Tải bản đầy đủ (.pdf) (64 trang)

Phân loại và phương pháp giải các bài tập về các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (581.38 KB, 64 trang )

Trường ĐHSP Hà Nội 2

NguyễnThị Ngọc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
--------------------------

NGUYỄN THỊ NGỌC

PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP
GIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ CÁC YẾU TỐ
ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TAN

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa phân tích

Người hướng dẫn khoa học
Th.S NGUYỄN THỊ THANH MAI

HÀ NỘI - 2011

Khóa luận tốt nghiệp

1

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2


Nguyễn Thị Ngọc

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.S Nguyễn Thị
Thanh Mai người đã giúp đỡ chỉ bảo tận tình cho em trong việc triển khai
nghiên cứu để đạt hiệu quả.
Em xin chân thành cảm ơn Th.S Phí Văn Hải - Phó Trưởng Khoa Hóa
học - Trường ĐHSP Hà Nội 2, TS. Trần Công Việt - Giảng viên trường
ĐHSPHN đã giúp đỡ để em hoàn thành khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Hóa học – Trường
ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện để em hoàn thành khóa luận này.
Do thời gian nghiên cứu và năng lực còn hạn chế, khóa luận khó tránh
khỏi nhưng thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy, cô và
các bạn để khóa luận thêm chất lượng và hữu ích.
Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày tháng

năm 2011

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Ngọc

Khóa luận tốt nghiệp

2

K33C Hóa học



Trường ĐHSP Hà Nội 2

NguyễnThị Ngọc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi khẳng định rằng: “ Đây là một công trình nghiên cứu khoa học của
riêng tôi, do chính sức lực của bản thân tôi đã nghiên cứu và hoàn thành trên
cơ sở những kiến thức đã học về môn Hóa phân tích và tham khảo những tài
liệu. Nó không trùng với kết quả của bất kỳ tác giả nào khác”.

Hà Nội, ngày tháng

năm 2011

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Ngọc

Khóa luận tốt nghiệp

3

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Nguyễn Thị Ngọc


NHỮNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN

STT

Các chữ viết tắt

Các chữ viết đầy đủ

1

ĐLBTNĐ

Định luật bảo toàn nồng độ

2

ĐLTDKL

Định luật tác dụng khối lượng

Khóa luận tốt nghiệp

4

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2


NguyễnThị Ngọc

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài....................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................ 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................... 2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 2
5. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 3
NỘI DUNG
Chương 1: Tổng quan................................................................................... 4
1.1. Tóm tắt lí thuyết ................................................................................. 4
1.1.1. Độ tan của các hợp chất vô cơ trong dung môi nước................... 4
1.1.1.1. Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa và dung dịch
quá bão hòa............................................................................. 4
1.1.1.2. Độ tan ...................................................................................... 4
1.1.2. Tích số tan .................................................................................. 9
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan ................................................ 12
1.1.3.1. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử.......................................... 12
1.1.3.2. Ảnh hưởng của pH................................................................... 12
1.1.3.3. Ảnh hưởng của các chất tạo phức ............................................ 13
Chương 2: Bài tập và phương pháp giải bài tập ............................................ 14
2.1. Tính tích số tan từ độ tan .................................................................... 14
2.1.1. Phương pháp chung .................................................................... 14
2.1.2. Bài tập ........................................................................................ 15
Dạng 1: Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan khi bỏ qua
quá trình phụ........................................................................... 15

Khóa luận tốt nghiệp


5

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Nguyễn Thị Ngọc

Dạng 2: Tính tích số tan từ độ tan khi có quá trình phụ của ion tạo
ra từ hợp chất ít tan................................................................. 18
2.2. Tính độ tan từ tích số tan .................................................................... 23
2.2.1. Phương pháp chung .................................................................... 23
2.2.2. Bài tập ........................................................................................ 25
Dạng 3: Tính độ tan từ tích số tan khi không xét đến quá trình
phụ ......................................................................................... 25
Dạng 4: Tính độ tan từ tích số tan trong đó có xét tới quá trình phụ
của ion tạo ra từ hợp chất ít tan. ............................................. 26
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan........................................................ 29
2.3.1. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử ............................................ 29
Dạng 5: Kết tủa không tan trong thuốc thử dư ...................................... 31
Dạng 6: Kết tủa tan trong thuốc thử...................................................... 33
2.3.2. Ảnh hưởng của pH...................................................................... 37
Dạng 7: Kết tủa là các hidroxit ............................................................. 39
Dạng 8: Kết tủa là các muối ................................................................. 42
2.3.3. Ảnh hưởng của các chất tạo phức ............................................... 47
Dạng 9: Xác định khả năng tan khi có quá trình tạo phức..................... 49
Dạng 10: Xác định kết tủa từ một dung dịch chứa ion phức ................. 52
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 58

