Xây dựng và tuyển chọn bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch dùng bồi dưỡng học sinh giỏi

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT TĨNH GIA 2

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

TÊN ĐỀ TÀI
XÂY DỰNG VÀ TUYỂN CHỌN BÀI TẬP VỀ CÂN BẰNG
TẠO PHỨC TRONG DUNG DỊCH DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC
SINH GIỎI

Người thực hiện : Vũ Trung Thành
Chức vụ: Bí thư CĐ Giáo Viên
SKKN thuộc lĩnh vực: Hóa học

THANH HOÁ NĂM 2016


DANH MỤC VIẾT TẮT
BD
BT
BGD-ĐT
dd
ĐC
đktc
ĐLTDKL
GD
GV
HH
HS
HSG

Nxb
PTHH
SGK
THPT
TN
TNSP
SKKN

Bồi dưỡng
Bài tập
Bộ giáo dục và đào tạo
Dung dịch
Đối chứng
Điều kiện tiêu chuẩn
Định luật tác dụng khối lượng
Giáo dục
Giáo viên
Hoá học
Học sinh
Học sinh giỏi
Nhà xuất bản
Phương trình hóa học
Sách giáo khoa
Trung học phổ thông
Thực nghiệm
Thực nghiệm sư phạm
Sáng kiến kinh nghiệm


MỤC LỤC

1. MỞ ĐẦU
1.1. Lí do chọn đề tài
1.2. Mục đích nghiên cứu
1.3. Phương pháp nghiên cứu
2. NỘI DUNG
2.1. Cơ sở lí luận
2.2. Thực trạng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi phần bài tập về cân
bằng tạo phức trong dung dịch
2.2.1. Thuận lợi
2.2.2. Khó khăn
2.3. Bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch
2. 4. Hiệu quả của việc sử dụng bài tập về cân bằng tạo phức trong dung
dịch
2.4.1. Chọn GV thực nghiệm:
2.4.2. Chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng
2.4.3. Kiểm tra mẫu trước thực nghiệm
2.4.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm
3. KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
3.1. Kết luận
3.2. Kiến nghị
Tài liệu tham khảo

Trang
1
1
1
2
2
2
2

2
2
13
13
13
13
13
18
18
18


Phần 1. MỞ ĐẦU
1.1. Lí do chọn đề tài
Truyền thống từ ngàn xưa cha ông chúng ta đã rất coi trọng nhân tài, từ
các cuộc thi hương, thi hội, thi đình rồi tuyển chọn bảng nhãn thám hoa. Qua đó
đã phát hiện những nhân tài cho đất nước. Câu nói: “Hiền tài là nguyên khí của
quốc gia” đã được khắc trên bia đá của Văn Miếu Quốc Tử Giám, thể hiện được
sự coi trọng nhân tài đối với sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ cao
thì truyền thống đó càng khẳng định được giá trị.
Số lượng HSG các trường cũng là một trong những mặt để khẳng định uy
tín của giáo viên và vị thế của nhà trường. Cho nên vấn đề này rất được các giáo
viên quan tâm. Việc tổng kết và đúc rút kinh nghiệm bồi dưỡng HSG là rất cần
thiết và mang tính thiết thực góp phần nâng cao chất lượng giáo dục. Đã có
nhiều tác giả với nhiều công trình về bồi dưỡng HSG hóa học phổ thông, tuy
nhiên hiện nay chưa có công trình độc lập nào nghiên cứu bài tập về cân bằng
tạo phức trong dung dịch dùng bồi dưỡng HSG một cách có hệ thống.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, tôi xin được trình bày kinh nghiệm của
mình trong viêc xây dựng:“ Xây dựng và tuyển chọn bài tập về cân bằng tạo

phức trong dung dịch” với mong muốn đây sẽ là tài liệu tham khảo có ích cho
đồng nghiệp trong việc thực hiện nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi và giúp các
em học sinh đạt được ước mơ của mình.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng, tuyển chọn các dạng bài tập về cân bằng tạo phức trong dung
dịch dùng bồi dưỡng HSG hóa học THPT.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống lý thuyết, các dạng bài tập cho học sinh khá, giỏi phần cân bằng
tạo phức trong dung dịch .
1.4. Phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, các chỉ thị của Bộ và Sở Giáo dục
và Đào tạo, các sách, bài báo, tạp chí đề thi HSG các năm của các tỉnh, đề thi
HSG Quốc gia
Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng bài tập theo hướng phát triển tư
duy của HSG
Nghiên cứu nội dung SGK hóa học nâng cao THPT.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Điều tra thực trạng sử dụng bài tập trong dạy học vật lý ở một số trường
THPT tại địa bàn huyện Tĩnh Gia.
1.4.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm và thống kê toán học
Sử dụng phương pháp thống kê toán học nhằm xử lý số liệu thu được từ kết
quả thực nghiệm sư phạm. Từ kết quả đó, sử dụng phương pháp tổng kết để rút
ra những kết luận về sự khác nhau trong kết quả học tập của hai nhóm thực
nghiệm và nhóm đối chứng.
1


