Bài tập phân tích định tính

[Hồ Sỹ Phúc]

Nguyên văn bởi Trần Văn Quyết

Xin lỗi mọi người vì đã chen ngang nhé.
Anh Phúc, thầy giotnuoctbc xem em giải thế này có được không.
Vừa mới trộn:
C(K2Cr2O7) = 0.1/2 = 0.05M
C(Ba(NO3)2) = 1/2 = 0.5M
Ba2+ dư rất nhiều nên coi như sau pư:
[Ba2+] = 0.5 - 0.05*2 = 0.4 M
[H+] = 0.1 M
Và:
[CrO42-] = Ks/[Ba2+] = 10^-9.7/0.4 = 10^-9.30206 = 10^-9.302 M
=> [Cr2O72-] = 0.5*10^-9.302 = 10^-9.603 M
Đó là thành phần giới hạn của hệ.
Cr2O7(2-) + H2O ---> 2CrO4(2-) + 2H(+) ; K = 10^-14.4 (*)
10^-9.6____________10^-9.3_____0.1
x__________________2x________2x
10^-9.6-x________10^-9.3+2x____0.1+2x
K = [ (10^-9.3+2x)^2*(0.1+2x)^2 ] / (10^-9.6-x) = 10^-14.4
x = -2.577*10^-10
Có nghĩa là cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.
pH dd thay đổi không đáng kể ( = 1).
Cám ơn mọi người nhiều nhé.
Ah, định luật hợp thức là gì vậy, anh Phúc.

Bài này em mắc 1 lỗi lớn đó là em bỏ qua cân bằng của BaCrO4 cạnh cân bằng (*) trên. Vì nếu CrO42- bị chuyển dịch thành Cr2O72- (như em tính ở trên) thì nó sẽ được tiếp tục tạo ra từ BaCrO4 (vì có cân bằng mà).
Vậy việc tách 2 cân bằng riêng như em là không đúng, dẫn đến kết quả sai.
Em hay xem file đính kèm của anh ở trên sẽ hiểu. Nếu em k mở được thì em vui lòng đọc qua Nội quy để biết Pass, vì pass trong diễn đàn là được quy định giống nhau (nếu khác thì sẽ có chú thích bên dưới).
Thân!

[Trần Văn Quyết]

Em thấy những bài toán tính pH có liên quan đến cân bằng tan rất phức tạp. Em đã vài lần đưa ra cách giải tổng quát cho mình sau khi làm một số bài tập. Tuy nhiên khi áp dụng thì có lần bị sai.
Sau bài này, em rút kinh nghiệm cho mình như sau:
- Trước hết, chưa đụng chạm gì tới cân bằng tan (A(+) + B(-) ---> AB kt). Ta đi xét các cân bằng ảnh hưởng tới nồng độ A(+) và B(-), để tính [A+], [B-]. Tính [A+][B-] xem nó lớn hay nhỏ hơn Ks(AB). Nếu không có kết tủa AB thì pH của dd không có gì thay đổi. Nếu có kết tủa thì làm bước 2.
- Kết hợp cân bằng tan với các cân bằng khác trong dd có liên quan tới nồng độ A+ và B- để được 1 cân bằng duy nhất biểu thị mối quan hệ giữa các ion trong dd và kt AB với nhau, do đó không bỏ sót 1 chất nào nào (như em mắc lỗi ở trên).
Em lí giải là: Nếu tích nồng độ A+, B- chưa đạt đến Ks thì chưa có kết tủa, các ion trong dd vẫn còn nguyên, không có thêm bất cứ 1 sự chuyển dịch cân bằng mới nào. Nếu có kết tủa, thì cân bằng tan này lại kéo theo sự chuyển dịch của nhiều cân bằng khác nữa, do đó phải kết hợp chúng lại để xét.

