Tải bản đầy đủ

Bài tập trắc nghiệm chương 2 kèm đáp án hóa vô cơ

Đáp án bài tập chương 2
Bài 1. Trong các tiểu phân sau đây, tiểu phân nào là acid, base, lưỡng tính theo
các thuyết:
a) Bronsted
b) Lewis
HSe-, O2- , K+.aq , HF, H2S, Mg2+ , BF3, Cl- , CH3COOH
Giải thích rõ lý do dự đoán. Nếu là acid – base Bronsted hãy cho biết
dạng acid và base liên hợp của chúng.
a) Theo thuyết Bronsted-Lawry, ta có; (căp acid – base trong ngoặc)
Chỉ có tính acid: K+aq (K+/KOH)
Chỉ có tính base: Cl- (HCl/Cl-), O2- (OH-/O2-)
Lưỡng tính: HSe- (H2Se/HSe-; HSe-/Se2-), HF(HF/F-) , H2S(H2S/HS-), CH3COOH
(CH3COOH/CH3COO-)
Mg2+ và BF3 khơng có tính acid-base Bronsted-Lawry
Theo thuyết Bronsted:
Acid là chất cho chất khác ion H+, base là chất nhận ion H+ từ chất khác.
Các anion Cl- và O2- khơng chứa proton nên chỉ có thể nhận proton.
Cation kali hydrat hóa có thể cho proton từ phân tử nước, khơng có khả năng nhận proton
nên chỉ mang tính acid.
Các chất có khả năng cho và nhận proton nên mang tính lưỡng tính:
HF (l) + HF (l)  H2F+ + F‾

H2S (l) + H2S(l)  HS- + H3S+
CH3COOH(l) + CH3COOH(l)  CH3COOH2+ + CH3OOHS- + H2O  H2S + OH- (HS- là base)
HS- + H2O  S2- + H3O+ (HS- là acid)
b) Theo thuyết Lewis
Acid là chất có orbital hóa trị trống có thể nhận cặp electron. Base là chất có cặp electron
hóa trị khơng phân chia.
Như vậy, các chất vừa có cặp electron khơng phân chia vừa có orbital còn trống sẽ là
chất lưỡng tính.
Về lý thuyết:
Chỉ có tính acid: Mg2+; K+.aq
Chỉ có tính base: Cl-, O2Lưỡng tính: Các chất còn lại.
Tuy nhiên trong thực tế nhiều chất chỉ thể hiện một tính chất vượt trội, tính chất còn lại
thể hiện rất yếu, thường khơng được nhắc đến.
Ví dụ: BF3 thực tế chỉ nhắc đến tính acid Lewis do trên ngun tử B có orbital trống.
Tuy nhiên trên ngun tử fluor có cặp electron khơng phân chia nên có thể thể hiện tính
base Lewis. Vì vậy, có thể hiểu được phản ứng thủy phân của BF3:
4BF3 + 3H2O = 3H[BF4] + B(OH)3

1


Trong trường hợp này BF3 vửa đóng vai trò acid Lewis khi liên kết với ion F- tạo phức
tetrafluoridoborat, vừa đóng vai trò base Lewis khi cung cấp ion fluoride. Nước cũng là
lưỡng tính khi vừa cho OH- vừa cho H+.
Đối với các chất chứa proton như HF CH3COOH, HSe- … thì thể hiện tính acid Lewis
trong phản ứng cho proton (H+). Tuy nhiên trong thực tế để thuận tiện, người ta tách ra
loại phản ứng cho nhận H+ là phản ứng Bronsted và các phản ứng cho nhận cặp electron
còn lại là phản ứng acid – base Lewis. Các chất vừa nêu nếu tác dụng bằng anion thì
đóng vai trò base lewis trong phản ứng.
HF(b. lewis) + BF3 = H[BF4]
4CH3COOH(b. lewis) + TiCl3 + 4NaHCO3 = Na[Ti(CH3COO)4] + 4NaCl + 4CO2 +
4H2O
Bài 2. Hãy cho
Tại sao ?
a)
b)
c)
d)

biết chất nào có tính acid mạnh hơn giữa các cặp chất sau đây?

Tl+aq và Pb2+aq
BCl3 và BBr3
Mg2+aq và Fe2+aq
Fe3+.aq và Al3+.aq

a) Tl+aq < Pb2+aq vì Pb2+ có mật độ điện tích dương lớn hơn Na+ và có cấu hình electron
trung gian
q 
Z Pb2 
1
2
( Tl 

0
,
74
;

 1,59)
0
rTl  1,36 A
rPb 2 1,26
b) BBr3 > BCl3 do hiệu ứng cộng hưởng trong bor chloride mạnh hơn trong brom
chloride.
c) Fe2+aq > Mg2+aq vì Fe2+ và Mg2+ có cùng điện tích và có bán kính xấp xỉ nhau
0

0

0

0

( rFe 2   0,80 A ; rAl 3  0,74 A) nhưng Fe2+ có lớp vỏ electron trung gian (3d6) trong khi
Mg2+ có lớp vỏ của khí hiếm (2s22p6).
d) Fe3+aq > Al3+aq vì Fe3+ và Al3+ có cùng điện tích và có bán kính xấp xỉ nhau
( rFe 3  0,67 A ; rAl 3  0,57 A) nhưng Fe3+ có lớp vỏ electron trung gian (3d5) trong khi
Al3+có lớp vỏ electron của khí hiếm (2s22p6).

