổng hợp thì việc chuẩn bị các bài tập TNKQ là dường như chưa thể đầy đủ,
chưa có tính sáng tạo, nhạy bén và phát triển tư duy được. Do vậy, trong hoàn
cảnh này sự duy trì và phát triển hệ thống bài tập tự luận là không thể thiếu để
lĩnh hội và tiếp thu tri thức môn học.
Phần dung dịch và cân bằng hóa học là một trong những phần quan trọng
nhất của học phần Hóa lý, các bài tập phần dung dịch và cân bằng hóa học là
một phần không thể thiếu trong các đề thi Olympic và đề thi tuyển sinh sau
đại học. Để giải được bài tập phần này đòi hỏi sinh viên phải biết vận dụng
linh hoạt lý thuyết đã học ở nội dung các chương các bài, quá trình này thực
chất đòi hỏi người học phải có một kĩ năng nhận thức tư duy nhất định.
Hiện nay, có rất nhiều tài liệu [1-7] viết về phần dung dịch và cân bằng
hóa học nhưng chưa có tài liệu nào cập nhật và hệ thống lại các bài tập phần

Đoàn Thị Hải

1

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

này trong các đề thi ở những năm gần đây.
Nhận thức được tầm quan trọng của việc duy trì và phát triển hệ thống
bài tập trong xu thế phát triển chung của nền giáo dục Việt Nam và thế giới,
đồng thời giúp sinh viên giải quyết một cách dễ dàng, khoa học các bài tập
phần dung dịch và cân bằng hóa học trong quá trình học tập cũng như trong
các kì thi, em đã chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch
và cân bằng hóa – Bậc đại học”.
2. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài.
2.1. Mục đích nghiên cứu.
Xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân bằng hóa học học phần
nhiệt động lực học hóa học góp phần nâng cao hướng dạy và học tích cực để
phát triển năng lực tư duy, sáng tạo, độc lập của người học.
2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Tổng quan về cơ sở lí thuyết của phần dung dịch và cân bằng hóa học.
Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân bằng hóa
học học phần nhiệt động lực học hóa học.
Nghiên cứu đưa ra cách giải.
3. Giả thuyết khoa học.

Việc xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân bằng hóa học học
phần nhiệt động lực học hóa học đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc
nâng cao chất lượng giáo dục ở trường đại học. Để phát triển và nâng cao
năng lực nhận thức, tư duy sáng tạo, độc lập của người học thì phải xây dựng
hệ thống câu hỏi và bài tập có chất lượng cao.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu.
4.1. Phƣơng pháp đọc sách và tài liệu tham khảo.
4.2. Phƣơng pháp chuyên gia.

Đoàn Thị Hải

2

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về hệ thống bài tập hóa lý.
1.1.1. Ý nghĩa của hệ thống bài tập.
Như chúng ta biết, việc giảng dạy phải thích nghi với người học chứ
không phải buộc người học tuân theo các quy tắc có sẵn từ trước tới nay. Do
vậy, người học cần phải có tiếng nói hơn trong các vấn đề liên quan tới giáo
dục. Trong những năm trở lại đây, nổi lên một vấn đề mới đó là “ việc giảng
dạy phải đảm bảo cho người học trở thành một công dân có trách nhiệm và
hoạt động hiệu quả”. Như vậy, mục đích của việc học tập đã phát triển từ học
để hiểu rồi đến học để hành rồi mới đến học để trở thành một con người tự

chủ, sáng tạo, năng động trong mọi hoạt động. Vì vậy, việc học sẽ giải quyết
vấn đề trong học tập, trong thực tế đòi hỏi con người phải có cả kiến thức và
phương pháp tư duy.
1.1.2. Phân loại bài tập.
Dựa và nội dung và yêu cầu của bài tập để phân loại bài tập hóa học
thành các dạng khác nhau.
1.1.3. Tác dụng của bài tập hóa học.
 Tác dụng trí lực:
- Bài tập hóa học có tác dụng làm chính xác, cũng như hiểu sâu sắc hơn
các khái niệm và định luật đã học.
- Giúp sinh viên năng động sáng tạo trong học tập, phát huy năng lực
nhận thức và tư duy, tăng trí thông minh và là phương tiện để người học vươn
tới đỉnh cao tri thức.
- Là con đường nối liền giữa kiến thức thực tế và lý thuyết tạo ra một thể
hoàn chỉnh thống nhất biện chứng trong cả quá trình nghiên cứu. Đào sâu, mở
rộng sự hiểu biết một cách sinh động, phong phú không làm nặng nề thêm

Đoàn Thị Hải

3

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

khối lượng kiến thức cho người học. Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải
bài tập, sinh viên mới nắm kiến thức sâu sắc.

- Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hóa, kiểm tra đánh giá việc
nắm bắt kiến thức một cách tốt nhất (chủ động, sáng tạo).
- Tạo điều kiện để phát triển tư duy cho người học: khi giải bài tập bắt
buộc người học phải suy luận, quy nạp, diễn dịch hoặc các thao tác tư duy đều
được vận dụng. Trong thực tế học tập, có những vấn đề buộc người học phải
đào sâu suy nghĩ mới hiểu được trọn vẹn. Thông thường khi giải một bài toán
nên yêu cầu hoặc khuyến khích người học giải bằng nhiều cách – tìm ra cách
giải ngắn nhất hay nhất.
 Tác dụng giáo dục:
- Bài tập hóa học có tác dụng giáo dục cho học sinh, sinh viên vì thông
qua bài tập rèn luyện cho SV tính kiên nhẫn, trung thực trong học tập, tính
sáng tạo khi xử lí và vận dụng trong các vấn đề học tập. Mặt khác, qua việc
giải bài tập rèn luyện cho các em tính chính xác khoa học và nâng cao hứng
thú học bộ môn.
- Các bài tập hóa học còn được sử dụng như một phương tiện nghiên cứu
tài liệu mới, ngoài ra các bài có nội dung thực nghiệm có tác dụng rèn luyện
tính tích cực, tự lực lĩnh hội tri thức và tính cẩn thận, tuân thủ triệt để quy
định khoa học, chống tác phong luộm thuộm, vi phạm những nguyên tắc khoa
học.
1.1.4. Vận dụng kiến thức để giải bài tập.
Để giải bài tập người học phải biết vận dụng lý thuyết đã học ở nội dung
các chương các bài, quá trình này thực chất đòi hỏi người học phải có một kĩ
năng nhận thức tư duy nhất định. Hoạt động nhận thức và phát triển tư duy
của sinh viên trong quá trình dạy học hóa học. Nhận thức là một trong ba mặt
cơ bản của đời sống tâm lí con người (nhận thức, tình cảm, lí trí). Nó là tiền

Đoàn Thị Hải

4

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

đề của hai mặt kia và đồng thời có mối liên hệ chặt chẽ với chúng và các hiện
tương tâm lí khác. Tư duy là một quá trình tâm lí phản ánh những thuộc tính
bản chất, những mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật hiện tượng
trong hiện thực khách quan mà trước đó ta chưa biết.
1.1.5. Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay.
Bài tập hóa học vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung, vừa là
phương pháp dạy học hữu hiệu do vậy cần được quan tâm, chú trọng trong
các bài học. Nó cung cấp cho sinh viên không những kiến thức, niềm say mê
bộ môn mà còn giúp người học giành lấy kiến thức, là bước đệm cho quá
trình nghiên cứu khoa học, hình thành và phát triển có hiệu quả trong hoạt
động nhận thức của sinh viên. Bằng hệ thống bài tập sẽ thúc đẩy sự hiểu biết
của sinh viên, sự vận dụng những hiểu biết vào thực tiễn, sẽ là yếu tố cơ bản
của quá trình phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững xã hội.
Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay hướng đến rèn luyện khả
năng vận dụng kiến thức, phát triển tư duy hóa học. Những bài tập có tính
chất học thuộc trong các câu hỏi lý thuyết sẽ giảm dần mà được thay bằng các
câu hỏi, bài tập đòi hỏi sự tư duy, tìm tòi. Dạy học “chú trọng phương pháp
tự học” ở trường đại học được xem là rất quan trọng và được nhiều người coi
trọng áp dụng. Ngoài ra, trong thời gian gần đây, một số chiến lược đổi mới
phương pháp dạy học thử nghiệm đó là “ dạy học hướng vào người học” , “
hoạt động hóa người học”.
1.2. Hệ thống lý thuyết phần dung dịch.
1.2.1. Một số khái niệm chung[2,4].

