Mot So Bai Tap Phan Dien Li

MỘT SỐ BÀI TẬP PHẦN SỰ ĐIỆN LI GV: Nguyễn Bá Cầm I. PHA CHẾ DUNG DỊCH Bài 1: Dung dịch A chứa đồng thời 3 muối: Na 2SO4 0,05M, KCl 0,01M, NaCl 0,5M. Để điều chế 100 ml dung dịch A cần bao nhiêu mol mỗi muối trong hỗn hợp NaCl và K2SO4? A. 0,045 và 0,09. B. 0,06 và 0,005. C. 0,005 và 0,075. D. 0,0125 và 0,09. Khi trộn NaCl với K2SO4 thì không có phản ứng xảy ra vì các ion không kết hợp được với nhau để tách ra dưới dạng chất kết tủa, chất bay hơi hay chất điện li yếu. Tuy nhiên trong dung dịch A các chất tồn tại ở dạng ion Na+, K+, SO42- và Cl-, do đó khi cho hỗn hợp NaCl và K2SO4 vào nước thì chúng cũng phân li thành các ion trên. Theo bài ra, tính được: * Số mol Na+ = 2 + nNaCl = 2.0,05.0,1 + 0,5.0,1 = 0,06 mol. + * Số mol K = nKCl = 0,1.0,1 = 0,01 mol * Số mol SO42- = = 0,05.0,1 = 0,005 mol. * Số mol Cl = nNaCl + nKCl = 0,5.0,1 + 0,1.0,1 = 0,06 mol. + Nhận xét: Số mol Na = số mol Cl-; số mol K+ = 2 2Chọn đáp án B: 0,06 mol NaCl và 0,005 mol K2SO4. Bài 2: Dung dịch X chứa đồng thời 4 muối: K2CO3 0,2M, Na2CO3 0,1M, NaCl 0,1M, Na3PO4 0,1M. Để điều chế dung dịch X cần những muối nào sau đây? A. K2CO3, NaCl, K3PO4 B. KCl, Na2CO3, Na3PO4 C. K2CO3, NaCl, Na3PO4 D. KCl, Na2CO3, K3PO4 Để thuận lợi, ta chọn thể tích dung dịch X là 1 lit. Tương tự bài 1, tính được: * Số mol K+ = 2 = 0,2.2.1 = 0,4 mol * Số mol Cl = nNaCl = 0,1.1 = 0,1 mol * Số mol PO43- = = 0,1.1 = 0,1 mol * Số mol CO32- = + = 1.0,1 + 0,1.2 = 0,3 mol + * Số mol Na = 2 + nNaCl + 3 = 0,1.2 + 0,1 + 3.0,1 = 0,6 mol. Xét lần lượt từng trường hợp, bắt đầu từ muối chứa gốc PO43-, chỉ có đáp án D là phù hợp. Cụ thể: Số mol PO43- là 0,1 nên số mol K+ trong K3PO4 là 0,3. Số mol K+ trong KCl = 0,1 = số mol Cl-. Cần lấy thêm 0,3 mol Na2CO3. II. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH Bài 3: Dung dịch X có chứa a mol Na+, b mol Mg2+, c mol Cl¯ và d mol SO2-. Biểu thức