Phần 2. NỘI DUNG
2.1. Cơ sở lí luận

Trên thế giới việc phát hiện và bồi dưỡng HSG đã có từ rất lâu. Ở Trung
Quốc, từ đời nhà Đường, ở Mỹ HSG được quan tâm hàng đầu. Nước Anh
thành lập cả một Viện hàn lâm quốc gia dành cho HSG, ở Việt Nam, học sinh
giỏi chủ yếu được rèn luyện, học tập trong một lớp hoặc một trường học riêng,
thường gọi là lớp chuyên, lớp năng khiếu hoặc trường chuyên hay đội tuyển
HSG của trường
Những phẩm chất và năng lực tư duy của một học sinh giỏi hoá học.Theo
PGS.TS.Cao Cự Giác (Đại học Vinh): Một học sinh giỏi hóa học phải hội đủ “ba
có”: Có kiến thức cơ bản tốt, thể hiện nắm vững kiến thức cơ bản một cách sâu
sắc có hệ thống. Có khả năng tư duy tốt và tính sáng tạo cao: trình bày và giải
quyết vấn đề một cách linh hoạt, rõ ràng, khoa học. Có khả năng thực hành thí
nghiệm tốt: Hóa học là khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm, không thể tách
rời lý thuyết với thực nghiệm. Phải biết vận dụng lý thuyết để điều khiển thực
nghiệm và từ thực nghiệm kiểm tra các vấn đề của lý thuyết, hoàn thiện lý
thuyết.
2.2. Thực trạng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi phần bài tập về cân bằng
tạo phức trong dung dịch
Đây là một nội dung trong rất nhiều nội dung ôn thi HSG và học sinh
thường cảm thấy lúng túng về phương pháp giải và cảm thấy khó
2.2.1. Thuận lợi
Bồi dưỡng học sinh giỏi là vấn đề được nhà trường hết sức quan tâm, các
em học sinh trong đội tuyển và diện học đội tuyển phần lớn là những em có ý
thức tốt, có năng lực và đam mê môn học, được phụ huynh ủng hộ, bản thân
cũng đã nhiều năm ôn thi đại học và học sinh giỏi.
2.2.2. Khó khăn
Bài tập về cần bằng tạo phức trong dung dịch là những bài tập khó, ít tài
liệu viết sâu và đầy đủ, chiếm lượng câu hỏi không nhiều trong đề thi HSG.
Kiến thức nền SGK không nhiều, ôn phần này gần như phải xây dựng lại hệ
thống kiến thức từ đầu.
2.3. Bài tập về cân bằng tạo phức trong dung dịch

Dựa vào mục đích nội dung và phương pháp dạy học hóa học, cơ sở tâm lí
của học sinh, nội dung chương trình và đặc điểm của bộ môn hóa học có thể
thiết kế bài học mới dựa vào bài tập gốc theo các nguyên tắc sau:
1. Nghịch đảo điều kiện và yêu cầu.
2. Phức tạp hóa điều kiện.
3. Phức tạp hóa cả điều kiện và yêu cầu.
4. Ghép nội dung nhiều bài toán với nhau.
Kiến thức nâng cao:
+ Sự tạo phức trong dung dịch và tính chất của các phức chất:

2


Các phức chất trong dung dịch được tạo thành do sự kết hợp của các phần
tử đơn giản, có khả năng tồn tại độc lập trong dung dịch. Trong dung dịch các
phức chất phân li hoàn toàn thành ion phức và ion cầu ngoại.
Độ bền của phức chất phụ thuộc vào bản chất của các ion trung tâm và
phối tử.
Do độ bền của phức chất khá lớn nên nhiều tính chất của các dung dịch
chứa ion kim loại bị thay đổi khi có mặt của các chất tạo phức. Ví dụ dung dịch
Fe3+ có phản ứng axit do sự tạo thành phức hidroxo của ion Fe2+.
Fe3+ + 2H2O ƒ FeOH2+ + H3O+
Nhiều phức chất có những tính chất đặc trưng như có màu, ít tan trong
nước, tan trong dung môi hữu cơ.
+Cân bằng trong các dung dịch phức chất:
Hằng số bền và hằng số không bền của phức chất:
Giả sử có một ion kim loại có số phối trí cực đại là 6. Ở trong nước sẽ tồn
tại ở dạng M(H 2O)6n + . Nếu thêm vào phối tử L tạo được phức chất với M thì trong
dung dịch sẽ xảy ra phản ứng.
M(H 2O)6n + + L ƒ ML(H2O)5 + H2O ( Không ghi điện tích)

(a)
Hằng số cân bằng của phản ứng (a).Nếu trong dung dịch loãng hoạt độ
được coi bằng nồng độ thì:
[ML]
được gọi là hằng số bền hoặc hằng số tạo thành của phức ML
[M].[L]
[Cu(NH 3 ) 42+ ]
2+
2+
β =
Ví dụ:
Cu + 4 NH3 ƒ Cu(NH3 )4
= 1012,03
[Cu 2+ ].[NH 3 ]4
1
Hằng số không bền: Nghịch đảo của hằng số bền β là hằng số không bền
β =

K hoặc hằng số phân li của phức.
Cu(NH 3 ) 24+ ƒ
Ví dụ:
Cu2+ + 4 NH3 K= 10-12,03
+ Đánh giá mức độ phản ứng tạo phức:
Để đánh giá mức độ tạo phức có thể dựa vào hằng số bền hoặc hằng số
không bền.
Hằng số bền càng lớn thì mức độ tạo phức càng lớn và ngược lại hằng số
không bền càng lớn thì phức càng ít bền vì phức phân li càng nhiều. Tuy nhiên
có những phức có nhiều phối tử được tạo thành và phân li lần lượt theo từng nấc
ứng với mỗi nấc có hằng số bền (hằng số không bền) riêng. Ví dụ phức
[Ag(NH 3 ) 2 ]+ tạo thành theo hai nấc.

3


+Hằng số bền điều kiện:
Nếu ion kim loại Mn+ ngoài việc tham gia phản ứng tạo phức chính với anion
Y4-:

Mn+ + Y4- ƒ
MYn-4
Còn tham gia phản ứng phụ với phối tử L tạo nên các phức ML, ML 2,…

MLm
'
Trong điều kiện này hằng số bền điều kiện βMY

n −4

được định nghĩa như

sau:
β

'
MY n −4

[MY n −4 ]
= ' '
[M ].[Y ]

Trong đó [M ’] là tổng nồng độ cân bằng các dạng tồn tại của M n+ trừ
phức MY n-4
[Y’] là tổng nồng độ cân bằng các dạng tồn tại của Y4- trừ phức MYn-4
Một số dạng câu hỏi và bài tập thường gặp:
Lập biểu thức và tính hằng số bền điều kiện.
Đánh giá mức độ phản ứng tạo phức.
Tính nồng độ cân bằng của các ion trong phản ứng tạo phức.
Câu 1: Cd2+ tạo được phức chất với NH3
2+