Bài 3. Tại sao tồn tại các hợp chất: HF.BF3 , HF.SbF5 nhưng không tồn tại các
hợp chất H2.BF3 , F2BF3 , H2.SbF5, F2SBF5.
Các hợp chất HF.BF3 và HF.SbF5 là các phức. Cơng thức dạng phức như sau: H[BF4] và
H[SbF6]. Trong đó B ở trạng thái lai hóa sp3 và Sb ở trạng thái sp3d2. H+ nằm ở cầu
ngoại. Phản ứng giữa HF và BF3 và HF và SbF5 là phản ứng acid-base Lewis, trong đó
HF là base lewis và các chất còn lại là acid lewis. HF là phân tử phân cực mạnh nên trên
F có mật độ electron cao, thuận tiện cho việc cho đi cặp ectron, B còn 1 orbital 2p trống
và Sb còn orbital 5d trống để nhận cặp electron.

2


Trng hp H2 liờn kt khụng cú cc, cp electron duy nht nh ch gia 2 ht nhõn
hydro nờn khụng th cú tớnh base lewis. Trng hp F2 liờn kt F F khụng cú cc v rt
bn, do vy, mc dự nguyờn t fluor cũn cp electron khụng phõn chia, liờn kt cho nhn
F B v F Sb khụng mnh b gy liờn kt F F thnh F- v F+.
Bi 4: Hóy vit cỏc cp acid base liờn hp t nhng cht sau: H3PO4, HCl. Nhng
acid, base ny thay i tớnh cht nh th no trong cỏc dung dch nc, CH3COOH,
HCl (s dng cỏc hng s acid, base trong bng ó cho).
Cỏc cp acid base liờn hp: H3PO4/H2PO4- ; H4PO4+ /H3PO4 ; HCl/Cl- ; H2Cl+/HCl
Da vo mnh acid trong dung dch nc
HCl
: 107
H3PO4 : 10-2,21(I)
CH3COOH : 10-4,76
Cú th nhn xột:
a) H3PO4 l acid cú mnh trung bỡnh trong nc. L acid yu trong CH3COOH
lng. L base trong HCl lng.
b) HCl l acid mnh trong nc, l acid yu trong CH3COOH lng.
Baứi 5. Haừy xaực ủũnh acid - base Lewis trong caực phaỷn ửựng sau:
a) HF + SbF5 = H[SbF6]
b) AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
c) PtCl2 + 2NaCl = Na2[PtCl4]
d) Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)]4
a)
b)
c)
d)

HF (b.l) + SbF5(a.l.) = H[SbF6]
AgCl (a.l) + 2NH3(b.l) = [Ag(NH3)2]Cl
PtCl2 (a.l) + 2NaCl(b.l) = Na2[PtCl4]
Al(OH)3 (a.l) + NaOH(b.l) = Na[Al(OH)]4

Baứi 6. Haừy xaực ủũnh acid - base Usanovich trong caực phaỷn ửựng sau:
a) CaO + SiO2 = CaSiO3
b) Al2O3 + SiO2 = Al2SiO5
c) Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
d) 2Al(OH)3 + P2O5 = 2AlPO4 + 3H2O
e) 2NaH + B2H6 = 2Na[BH4]
Xỏc nh acid-base theo thuyt acid-base Usanovich:
a) CaO + SiO2 = CaSiO3
base