Khóa luận tốt nghiệp

6

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

NguyễnThị Ngọc

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hóa học phân tích có lý thuyết, thực hành và bài tập. Phần bài tập bao
gồm phần kiểm tra kiến thức để củng cố lại kiến thức cũ, bên cạnh đó hình
thành kiến thức mới. Phản ứng của hợp chất ít tan có vai trò rất lớn, chiếm
một vị trí quan trọng trong chương trình phổ thông cũng như trong chương
trình chuyên, đặc biệt là đối với chương trình hóa học phân tích trong các
trường cao đẳng và đại học.
Trong thực tế giảng dạy ở phổ thông, khái niệm phản ứng tạo ra hợp
chất không tan được học sinh tiếp thu từ những năm cấp II, nhưng ban đầu khi
học sinh được làm quen loại phản ứng của hợp chất ít tan mới chỉ đề cập tới
một số phản ứng cơ bản thường gặp giữa bazơ với muối, axit với muối và
muối với muối. Với vốn kiến thức về các phản ứng trên mà học sinh tiếp cận
được giúp học sinh giải quyết được một số lượng lớn các bài tập liên quan tới
hiện tượng hóa học, các bài liên quan tới tách, loại bỏ các chất, các bài toán
liên quan đến tính toán lượng kết tủa, liên quan tới nồng độ, v.v.. Lí thuyết về
phản ứng của hợp chất ít tan cùng lí thuyết của các loại phản ứng khác được

phát triển dần lên trong chương trình phổ thông 11, học kì I. Với lượng kiến
thức được cung cấp ở lớp 10 và lớp 11, đã giúp học sinh giải thích, minh họa
hầu hết tính chất của các chất và phân loại rõ ràng các loại phản ứng khác
nhau, ngoài ra còn giúp học sinh hiểu và nắm được một số phản ứng hóa học
xảy ra là tổng hòa của các loại phản trao đổi ion, axit bazơ, oxi hóa khử, v.v.
Có thể nói, phản ứng tạo thành hợp chất ít tan rất thiết thực với chương
trình phổ thông, cũng là loại phản ứng có thể tiến hành thực nghiệm, dễ gây
hứng thú cho học sinh khi học bộ môn hóa học. Đồng thời thông qua phản

Khóa luận tốt nghiệp

7

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Nguyễn Thị Ngọc

ứng của hợp chất ít tan với các loại phản ứng khác sẽ trang bị cho học sinh
giải các bài toán về phản ứng ion một cách hệ thống và chính xác.
Hiện nay các tài liệu hiện hành cũng chưa thống nhất lí thuyết chuẩn
mực mà nặng về bài tập tính toán gây cho học sinh lối học thụ động, không có
tính sáng tạo và kém tư duy về hóa học.
Bên cạnh đó, bài tập về yếu tố ảnh hưởng đến độ tan chưa được chú
trọng và cũng chưa được phân loại rõ ràng do số bài tập nhiều. Vì vậy mà em
chọn đề tài nghiên cứu: “Phân loại và phương pháp giải các bài tập về các
yếu tố ảnh hưởng đến độ tan” nhằm phân dạng, tìm cách giải, hệ thống lại
kiến thức giúp cho học sinh giải bài tập dễ dàng hoặc làm tài liệu cho học

phần phân tích.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu đề tài này là phân loại được các bài tập về các
yếu tố ảnh hưởng đến độ tan qua đó xây dựng phương pháp giải các bài tập
có liên quan.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu về độ tan
- Tìm hiểu về tích số tan
- Phân loại và phương pháp giải bài tập về tính độ tan từ tích số tan
- Phân loại và phương pháp giải bài tập về tính tích số tan từ độ tan
- Phân loại và phương pháp giải bài tập các yếu tố ảnh hưởng đến độ
tan
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Trong khuôn khổ một bài khóa luận cùng với sự hạn chế
về tài liệu tham khảm nên đề tài chỉ tìm hiểu vấn đề: “Phân loại và phương
pháp giải các bài tập về các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan”

Khóa luận tốt nghiệp

8

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

NguyễnThị Ngọc

- Phạm vi nghiên cứu: Bài viết sử dụng những bài tậplà bài tập hóa học
phân tích.

5. Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành khóa luận này, tôi đã sử dụng những phương pháp sau
đây:
- Phương pháp đọc sách, tài liệu.
- Phương pháp phân loại tổng hợp.
- Phương pháp so sánh.
- Phương pháp dùng thuật toán để giải bài tập.

Khóa luận tốt nghiệp

9

K33C Hóa học


Trng HSP H Ni 2

Nguyn Th Ngc

Chng 1: TNG QUAN
1.1. Tóm tắt lý thuyết
1.1.1. Độ tan của các hợp chất vô cơ trong dung môi nước
1.1.1.1 Dung dịch chưa bão hòa, dung dịch bão hòa và dung dịch quá bão
hòa
+ Dung dịch chưa bão hòa là dung dịch còn hòa tan thêm được chất tan
đó nữa ở điều kiện đã cho. Ví dụ: Hòa tan 10g tinh thể NaCl vào dung dịch
NaCl ( dung dịch A) ở nhiệt độ t0, thấy NaCl tan hết. Vy dung dịch A đó là
dung dịch chưa bão hòa.
+ Dung dịch bão hòa là dung dịch không thể hòa tan thêm được chất
tan đó nữa ở điều kiện đã cho.