Cd2+ + NH3 ƒ CdNH 3
CdNH 32+ + NH3 ƒ Cd(NH 3 ) 22+
Cd(NH 3 ) 22+ + NH3 ƒ Cd(NH 3 )32+
Cd(NH 3 )32+ + NH3 ƒ
Cd(NH 3 ) 24+

k1 = 102,51
k2 = 101,96
k3 = 101,30
k4 = 100,79

(1)
(2)
(3)
(4)

1. Tính hằng số tạo thành tổng hợp của các phức chất.
2. Tính nồng độ các dạng phức trong dung dịch nếu biết:
[Cd2+] =1,0.10-5 M; [NH3] =0,10 M
Phân tích:

+ Hằng số cân bằng tạo thành tổng hợp phức chất Cd 2+ +4NH3 ƒ
Cd(NH 3 ) 24+ chính là tổng hợp (1+2+3+4)
+ Dựa vào hằng số bền tổng hợp cho phép ta xác định nồng độ dạng phức
trực tiếp từ nồng độ chất tạo phức và nồng độ phối tử.
CdNH 32+ = β1 .[Cd2+].[NH3]
Cd(NH 3 ) 22+ = β2 [Cd2+].[NH3]2.
Cd(NH 3 )32+ = β3 [Cd2+].[NH3]3
Cd(NH 3 ) 42+ = β4 .[Cd2+].[NH3]4
Giải:
Ta có: β1 = k2 = 102,51
β2 = k1.k2 = 104,47
Cd2+ +2NH3 ƒ Cd(NH3 )22+
β3 = k1.k2.k3 = 105,77
Cd(NH 3 )32+
Cd2+ +3NH3 ƒ
β4 = k1.k2.k3.k4 = 106,56
Cd2+ + 4NH3 ƒ Cd(NH3 ) 24+
2. Tính nồng độ các dạng phức:
4


2+
Ta có: CdNH 3 = β1 .[Cd2+].[NH3] = 10(2,51-5-1) = 10-3,49M = 3,2.10-4M
Cd(NH 3 ) 22+ = β2 [Cd2+].[NH3]2 = 10(4,47-5-2) = 10-2,53M = 2,9.10-3M
Cd(NH 3 )32+ = β3 [Cd2+].[NH3]3 = 10(5,77-5-3) = 10-2,33M = 5,9.10-3M
Cd(NH 3 ) 42+ = β4 .[Cd2+].[NH3]4 = 10(6,56-5-4) = 10-2,44M = 3,6.10-3 M
CCd = [ CdNH 32+ ] +[ Cd(NH 3 ) 22+ ] +[ Cd(NH 3 )32+ ]+[ Cd(NH 3 ) 24+ ]+[Cd2+] = 1,3.10-2M
C NH = [NH3]+ [ CdNH 32+ ] +2[ Cd(NH 3 ) 22+ ] +3[ Cd(NH 3 )32+ ]+4[ Cd(NH 3 ) 42+ ] = 4,8.10-2M
2+

3

Câu 2: Thêm một giọt (0,03ml) HNO3 1,0M vào 1ml dung dịch [Ag(NH 3)2]NO3
0,02M. Trình bày các cân bằng xảy ra trong dung dịch.
Phân tích:
+ Thêm dung dịch axit mạnh vào sẽ có quá trình:
NH3+ H3O+ ƒ NH +4 + H2O
+ Ta phải tổng hợp quá trình tạo phức với quá trình trên và xác định hằng
số cân bằng K dựa vào đó đánh giá xem phức có bị phân hủy không?
Giải:
HNO3→ H+ + NO3−
[H+] = [HNO3] = 0,03/1,03 = 2,9.10-2M
C Ag( NH ) = [[Ag(NH3)2]NO3] = 0,02/1,03 = 1,94.10-2M
Các quá trình xảy ra:
+
3 2

Ag(NH 3 ) 2+ ƒ

AgNH3+ + NH3

NH3+ H3O+ ƒ

k −21 = 10-3,92
K a−1 = 109,24

+
4

NH +H2O

(1)
(2)

Tổng hợp (1+2) ta có:
Ag(NH 3 ) 2+ + H3O+ ƒ
-2

1,94.10
Ta lại có:

2,9.10

-2

AgNH3+ + NH +4 + H2O K = (k2.Ka)-1 = 105,32

1,94.10

AgNH3+ + H3O+ ƒ

[ ]t
[ ]cb

-2

1,9.10
9,4.10-3

9,6.10

0

-2

1,94.10

Ag+ +

-3

(3)

-2

NH +4 + H2O

K = (k1.Ka)-1 = 105,92

(4)

-2

9,6.10

-3

1,94.10
2,9.10-2

Nhận xét quá trình (3,4) K tương đối lớn nên quá trình phân hủy phức hoàn

toàn.
Như vậy axit cho vào đã phân hủy phức. Trong dung dịch có các cân bằng
AgNH3+ ƒ Ag+ + NH3
NH +4 + H2O ƒ

NH3 + H3O+
Câu 3: Thiết lập biểu thức và tính hằng số bền điều kiện của phức Co[CN]64− ở
pH=10, được duy trì bởi đệm NH3 và NH +4 có [NH3] = 1M. Coi trong dung dịch
chỉ hình thành phức Co[CN]64− là chủ yếu. Cho biết:
βCo(CN)4− = 1019,09 ; β1Co ( NH )2+ = 101,99 ;
6

β4

3

= 105,07; β5
KHCN = 10-9,35
Phân tích:
+
Co ( NH3 )2
4

Co( NH3 )52+

β2

= 105,13; β6

+

Co ( NH3 )2
2

Co ( NH3 )62+

= 103,5 ; β3

Co ( NH3 )32+

= 104,43

= 104,39; *βCoOH = 10-11,2
+

5


+Ta có hằng số bền điều kiện của phức Co[CN]64− là:
β' =

[[Co(CN)6 ]4− ]
[Co 2+ ].([CN − ]) 6

+ Tính nồng độ và xác định β'
Giải:
β = 1019,09
Co2+ + 6 CN- ƒ [ Co(CN)6]2+
β1 = 101,99
Co2+ + NH3 ƒ [ Co(NH3)]2+
β2 = 103,5