1.2.1.1. Định nghĩa.
- Dung dịch là một hệ đồng thể rắn, lỏng hoặc khí gồm ít nhất hai cấu tử
ở trạng thái phân tán phân tử và thành phần có thể thay đổi trong khoảng xác
định nào đó. Ví dụ dung dịch trong tự nhiên: Nước biển, không khí, hợp kim.

Đoàn Thị Hải

5

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Dung dịch làm thành một pha. Trong trường hợp có thể bỏ qua các hiệu ứng
bề mặt và tác dụng của các trường ngoài như điện trường, từ trường, trọng
trường… thì đối với mọi điểm trong dung dịch là đồng nhất với nhau.
- Có 3 loại dung dịch: Dung dịch thực, dung dịch keo, dung dịch cao
phân tử.
+ Dung dịch thực là những dung dịch mà các tiểu phân của chúng là
các phân tử và ion.
+ Dung dịch keo và dung dịch cao phân tử chất tan tồn tại ở trạng thái
phức tạp.
- Ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu dung dịch thực, người ta chia dung dịch thực
thành hai loại: Dung dịch điện li và dung dịch không điện li.
- Trong phạm vi nhiệt động học, chúng ta chỉ nghiên cứu dung dịch không
điện li, còn dung dịch điện li nghiên cứu trong điện hóa học. Dung dịch không
điện li có thể là dung dịch khí, lỏng, rắn.

1.2.1.2. Thành phần dung dịch - nồng độ.
Thành phần dung dịch được biểu diễn bằng nồng độ của các cấu tử trong
dung dịch.
Trong hóa lý, chúng ta nghiên cứu các loại nồng độ sau.
+ Nồng độ phần trăm khối lượng (C%) của cấu tử i trong dung dịch là số gam
cấu tử đó chứa trong 100 gam dung dịch.
+ Nồng độ phân tử gam của cấu tử i trong dung dịch bằng số mol chất i trong
một lít dung dịch. Nếu trong V (lít) dung dịch chứa ni (mol) chất i thì nồng độ
phân tử gam của i là: Ci =

(mol/l)

+ Nồng độ nguyên chuẩn (nồng độ đương lượng) số đương lượng gam cấu tử
i trong một lít dung dịch.

Đoàn Thị Hải

6

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

+ Phân số mol xi của cấu tử i trong dung dịch là tỉ số giữa số mol ni của cấu tử
đó chia cho tổng số mol tất cả các cấu tử có mặt trong dung dịch:
xi =
Như vậy, ta luôn có xi

=

∑

1 và: x1+ x2 +… = ∑

=1

+ Nồng độ molan của cấu tử i trong dung dịch, kí hiệu: mi là số mol của chất i
trong 1000 gam dung môi.
mi =

. 1000 =

.1000 =

.1000

ni: số mol chất i chứa trong g1 gam dung môi
n1: số mol dung môi ứng với g1 gam
M1: khối lượng mol của dung môi
xi: phân số mol chất i trong hệ
x1: phân số mol dung môi trong hệ
1.2.2. Entanpi hòa tan một chất[5].
Entanpi hòa tan là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào khi hòa tan hoàn toàn
1,0 mol chất trong một lượng dung môi xác định ở nhiệt độ và áp suất xác
định.
Ví dụ: entanpi hòa tan của NH4NO3 và của KOH trong một lượng lớn
nước lần lượt là +24,6 và -55,6 kJ.mol-1

1.2.3. Các định luật về dung dịch lỏng vô cùng loãng[2,4,5].
1.2.3.1. Nhiệt độ sôi của dung dịch chất tan không bay hơi. Định luật Raoult.
Nhiệt độ sôi của dung dịch loại này cao hơn so với dung môi nguyên
chất, ở cùng nhiệt độ áp suất hơi của dung dịch nhỏ hơn. Bậc tự do:
v= 2-0-2+2=2
Nhiệt độ sôi của dung dịch chất hòa tan không bay hơi phụ thuộc vào áp
suất bên ngoài và nồng độ của dung dịch.

Đoàn Thị Hải

7

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Nếu gọi ts(dd) là nhiệt độ sôi của dung dịch, ts(dm) là nhiệt độ sôi của
dung môi thì:
= ts(dd) – ts(dm)
=
=

.