+ Dung dịch quá bão hòa là dung dịch chứa lượng chất tan nhiều hơn
so với lượng chất tan trong dung dịch bão hòa ở điều kiện đó.
1.1.1.2 Độ tan
Khi hòa tan chất điện ly ít tan MmAn trong nước thì các ion Mn+, Am-,các
phần tử cấu trúc mạng lưới tinh thể chất điện ly sẽ bị hirat hóa và chuyển vào
dung dịch dưới dạng phức chất aqua M(H2O)xn+, A(H2O)ym- trong dung dịch
tăng lên đến mức độ nào đó thì xảy ra quá trình ngược lại, có nghĩa là một số
ion hirat hóa sẽ kt tủa lại trên bề mặt tinh thể. Đến một lúc nào đó thì tốc độ
quá trình thuận (quá trình hòa tan chất rắn) bằng tốc độ quá trình nghịch (quá
trình các ion kết tủa), tức là có cân bằng thiết lập giữa pha rắn và dung dịch
bão hòa (quá trình hòa tan chất điện li ít tan đạt tới trạng thái cân bằng).
MmAm + (mx+ny) H2O mM(H2O)xn+ + nA(H2O)ymPha rắn

(1.1)

dung dịch bão hòa

Khi cân bằng (1.1) đạt trạng thái cân bằng, lúc đó thu được một muối
dung dịch bão hòa là dung dịch có chứa một lượng chất tan nhất định, lượng

Khúa lun tt nghip

10

K33C Húa hc


Trng HSP H Ni 2

NguynTh Ngc


chất tan đó được gọi là độ tan (S). Độ tan S có thể biểu din bằng các đơn vị
khác nhau: g/100g dung môi (H2O); g/l; mol/l hoặc theo một đơn vị khác.
+ Nếu theo (1.1) ta hiểu khái niệm độ tan l: Độ tan là nồng độ của chất
điện li trong dung dịch bão hòa ở điều kin đã cho.
Cách phát biểu trên chỉ đề cập đến chất rắn tan trong nước và độ tan
chính là lượng chất tan điện li thành các ion. Đây là vấn đề cần hiểu về độ tan
của các hợp chất ít tan trong cân bằng ion.
+ Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan:
- Bản chất của chất tan.
Ví dụ độ tan (theo g/100g H2O) của một vài chất trong nước ở 200C.
Chất:

CaI2 ; NaCl; H3PO3; CaCO3; AgI

Độ tan (S): 209,0

36,0 5,0

0,0013 0,00000013

- Bản chất của dung môi:
Ví dụ độ tan của KI (theo % khối lượng) trong các dung môi khác nhau
ở 200C
Dung môi:H2O; NH3(lỏng); CH3OH; CH3COCH3; CH3NO2; CH3COOC2H5
Độ tan (S): 59,8 64,5

14,97

1,302


0,307

0,00012

- Nhiệt độ: Đa số quá trình hòa tan của chất rắn đều thu nhiệt, do đó độ
tan thường tăng lên khi nhiệt độ tăng.
- Ngoài ra độ tan còn phụ thuộc vào áp suất, trạng thái vật lý của pha
rắn, thành phần của dung dịch ( lực ion, chất tạo phức, pH, v.v.), v..v..
Ví dụ 1
Ta qui ước sau:
+ Chất có khả năng tan lớn hơn 1,0gam trong 100gam nước được gọi
là chất dễ tan (thường gọi là tan).
+ Chất có khả năng tan được từ 0,01gam đến 1,0gam trong 100gam
nước được gọi là chất ít tan (chất tan vừa phải).

Khúa lun tt nghip

11

K33C Húa hc


Trng HSP H Ni 2

Nguyn Th Ngc

+ Chất có khả năng tan được nhỏ hơn 0,01gam trong 100gam nước
được gọi là chất khó tan (thường gọi là không tan).
Theo qui ước mang tính chất tương đối ở trên và dựa vào các giá trị

tích số tan. Hãy khái quát hóa lí thuyết về tính tan của các hiroxit và các
muối trong dung môi nước.
Phân tích
Đây là vấn đề mang tính chất mang tính chất cần thiết cho học sinh vì
trong phổ thông chủ yếu học về lý thuyết phản ứng hóa học, do vậy học sinh
muốn nhìn nhận nhanh một phản ứng có xảy ra hay không, chất tạo kết tủa đó
là gì, chất nào tạo ra trước, chất nào tạo ra sau, v.v.. thì phải học thuộc qui ước
tính tan của các hiroxit, muối như sau:
+ Các hiđroxit hầu như không tan trừ hiđroxit của kim loại kiềm :
NH4+, Ba2+, Sr2+, riờng Ca(OH)2 ớt tan.
+ Các muối nitrat, muối amoni (trừ NH4ClO4 ít tan), muối của kim loại
kiềm (trừ NaHCO3 ít tan), muối pemanganat đều tan hết.
+ Hầu như muối nitrit, axetat đều tan trừ Hg2(CH3OO)2 còn
CH3COOAg và AgNO2 là ít tan.
+ Hầu như các muối sunfat đều tan tr SrSO4, BaSO4, PbSO4 còn CaSO4
và Ag2SO4 là ít tan.
+ Hầu như các muối clorua, bromua, iodua đều tan trừ muối của các
ion Ag+, Cu+, Hg22+, Pb2+, riêng PbCl2 và HgCl2 là ít tan.
+ Hầu như các muối clorat, peclorat đều tan trừ muối KClO4 và
NH4ClO4 là ít tan.
+ Hầu như các muối sunfit đều tan trừ Ag2SO3, CaSO3, BaSO3.
+ Hầu như các muối cacbonat, photphat, oxanat, xianua đều không tan,
trừ muối amoni và các kim loại kiềm.
+ Hầu như các muối suafua đều không tan trừ muối của kim loại kiềm
và Ba2+, NH4+, Ca2+.