Co2+ +2 NH3 ƒ [ Co(NH3)2]2+
β3 = 104,43
Co2+ +3NH3 ƒ [Co(NH3)3]2+
β4 = 105,07
Co2+ + 4NH3 ƒ [Co(NH3)4]2+
β5 = 105,13
Co2+ + 5 NH3 ƒ [Co(NH3)5]2+
β6 = 104,39
Co2+ +6 NH3 ƒ [Co(NH3)6]2+
*β = 10-11,2
Co2+ +H2O ƒ CoOH+ + H+
K a−1 = 109,35
CN-+H+ ƒ HCN
2+
Ta có hằng số bền điều kiện của phức [Co(CN)6 ]  là:
[Co(CN) 6 ]4− 
β =
[Co 2+ ].([CN − ]) 6

(1)

'

Ta có:
2+
2+
2+
[Co2+]’=[Co2+]+[CoOH+]+ [Co(NH 3 )]  + [Co(NH3 )2 ]  + [Co(NH3 )3 ]  +
[Co(NH 3 ) 4 ]2+  + [Co(NH 3 )5 ]2+  + [Co(NH 3 )6 ]2+  = [Co2+] + *β [H+]-1[Co2+] + β1

[NH3].[Co2+]+ β2 [NH3]2[Co2+]+ β3 [NH3]3[Co2+]+ β4 [NH3]4[Co2+]+ β5 [NH3]5.[Co2+]+ β6
[NH3]6.[Co2+] = [Co2+](1+ *β [H+]-1+ β1 + β2 + β3 + β4 + β5 + β6 )
(2)
Thay [NH3] = 1M
−1
−1
[CN-]’ = [CN-]+[HCN] = [CN-]+ K a [CN-].[H+] = [CN-](1+ K a [H+])
(3)
Thay (2) và (3) vào (1) ta có:
β' =

[Co(CN) 6 ]4− 
6
[Co 2+ ].(1 + *β[H + ]−1 + β1 + β2 + β3 + β4 + β5 + β6 ) ( [CN − ](1 + K a−1[H + ])

Ta lại có:
[Co2+].[CN-]6 = [Co(CN)6]4-. β−1
1

'
Nên: β = β−1.(1 + *β[H + ]−1 + β + β + β + β + β + β ) 1 + K −1[H + ] 6
)
1
2
3
4
5
6 (
a

1

1

= 10−19,09 (1 + 10−11,2.1010 + 101,99 + 103,5 + 104,43 + 105,07 + 105,13 + 104,39 ) . (1 + 109,35.10−10 )6 =
= 1,192.1013
Câu 4: (Olympic lần thứ XIV) Cho sơ đồ pin điện như sau:
(-)Ag [Ag(S2O3)2]3- 0,001M , S2O32− 2,00M Ag+ 0,050M Ag+
Epin = 0,9030V
Tính hằng số tạo thành β2 của phức [Ag(S2O3)2]3- theo phản ứng:
6


β2
Ag++2 S2O32− → [Ag(S2O3)2]30
Cho biết: E Ag /Ag = 0,7995V
Phân tích:
0
+ Trước tiên ta tính Ecatot dựa vào E Ag /Ag và nồng độ.
+ Dựa vào Epin ta tính được Eanot
+ Sau đó tính nồng độ [Ag+].
+ Xác định β2 dựa vào biểu thức nồng độ.
Giải:
+

+

2−
Sơ đồ pin: (-) Ag [Ag(S2O3)2]3- 0,001M , S2O3 2,00M

Ag+ 0,050M Ag+

Catot(+):
Ag+ + e → Ag
0
Ecatot = E Ag /Ag +0,0592lg[Ag+] = 0,7995 + 0,0592lg(0,05) = 0,7225V
Epin = Ecatot- Eanot = 0,9030V
⇒ Eanot = -0,1805V
+

Ag→Ag++e
Ag+ +2 S2O32− → Ag(S2O3)23-

Ở anot(-):

(1)
(2)

Tổng hợp (1+2) : Ag++2 S2O32− → [Ag(S2O3)2]3- +e
0
Eanot = E Ag /Ag +0,0592lg[Ag+]
⇒ -0,1805 = 0,7995+0,0592lg[Ag+]
⇒ [Ag+] = 2,7922.10-17M
Giả sử β2 rất lớn coi lượng phức phân li không đáng kể

β2

+

[Ag(S2O3 )32−

0,001
β2 =
=
= 8,9535.1012 (Giả sử đúng)
+
2− 2
−17
2
[Ag ].[S2O3 ]
2,7992.10 (2)

Câu 5 : Người ta muốn hòa tan một lượng đáng kể AgCl trong amoniac
bằng cách tạo phức: Ag+ +2NH3 ƒ [Ag(NH3)2]+
Biết rằng độ tan của AgCl tỉ lệ với nồng độ amoniac thêm vào với hệ số tỉ
lệ là 0,05. Và TS(AgCl) = 1,56.10-10.
+ Tính hằng số cân bằng của phản ứng tạo phức?
+Tính độ tan của AgCl trong amoniac 2M.
Phân tích:
Ta có: S = [Ag+]’ = [Cl-] = [Ag+]+[Ag(NH3)2+]
S

Bài ra cho [NH ] + 2[Ag(NH ) + ] = 0,05
3
3 2
[Ag(NH 3 ) 2 + ]
Dựa vào vào nồng độ thiết lập biểu thức hằng số bền K =
[Ag + ].[NH 3 ]2
’

Giải:

Xét cân bằng: Ag+ +2 NH3 ƒ [Ag(NH3)2+]
Độ tan toàn phần của AgCl là:
S = [Cl-] = [Ag’] = [Ag+]+ [Ag(NH3)2+]
Mặt khác theo đầu bài hệ số tỉ lệ lá 0,05 tức là:
7


S
= 0,05
[NH3 ] + 2[Ag(NH3 ) 2 ]

Giả thiết phức [Ag(NH3)2+] rất bền thì [Ag+]<<[Ag(NH3)2+]
Do đó: S = [Cl-] = [Ag(NH3)2+]
'
Hằng số bền K = K =