1

nào dưới đây là đúng? A. a + 2b = c + 2d

B. a + 2b = c + d

C. a + b = c + d

D. 2a + b = 2c + d

Trong dung dịch chất điện li, tổng điện tích âm bằng tổng điện tích dương về trị số. Lưu ý: Tổng trị số điện tích của một ion bằng trị số điện tích nhân với số mol. Chọn đáp án A: a + 2b = c + 2d Bài 4: Một dung dịch chứa 0,02mol Cu2+, 0,03 mol K+, x mol Cl- và y mol SO42-. Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 5,435 gam. Giá trị của x và y lần lượt là A. 0,03 và 0,02. B. 0,05 và 0,01. C. 0,01 và 0,03. D. 0,02 và 0,05. Đây là dạng bài tập thường gặp, trong đó có sự kết hợp giữa định luật bảo toàn điện tích và định luật bảo toàn khối lượng. Lưu ý: - Cô cạn dung dịch trên thu được 4 muối: CuCl2, KCl, CuSO4 và K2SO4. - Tổng khối lượng các muối = khối lượng các cation + khối lượng các anion. Vậy: - Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 2.0,02 + 0,03 = x + 2y (1) - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: 64.0,02 + 0,03.39 + 35,5x + 96y = 5,435 (2) Từ (1) và (2): x = 0,03; y = 0,02. Chọn đáp án A. III. GIẢI CÁC BÀI TẬP DỰA VÀO PHƯƠNG TRÌNH ION RÚT GỌN Bài 5: Trộn 100 ml dung dịch A chứa Ca(NO3)2 0,5M và CaCl2 1M với 100 ml dung dịch B chứa Na2CO3 2M và K2CO3 1M thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 10 gam. B. 30 gam. C. 15 gam. D. 20 gam. Khi trộn dung dịch A với dung dịch B thì sẽ xảy ra 4 phản ứng hóa học: Ca(NO3)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaNO3 CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl Ca(NO3)2 + K2CO3 CaCO3 + 2KNO3 CaCl2 + K2CO3 CaCO3 + 2KNO3 Việc tính toán dựa vào 4 PTHH trên sẽ rất phức tạp, tuy nhiên phương trình ion rút gọn của các PTHH trên đều là: Ca2+ + CO32CaCO3 (1) Như vậy, thay vì phải viết 4 PTHH thì ta chỉ cần viết PTHH (1) là đủ. Theo bài ra: - Số mol Ca2+ = số mol CaCl2 + số mol Ca(NO3)2 = 0,1.0,5 + 0,1.1 = 0,15 mol. - Số mol CO32- = số mol Na2CO3 + số mol K2CO3 = 0,1.2 + 0,1.1 = 0,3 mol. Theo (1): Số mol CaCO3 = số mol Ca2+ = 0,15 mol (CO32- dư 0,15 mol) Khối lượng kết tủa CaCO3 = 0,15.100 = 15 gam Chọn đáp án C. Bài 6: Dung dịch A chứa HCl 2,5M và H2SO4 1M. Dung dịch B chứa NaOH 2M và Ba(OH)2 1,5M. Để trung hòa 100 ml A cần bao nhiêu ml dung dịch B?

2

A. 100ml.

B. 90 ml.

C. 80 ml.

D. 120 ml.

Tương tự bài 5, khi trộn dung dịch A và dung dịch B thì xảy ra 4 phản ứng hóa học: HCl + NaOH NaCl + H2O; 2HCl + Ba(OH)2 BaCl2 + 2H2O H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 +2 H2O: H2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 +2 H2O Có thể giải bài tập bằng phép thay thế tương đương (1mol H2SO4 tương đương 2 mol HCl, 1 mol Ba(OH)2 tương đương 2 mol NaOH) như một số học sinh vẫn hay làm ở bậc THCS. Tuy nhiên cách giải này không nêu rõ được bản chất của phản ứng mà bản chất của phản ứng giữa dung dịch axit và dung dịch bazơ được biểu diễn bằng phương trình ion rút gọn sau: H+ + OH- H2O (1) + Theo bài ra: * Số mol H = 2 + nHCl = 2.1.0,1 + 2,5.0,1 = 0,45 mol. * Số mol OH = 2 + nNaOH = 2.1,5V + 2V = 5V. + Theo (1): Số mol H = số mol OH 0,45 = 5V V = 0,09 (lit) = 90 ml. Chọn đáp án B. Bài 7: Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2 (ở đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M, sinh ra m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 19,70. B. 17,73. C. 9,85. D. 11,82. Khi cho CO2 và một số oxit axit khác như SO2, P2O5... tác dụng với dung dịch bazơ thì có thể tạo một muối hoặc nhiều muối tùy thuộc vào tỉ lệ các chất phản ứng. Trong bài tập này có thể xảy ra các phản ứng hóa học sau đây: CO2 + NaOH NaHCO3 CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 Theo bài ra, tính được số mol CO2 là 0,2; số mol NaOH là 0,05; số mol Ba(OH)2 là 0,1. Với số mol các như vậy sẽ không thể tính chính xác khối lượng kết tủa được mà phải dựa vào phương trình ion rút gọn. Để giải được theo phương trình ion rút gọn ta phải tính số mol OH- và số mol Ba2+ Số mol OH- = nNaOH + 2 = 0,25 mol. 2+ Số mol Ba = = 0,1 mol. CO2 + OH- HCO3x x CO2 + 2OH- CO32- + H2O y 2y y 22+ CO3 + Ba BaCO3 y y y Ta có: x + y = 0,2 (1) x + 2y = 0,25 (2)

3

Từ (1) và (2): x = 0,15; y = 0,05. Khối lượng kết tủa = 0,05.197 = 9,85 gam. Chọn đáp án C.