Khúa lun tt nghip

12


K33C Húa hc


Trng HSP H Ni 2

NguynTh Ngc

+ Một số muối không tồn tại trong nước (phản ứng hoàn toàn với nước)
như muối cacbonat của kim loại hóa trị III, muối sunfua của kim loại hóa trị
III và MgS, các muối tạo ra từ rượu, hầu như muối cacbua, nitrua, photphua,
hidrua của kim loại kiềm, kiềm thổ, Al, Zn.
Ví dụ 2
a) Độ tan của NaCl ở 250C là 35,90gam. Tính nồng độ phần trăm của
dung dịch NaCl bão hòa.
b) Dung dịch bão hòa CuSO4 có nồng độ 40% ( ở t0C). Tính độ tan
của CuSO4(khan) và CuSO4.5H2O
c) Có 200gam dung dịch NaCl 11,7% (dung dịch A) ở 250C. Hỏi phải
cho thêm bao nhiêu gam NaCl vào dung dịch A để thu được dung dịch
NaCl bão hòa ở 250C. Biết độ tan của NaCl ở 250C là 35,90gam
Phân tích
Đây là bài toán cơ bản của học sinh phổ thông. Bài toán này đòi hỏi học
sinh hiểu và vận dụng thành thạo biểu thức liờn quan giữa nồng độ phần trăm
với độ tan.
a) đây học sinh cần hiểu rõ độ tan và vận dụng nồng độ phần trăm sẽ
có:
C % NaCl

S
35,9
100%

100% 26,42%
100 S
100 35,9

b) õy l bi toỏn ngc ca bi toỏn trờn, da vo biu thc toỏn hc
trờn tớnh c tan (S) ca CuSO4 l 66,67 g. Tớnh tan CuSO4.5H2O.
Trong phn ny nu hiu nng phn trm theo khỏi nim l s gam
cht tan cú trong 100g dung dch, nu ỏp dng s gam cht tan l s gam
mui dng tinh th l sai m phi hiu l s gam tan dng mui nguyờn
cht.
Gi S, M, M ln lt l tan, khi lng mol CuSO4.5H2O, khi
lng mol CuSO4 ta cú:

Khúa lun tt nghip

13

K33C Húa hc


Trường ĐHSP Hà Nội 2

C % CuSO4

Nguyễn Thị Ngọc

S
S
 160
M'

 M
 100%  250
 100%  40%
100  S
100  S

 S  166,67 gam

c) Đây là bài toán từ một dung dịch chưa bão hòa, phải tính xem cần
bao nhiêu gam muối ở dạng nguyên chất vào để được một dung dịch bão hòa
ở nhiệt độ đó.
Từ độ tan cho biết nồng độ phần trăm của dung dịch muối bão hòa, từ
đó thiết lập biểu thức nồng độ phần trăm đã tìm được theo số gam chất tan (số
gam có ban đầu và số gam cho thêm vào) và số gam dung dịch. Cuối cùng
tính theo hệ thức sau: (m là số gam muối NaCl cần cho vào)
C % NaCl (bãohòa) 

m NaCl
S
 100% 
 100%
mddNaCl
100  S

200
 11,7
35,9
100

 100% 

 100%
m  200
100  35,9
 m  40
m

Vậy khối lượng muối NaCl cần cho vào là 40gam.
Ví dụ 3
Độ tan của CaSO4 là 10-2,31M. Tính độ tan của CaSO4 theo g/l và số
gam chất tan trong 100g nước. Cho biết khối lượng riêng của dung dịch
D≈1,00g/ml
Phân tích
Đây là bài toán để học sinh thấy được rằng độ tan không chỉ theo một
đơn vị nhất định mà hiểu rằng cho dù độ tan tính theo đơn vị nào đều là một
đại lượng được biểu diễn lượng chất tan có trong một lượng dung môi ở điều
kiện đã cho sẵn
Theo bài cho S = 10-2,31M.
- Độ tan của CaSO4 được tính theo g/l là: S 

Khóa luận tốt nghiệp

14

142  10 2,31
 0,7( g / l )
1

K33C Hóa học



Trường ĐHSP Hà Nội 2

NguyễnThị Ngọc

- Độ tan của CaSO4 được tính theo số gam CaSO4 tan được trong 100g
nước là:
S

142  10 2,31
 100  6,96  10  2 ( gam)
1000  1  142  10  2,31

1.1.2. Tích số tan
Có thể viết cân bằng (1.1) dưới dạng đơn giản sau:
MmAn↓ ⇄ m Mn+ + n Am-

(1.2)

Áp dụng ĐLTDKL cho cân bằng (1.2) ta có
(Mn+)m.(Am-)n = Ks

(1.3)