[Ag(NH 3 ) 2 + ]
[Ag + ].[NH 3 ]2

1,56.10−10
1,56.10 −10
=
[Ag ] =
[Cl− ]
[Ag(NH 3 ) 2 + ]
+

Còn nồng độ amoniac sẽ bằng
[NH3] = 20S-2[Ag(NH3)2+] = 18[Ag(NH3)2+]
[Ag(NH 3 ) 2 + ]

Vậy K =
= 2.107
1,56.10−10.182.[Ag(NH 3 ) 2+ ]

Câu 6: (Olympic lần thứ X)
Cho pin: Pt Fe3+(0,05M) ,Fe2+(0,5M)
Mn2+(0,02M),MnO4-(0,2M),
H2SO4(xM) Pt ở 250C.
a) Khi x = 0,5 M thì phản ứng sẽ xảy ra theo chiều nào? Viết phản ứng tổng
quát khi pin hoạt động. Tính suất điện động của pin và hằng số cân bằng của phản
ứng.
b) Thêm một lượng KCN vào điện cực trái sao cho các phản ứng tạo phức
xảy ra hoàn toàn. Suất điện động của pin là bao nhiêu?
Cho H2S có pKa1 = 7; pKa2 = 12,92; TZnS = 10-21,6; T Cu 2S = 10-47,6, Ka(HCN) = 10-9,35
β = 1012,6
Zn2+ + 4CN- ƒ Zn(CN)42β ' = 1030,29
Cu+ + 4CN- ƒ Cu(CN)430
0
RT/Fln = 0,059lg; E Fe /Fe = 0,77V; E MnO ,H /Mn = 1,51V
βIII = 1042
Fe3+ + 6 CN- ƒ Fe(CN)63βII = 1035
Fe2+ + 6CN- ƒ Fe(CN)64Phân tích:
+ Dựa vào nồng độ ta tính được E MnO ,H /Mn và E Fe /Fe , từ đó ta viết
được phản ứng xảy ra và tính Epin.
+ Ta phải xét quá trình: Fe(CN)36− + e ƒ Fe(CN)64−
Muốn tính Epin phải xác định E Fe(CN) /Fe(CN )
Giải:
a) MnO −4 + 8 H+ + 5e ƒ Mn2+ +4H2O
3+

−
4

2+

+

−
4

3−
6

E MnO− ,H + /Mn 2+ = E0 +
4

Fe3+ +e ƒ

2+

+

2+

3+

2+

4−
6

0,059 [MnO −4 ][H + ]8
0,059 0,2.(1)8
lg
lg
= 1,51+
= 1,522V
5
[Mn 2+ ]
5
0,02

Fe2+

E Fe3+ /Fe2+ = E0 + 0,059 lg

[Fe3+ ]
= 0,77+0,059lg0,05/0,5 = 0,711V
[Fe 2+ ]

E MnO− ,H + /Mn 2+ > E Fe3+ /Fe2+
4
8


Phản ứng xảy ra:
5Fe2+ + MnO −4 + 8H+ → 5 Fe3+ +Mn2+ + 4H2O
Epin = 1,522-0,711 = 0,811V
n.E
Hằng số cân bằng: K = 10 0,059 = 1068,729

b) Xét các quá trình:
(βIII ) −1
Fe(CN)63- ƒ Fe3+ +6CNFe3+ +e ƒ Fe2+
K1
2+
- ƒ
4βII
Fe + 6CN
Fe(CN)6
Fe(CN)63- + e ƒ
K2 = 10

E02
0,059

= 10

Fe(CN)64-

E10
0,059

lg

βII
βIII

E 0Fe(CN ) 3− /Fe(CN ) 4− = E10 + 0,059lg
6

6

K2 = (βIII )−1 . K1. βII

βII
1035
= 0,77+ 0,059lg 42 = 0,357V
βIII
10

βIII , βII rất lớn nên[ Fe(CN)63-] = 0.05M ; [Fe(CN)64-] = 0,5M
0,05
[Fe(CN)36− ]
E Fe(CN) 3− /Fe(CN) 4− = E 0 + 0,059lg
=0,357
+
0,059lg
= 0,298V
4
−
6
6
0,5
[Fe(CN)6 ]

Epin = 1,522-0,298 = 1,224V.
Câu 7:
1. Cho 10-2 mol KSCN vào 10ml dung dịch muối Fe3+ nồng độ 10-3M. Biết
rằng phức được tạo ra (màu đỏ sẫm) có công thức FeSCN 2+ và nồng độ ion Fe3+
tự do chưa tham gia vào phức là 8.10-6 M. Tính hằng số bền của phức?

2. Xác định nồng độ Cu2+ tự do có trong 500ml dung dịch được điều chế
từ 0,1mol CuSO4 và 2 mol NH3
Cho biết: [Cu(NH3)42+] có hằng số bền là 2.1013
pKa(NH4+) = 9,2
Phân tích:
+ Ở câu (1) dựa vào đề bài ta xác định nồng độ các phần tử và tính hằng
số bền của phức FeSCN2+
+ Nhận xét cân bằng: NH3+ H2O ƒ NH4+ + OH- có Ka rất nhỏ nên bỏ
qua. Ta xét cân bằng tạo phức Cu 2+ +4NH3 ƒ Cu(NH3)42+ ta xác định được
nồng độ.
Giải:
1. Xét cân bằng tạo phức:
Fe3+ + SCN- ƒ FeSCN2+
Ban đầu
10-3
1
-6
Cân bằng 8.10
1-8.10-6
10-3
Như vậy:

K=

[FeSCN 2+ ]
10−3
=
= 125
[Fe3+ ].[SCN − ]
8.10−6.(1 − 8.10−6 )

2. Sự tạo phức xảy ra:
Cu2+ +4NH3 ƒ Cu(NH3 ) 24+
9


Vì cân bằng NH3 + H2O ƒ NH +4 + OH- có Ka rất nhỏ nên bỏ qua tác
dụng của NH3 với H2O.
Cu2+ +
4NH3 ƒ Cu(NH3 )42+
Ban đầu
0,2
4
Cân bằng
0,2(1-x)
4-8x
2x
Hằng số bền của phức:
0, 2x