acid

b) Al2O3 + SiO2 = Al2SiO5
base

acid

c) Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
acid
base
3


d) 2Al(OH)3 + P2O5 = 2AlPO4 + 3H2O
base
acid
e) 2NaH + B2H6 = 2Na[BH4]
base
acid
Bài 7. Hãy cho biết những chất sau đây, chất nào là acid hoặc base trong HF
lỏng : BF3 ; SbF5 ; H2O.
Những chất sau đây trong HF lỏng: BF3 ; SbF5 ; H2O
H2O là base Bronsted-Lawry trong HF lỏng:
HF + H2O  H3O+ + F‾
BF3 và SbF5 là acid Lewis trong HF lỏng:
BF3 + HF  H[BF4]
SbF5 + HF  H[BF6]
Bài 8. Hãy sắp xếp các oxide và acid-oxy trong mỗi dãy theo trật tự tính acid
tăng dần, giải thích?
a) H5IO6, HIO3, HIO
b) H2SO4, H2TeO4, H2CrO4
c) MnO, MnO2, Mn2O7, Mn2O3
a) HIO < H5IO6 < HIO3
Giải thích: Theo quy tắc Paoling với acid-oxy đơn phân tử có cơng thức tổng qt
XOm(OH)n , m càng lớn tính acid nấc phân ly thứ nhất càng mạnh
b) H2CrO4 < H2TeO4 < H2SO4
Giải thích: Các acid này có cùng giá trị m nên độ mạnh acid phụ thuộc vào độ âm điện
của ngun tố tạo acid. Ngun tố tạo acid có độ âm điện càng cao thì acid-oxy càng
mạnh.
c) MnO < Mn2O3 < MnO2 < Mn2O7
Giải thích: Tính acid tăng theo dãy trên là do tỷ số q/r tăng (cation có số oxy hóa càng
cao thì bán kính càng nhỏ)
Ion
Mn2+ Mn3+ Mn4+ Mn7+
r(Å) 0,91
0,70
0,52
0,46
q/r
2,20
4,29
7,69
15,22
Bài 9: Trong các hợp chất của Mn+2 và Mn+4 thì hợp chất nào tan được nhiều hơn
trong HCl, hợp chất nào tan được nhiều hơn trong NaOH? Giải thích? Từ kết quả
này kết luận thế nào về tính acid – base của những hợp chất khác số oxy hóa của
cùng ngun tố?
Mn+4 có số oxi hóa cao hơn Mn+2, bán kính nhỏ hơn (Mn4+ (0,52Å) , Mn2+ (0,91Å)) nên
mật độ điện tích dương cao hơn, vì vậy hợp chất của Mn(4+) có tính acid cao hơn và tính
base thấp hơn hợp chất của Mn(2+). Do đó, hợp chất Mn(2+) dễ dàng tác dụng hơn hợp

4


chất Mn(4+) với dung dịch có tính acid như HCl, còn hợp chất Mn(4+) dễ tác dụng hơn
hợp chất Mn(2+) với dung dịch có tính base như NaOH.
Kết luận: đối với các hợp chất khác số oxi hóa của cùng một ngun tố, tính acid tăng
khi số oxi hóa tăng.
Bài 10. Tính Got,298 của các phản ứng dưới đây:
a) HNO3 (dd) + Ag(OH)(dd)
b) H3BO3 (dd) + NH4OH (dd)
c) H3PO4(dd) + KOH (dd)
d) CH3COOH (dd) + LiOH (dd)
Nhận xét phản ứng nào xảy ra hoàn toàn, phản ứng nào xảy ra không
hoàn toàn. Rút ra nhận xét tổng quát về khả năng phản ứng giữa các acid
và base.
a/ Xét phản ứng giữa acid niric và bạc hydroxide
Ag(OH) + HNO3 = AgNO3 + H2O
Phương trình ion-phân tử có dạng:
Ag(OH) (dd) + H+ (dd) = Ag+ (dd) + H2O(l)

K cb 

K Ag (OH )
K H 2O

Mà : G 0pu , 298   RT ln K cb  8,314  298  ln(10 2 , 3  1014 )  66,8kJ
Vậy phản ứng này xảy ra hồn tồn
b/ Xét mức phản ứng nấc thứ nhất của H3BO3 với ammoniac:
Acid boric trong nước chỉ phân li một nấc và theo phương trình:
H3BO3 + H2O  H+ + [B(OH)4]‾
Vì vậy phản ứng giữa acid boric và ammoniac xảy ra:
H3BO3 + NH4OH  NH4[B(OH)4]
Phương trình ion-phân tử có dạng:
H3BO3(dd) + NH4OH(dd)  NH4+ (dd)+ [B(OH)4]‾ (dd)
K1,H 3 BO3  K NH 3 . H 2O
K cb 
 10 0,005
K H 2O
Mà: G 0pu , 298  8,314  298  ln 10 0, 005  12,4 J / mol
Phản ứng thuận nghịch.
c/ Với H3PO4 và KOH , tính lần lượt cho từng nấc phân li của acid phosphoric:
*Phản ứng với nấc phân li thứ nhất của acid phosphoric:
K1,H 3PO4
H3PO4(dd)+ OH ‾(dd) H2PO4‾(dd)+ H2O(l) K cb 
K H 2O
Vậy: G 0pu , 298  8,314  298  ln(10 2 ,12  1014 )  67,785kJ
Phản ứng này xảy ra hồn tồn.
**Phản ứng với nấc phân li thứ 2 của acid phosphoric:
K 2, H 3 PO4
H2PO4‾(dd) + OH‾(dd)  HPO42-(dd) + H2O(l) K cb 
K H 2O
5