Trong đó:
+ ( ) là chỉ hoạt độ của các ion, hoạt độ của chất rắn bằng 1
+ Ks là tích số tan nhiệt động của kết tủa MmAn (là hằng số cân
bằng nhiệt động). Ks phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của chất hòa tan
và dung môi.
Để tính độ tan từ Ks hoặc ngược lại ta dựa vào sự liên hệ giữa hoạt độ
với nồng độ:


(Mn+) = [Mn+].fM ; (Am-) = [Am-].fA thay vào (1.3) ta có:

M   A 
n m

m n

 K s  f M m  f A n  K sc

(1.4)

Trong đó:
+ K sc được gọi là tích số tan nồng độ
+ f là hệ số hoạt độ
Trong dung dịch có lực ion (I), công thức tính gần đúng theo Davit của
hệ số hoạt độ theo lực ion là:


I
lg f i  0,5  Z i2 
 0,2 I 
1 I


(1.5)

Trong đó f i là điện tích của ion.

Khóa luận tốt nghiệp


15

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Nguyễn Thị Ngọc

Nếu trong dung dịch rất loãng, có nghĩa rằng các ion có rất ít trong
dung dịch vì vậy lực tương tác giữa các ion rất nhỏ (I ≈ 0), theo (1.5) cho thấy
f i =1 → Ks = K sc biểu thức (1.4) có thể viết là:

M   A 
n m

m n

 Ks

(1.6)

Đối với học sinh phổ thông nhiều bài toán thường tính toán đơn giản,
chính vì vậy trong cân bằng của hợp chất ít tan (hay trong dung dịch loãng nói
chung) chấp nhận hệ số hoạt độ bằng 1, tức là việc tính toán tích số tan nồng
độ là được áp dụng theo biểu thức (1.6). Tất nhiên có thể cho học sinh tính
theo biểu thức (1.4) khi đó nên cho ngay hệ số hoạt độ, còn nếu cho lực ion
thì học sinh biết công thức tính hệ số hoạt độ theo lực ion vì có nhiều biểu
thức tính hệ số hoạt độ khác nhau và trong phổ thông không được nghiên cứu

sâu về vấn đề này.
Ví dụ 4:
a) Tính tích số tan của KClO4 biết rằng ở 200C, 100gam nước hòa tan
được 1,8g muối, tỉ khối của dung dịch d = 1,01 g/ml (M KClO = 138,56), hệ số
4

hoạt độ của hai ion đều bằng 0,76.
b) Tính tích số tan của AgCl trong dung dịch bão hòa AgCl biết độ
tan của AgCl ở 200C là 1,001.10-5M, hệ số hoạt độ của hai ion đều bằng
99,64.10-2, βAgOH = 10-11,7.
Phân tích
Đây là dạng bài tính tích số tan của một hợp chất tan khá lớn và một
hợp chất ít tan. Mục đích của bài này để học sinh thấy được giá trị tích số tan
nồng độ với tích số tan nhiệt động khác nhau như thế nào đối với các hợp chất
có độ tan khác nhau.
a) Nồng độ của muối tan là:
C KClO4 

1,8  1000  1,011
 0,129( M )
(100  1,8)  138,56

Khóa luận tốt nghiệp

16

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2


NguyễnThị Ngọc

Có cân bằng:
KClO4 ↓ ⇄ K+ + ClO4[]

Ks=?

(1)

0,129 0,129

Theo (1) và bài cho ta có:
- Tích số tan nồng độ là:

 



K SC  K   ClO4  0,129  0,129  1,66  10 2

- Tích số tan nhiệt động là:

 

  



K S  K   ClO4  K   ClO4  f K   f ClO   0,129 2  0,76 2  9,61  10 3

4

b) Dung dịch bão hòa AgCl có các cân bằng sau:
AgCl ↓ ⇄ Ag+ + Cl-

Ks =?

Ag+ + H2O ⇄ AgOH + H+ β= 10-11,7

(2)
(3)

Theo (2), (3) có độ tan của AgCl là:
SAgCl = [Ag+] + [AgOH] = [Cl-] = 1,001.10-5 M
Vì β rất bé nên coi quá trình tạo phức hiđroxo xảy ra không đáng kể
(thông thường các bài toán nếu không cho biết hằng số phức hiđroxo của ion
kim loại thì ngầm hiểu quá trình tạo phức hiđroxo không xét đến)
→ [Ag+] = [Cl-] = 1,001.10-5 M
Vậy ta có:
- Tích số tan nồng độ là: K sc = [Ag+].[Cl-] = (1,001.10-5)2 = 1,002.10-10
- Tích số tan nhiệt động là: KS=(Ag+).(Cl-) = (1,001.10-5)2.(99,64.10-2)2
≈10-10
Nhận xét: Theo 2 kết quả trên cho thấy: Đối với các hợp chất dễ tan (
là các chất có khả năng tan được một lượng lớn hơn 1,0g trong 100g nước) thì
thấy rằng tích số tan nồng độ khác nhiều so với tích số tan nhiệt động, vì vậy
những bài toán này nếu giải chính xác thì không được bỏ qua lực ion. Còn đối
với các hợp chất được gọi là không tan (là các chất có khả năng tan được một