K = 0, 2(1 − x).(4 − 8x) 4 = 2.1013. Vì phức rất bền nên có thể xem x ≈ 1
0, 2

K = 0, 2.(1 − x).(3, 2) 4 = 2.1013
0, 2

[Cu2+] = 0,2.(1-x) = (3, 2)4 .2.1013 = 9,5.10-17M
Câu 8: (Olympic lần thứ XIX)
Cho cân bằng: 3Au+ ƒ Au3+ + 2Au
(1)

0
0
0
+
0
3+
Thế khử tiêu chuẩn: E (Au / Au) = E1 = 1,68V; E (Au / Au) = E 2 = 1,5V
a) Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên.
b) Tính nồng độ Au+ trong dung dịch Au3+ 10-3M.
c ) Trong dung dịch có dư X- , Au+ tạo phức AuX −2 ( hằng số không bền
K1)
Au3+ tạo phức AuX −4 (hằng số không bền K2), dư ion X- có cân bằng sau:
3AuX2 ƒ AuX −4 + 2X- + 2Au ( hằng số cân bằng K’)
Viết biểu thức tính K’ theo K1, K2, K
Cho biết: X- là Br- thì pK1 = 12; pK2 = 32
X- là CN- thì pK1 = 38; pK2 = 56
Dựa vào kết quả tính toán nhận xét khả năng tạo phức của ion Au+?
Phân tích:
n.E pu

+ Dựa vào biểu thức: K = 10 0,059
[Au 3+ ]
+ Dựa vào (1) ta có: K =
và xác định [Au+]
[Au + ]3

+ Thiết lập biểu thức nồng độ tính K’ thông qua các giá trị hằng số khác,
tính toán và đưa ra kết luận về sự tạo phức.
Giải:
E 02 = 1,5V

a) Au3+ + 3e → Au
E10 = 1,68V
Au+ + e → Au
Au3+ + 2e → Au+

E0 =

3E 02 − E10 3.1,5 − 1,68
=
= 1,41V
2
2

Nhận xét: E0 (Au+/Au) > E0 (Au3+/Au+) trong dung dịch có thể xảy ra các
phản ứng sau:
3Au+ ƒ Au3+ + 2Au

10


Ở 298K: lgK =

nE pu

0,0591
[Au 3+ ]
[Au + ]3

K = 109,122 =

=

2(1,68 − 1, 41)
= 9,122
0,0591

[Au 3+ ] 3 10 −3
=
b) Theo trên: [Au ] =
= 9,106.10-5 (M)
9,122
K
10
[Au 3+ ]
c) Ta có:
3Au+ ƒ Au3+ + 2Au
K=
[Au + ]3
[AuX −4 ][X − ]2
−
−
Khi có X- :
3 AuX 2 ƒ AuX 4 + 2X- + 2Au K’ =
[AuX −2 ]3
+

3

(1)’

AuX −2 ƒ

Au+ + 2X-

K1 =

[Au + ][X − ]2
[AuX −2 ]

(2)’

AuX −4 ƒ

Au3+ + 4X-

K2 =

[Au 3+ ][X − ]4
[AuX −4 ]

(3)’

Từ (2)’ ta có: [AuX2-] =

[Au + ][X − ]2
[Au 3+ ][X − ]4
; từ (3’) ta có: [AuX4-]=
thay
K1
K2

vào (1)’
[Au 3+ ][X − ]4 − 2
[X ]
[Au 3+ ] K13
K13
K2
=
.
=
K
K’ =
− 6
[Au + ]3 K 2
K2
+ 3 [X ]
[Au ]
3
K1
10−36
Nếu X là Br : K’ = 10 . −32 = 105,122
10
−114
9,122 10
Nếu X là CN : K’ = 10 . −56 = 10-48,878
10
-

-

9,122

Vậy X- là Br-: Au+ → Au3+ và Au
Vậy X- là CN- : Au3+ và Au → Au+
Câu 9:Tính nồng độ cân bằng của Fe3+ và FeY- trong dung dịch hỗn hợp
Fe3+ 10-2M và Na2H2Y 10-2M có pH = 5. Hằng số bền của FeY- là 1016,13.
Biết pK1 = 2; pK2 = 2,67; pK3 = 6,16 ; pK4 = 10,26.
Phân tích:
Trong dung dịch có các cân bằng sau:
Na2H2Y → 2Na+ + H2Y2H2Y2- + H+ ƒ H3YH3Y- + H+ ƒ H4Y
Fe3+ + Y4- ƒ FeYPhương trình bảo toàn khối lượng của ion Fe3+:
[Fe3+] + [FeY-] = 10-2
(1)
Phương trình bảo toàn của EDTA:
[Y4-] +[FeY-] = 10-2
(2)
3+
4Từ (1) và (2) ta có: [Fe ] = [Y ]
(3)
11


β

−

'
Ta có: β FeY = αFeY
Y (H)
Ở pH = 5 , ta có:

[H+] = 10-5M; [OH-] = 10-9M

(*)

−

Ta lại có: α Y(H) = 1 +

[H + ] [H + ]2
[H + ]3
[H + ]4
+
+
+
K 4 K 4 K 3 K 4 K 3 K 2 K 4 K 3K 2 K1

Thay các giá trị:

pK1 = 2; pK2 = 2,67; pK3 = 6,16 ; pK4 = 10,26.