= const

h/ A

Trong đó:
- độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch so với dung môi nguyên chất
- hằng số nghiệm sôi, chỉ phụ thuộc vào bản chất dung môi.
mB - nồng độ molan của chất tan trong dung dịch



h/ A

- nhiệt hóa hơi riêng của dung môi

R - hằng số khí
- nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất.
1.2.3.2. Nhiệt độ đông đặc của dung dịch không tạo dung dịch rắn với dung
môi.
Bậc tự do: v = 2-0-2+2=2
Nhiệt độ đông đặc của dung dịch (không hạn chế chỉ với chất hòa tan
không bay hơi) phụ thuộc vào áp suất bên ngoài và nồng độ dung dịch.
Nhiệt độ đông đặc của dung dịch luôn thấp hơn nhiệt độ đông đặc của
dung môi nguyên chất, vì khi hòa tan một chất vào dung môi, thì nồng độ
dung môi giảm xuống và cân bằng:
L

⃗⃗⃗

Chuyển dịch sang trái, tuân theo nguyên lý Le Chatelier, nên cần phải
hạ nhiệt độ cho quá trình đông đặc.
Gọi

(dm) là nhiệt độ đông đặc của dung môi nguyên chất và

(dd) là

nhiệt độ đông đặc của dung dịch thì:

Đoàn Thị Hải

8

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp
=

(dm) -

(dd)

= Kb . mB
Kb =



= const
nc/ A

Trong đó:
- độ tăng nhiệt độ đông đặc của dung dịch so với dung môi nguyên chất
- hằng số nghiệm lạnh, chỉ phụ thuộc vào bản chất dung môi.
mB - nồng độ molan của chất tan trong dung dịch


R

nc/ A

- nhiệt nóng chảy riêng của dung môi
- hằng số khí

- nhiệt độ đông đặc của dung môi nguyên chất.
1.2.3.3. Sự thẩm thấu. Áp suất thẩm thấu.
- Định nghĩa.
Sự thẩm thấu là hiện tượng khuyếch tán một chiều các dung môi qua
màng bán thấm.
Màng bán thấm là màng chỉ cho các phân tử dung môi đi qua mà không
cho các phân tử chất hòa tan lọt qua.
Hiện tượng thẩm thấu xảy ra khi hai bên của màng bán thấm chứa các
dung dịch có nồng độ khác nhau, hoặc một bên là dung dịch, còn bên kia là
dung môi nguyên chất.
Khi đó các phân tử dung môi sẽ khuếch tán từ dung dịch có nồng độ thấp
hơn hoặc từ dung môi nguyên chất sang phía bên kia nhiều hơn so với sự
khuếch tán các phân tử dung môi theo chiều ngược lại, do đó làm tăng thể tích
của phía bên kia.
- Áp suất thẩm thấu.

Đoàn Thị Hải

9

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2
Áp suất thẩm thấu

Khóa luận tốt nghiệp

của một dung dịch là áp suất cần thiết tác dụng lên

dung dịch để làm ngừng sự thẩm thấu.
Áp suất thẩm thấu

được tính bằng công thức như đối với khí lý tưởng,

được Van’t Hoff tìm ra bằng thực nghiệm:
=
=

=

.R.T
Trong đó:

=

- áp suất thẩm thấu
R - hằng số khí
- nồng độ phân tử gam chất tan
- khối lượng chất tan trong thể tích V của dung dịch
,

- số mol và khối lượng mol chất tan.

1.2.4. Áp suất hơi bão hòa của dung dịch lý tưởng. Định luật Raoult[4].
Điều kiện cân bằng giữa lỏng và hơi của dung dịch lý tưởng ở nhiệt độ
và áp suất nhất định là hóa thế của mỗi cấu tử i trong pha lỏng và pha hơi phải
bằng nhau:
=
=
=

+ RTln
+ RTln Pi ( Với Po = 1atm)

Khi cân bằng : ln
Đặt

= ki

Khi

= 1 thì ki =

=

= const

Pi = ki.
là áp suất hơi của cấu tử i nguyên chất:
Pi =

(2.1)

(2.1) là biểu thức của định luật Raoult

Đoàn Thị Hải

10

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Nếu dung dịch chứa chất hòa tan không bay hơi, thì

< 1, từ đó Pi <

,

nghĩa là áp suất hơi của dung dịch (Pi) chứa chất hòa tan không bay hơi luôn
luôn nhỏ hơn áp suất hơi của dung môi nguyên chất (

) ở cùng nhiệt độ.