Khóa luận tốt nghiệp


17

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Nguyễn Thị Ngọc

lượng nhỏ hơn 0,01g trong 100g nước) thì thấy rằng KS ≈ K sc , vì vậy tích số
nồng độ được coi bằng KS (có nghĩa là I ≈ 0 hay f = 1). Để tránh phức tạp do
phải kể đến lực ion cần chọn các đối tượng thích hợp với độ tan không quá
lớn.
Kết luận: Trong chương trình phổ thông việc tính toán chỉ mang tính
chất lí thuyết, thường để dự đoán hiện tượng và minh họa một kết luận lí
thuyết nào đó về các hiện tượng hóa học xảy ra trong dung dịch , vì vậy các
bài toán cân bằng trong dung dịch nói chung, trong hợp chất ít tan nói riêng,
việc tính toán liên quan tới hằng số cân bằng đều tính gần đúng theo nồng độ.
Vậy các bài toán cân bằng của các hợp chất ít tan trong đề tài này đều tính
tích số nồng độ ion theo biểu thức (1.6).
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan
1.1.3.1. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử
Yếu tố quan trọng nhất quyết định đến việc làm kết tủa hoàn toàn hay
không là lượng dư thuốc thử. Lượng dư thuốc thử có thể gây ra hiệu ứng sau:
+ Hiệu ứng làm giảm độ tan do có mặt ion cùng loại với ion kết tủa
+ Hiệu ứng lực ion có khuynh hướng làm tăng độ tan. Khi thêm dư
thuốc thử thì lực ion tăng → đa số fi giảm → K sc sẽ tăng → độ tan tăng.
+ Hiệu ứng pha loãng: Khi thêm thuốc thử thì đồng thời thể tích dung
dịch tăng do đó lượng ion nằm cân bằng với tướng rắn trong dung dịch bão
hòa cũng tăng lên.

+ Trong nhiều trường hợp thuốc thử dư phản ứng hóa học với kết tủa,
do sự tạo phức của ion kim loại với thuốc thử dư, do sự tạo thành các hidroxit
lưỡng tính của ion kim loại tan được trong thuốc thử dư ..v..v..
1.1.3.2. Ảnh hưởng của pH
Khi nghiên cứu phản ứng của hợp chất ít tan, thấy rằng pH đóng vai trò
quan trọng khi đánh giá độ tan. Ảnh hưởng của pH thể hiện như sau:

Khóa luận tốt nghiệp

18

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

NguyễnThị Ngọc

− pH ảnh hưởng đến độ tan do sự tạo phức hidroxo của các ion kim
loại.
− pH ảnh hưởng đến độ tan do sự proton hóa của kết tủa là bazơ yếu.
− pH ảnh hưởng đến quá trình tạo phức giữa ion kim loại với phối tử
tạo phức phụ L, do đó ảnh hưởng đến độ tan của kết tủa.
1.1.3.3. Ảnh hưởng của các chất tạo phức
Trong phần này ta chỉ xét các chất tạo phức có mặt trong dung dịch có
thể làm hạn chế hoặc nhăn cản quá trình kết tủa do sự tạo phức với ion kim
loại. Tính chất này được dùng để che các ion cản trở. Trong một số phản ứng
tạo ra hợp chất ít tan làm ngăn cản sự tiếp xúc các chất, nếu không có sự tạo
phức làm hợp chất ít tan đó tan ra thì phản ứng coi như không xảy ra.


Khóa luận tốt nghiệp

19

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Nguyễn Thị Ngọc

Chương 2: BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
2.1. Tính tích số tan từ độ tan
2.1.1. Phương pháp chung:
Viết đầy đủ các cân bằng xảy ra và phân tích được cân bằng nào là cân
bằng chính, cân bằng nào là cân bằng có thể bỏ qua được.
Ví dụ: Có hợp chất ít tan có CT: MmAn
+

CB của hợp chất ít tan
MmAn ↓ ⇄ m Mn+ + n Am-

KS =? (1)

+ Có thể có các cân bằng sau (để đánh giá mức xảy ra là dựa vào các
hằng số cân bằng, pH)
 Cân bằng tạo phức hiđroxo
Mn+ + H2O ⇄ M(OH)(n-1) + H+




(2)

 Cân bằng thâu proton của Am- (hoặc cân bằng cho nhận proton
của ion lưỡng tính)
Am- + H+ ⇄ HA(m-1)-

Km-1

(3)

HA(m-1)- + H+ ⇄ H2A(m-2)-

Km-1-1

(4)

….
Hm-1A- + H+ ⇄ HmA

K1-1 (m-2)

 Các cân bằng tạo phức, oxh - khử, v..v..
+ Từ độ tan biết, theo cân bằng (1) biết được nồng độ đầu của các ion
tạo ra từ hợp chất ít tan.
 Nếu ion nào không tham gia quá trình phụ khác thì nồng độ ion
được tính từ độ tan chính là nồng độ cân bằng của hợp chất ít tan đó.