Vậy: G 0pu , 298  8,314  298  ln(10 7 , 21  1014 )  38,743kJ ≈ -40kJ
Phản ứng này cũng được coi là xảy ra hồn tồn.
*** Phản ứng với nấc phân li thứ 3 của acid phosphoric:
K 3,H 3 PO4
HPO42-(dd) + OH‾(dd)  PO43-(dd) + H2O(l) K cb 
K H 2O
Vậy: G 0pu , 298  8,314  298  ln(10 12, 38  1014 )  9,243kJ
Phản ứng này xảy ra khơng đến cùng.
Kết luận: khi cho KOH tác dụng với acid phosphoric trong nước thì khơng thể điều chế
đến chỉ có muối K3PO4.
d/ Xét phản ứng giữa acid acetic và liti hydroxide
CH3COOH + LiOH  LiCH3COO + H2O
Phương trình ion-phân tử có dạng:
CH3COOH(dd) +LiOH(dd)  Li+(dd)+CH3COO‾(dd)+ H2O(l)
K CH 3COOH  K LiOH
K cb 
KH O
Vậy: G 0pu , 298  8,314  298  ln(10 4 , 76  10 0 ,17  1014 )  51,752kJ
Vậy phản ứng này xảy ra hồn tồn.
Nhận xét. Các ví dụ trên cho thấy:
Phản ứng xảy ra hồn tồn:
+ giữa acid mạnh và base khơng q yếu
+ giữa acid khơng q yếu và base mạnh
Phản ứng xảy ra một phần giữa acid mạnh va base q yếu (và ngược lại)
Phản ứng khơng xảy ra giữa acid rất yếu base có độ mạnh trung bình yếu (và ngược lại)
Ghi chú: Khi xét khả năng xảy ra phản ứng này cần tính cho từng nấc phân li của
acid và base đa chức.
Bài 11. Khi pha dung dòch nước các muối: AlCl3 , SnCl2, Fe2(SO4)3 , CrCl3 người ta
thường dùng dung dòch HCl loãng (hoặc dung dòch H2SO4) loãng) chú
không dùng nước nguyên chất. Giải thích tại sao?
Các muối AlCl3 , SnCl2, Fe2(SO4)3 , CrCl3 đều là muối của acid mạnh và base yếu nên
trong dung dịch sẽ thủy phân thành hydroxide kim loại và acid.
Do đó khi trước khi hòa tan các muối vào nước người ta dùng dung dịch HCl lỗng
(hoặc dung dịch H2SO4 lỗng) để tăng nồng độ [H+] làm ngăn cản q trình thuỷ phân
Ví dụ: AlCl3
AlCl3 = Al3+ + 3ClAl3+ + 3H20  Al(OH)3 ↓+ 3H+ (*)
Ghi chú: Vì các kết tủa hydroxide rất khó tan trong acid lỗng nên nếu để sự thủy
phân xảy ra thì cần lượng acid để hòa tan trở lại nhiều hơn lượng acid ngăn ngừa sự
thủy phân xảy ra.
Bài 12. Có dung dòch cùng nồng độ mol của các chất sau đây:

6


a) Na2S
b) NaCH3COO
c) Na3PO4
Dung dòch nào có pH lớn nhất ? Nhỏ nhất ? Tính pH của các dung dòch ở
nồng độ 0,1M
Vì Na+ là acid liên hợp của base rất mạnh là NaOH nên pH dung dịch thay đổi tùy thuộc
vào độ mạnh các base là anion. Tính độ mạnh của các base theo cặp acid base liên hợp:
HS‾/S2- ; CH3COOH/CH3COO‾ ; HPO42-/PO43K H 2O
10 14
K b,S 2 
 12 ,89  10 1,11
K a , HS  10
K b,CH COO  
3

K b, PO 3
4

K H 2O
K a ,CH 3COOH

K H 2O
K a , HPO 2 





10 14
 10 9, 24
10 4, 76

10 14
 10 1, 62
12 , 38
10

4

So sánh độ mạnh 3 base tăng theo dãy: CH3COO‾ < PO43- < S2- , tử đây có thể nhận xét là
với dung dịch cùng nồng độ, dung dịch Na2S có pH lớn nhất và dung dịch NaCH3COO
có pH nhỏ nhất.
Tính pH các dung dịch muối trên ở nồng độ 0,1M
a)
S2- + H2O 
HS- + OHBan đầu:
0,1M
0
0
Lúc cân bằng: (0,1-  )


[OH  ][ HS  ] K H 2O
2
K cb 


 10 1,11    0,0575
2
[S ]
K a ,HS  (0,1   )
pOH  1,24  pH  12,76

b)
Ban đầu:
Lúc cân bằng:
K cb 

CH3COO- + H2O 
0,1M
(0,1-  )

CH3COOH + OH0
0



K H 2O
[OH  ][CH 3COOH ]
2
2



 10 9, 24    10 5,12

[CH 3COO ]
K a ,CH 3COOH (0,1   ) 0,1

pOH  5,12  pH  8,88
c)
PO43- + H2O  HPO42- + OHBan đầu:
0,1M
0
0
Lúc cân bằng:
(0,1-  )