Giả sử dung dịch chứa chất hòa tan không bay hơi với phần mol là

thì

phần mol của dung môi là 1- . Theo (2.1)
P = Po(1-

)

=

Đặt Po – P = P là độ giảm áp suất hơi của dung dịch so với dung môi nguyên
chất, ta có:
=
n2 – số mol chất hòa tan không bay hơi.
n1 – số mol của dung môi.
1.3. Hệ thống lý thuyết phần cân bằng hóa học[2,3,5].
1.3.1. Định nghĩa cân bằng hóa học.
Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi G = 0
hoặc khi tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch. Cân
bằng hóa học là cân bằng động.
1.3.2. Hằng số cân bằng.
1.3.2.1. Hằng số cân bằng KP
Xét phản ứng thuận nghịch gồm các khí lí tưởng:
aA + bB ⃗⃗⃗ cC + dD
Ở nhiệt độ và áp suất không đổi:
=

=

+ RTln

+ RTln

(3.1)

- áp suất riêng phần (atm) của các khí A, B, C, D lúc tính
của phản ứng.

Đoàn Thị Hải

11

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

a, b, c, d- hệ số tỉ lượng của các chất A, B, C, D trong phương trình hóa học.
Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì G = 0:

)cb

= - RTln(

(3.2)

– áp suất riêng phần (atm) của A, B, C, D trong phản ứng lúc
cân bằng.
Ở trạng thái cân bằng thành phần các chất trong phản ứng không biến
đổi, nên tỉ số sau là hằng số:

(

)cb =

– hằng số cân bằng áp suất.

(3.3)

chỉ phụ thuộc vào bản chất phản ứng và

nhiệt độ.
Thay (3.3) vào (3.2) :

= - RT ln

(3.4)

: J/mol-1 ; R = 8.314 J.K-1.mol-1 ;T= (toC + 273)K
Thay (3.4) vào (3.1)

= RTln

(3.5)

(3.4) và (3.5) là các phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff.
1.3.2.2. Hằng số cân bằng Kc, Kn, Kx.
- Biểu thức của các hằng số cân bằng.
Xét cân bằng gồm các khí lý tưởng:
aA + bB ⃗⃗⃗ cC + dD
Ở trạng thái cân bằng ta có:
Kc = (

)cb

(3.6)

[i] – nồng độ mol.l-1 của cấu tử i ở trạng thái cân bằng;
Kc – hằng số cân bằng nồng độ; Kc chỉ phụ thuộc bản chất phản ứng và nhiệt
độ.

Đoàn Thị Hải

12

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Kn = (

)cb

(3.7)

ni – số mol của khí i ở trạng thái cân bằng.
Kx = (

)cb

(3.8)

xi – phần mol của cấu tử i ở trạng thái cân bằng.
- Mối liên hệ giữa các hằng số cân bằng.
Giữa các hằng số cân bằng của phản ứng xác định ở cùng nhiệt độ có mối liên
hệ như sau:
Kp = Kc

= Kn

∑

= Kx

(3.9)

R – hằng số khí lý tưởng, ở đây R = 0,082 (l.atm.K-1.mol-1);
– hiệu số số mol khí ở vế sản phẩm và số mol khí ở vế các chất phản ứng
trong phương trình hóa học;
P – (atm) áp suất của hệ lúc cân bằng;
∑

– tổng số mol khí (kể cả các khí không phản ứng) của hệ lúc cân bằng.
Vậy các hằng số Kn và Kx không những phụ thuộc vào bản chất phản ứng

và nhiệt độ như các hằng số Kp và Kc, mà còn phụ thuộc vào áp suất và tổng
số mol khí trong hệ lúc cân bằng.
Khi số mol khí ở hai vế của phương trình hóa học bằng nhau hoặc phản
ứng không có chất khí (