IV. pH CỦA DUNG DỊCH Bài 8: Trộn lẫn V ml dung dịch NaOH 0,01M với V ml dung dịch HCl 0,03 M được 2V ml dung dịch Y. Dung dịch Y có pH là A. 4. B. 3. C. 2. D. 1. Để tính pH của dung dịch ta phải tính được [H+]. Theo bài ra: - Số mol H+ = số mol HCl = 0,03V. - Số mol OH- = số mol NaOH = 0,01V. Phương trình ion rút gọn: H+ + OHH2O. 0,01V 0,01V + Số mol H dư = 0,03V – 0,01V = 0,02V. [H+] =

= 10-2 (M)

pH = 2

Chọn đáp án C. Câu 9: Trộn 100 ml dung dịch có pH = 1 gồm HCl và HNO3 với 100 ml dung dịch NaOH nồng độ a (mol/l) thu được 200 ml dung dịch có pH = 12. Giá trị của a là (biết trong mọi dung dịch [H+][OH-] = 10-14) A. 0,15.

B. 0,30.

C. 0,03.

D. 0,12.

Với pH = 1 thì [H+] trong dung dịch axit là 0,1M. Số mol H+ = 0,1.0,1 = 0,01 mol. Sau phản ứng thu được dung dịch có pH = 12 ([H+] = 10-12) chứng tỏ NaOH dư, ([OH-] = 10-2). H+ + OHH2O. 0,01 0,01 Gọi số mol OH dư là x. Ta có: x = 10-2.0,2 = 0,002 mol. Số mol OH- ban đầu = 0,01 + 0,002 = 0,012 mol = nNaOH. Nồng độ của dung dịch NaOH =

= 0,12 (M).

Chọn đáp án D. Câu 10: Dung dịch HCl và dung dịch CH3COOH có cùng nồng độ mol/l, pH của hai dung dịch tương ứng là x và y. Quan hệ giữa x và y là (giả thiết, cứ 100 phân tử CH3COOH thì có 1 phân tử điện li)

4

A. y = 100x.

B. y = 2x.

C. y = x - 2.

D. y = x + 2.

Đây là một dạng bài tập có liên quan đến phép tính logarit. Rất nhiều học sinh sẽ nhầm lẫn do giả thiết của bài ra (cứ 100 phân tử CH3COOH thì có 1 phân tử điện li) và sẽ chọn đáp án A. Thực ra, với giả thiết đó ta tính được nồng độ H+ trong dung dịch HCl lớn gấp 100 nồng độ H+ trong dung dịch CH3COOH. Gọi nồng độ H+ trong dung dịch HCl là 10-x thì nồng độ H+ trong dung dịch CH3COOH là 10-x.10-2. pH của dung dịch HCl = -lg10-x = x. pH của dung dịch CH3COOH = -lg10-x.10-2 = x + 2. Chọn đáp án D. Câu 11: Có một dung dịch H2S 0,1M. Biết rằng H2S là một axit 2 nấc có thể phân li theo 2 giai đoạn: H2S HS- + H+; K1 = 1,0.10-7 HS- S2- + H+; K2 = 1,3.10-13 pH của dung dịch là A. 4,0. B. 3,0. C. 5,0. D. 2,0. Đối với dạng bài tập này cần phải chú ý giá trị của K. Nếu K 1 >> K2, K3... thì sự phân li chủ yếu xảy ra ở giai đoạn 1. Việc giải bài tập lúc này giống như tính pH của axit yếu một nấc. Theo bài ra, ta thấy K1 >> K2 nên sự phân li chủ yếu xảy ra ở giai đoạn1, có thể bỏ qua sự phân li ở giai đoạn 2. H2 S HS- + H+ Nồng độ ban đầu: 0,1M 0 0 Nồng độ phân li: xM xM xM Nồng độ cân bằng: (0,1-x)M xM xM Ta có:

= 1,0.10-7

Giả sử x << 0,1 x2 = 1,0.10-8 pH = 4,0 Chọn đáp án A.

x = 1,0.10-4 << 0,1 (nhận)

V. BÀI TẬP DỰA VÀO TỈ LỆ CÁC CHẤT PHẢN ỨNG Câu 12: Hấp thụ hoàn toàn V lít khí CO2 (ở đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 nồng độ 0,04 mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa. Giá trị của V là (cho C = 12, O = 6, Ba = 137) A. 1,729 hoặc 2,688. B. 2,24. C. 3,36. D. 2,24 hoặc 2,688. Theo bài ra: - Số mol Ba(OH)2 = 2,5.0,04 = 0,1. - Chất kết tủa là BaCO3 với số mol = Nhận xét: Số mol Ba(OH)2 > số mol BaCO3

5

= 0,08.