α Y(H) = 106,45 thay vào (*) ta có:

β'FeY− =

βFeY−

α Y(H)

=

1016,13
9,68
6,45 = 10
10

Từ (1) ta có : [FeY- ] = 10-2- [Fe3+]
Từ (3) và (5): β ' =

−

−2

(4)

(5)
3+

[FeY ]
10 − [Fe ]
=
= 109,86
3+
4−
[Fe ][Y ]
[Fe3+ ]2

Vậy: [Fe3+ ] = 1,44.10-6M
[FeY-] = 9,99.10-3M
Câu 10: Hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ tan của các muối
khó tan là pH và sự có mặt của tác nhân tạo phức. Bạc oxalat là một ví dụ. Tích

số tan của nó trong nước là T = 2,06.10-4.
a) Tính độ tan của bạc oxalat trong dung dịch axit có pH =5. Hai hằng số
phân li của axit oxalic lần lượt là: Ka 1 = 5,6.10-2 và Ka 2 = 6,2.10-6.
b) Với sự có mặt của amoniac thì ion bạc tạo thành hai dạng phức
Ag(NH3)+ và Ag(NH 3 ) +2 . Các hằng số tạo phức từng nấc tương ứng là K 1 =
1,59.103 và K2 = 6,76.103. Tính độ tan của bạc oxalat trong dung dịch NH 3
0,02M và pH = 10,08
Phân tích:
+ Công thức của bạc oxalat: Ag2C2O4
Ta có T = [Ag+]2.[ C2O42− ]
+ CC O = S = [ C2O42− ] + [HC2O4-]+ [H2C2O4]
+ Ảnh hưởng của pH: H2C2O4 ƒ H+ + HC2O4−
Ka1 = 5,6.10-2
HC2O4- ƒ H+ + C2O42−
Ka2 = 6,2.10-6
+ Ảnh hưởng của tạo phức: Ag + NH3 ƒ Ag(NH3)+ K1 = 1,59.103
Ag(NH 3 ) 2+
Ag + 2NH3 ƒ
K2 = 6,76.103
Giải:
2

2−
4

a) Ảnh hưởng của pH:
Ta có các cân bằng sau: H2C2O4 ƒ H+ + HC 2O 4−
HC2O4- ƒ H+ + C 2O24−
[Ag+] = 2S

Ka1 = 5,6.10-2
Ka2 = 6,2.10-6

CC O2− = S = [C2O42-] + [HC2O4-]+ [H2C2O4] = [C2O42-](1+
2

4

⇒ [C2O 42− ] =

[H + ] [H + ]2
+
)
K a 2 K a1.K a 2

K a1.K a 2 .S
= α.S
[H ] + K a1[H + ] + K a1.K a 2
+ 2

12


Tại pH = 7: α = 1
Tại pH = 5: α ; 0,861; S = 2,17.10-4
b) Các phản ứng tạo phức:
Ag+ + NH3 ƒ Ag(NH3)+
K1 = 1,59.103
Ag(NH3)+ + NH3 ƒ Ag(NH 3 )2+
K2 = 6,76.103

[NH3] = 0,02M
Tổng nồng độ [Ag+] trong dung dịch:
C0Ag = 2S = [Ag+] + [Ag(NH3)+ ] + [Ag(NH3)2+]
= [Ag+] (1+ K1[NH3]+ K1K2[NH3]2)
+

1

Vậy [Ag+] = 1 + K [NH ] + K K [NH ]2 S = γ .S
1
3
1 2
3
Thay vào dựa vào T ta tính được S = 5,47.10-2 (M)
2. 4 . Hiệu quả của việc sử dụng bài tập về cân bằng tạo phức trong dung
dịch
2.4.1. Chọn trường:
- Trường THPT Tĩnh Gia 1– Thanh Hóa
- Trường THPT Tĩnh Gia 2 – Thanh Hóa
- Trường THPT Tĩnh Gia 4 – Thanh Hóa
2.4.1. Chọn GV thực nghiệm:
- Có chuyên môn nghiệp vụ vững vàng.
- Nhiệt tình và có trách nhiệm.
- Có thâm niên công tác.
- Các giáo viên này đều là giáo viên dạy giỏi cấp trường, cấp tỉnh.
2.4.2. Chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng:
Học sinh cặp lớp thực nghiệm và đối chứng tương đương nhau về các mặt
sau:
- Số lượng học sinh. (mỗi khối 10 học sinh)
- Chất lượng học tập bộ môn.

- Cùng một giáo viên giảng dạy.
2.4.3. Kiểm tra mẫu trước thực nghiệm:
Bài trắc nghiệm có 10 câu làm trong thời gian 15 phút (đề kiểm tra ở phụ
lục).
Kết quả bài kiểm tra này nhằm đánh giá mẫu thực nghiệm và khẳng định
sự tương đương của các nhóm học sinh.
2.4.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm:
Chúng tôi tiến hành thực nghiệm ở các lớp đối chứng và thực nghiệm đã
nêu ở trên.
- Lớp đối chứng: Dạy theo phương pháp bình thường của các giáo viên.
- Lớp thực nghiệm: Dạy theo giáo án của SKKN đề xuất
Bảng 4.1. Phân phối tần suất số học sinh theo điểm bài kiểm tra trước
khi thực nghiệm
Nhóm Tổng
Số học sinh đạt điểm
13


TN
ĐC

30
30

0
0
0

1
0

0

2
0
0

3
0
0

4
2
2

5
6
5

6
7
8

7
5
6

8
5
4

9
5
5

10
0
0

2.4.5. Kết quả sau thực nghiệm
Bảng 4.2. % Số học sinh đạt điểm Xi trở xuống
Bà
i
K
T

Nhó
m

Số
H
S

TN

30

ĐC

30

TN

30

ĐC

30

TN

30

ĐC

30

TN

30

ĐC

30

1

2

3

4

% số học sinh đạt điểm Xi trở xuống
<3

3

0.0
0
0.0
0
0.0
0
0.0
0
0.0
0
0.0
0
0.0
0
0.0
0

0.0
0
0.0
0
0.0
0

0.0
0
0.0
0
0.0
0
0.0
0
10.
0

4

5

0.00

6.67

6.67

33.3
3

0.00

6.67

13.3
3

33.3
3
23.3
3
53.3
3
33.3
3
73.3
3

6.67
20.0
0
6.67
36.6
7

6

7

33.3
3
53.3
3
33.3
3
56.6

7
50.0
0
73.3
3
63.3
3
86.6
7

60.0
0
80.0
0
60.0
0
76.6
7
66.6
7
90.0
0
83.3
3
96.6
7

8

9

80.00

96.67

93.33

100.0
0

76.67

86.67

86.67

96.67

83.33
100.0
0
90.00
100.0
0

100.0
0
100.0
0
100.0

0
100.0
0

10
100.0
0
100.0
0
100.0
0
100.0
0
100.0
0
100.0
0
100.0
0
100.0
0

Dựa vào bảng 4.2vẽ đồ thị đường tích lũy tương ứng với bài kiểm tra:

14


15

16


17


GV tham gia dạy thực nghiệm khi sử dụng bài tập về cân bằng tạo phức
trong dung dịch sau khi cho học sinh tự học phần lí thuyết và giải quyết một số
bài tập cơ bản, nhận thấy học sinh đã phát huy được tính tích cực, trí thông minh
và rèn luyện được năng lực nhận thức tư duy.
+ Tỉ lệ phần trăm (%) HS yếu kém , trung bình của nhóm TN luôn luôn
thấp hơn của nhóm ĐC.
+ Tỉ lệ phần trăm (%) HS khá giỏi của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC.
+ Điểm trung bình cộng của HS nhóm TN cao hơn nhóm ĐC
+ Đồ thị đường tích lũy của nhóm TN luôn nằm ở bên phải phía dưới
đường tích lũy của nhóm ĐC : Cho thấy chất lượng của nhóm TN tốt hơn nhóm
ĐC.
18


Phần 3. KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
3.1. Kết luận
Sau một thời gian nghiên cứu đề tài “Xây dựng và tuyển chọn bài tập về
cân bằng tạo phức trong dung dịch”. Đến nay, tôi đã hoàn thành SKKN với
các nội dung chính sau đây:
1. Nghiên cứu cơ sở lý luận: một số quan niệm về HSG; những phẩm chất
và năng lực tư duy cần có của HSG hóa học; biện pháp tổ chức bồi dưỡng HSG
hóa học; thực trạng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi và dạy học hóa học ở các
trường chuyên; giới thiệu một số kì thi HSG hóa học khu vực, quốc gia và quốc
tế.

2. Nghiên cứu xây dựng các dạng bài tập phần cân bằng tạo phức trong
dung dịch dùng bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học THPT.
3. Nghiên cứu các thực nghiệm sư phạm để đánh giá chất lượng, hiệu quả
của hệ thống BT phần cân bằng tạo phức trong dung dịch dùng trong bồi dưỡng
HSG ở trường THPT.
Trong khuôn khổ SKKN, phần bài tập cân bằng tạo phức trong dung
dịch, tôi đã đưa ra lí thuyết cơ bản và 10 bài tập chọn lọc cao. Tôi đã phân
tích từng BT trong hệ thống BT nêu trên để thấy được ý nghĩa và tác dụng
của nó. Mặt khác, tôi đã thực hiện thực nghiệm sư phạm ở 3 trường THPT
trên 3 địa phương có điều kiện khác nhau. Các BT trên đã được kiểm
nghiệm qua thực tiễn nhiều năm bồi dưỡng HSG của nhiều giáo viên dạy
giỏi. Một số bài tập sử dụng làm đề thi chọn HSG cấp tỉnh, thi chọn HSG
tỉnh dự thi HSG Quốc gia. Một số bài tập được sử dụng trong các kì thi
Olympic 30 – 4 của khu vực phía Nam. Với những cơ sở lý luận và kết quả
thực nghiệm nêu trên, tôi kết luận rằng:
+ Đề tài phù hợp với nhiệm vụ và mục tiêu bồi dưỡng HSG ở trường
THPT
+ Bài tập đã được biên soạn ở trên có tác dụng rèn luyện tư duy cho HS,
góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng HSG hóa học ở trường THPT.
3.2. KIẾN NGHỊ
Với thời gian và năng lực bản thân có hạn nên đề tài trên cần được nghiên
cứu và bổ sung thêm. Trên cơ sở nội dung nghiên cứu thu được, tôi sẽ tiếp tục
nghiên cứu nhằm hoàn thiện hơn nữa các dạng bài tập phần cân bằng tạo phức
trong dung dịch, nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT. Đồng
thời, tiếp tục nghiên cứu biên soạn các chuyên đề khác như: cấu tạo nguyên tử,
kim loại, phi kim, cơ chế phản ứng,.. nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng và hiệu
quả của bồi dưỡng HSG hóa học ở trường THPT; đáp ứng yêu cầu đào tạo và
bồi dưỡng nhân tài trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và hoà
nhập với cộng đồng quốc tế hiện nay.

19


Tĩnh gia , ngày 20 tháng 5 năm 2016
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG
ĐƠN VỊ

Tôi xin cam đoan đây là Sáng
Kiến Kinh Nghiệm của mình viết,
không sao chép nội dung của người
khác.

Vũ Trung Thành

20


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Duy Ái (2010), Tài liệu chuyên hóa học 11 - 12, Tập 2, Hóa học
vô cơ, Nxb Giáo dục Việt Nam.
2. Nguyễn Duy Ái (2002), Tài liệu giáo khoa chuyên hóa học 11 - 12, Tập
2, Nxb Giáo dục.
3. Nguyễn Duy Ái – Đào Hữu Vinh (2009), Tài liệu giáo khoa chuyên hóa
học trung học phổ thông, Bài tập đại cương và vô cơ, Nxb Giáo dục Việt
Nam.
4. Nguyễn Đình Chi (2001), Hóa học phổ thông, Phần 1, Nxb Hà Nội.
5. Cao Cự Giác (2010), Bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học (tập 1:
Hóa đại cương), Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.
6. Cao Cự Giác (2011), Bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học (tập 2:
Hóa vô cơ), Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.

7. Cao Cự Giác (2011), Cẩm nang ôn luyện hóa học phổ thông (Lý thuyết
và bài tập), Tập 1, Hóa đại cương, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.
8. Cao Cự Giác (2010), Bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT
(Bài giảng chuyên đề Cao học Thạc sĩ), Đại học Vinh.
9. Đào Hữu Vinh (chủ biên) – Nguyễn Duy Ái (2010), Tài liệu chuyên
Hóa học 10, Tập 1, Nxb Giáo dục Việt Nam.
10. www.violet.vn.
11. www.edu.net.vn.
12. www.hoahocphothong.com.
13. www.hoahoc.org