K H 2O
[OH  ][ HPO42 ]
2
K cb 


 10 1, 62    0,0384
3
[ PO 4 ]
K a ,HPO 2 (0,1   )
4

pOH = 1,415  pH = 12,585

7


Bài 13. Sắp xếp sự thủy phân của AlCl3 tăng dần khi cho vào các chất dưới đây:
a) Nước
b) Dung dòch FeCl2
c) Dung dòch NaCH3COO
d) Dung dòch Na2HPO4
e) Dung dòch NaF
Mức độ thủy phân của nhôm chloride tăng dần theo dãy sau:
NaF < FeCl2 < H2O < NaCH3COO < Na2HPO4
Giải thích:
AlCl3 là một hợp chất mang tính acid, vì khi hòa tan vào dung môi có chứa nước thì
AlCl3 sẽ sinh ra H+: Al3+ + H2O  Al(OH)2- + H+
Al(OH)2- + H2O  Al(OH)2- + H+
Al(OH)2- + H2O  Al(OH)3 + H+
Do vậy khi môi trường càng có tính base mạnh OH‾ sẽ kết hợp với ion H+ càng nhiều
nghóa là các can bằng trên sẽ dòch chuyển chiều thuận theo nguyên lý Le Chartelier,
do vậy AlCl3 sẽ thủy phân càng nhiều.
Vì vậy ta sẽ xét dung dịch nào có tính base càng cao thì AlCl3 trong dung dịch
đó thủy phân càng mạnh.
a) H2O là dd trung tính.
b) Dung dịch FeCl2 có sự thủy phân:
Fe2+ + H2O  Fe(OH)+ + H+

Kn
10 14
 3.89  1010.11 , dung dòch mang tính acid
Ka=
Kb 2 10
c) Dung dòch NaCH3COO có sự thủy phân:
CH3COO- + H2O  CH3COOH +OH-

K n 1014
 4.76  109.24 ,dung dòch mang tính base yếu.
Kb=
K a 10
d) Dung dòch Na2HPO4 có sự thủy phân:
HPO42- + H2O  PO43- + H3O+
Ka3= 10-12.38
HPO42- + H2O  H2PO4- + OH-

Kn
1014
 7.21  106.79
Kb=
K a 2 10
So sánh thấy Ka3<e) Dung dòch NaF có sự thủy phân:
F- +H2O  HF- +OH-

8


K n 1014
 3.18  1010.82
Kb=
K a 10
Dung dịch mang tính base rất yếu.
Tuy nhiên ion F- là 1 base cứng nên tạo phức rất bền với ion Al3+ là 1 acid cứng. Hằng
số khơng bền của phức [AlF6]3- bằng: 10-20,67 nên phần lớn ion Al3+ tạo phức với F-. Mức
độ thủy phân của Al3+ khi có mặt ion F- yếu hơn mức độ thủy phân của nó trong nước
1011,13 lần (xem bài giảng)
Bài 14. Viết phương trình phản ứng thủy phân của các hợp chất cộng hóa trò sau
nay:
a) SiCl4
b) PI3
c) TiOSO4
d) BCl3
e) MnF7
f) SO2Cl2
a)
b)
c)
d)
e)
f)

SiCl4 + 2H2O = SiO2 + 4HCl
PI3 + 3H2O =
H3PO3
+ 3HI
TiOSO4 + H2O = TiO2 + H2SO4
BCl3 + 3H2O = H3BO3 + 3HCl
MnF7 + 4H2O = HMnO4 + 7HF
SO2Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl

Bài 15. Hằng số thủy phân nấc thứ nhất của một số cation được cho dưới đây:
ion
Na+ Mg2+ Ca2+ Ba2+ Al3+ Fe2+ Fe3+ Ag+
rion (Ao)
0,98 0,74 1,04 1,38 0,57 0,80 0,67 1,13
Ktp
10-15 10-11,2 10-12,6 10-13,2 10-5,1 10-9,5 10-2,2 10-6,2
a) Có nhận xét gì về sự phụ thuộc giữa điện tích và kích thước của cation
với khả năng thủy phân của nó?
b) Vì sao Fe2+ thủy phân mạnh hơn Mg2+ mặc dù cả hai ion có cùng điện
tích +2 và Fe2+ có bán kính ion lớn hơn Mg2+?
c) Giải thích tương tự cho trường hợp so sánh hằng số thủy phân nấc thứ
nhất giữa Al3+ và Fe3+ và giữa Na+ và Ag+.
Tính q/r:
Ion
q/r

Na+
1,02

Mg2+
2,70

Ca2+
1,92

Ba2+
1,45

Al3+
5,26

Fe2+
2,5

Fe3+
4,48

Ag+
0,88

a) Về quy luật, điện tích (số oxy hóa) ion càng lớn, bán kính càng nhỏ thì khả năng thủy
phân càng tăng. Có thể xét các dãy Na+ , Mg2+ , Ca2+, Ba2+ hay so sánh giữa Fe2+ và Fe3+
thấy rõ quy luật này. Giá trị q/r (q-là số oxy hóa) có ảnh hưởng lớn nhất đến sự thủy phân
nói riêng và sự phân cực ion nói chung.
b) Fe2+ thủy phân mạnh hơn Mg2+ dù cả 2 đều có cùng điện tích và Fe2+ có bán kính ion
hơi lớn hơn Mg2+ vì Fe2+ có cấu hình ion trung gian còn Mg2+có cấu hình ion 8e- nên
Fe2+có độ thủy phân mạnh hơn.