Anh Phúc xem giúp em nhé. Em không có nhiều kinh nghiệm, cũng không có thầy dạy nên không biết hỏi ai. Anh xem giúp, nếu em hiểu có gì sai thì chỉ giùm nhé.
Định luật hợp thức mà anh nói là gì vậy, em muốn biết thêm.
Cám ơn anh nhiều!

[Hồ Sỹ Phúc]

Đúng rồi đấy Quyết ạ, tuy nhiên tính toán pH có sự xuất hiện kết tủa là rất khó, vì đôi khi nó có dạng phức tạo hơn nhiều như: MC2O4, Ca3(PO4)2, Ag3PO4..........
Việc duy nhất là làm thật nhiều bài tập, từ đó rút ra kinh nghiệm thôi.
Định luật hợp thức là một định luật được áp dụng rộng rãi trong hoá học THPT, nhưng lạ một điều là rất ít người biết đến nội dung định luật này! Áp dụng của nó chính là tính toán theo phương trình hoá học như các bạn vẫn thường làm. Còn việc nghiên cứu cụ thể thì cũng không đơn giản! Vì đã có rất nhiều người đọc 1,2 lần mà không hiểu! Hihi (Doạ em chút!)

[Trần Văn Quyết]

Bài toán:
===============================================
Axit lactic: HL
Cho 0.003 mol HL vào 1 lit dd NaHCO3 0.024M, qua đó xảy ra sự trung hòa hoàn toàn HL và không có sự thay đổi thể tích.
Tính pH của dd.
Cho:
Axit lactic: Ka = 1.4*10^-4
Axit cacbonic: Ka1 = 4.7*10^-7 ; Ka2 = 4.7*10^-11
===============================================

Em tính được thành phần giới hạn:
____HL + HCO3(-) ---> L(-) + H2CO3(aq)
Co|_0.003_0.024______0______0
[] |_0____0.021_____0.003____0.003

Em bị vướng khi viết đk proton: cả HCO3(-) và H2CO3 đều có nồng độ ban đầu khác 0.
Nếu chỉ nồng độ của HCO3(-) khác 0 thôi thì em còn viết được.
Cụ thể:

HCO3(-) <---> H(+) + CO3(2-) ; Ka2 = 10^-10.3279
HCO3(-) + H2O <---> H2CO3 + OH(-) ; Kb2 = 10^-7.6721
L(-) + H2O <---> HL + OH(-) ; Kb = 10^-10.1461
H2O <---> H(+) + OH(-) ; Kw = 10^-14

h = [H+] = [CO3(2-)] - [H2CO3] - [HL] + [OH-]

[CO3(2-)] = Ka2.[HCO3-] / h
[HL] = h.[L-] / Ka
[OH-] = Kw / h

Nhưng [H2CO3] thì tính như thế nào? Mong được mọi người giúp đỡ! Em cám ơn nhiều.

[Trần Văn Quyết]

Anh Phúc có tài liệu nào về hóa học phân tích không? Anh giới thiệu cho em một số cuốn sách hay nhé! (cho biết tên người viết luôn). Nếu anh có tài liệu nào về lĩnh vực này thì cũng cho em đường link luôn.
Em cám ơn nhiều!

[Hồ Sỹ Phúc]

Bài này nếu chỉ yêu cầu tính pH thì bạn có thể giải gần đúng mà, việc giải gần đúng có thể cho kết quả chấp nhận được mà.
Việc bạn tính toán theo ĐKP trong khi tồn tại cả CO32- và HCO3- là rất khó khăn. Mặt khác bạn laoị là người chưa có kinh nghiệm nên sẽ gặp sai sót là chuyện dễ hiểu.
Cách làm gần đúng như sau:
Trong dung dịch có: CO2, HCO3-, L-, H2O
HCO3- <-> CO32- + H+......................(1) Ka2
HCO3- + H2O <-> [H2CO3] + OH-.........(2) Kb2
L + H2O <-> HL + OH-........................(3) Kb
H2O <-> H+ + OH-.............................(4) Kw
Dựa vào các hằng số cân bằng ta thầy cân bằng (1) >> (4) và (2)>>(3) -> bỏ qua (3), (4). Mặt khác dung dịch ban đầu có CO2, HCO3- và Kb2>>Ka2 nên có thể bỏ qua (1).
Vậy coi như chỉ có (2).
HCO3- + H2O <-> [H2CO3] + OH-.........(2) Kb2 = 10^-7,65
--0,021-----------0,003
-> [OH-] = Kb2.[HCO3-]/[H2CO3] = 10^-7,65.0,021/0,003 = 10^-6,805.
-> pH = 14-6,805 = 7,195.