, thì:
Kp = Kc = Kn = Kx

Riêng trường hợp khi áp suất của hệ lúc cân bằng Pcb = 1,0 atm, thì:
Kp = Kx

Đoàn Thị Hải

13

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.3.3. Hằng số cân bằng trong hệ dị thể.
Hệ dị thể là hệ có bề mặt phân chia trong hệ, qua bề mặt này có sự thay
đổi đột ngột tính chất. Thí dụ: hệ gồm chất rắn và chất khí, hệ gồm chất rắn và
chất tan trong dung dịch.
Vì áp suất ảnh hưởng rất ít đến chất ngưng tụ (chất rắn, chất lỏng), nên

nếu chất ngưng tụ không hòa lẫn với các chất khác trong phản ứng ( như tạo
dung dịch rắn), thì hóa thế của nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nghĩa là hóa thế
của chất ngưng tụ trùng với hóa thế chuẩn của nó. Vì vậy trong các biểu thức
hằng số cân bằng K không có mặt thành phần của chất ngưng tụ. Ví dụ:
C(gr) + CO2(k) ⃗⃗⃗ 2CO(k)
Kp = (
Kn = (

)cb;

)cb ; Kc = (

)c b

; Kx =

(

)cb

Chú ý: Hằng số cân bằng đi liền với phương trình hóa học cụ thể. Ví dụ:
2CO(k) + O2(k) ⃗⃗⃗ 2CO2(k)
CO(k) + O2(k) ⃗⃗⃗

Kp = (

CO2(k)

=

2CO2(k) ⃗⃗⃗ 2CO(k) + O2(k)
Ở cùng nhiệt độ:

(

=(
Kp = (

)cb
)cb
)cb

)2 =

1.3.4. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học.
Sự chuyển dịch cân bằng là sự di chuyển từ trạng thái cân bằng này sang
trạng thái cân bằng khác do các tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cân
bằng.

Đoàn Thị Hải

14

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.
1.3.5.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng.
Phương trình đẳng áp Van’t Hoff :

(

)Po =

(3.10)

Nếu phản ứng thu nhiệt ( H > 0), khi tăng nhiệt độ Kp tăng, nghĩa là
cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.
Nếu phản ứng tỏa nhiệt ( H < 0), khi tăng nhiệt độ Kp giảm, nghĩa là cân
bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.
Lý luận tương tự cho trường hợp giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch
theo chiều ngược lại.
Trong khoảng hẹp nhiệt độ, nếu coi Ho là hằng số đối với nhiệt độ, thì
từ (4.10) ta được:
ln

)

=

Ho – J.mol-1; R = 8.314 J.K-1.mol-1; T = ( toC + 273)K.
1.3.5.2. Ảnh hưởng của áp suất đến cân bằng.
Từ (4.9) : Kp = Kx(

)

Vì Kp của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nên ở nhiệt độ
không đổi:
- Nếu

n < 0, khi Pcb tăng thì Kx giảm, nghĩa là cân bằng chuyển dịch

theo chiều nghịch.
- Nếu

n > 0, khi Pcb tăng thì Kx tăng, nghĩa là cân bằng chuyển dịch

theo chiều thuận.
- Nếu

n = 0, áp suất không làm chuyển dịch cân bằng.

1.3.5.3. Ảnh hưởng của nồng độ đến cân bằng.
Xét cân bằng sau trong một bình kín ở nhiệt độ không đổi:

Đoàn Thị Hải

15

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

C(gr) + CO2(k) ⃗⃗⃗ 2CO(k)
Kc =

(

)cb

(3.12)

Vì Kc là hằng số ở nhiệt độ không đổi, nên việc thêm hoặc bớt một
lượng CO2 hoặc CO vào hệ cân bằng đều làm cho tỉ số (3.12) biến đổi, do đó
cân bằng phải chuyển dịch cho tới khi tỉ số (3.12) trở lại giá trị ban đầu.
Do đó, nếu thêm CO2 vào hệ cân bằng, thì CO2 phải phản ứng thêm với
C để giảm bớt lượng CO2 và tăng thêm lượng CO. Tương tự, với trường hợp
lấy bớt lượng CO2, cho thêm hoặc lấy bớt lượng CO.
Việc thêm hoặc bớt một lượng nhỏ chất rắn hoặc lỏng (ở dạng nguyên
chất) không ảnh hưởng đến cân bằng, vì thành phần chất ngưng tụ không có
mặt trong biểu thức của hằng số cân bằng K.
1.3.6. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier.
Một hệ đang ở trạng thái cân bằng, khi chịu một tác động từ bên ngoài,
như làm biến đổi nhiệt độ, áp suất, nồng độ, thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo
chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.
Nguyên lý Le Chatelier áp dụng cho cả cân bằng vật lý.