9


c) Tương tự vậy ta có : Al3+ có cấu hình ion 18e-, Fe3+ có cấu hình ion trung gian nên mặc
dù bán kính của Fe3+ hơi lớn hơn của Al3+ vẫn có: Ktp,Fe > Ktp,Al. Na+ có cấu hình ion 8e-,
còn Ag+ có cấu hình 18e- nên mặc dù bán kính Ag+ lớn hơn Na+ vẫn có: Ktp,Ag >> Ktp,Na
Bài 16: Cho một hỗn hợp acid HCl và H3PO4, có thể dùng phương pháp chuẩn độ để
xác định nồng độ từng acid trong hỗn hợp không? Nêu nguyên tắc và giải thích quá
trình chuẩn độ?
Để xác định nồng độ từng acid HCl và H3PO4 trong hỗn hợp, có thể dùng phương pháp
chuẩn độ thể tích acid- base với chất chuẩn là dung dịch NaOH 0,1N
Nguyên tắc của phương pháp chuẩn độ acid – base:
Khi chuẩn acid bằng base có nồng độ (N1) biết trước, lấy một lượng chính xác acid
(V2) bằng pipet, nếu xác định được chính xác thể tích cần dung của dung dịch base (V1)
để trung hòa hết lượng acid này thì có thể tính nồng độ dung dịch acid (N2) theo công
thức:
VN
N2  1 1
V2
Việc xác định thể tích chính xác của dung dịch base chuẩn cần dùng nhờ có sự chuyển
màu của chất chỉ thị ở điểm tương đương (điểm trung hòa hết acid). Ở pH gần điểm
tương đương, chỉ cần thêm vào một lượng nhỏ dung dịch NaOH pH thay đổi nhảy vọt.
Khoảng pH có sự thay đổi nhảy vọt là bước nhảy của phép chuẩn độ. Chất chỉ thị acid
base là một acid (base) yếu có màu của phân tử trung hòa và màu của ion khác biệt. Khi
chất chỉ thị có khoảng chuyển màu trong khoảng bước nhảy, chúng ta biết được chính xác
thể tích NaOH cần dùng.
Để xác định thể tích chính xac của dung dịch base chuần cần lấy cho phép phân tích
HCl sử dụng chỉ thị metyl cam hay phenolphthalein đều được vì bước nhảy của phép
chuẩn độ chứa cả hai khoảng pH đổi màu của 2 chỉ thị này.
Sử dụng metyl cam có thể xác định chính xác thể tích của dung dịch base cần lấy cho
phép phân tích nấc thứ nhất H3PO4. Điểm tương đương của phép chuẩn là 4,665 pH.
Sử dụng chỉ thị phenolphthalein có thể xác định chính xác thể tích của dung dịch base
cần lấy cho phép phân tích nấc thứ hai H3PO4. Điểm tương đương của phép chuẩn là
9,795 pH.
Quá trình chuẩn độ:
Bước 1: Lấy 10 ml dung dịch acid cần chuẩn bằng pipet bầu 10ml cho vào erlen 100ml.
Cho vào vài giọt chỉ thị metyl cam. Cho NaOH vào erlen đến khi dung dịch đổi màu từ
đỏ sang vàng. Dừng lại, ghi thể tích V1 NaOH tiêu tốn. Trong bước chuẩn độ này toàn bộ
acid hydroclohydric và nấc 1 của acid phosphoric được trung hòa:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O
Bước 2: Lấy 10 ml dung dịch acid cần chuẩn chuẩn bằng pipet bầu 10ml cho vào erlen
100ml. Cho vào erlen vài giọt chỉ thị phenolphtalein. Cho NaOH vào erlen đến khi dung
dịch chuyển qua màu tím. Dừng lại ghi thể tích V2 NaOH tiêu tốn. Trong bước chuẩn độ
này toàn bộ acid hydroclohydric và đến nấc 2 của acid phosphoric được trung hòa:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O

10


V3 = V2 – V1 là lượng NaOH tiêu tốn cho chuẩn acid phosphoric từ nấc 1 đến nấc 2:
NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O
Vậy nồng độ acid phosphoric tính bằng đẳng thức:
0,1V3
N H 3 PO4 
10
V4 = V1 – V3 là lượng NaOH dùng chuẩn độ HCl, nồng độ HCl tính theo đẳng thức:
0,1V4
N HCl 
10
Chỉ thị metyl cam (pKa = 3,75): dạng phân tử acid có màu đỏ, dạng ion base liên hợp có
màu vàng. Khoảng chuyển màu của metyl cam là 3,1 – 4,4 pH

Chỉ thị phenolphthalein (pK = 9,1): dạng phân tử acid không màu, dạng ion base liên
hợp màu tím. Khoảng chuyển màu 8,2 – 10 pH.