Nhận xét: Bài này bạn xuất phát từ cân bằng của CO2 thì sẽ dễ hơn.
Chúc tốt học tốt!

[Hồ Sỹ Phúc]

Hoá phân tích thì nhiều lắm, bạn chịu khó tim trên diễn đàn này, có giới thiệu khá nhiều sách đó. Nhưng sách tiếng Việt thì hầu như k có file đâu!
Có gì bạn liên lạc trực tiếp nhé!

[Trần Văn Quyết]

Bài giải áp dụng công thức gần đúng:
pH = pKa1 + lg(0.021/0.003) = 6.347 + 0.845 = 7.19
Cái này tương đương cách làm của anh. Anh tính nhầm chỗ này:
10^-7,65.0,021/0,003 = 10^-6,75 ( = 10^-6.8269)

Em muốn làm tổng quát để dùng cho những bài tập lần sau, anh có thể giúp em viết phương trình bảo toàn proton không!

[Trần Văn Quyết]

Trong các bài tập, đề bài thường cho Eo(A+/A). Vậy Eo này có phải là ứng với [H+] = 1M không?

[Trần Văn Quyết]

Câu 4 (thi hsg QG 2010)
Dung dịch A gồm: Fe(NO3)3 0.05M ; Pb(NO3)2 0.10M ; Zn(NO3)2 0.01M.
1. Tính pH của dd A.
2. Sục khí H2S vào dd A đến bão hòa ([H2S] = 0.10M), thu được hỗn hợp B. Những kết tủa nào có trong hỗn hợp B?
3. Thiết lập sơ đồ pin bao gồm điện cực chì Pb nhúng trong hh B ; và điện cực platin Pt nhúng trong dd CH3COONH4 1M được bão hòa bởi khí hydro nguyên chất ở áp suất 1.03 atm. Viết pư xảy ra trên từng điện cực và phản ứng trong pin khi pin làm việc.

Cho:
Fe(3+) + H2O ⇌ FeOH(2+) + H(+) ; lg*β1 = -2.17
Pb(2+) + H2O ⇌ PbOH(+) + H(+) ; lg*β2 = -7.80
Zn(2+) + H2O ⇌ ZnOH(+) + H(+) ; lg*β3 = -8.96

Eo(Fe3+/Fe2+) = 0.771 V; Eo(S/H2S) = 0.141 V ; Eo(Pb2+/Pb) = -0.126 V
Ở 25oC: 2.303RT/F.ln = 0.0592.lg

pKs(PbS) = 26.6 ; pKs(ZnS) = 21.6 ; pKs(FeS) = 17.2
(pKs = -lgKs, với Ks là tích số tan)

pKa1(H2S) = 7.02 ; pKa2(H2S) = 12.90 ; pKa(NH4+) = 9.24 ; pKa(CH3COOH) = 4.76

================================================== ===============
Em muốn hỏi: ý b: đề cho sục "H2S vào A đến bão hòa, thu được B", thì có phải khi tính toán các cân bằng, nồng độ H2S ở trạng thái cân bằng luôn là 0.10M không?

Em đã giải bài này trên 1 diễn đàn khác, nhưng không chắc chắn đúng, các anh xem giúp em với:
==========================
a)
Fe3+ + H2O --> FeOH2+ + H+ k1=10^-2,17 ;
Pb2+ + H2O --> PbOH+ + H+ k2=10^-7,80 ;
Zn2+ + H2O --> ZnOH+ + H+ k3=10^-8,96 ;

k1 >> k2 > k3, nên trong dd cb (1) chủ yếu.