Khóa luận tốt nghiệp


20

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

NguyễnThị Ngọc

 Còn các ion nào tham gia quá trình phụ thì dựa vào cân bằng
đó, áp dụng ĐLTDKL, ĐLBTNĐ,….để tính ra nồng độ cân bằng của
ion tạo ra từ hợp chất ít tan.
+ Khi tính được nồng độ cân bằng của các ion tạo ra từ hợp chất ít tan,
dựa vào cân bằng của hợp chất ít tan tính ra hằng số tích số tan KS.
+ Trong các bài toán ở bậc phổ thông thường tính toán ở dạng đơn giản
là chấp nhận lực ion I = 0 (hệ số hoạt độ f = 1). Còn nếu cho biết lực ion
(hoặc công thức tính lực ion) và công thức tính hệ số hoạt độ thì các biểu thức
của các hằng số được tính theo hoạt độ.
2.1.2. Bài tập
Dạng 1: Tính tích số tan từ độ tan của hợp chất ít tan, khi bỏ qua quá
trình phụ
Đây là dạng bài toán của các muối ít tan (được xét trong một dung dịch
không biết pH) tạo ra các cation tương ứng với bazơ mạnh hoặc hằng số tạo
phức hiđroxo của ion kim loại rất bé và các gốc axit tương ứng với axit mạnh
hoặc gốc axit có thâu proton nhưng rất yếu. Chính vì các lý do trên, cho thấy
các quá trình phụ là không xảy ra hoặc có xảy ra nhưng không đáng kể. Dạng
bài toán này thuộc dạng cơ bản nhất, vì chỉ xét đến cân bằng của hợp chất ít
tan.
Ví dụ 5:
Tích số tan của AgI ở 250 C là 10-8 M, *βAgOH = 10-11,7

Phương pháp
Trong dung dịch bão hòa của muối AgI có các cân bằng sau:
AgI ↓ ⇄ Ag+ + I-

KS = ?

Ag+ + H2O ⇄ AgOH + H+

*β = 10-11,7 (2)

(1)

Đây là bài toán thuộc dạng cơ bản nhất về tính tích số tan từ độ tan
được xét trong dung môi nước. Bài này thuộc dạng bài toán hợp chất ít tan tạo

Khóa luận tốt nghiệp

21

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Nguyễn Thị Ngọc

ra gốc axit không tham gia quá trình proton hóa dù ở bất kỳ giá trị pH nào,
còn ion kim loại có tham gia quá trình tạo phức hidroxo nhưng có hằng số tạo
phức rất nhỏ nên không xét đến.
Bài giải

Từ mô tả cân bằng tan, tạo phức hiđroxo và giá trị S, *β ta thấy sự tạo
phức hiđroxo của ion Ag+ là không đáng kể. Mặt khác do ion I- tương ứng với
HI là axit rất mạnh nên ion I- không có quá trình proton hóa, ngoài ra ion Ag+
và I- rất ít nên không có quá trình tạo phức của ion Ag+ với ion IVậy [Ag+] = [I-] = S

→ KS = 10-16

Ví dụ 6:
Tính tích số tan của AgSCN. Biết độ tan của AgSCN ở 250C là
1,05.10-6M. Cho *βAgOH = 10-11,7; Ka(HSCN) = 10-0,89.
Phương pháp
Bài tập này tương tự ví dụ 5 vì cả hai quá trình phụ là không đáng kể.
Các bài toán tương tự cho các hợp chất ít tan của các muối được xét
trong dung môi nước hoặc khi cho trong dung dịch axit thì phải cho pH thích
hợp để không tính đến quá trình phụ nào xảy ra trong hệ. Ví dụ các muối:
- AgX (X: Cl, Br, I, SCN).
- M2(SO4)n (M: Ag, Ca, Sr, Ba).
- M(IO3)n (M: Ag, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd).
Các muối trên đều thuộc muối tạo ra từ các ion không tham gia quá
trình proton hóa hoặc có nhưng không đáng kể. Đôi khi vận dụng nội dung
bài tập này cho muối khác ví dụ: CaCO3, Ca3(PO4)2, MnS, v.v.. thì kết quả sẽ
sai.

Khóa luận tốt nghiệp

22

K33C Hóa học



Trường ĐHSP Hà Nội 2

NguyễnThị Ngọc

Ví dụ 7:
Độ tan của Ba(IO3)2 ở 250C trong dung dịch KIO3 5,4.10-3M là
5,6.10-4M. Tính tích số tan của Ba(IO3)2
Cho : *βBa((OH)+ = 10-13,36, K s ( HIO ) = 10-0,78
3

Phương pháp
Theo bài này cần mô tả đầy đủ các cân bằng (vì bài cho các hằng số cân
bằng), phân tích việc bỏ qua cân bằng phụ để tìm cân bằng chính và tính theo
cân bằng đó.
- Mô tả cân bằng trong hệ:
Ba(IO3)2 ↓ ⇄ Ba2+ + 2 IO3-

KS = ?