Bài 17: Hãy dự đoán pKa của các proton có màu đỏ trong các hợp chất sau đây:
a. CH3CH2CH2CO2H (butyric acid) b. CH3OH2+ (oxonium ion).
Cho biết thêm (H3O+) có pKa -1.74.
a) Acid butyric CH3CH2CH2COOH
So sánh độ mạnh acid butyric với acid acetic. Nhóm CH3CH2CH2 đẩy electron mạnh
hơn CH3 nên liên kết O-H trong acid butyric kém phân cực hơn liên kết O-H trong acid
axetic, vì vậy acid butyric yếu hơn acid acetic. Suy ra acid buteric có pK > 4,76
b) Oxonium ion CH3OH2+
CH3 là gốc đẩy electron, nên làm tăng mật độ electron trên O, tuy nhiên CH3OH2+ có
pKa < -1,74 như vậy không chỉ sự tăng mật độ electron trên O mà độ có cực lớn của

11


phân tử nước và trạng thái lai hóa sp3 mạnh của nguyên tử O trong phân tử nước đóng vai
trò quan trọng trong việc giữ ion H +.
Bài 18: Xác định chiều ưu thế của phản ứng thuận nghịch sau đây:
Cho thêm NH4+ (ammonium ion, pKa 9.24).
Tính thế đẳng áp chuẩn của phản ứng:
K cb 

K NH 3 . K1, H 2CO3 10 4,76.10 6,35
[ NH 4 ][ HCO3 ]


 10 2,89
[ NH 3 . H 2O ][ H 2CO3 ]
K H 2O
10 14

G0298,pư = -298x8,314lnKcb = -16,49 kJ/mol
Phản ứng thuận nghịch với ưu thế về chiều thuận.
Khi cho thêm chất làm tăng ion NH4+, thì theo nguyên lý Le Chaterlier cân bằng sẽ
chuyển dịch về phía phản ứng nghịch.
(Có thể lý luận khác như sau: Vì Kcb là hằng số nên khi nồng độ NH4+ tăng, để Kcb không
đổi thì nồng độ HCO3- phải giảm xuống, suy ra cân bằng chuyển dịch sang chiều nghịch)
Bài 19: Ước tính pKa của các vòng hydrogen sau đây:

Biết CH3CH2OH (ethanol)có pKa 15.9 và phenol, pKa 9.95.
a) So sánh với H2N – H , vì nhóm CH3 đẩy electron +I còn H có +I = 0, suy ra pKa của
CH3NH2 nhỏ hơn pKa của NH3. Vì phân ly kiểu acid của NH3 trong dung dịch nước
không thể đo được nên có thể so sánh gián tiếp qua tính base của hai chất này. CH3NH2
có tính base lớn hơn NH3 nên có pKb < 4,76.
b) Cả ethanol và (CH3)3COH đều có H linh động của nhóm OH, tuy nhiên (CH3)3COH
có đến 3 nhóm CH3 gây hiệu ứng đẩy electron (+I) so với ethanol chỉ có 1 nhóm CH3,
làm mật độ electron của nguyên tử C nối với nhóm OH tăng lên, dẫn đến cặp electron của
liên kết C – O lệch thêm về phía nguyên tử O, làm giảm độ linh động của H trong nhóm
OH, do đó tính axit của (CH3)3COH kém hơn CH3 CH2OH
pKa (CH3)3COH > pKa CH3CH2OH = 15,9
c) Vì hợp chất có nhóm –OCH3 gây hiệu ứng +C ( O còn cặp e chưa ghép đôi), đẩy
electron qua các hệ liên hợp π của vòng thơm; kết quả là O liên kết với hidro linh động
được tăng cường mật độ điện tích âm, làm giảm khả năng hút cặp e góp chung với H linh
động. Do đó tính acid giảm so với phenol.
pKa p-CH3OC6H4OH > pKa C6H5OH = 9,95

12


Bài 20: Xác định chiều ưu thế của cân các phản ứng T-N sau:
a/

b/
Biết pKa của C6H5CO2H (benzoic acid) là 4.19. H3O+ (hydronium ion, pKa -1.74).
a) Tính thế đẳng áp của phản ứng:
K cb

K1,H 3 PO 4
[C6 H 5COOH ][ H 2 PO 4 ]
10 2,12


 10 2 ,07
[C 6 H 5COO  ][ H 3 PO 4 ] K C6 H 5COOH 10 4 ,19

G0298,pư = -298x8,314lnKcb = -11,81kJ/mol
Phản ứng thuận nghịch với ưu thế theo chiều thuận.
b) CH3CH2OH2+ có độ mạnh acid tương đương H3O+ nên phản ứng khơng có chiều
ưu thế. Ở đây nhóm đẩy electron C2H5 làm tăng mật độ electron trên O đến mức
sự giữ H+ của C2H5OH tương đương H2O
Hằng số phân ly acid của một số hợp chất:
Acid
H2SO4

K
10 (1)
10-1,94 (2)