Vì CO2 tác dụng với Ba(OH)2 có thể tạo 1 muối hoặc 2 muối nên lúc này không thể kết luận Ba(OH)2 và tính V dựa theo số mol của BaCO3 mà phải xét 2 trường hợp. *Trường hợp 1: Ba(OH)2 dư, phản ứng tạo muối trung hòa. Ba(OH)2 + CO2 BaCO3 + H2O. 0,08 0,08 0,08 V = 0,08.22,4 = 1,792 lit. *Trường hợp 2: Phản ứng tạo 2 muối. Ba(OH)2 + CO2 BaCO3 + H2O (1) 0,08 0,08 0,08 Sau phản ứng (1) còn dư 0,1 – 0,08 = 0,02 (mol) Ba(OH)2 Ba(OH)2 + 2CO2 Ba(HCO3)2 0,02 0,04 V = (0,04 + 0,08).22,4 = 2,688 lit. Câu 13: Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na2CO3 đồng thời khuấy đều, thu được V lít khí (ở đktc) và dung dịch X. Khi cho dư nước vôi trong vào dung dịch X thấy có xuất hiện kết tủa. Biểu thức liên hệ giữa V với a, b là: A. V = 22,4(a - b) B. V = 11,2(a - b) C. V = 11,2(a + b) D. V = 22,4(a + b) Thông thường khi cho HCl tác dụng với Na2CO3 thì học sinh thường xác định sản phẩm là NaCl, CO2 và H2O. Nó chỉ đúng trong trường hợp nHCl : nNa2CO3 ≥ 2:1. Về tổng quát thì có thể xảy ra 1 trong 2 hoặc cả 2 phản ứng sau đây: Na2CO3 + HCl NaCl + NaHCO3 (nếu nHCl : nNa2CO3 = 1:1 hoặc Na2CO3 dư) (1) Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O (nếu nHCl : nNa2CO3 = 2:1 hoặc HCl dư) (2) Nếu 1:1 < nHCl : nNa2CO3 < 2:1 thì xảy ra cả 2 phản ứng trên. Trong bài tập này chắc chắn có phản ứng (2) xảy ra vì có khí thoát ra nhưng dung dịch vẫn còn ion HCO3- vì khi cho nước vôi vào thì xuất hiện kết tủa. Có thể giải bài tập này như sau: Khi cho từ từ HCl vào dung dịch Na2CO3 thì thứ tự phản ứng xảy ra là: Na2CO3 + HCl NaCl + NaHCO3 b b b Sau phản ứng này còn dư (a – b) mol HCl nên tiếp tục xảy ra phản ứng: NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O (a – b) (a – b) (a – b) NaHCO3 còn dư phản ứng với Ca(OH)2: 2NaHCO3 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O (Lưu ý: Đây là phản ứng axit – bazơ chứ không phải là phản ứng trao đổi giữa muối với bazơ). V = 22,4(a – b) Chọn đáp án A. Bài 14: Trộn 100 ml dung dịch ZnCl2 2M với 200 ml NaOH thu được 17,325 gam kết tủa.

6

Nồng độ mol/l của dung dịch NaOH có thể là A. 2M. B. 2,25M.

C. 2,5M.

D. 2,75M.

Khi trộn 2 dung dịch trên thì xảy ra phản ứng trao đổi sinh ra chất kết tủa là Zn(OH) 2. Tuy nhiên Zn(OH)2 và một số hiđroxit như Al(OH)3, Sn(OH)2, Cr(OH)3... là chất lưỡng tính nên có thể tan trong dung dịch bazơ dư. Do đó phải xét tỉ lệ số mol các chất để giải các bài tập chứ không thể dựa vào số mol của một chất như trường hợp hiđroxit sinh ra không có tính lưỡng tính. Theo bài ra: - Số mol ZnCl2 = 0,1.2 = 0,2 mol - Số mol Zn(OH)2↓ =

= 0,175 mol.

Vì số mol Zn(OH)2 < số mol ZnCl2 nên phải xét 2 trường hợp: *Trường hợp 1: NaOH chưa đủ để tạo kết tủa Zn(OH)2 hoàn toàn. ZnCl2 + 2NaOH Zn(OH)2↓ + 2NaCl (*) 0,175 0,35 0,175 Nồng độ mol/l của dung dịch NaOH =

= 1,75 (M)

Trường hợp này loại vì kết quả không phù hợp với đề ra. *Trường hợp 2: Phản ứng (*) xảy ra hoàn toàn, NaOH còn dư nên hòa tan một phần Zn(OH)2. ZnCl2 + 2NaOH Zn(OH)2↓ + 2NaCl 0,2 0,4 0,2 Vì số mol Zn(OH)2 sau phản ứng là 0,175 nên đã có (0,2 – 0,175) = 0,025 (mol) Zn(OH) 2 bị hòa tan trong dung dịch NaOH. Zn(OH)2 + 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O 0,025 0,05 Nồng độ mol/l của dung dịch NaOH =

= 2,25 (M)

Chọn đáp án B.

7