Fe3+ + H2O --> FeOH2+ + H+ k1=10^-2,17 ;
0.05____________0______0
x_______________x______x
0.05-x__________x_______x

k1 = x^2/(0.05-x) = 10^ -2.17
=> x = 0.01531 M
=> pH = -lgx = 1.81502
[Fe3+] = 0.03469 M
b)
* Tính pH của dd trước khi có kết tủa:

H2S ---> S + 2H(+) + 2e; k3 = e^(nFE/RT) = 10^ -4.77
Fe(3+) + e ---> Fe(2+) ; k4 = 10^12.96

2Fe(3+) + H2S ---> 2Fe(2+) + 2H(+) + S ; k6 = 10^8.19 >> 0
0.03469___________0______0.01531
0______________0.03469____0.05
=> [Fe2+] = 0.03469 M

Sau đó đến pư:

Pb(2+) + 2e ---> Pb ; k5 = 10^4.26

Pb(2+) + H2S ---> S + Pb + 2H(+) ; k7 = 10^-0.51
0.1______________________0.05
c________c______________2c
0.1-c____0.1_____________2c + 0.05

k7 = (0.05+2c)^2 / [0.1.(0.1-c)] = 10^-0.51
=> c = 2.45229*10^-3 M
=> [Pb2+] = 0.09755 M

[Zn2+] = 0.01 M

[H+] = 2c + 0.05 = 0.0549 M

Các pư trên xảy ra trước do nó có k lớn hơn nhiều so với k của pư sau:

H2S ---> H(+) + HS(-) ; k1 = 10^ -7.02
HS(-) ---> H(+) + S(2-) ; k2 = 10^ -12.9
_____________________________________
H2S ---> 2H(+) + S(2-) ; k1k2 = 10^ - 19.92
_______0.0549__0
________2c______c
0.1___0.0549+2c__c

k1k2 = c(0.0549+2c)/0.1 = 10^ -19.92
=> c = 2.1899*10^-20 M

[Pb2+][S2-] = 0.09755 * c = 2.13626*10^ -21 > 10^ -26.6
=> PbS kt.

Tương tự, ZnS và FeS không xuất hiện.
Kết tủa: Pb, S, PbS

Tính pH của B cho ý c:
Pb(2+) + H2S ---> PbS + 2H(+)
0.09755_____________0.1951 M
=> [H+] = 0.1951 + 0.0549 = 0.25 M

H2S ---> 2H(+) + S(2-) ; k1k2 = 10^ - 19.92
0.1____0.25_____c

[S2-] = 1.92362*10^-20 M

=> [Pb2+][S2-] = 10^-26.6
=> [Pb2+] = 1.30581*10^-7 M


c)
CH3COONH4 ---> CH3COO(-) + NH4(+)

[H+] = sqrt(Ka1.Ka2) = 10^-7
=> pH = 7.
2H(+)(aq) + 2e ---> H2 ; Eo1 = 0 V
E1 = 0 - RT/nF*ln( P(H2) / [H+]^2 )
E1 = -0.414287 V
Pư ngược lại:
H2 + 2e ---> 2H(+) ; E2 = 0.4143 V
Trong hh B: Nồng độ Fe(3+) còn lại rất ít.
Pb ---> Pb(2+) + 2e; Eo3 = -0.126 V
_____1.30581*10^-7
E3 = Eo3 - (RT/nF)ln[Pb2+] = 0.07749 V

Pb(2+) + H2S ---> PbS + 2H(+)
(-)Pb|| Pb2+ 1.31*10^-7M || H+ 10^-7M ||Pt(H2 1.03at)(+)

Epin = E2+E3 = 0.492 V
=============================
Em cám ơn nhiều!