Đoàn Thị Hải

16

K37A - SP Hóa

Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

CHƢƠNG 2. HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN DUNG DỊCH
2.1. Dạng bài tập xác định thành phần của dung dịch.
Bài 1[7]: Hòa tan 3,42 g MgCl2; 2,63 g NaCl vào 88,20 g nước. Tìm nồng độ
% về khối lượng của NaCl , MgCl2 và nước.
Giải:
Tổng khối lượng của dung dịch: 2,63 + 3,42 + 88,20 = 94,25 (g)
Nồng độ % của NaCl:

= 2,79 %

Nồng độ % của MgCl2:

= 3,63 %

Nồng độ phần trăm của H2O:

= 93,85 %

Bài 2 [5]: Hòa tan 175 (g) ZnCl2 khan vào 325 (g) H2O. Ở 25oC thu được
một dung dịch có V = 370 ml. Tính nồng độ:
- Nồng độ mol thể tích

- Nồng độ molan

- Nồng độ phân số mol

- Nồng độ phần trăm khối lượng.

Giải:
=

= 1,287 (mol) ;

- Nồng độ mol thể tích: CM =

=
=

= 18,056 (mol)
= 3,478 M

- Nồng độ molan:
=

1000 =

1000 = 3,96 (mol/1000g)

- Nồng độ phân số mol:
=

=

= 0,066

- Nồng độ phần trăm khối lượng:

Đoàn Thị Hải

17

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2
C% =

.100% =

Khóa luận tốt nghiệp
100% = 35%

Bài 3[1]: Dung dịch NaBr trong nước 25% có khối lượng riêng là 1,223
g/cm3. Tính thành phần dung dịch biểu thị qua phân số mol, nồng độ molan
và nồng độ mol thể tích.
Giải:
D=

/V

C% =

= d . V = 1,223

.100%

nNaBr =

1000 = 1223 (g)

mct = mdd .

=

= 1223 0,25 = 305,75 (g)

= 2,968 mol

= 1223 – 305,75 = 917,25 (g)
=

=

= 50,958 (mol)

- Nồng độ phân số mol:
=

=

= 0,0551

- Nồng độ molan:
MNaBr =

1000 =

1000 = 3,236 (mol/1000g)

Bài 4[1]: Dung dịch H3PO4 trong nước 50% có khối lượng riêng bằng 1,332
g/cm3. Tính nồng độ chất tan trong dung dịch theo nồng độ mol thể tích và
nồng độ molan. Cho thể tích của dung dịch bằng 1 lít.
Giải:
D=
C% =

/V
.100%

Đoàn Thị Hải

= d . V = 1,332 1000 = 1332 (g)
mct = mdd .

= 1332 0,50 = 666 (g)

18

K37A - SP Hóa


Đại học Sư phạm Hà Nội 2
=

=

Khóa luận tốt nghiệp

= 6,796 (mol)

Nồng độ mol thể tích: CM =

=

= 6,796 (M)

mdm = mdd – mct = 1332 – 666 = 666 (g)
Nồng độ molan: mB =

1000 = 10,204 (mol/1000g)

2.2. Dạng bài tập liên quan đến nhiệt độ sôi của dung dịch chất tan không
bay hơi.
Bài 1 [5]: Nhiệt độ sôi của CS2 là 319,2K. Dung dịch chứa 0,217 (g) S hòa
tan trong 19,31 (g) CS2 ban đầu sôi ở 319,304K. Hằng số nghiệm sôi của CS2
bằng 2,37. Xác định số nguyên tử lưu huỳnh trong một phân tử khi tan trong
CS2.
Giải:
= ts(dd) – ts(dm) = 319,304 – 319,2 = 0,104oC
=

mB =

.

mB =

. 1000

0,0439 =

=

= 0,0439 (mol/1000g)

mB =

.1000

.1000

M = 256 (đvC)

Số nguyên tử S trong một phân tử: 256/32 = 8 (nguyên tử)
Bài 2 [5]: Xác định được khối lượng mol của đinitrobenzen, biết nếu hòa tan
1,0 (g) chất này trong 50,0(g) benzen thì điểm sôi tăng 0,30oC. Cho
= 2,53.
Giải:
Ta có:

=

Đoàn Thị Hải

.

mB =

=

= 0,119 (mol/1000g)

19

K37A - SP Hóa