Ba2+ + H2O ⇄ Ba(OH)+ + H+

*β = 10-13,36 (2)

IO3- + H2O ⇄ HIO3 + OH-

Kb = 10-13,22 (3)

(1)

- Phân tích để lựa chọn cân bằng chủ yếu:

Vì độ tan của Ba(IO3)2 là nhỏ và *β, Kb rất bé nên khẳng định là cân
bằng (2), (3) tạo ra không đáng kể nên được bỏ qua, lúc đó chỉ tính theo
cân bằng (1)
- Tính theo cân bằng chủ yếu (1), áp dụng ĐLTDKL có chú ý đến nồng độ
ban đầu đã cho của ion IO3-. Có kết quả: KS = 1,55.10-9 = 10-8,81
Qua ví dụ trên, bài toán được mở rộng cho tất cả các muối ở ví dụ 6,
được xét đối với dung dịch bão hòa của muối trong nước hoặc có pH đã cho
và có ion đồng dạng với hợp chất ít tan, nhưng không có quá trình phụ. Ví dụ:
AgCl trong dung dịch nước chứa NaCl, BaSO4 trong dung dịch nước chứa
NaSO4, Ca(IO3)2 trong dung dịch nước chứa Ca(NO3)2, v..v.. Nhưng nếu cho
PbCl2 trong dung dịch chứa HCl mà chỉ xét đơn giản như trên thì sai, vì còn
có quá trình tạo phức của ion chì với ion clo.

Khóa luận tốt nghiệp

23

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Nguyễn Thị Ngọc

Dạng 2: Tính tích số tan từ độ tan khi có quá trình phụ của ion tạo ra
từ hợp chất ít tan
Đây là dạng bài trong tính toán có xét đến quá trình phụ. Đòi hỏi học sinh
ngoài kiến thức cân bằng của hợp chất ít tan còn phải có kiến thức về cân
bằng axit bazơ, cân bằng tạo phức, v..v.. và học sinh phải có tư duy logic về
mối quan hệ của các loại phản ứng khác nhau: Có thể chỉ có quá trình phụ của

ion kim loại tạo phức hiđroxo hoặc tạo phức với phối tử khác, hoặc chỉ có quá
trình proton hóa của gốc axit, hoặc có các quá trình trên. Khi xét có các quá
trình đó hay không, phải dựa vào các giá trị hằng số, nồng độ, pH… để loại
bỏ hoặc giữ lại một quá trình phụ nào đó.
Khi tính toán nồng độ cân bằng của ion tham gia quá trình phụ thì có thể
tạo tình huống để tính toán quá trình phụ dựa vào độ tan trong cân bằng của
hợp chất ít tan. Các bài toán dạng này có nâng cao hơn, đòi hỏi học sinh có tư
duy sáng tạo, hiểu nhiều loại cân bằng khác có liên quan tới cân bằng hợp
chất ít tan và phải linh hoạt vận dụng trong biện luận hiện tượng và tính toán.
Ví dụ 8:
Tính tích số tan của BaSO4. Biết rằng trong dung dịch HCl 0,2M, độ
tan của BaSO4 là 3.10-5M. Cho K a ( HSO ) = 10-2M.

4

Phương pháp
Trong bài này cần phải xác định các loại cân bằng và lựa chọn cân bằng
tính ra các nồng độ của ion cần xác định, nội dung của bài toán có phức tạo
hơn ở ví dụ 5. Đối với các bài toán khi xét độ tan của một muối ít tan trong
dung dịch axit mạnh (với nồng độ không quá bé) thì phải thấy được là không
có quá trình tạo phức hiđroxo của ion kim loại
Dung dịch bão hòa trong HCl 0,2M có các cân bằng sau:
BaSO4 ↓ ⇄ Ba2+ + SO42C0

Khóa luận tốt nghiệp

S

KS = ?


(1)

(Với S = 3.10-5 M)

S

24

K33C Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

NguyễnThị Ngọc

Vì trong môi trường axit mạnh nên không có quá trình tạo phức
hiđroxo của ion Ba2+
Lưu ý: Trong tất cả các muối ở môi trường axit mạnh, nồng độ không
quá bé thì có lẽ không cần tính toán để chứng minh có quá trình tạo phức
hiđroxo của ion kim loại hay không, mà chỉ cần khẳng định không có là được.
Theo bài toán này phải xét đến quá trình phụ sau:
H+ + SO42- ⇄ HSO4-

Ka-1 = 102

(2)

(Nếu dung dịch axit rất loãng thì cân bằng (2) có thể không xét đến)
Bài giải
Để đơn giản có thể giải gần đúng

S = [SO42-] + [HSO4-] = [Ba2+]
Theo (2):

[ HSO4 ]
= Ka-.[H+] ≈ 102.0,2 = 20
2
[ SO4 ]

(Sự proton xảy ra không quá lớn nên coi [H+] = CH+)
→ [HSO4-] ≈ 20[SO42-] → S = 21[SO42-] = 3.105 → [SO42-]=1,43.10-6 M
Kiểm tra điều kiện gần đúng:
[HSO4-] ≈ 20[SO42-] = 2,86.10-5 << 0,2 ( CH+) ,vì vậy coi [H+] = CH+ là
hoàn toàn hợp lý
Từ (1) ta có:
KS = [Ba2+].[SO42-] = 3.10-5.1,43.10-6 = 4,29.10-11 = 10-10,37
Vậy tích số tan của BaSO4 là 10-10,37
- Nếu giải theo hệ thống thì buộc phải xét đến một phương trình bậc 2:
Theo (2), áp dụng ĐLTDKL, với S = 3.10-5 đưa ra phương trình bậc 2
như sau:
x2 – 0,21003x + 6.10-6 = 0, tính ra được: x= 2,587.10-5

Khóa luận tốt nghiệp

25

K33C Hóa học


×