Acid
H5IO6

H2SeO3

H2CrO4

HMnO4

10-2,62 (1)
10-8,32 (2)
103 (1)
10-1,88 (2)
102,3

HNO3

101,64

H3PO4

HClO

10-7,3

CH3COOH

HClO2
HAlO2

10-1,97
10-12,4

HCl
H2CrO4

H2SeO4

3

H3VO4
H3BO3

K
10
(1)
-8,27
10
(2)
-14,98
10
(3)
-0,98
10
(1)
-6,5
10 (2)
10-8,95 (2)
10-14,4 (3)
10-9,24 (1)
-1,55

Acid

K
-3,18

HF

10

H3PO3

10-1,8 (1)
10-6,7 (2)
1011

HI
H4SiO4

10-2,12 (1)
10-7,21 (2)
10-12,38 (3)
10-4,76

H2S

107
101 (1)
3,16.10-7 (2)

H3PO2

H2CO3

10-9,9 (1)
10-11,8 (2)
10-13,7 (3)
10-6,99 (1)
10-12,89 (2)
10-6,35 (1)
10-10,32 (2)
10-1,23 (1)

13


Acetic Acid
Benzoic Acid
Boric Acid
Carbonic Acid

1.7 x 10-5
6.3 x 10-5
5.9 x 10-10
4.3 x 10-7
4.8 x 10-11
4.9 x 10-10
1.7 x 10-4
4.9 x 10-10
6.8 x 10-4
1.1 x 10-2
8.9 x 10-8
1.2 x 10-13
3.5 x 10-8
4.5 x 10-4
5.6 x 10-2
5.1 x 10-5
6.9 x 10-3
6.2 x 10-8
4.8 x 10-13
1.6 x 10-2
7.0 x 10-7
1.3 x 10-5
1.4 x 10-4
1.3 x 10-2
6.3 x 10-8

HC2H3O2
HC7H5O2
H3BO3
H2CO3
HCO3HCNO
HCHO2
HCN
HF
HSO4H2S
HSHClO
HNO2
H2C2O4
HC2O4H3PO4
H2PO4HPO42H2PHO3
HPHO3
HC3H5O2
HC3H3O3
H2SO3
HSO3

Cyanic Acid
Formic Acid
Hydrocyanic Acid
Hydrofluoric Acid
Hydrogen Sufate ion
Hydrogen Sulfide
Hypochlorous Acid
Nitrous Acid
Oxalic Acid
Phosphoric Acid

Phosphorus Acid
Propionic Acid
Pyruvic Acid
Sulfurous Acid

Hằng số phân ly base của một số hợp chất:
Base
NH3.H2O
AgOH

K
-4,755

10
10-2,3

Base
Fe(OH)2
Fe(OH)3

K
10
(2)
-10,74
10
(2)
-11,87
10
(3)
-3,89

Base
LiOH
V(OH)3

K
-0,17

10
10-11,08 (3)

14


10-1,4 (2)
10-0,64 (2)

Ca(OH)2
Ba(OH)2

Al(OH)3
Mg(OH)2

10-8,86 (3)
10-2,6 (2)

10-3,3 (2)

Mn(OH)2

Ammonia

NH3

1.8 x 10-5

Aniline
Dimethylamine
Ethylamine
Hydrazine
Hydroxylamine
Methylamine
Pyridine
Urea

C6H5NH2
(CH3)2NH
C2H5NH2
N2H4
NH2OH
CH3NH2
C5H5N
NH2CONH2

4.2 x 10-10
5.1 x 10-4
4.7 x 10-4
1.7 x 10-6
1.1 x 10-8
4.4 x 10-4
1.4 x 10-9
1.5 x 10-14

Tích số tan của một số chất:
Chất
Fe(OH)3

Fe(OH)2
Cr(OH)3

T
3+

3

[Fe ][OH-]
[FeOH2+][OH-]2
[Fe(OH)2+][OH-]
[Fe2+][OH-]2
[Fe(OH)+][OH-]
[Cr3+][OH-]3
[CrOH2+][OH-]2

-37,3

10
10-25,7
10-16,4
10-15
10-9,3
10-30,2
10-20,2

Chất
Al(OH)3

Sn(OH)2
Ag2O

T
3+

- 3

[Al ][OH ]
[AlOH2+][OH-]2
[H+][AlO2-]
[Sn2+][OH-]2
[SnOH+][OH-]
[Ag+][OH-]

-32

10
10-23
10-12,8
10-26,2
10-17,1
10-7,8

Hằng số không bền của một số phức chất:
Phức
[AlF6]3[Al(OH)4]-

K
1020,67
10-33

Phức
K
3[Fe(SCN)6] 10-3,23
[Ag(S2O3)2]3- 10-13,46

Phức
K
3[Co(SCN)6] 10-2,2
[CuCl2]10-5,35

Phân nhóm bài làm:
Nhóm 1: 1, 6, 11, 16;
Nhóm 2: 2, 7, 12, 17;
Nhóm 3: 3,8,13,18;
Nhóm 4: 4, 9, 14, 19;
Nhóm 5: 5, 0, 15, 20

15



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×