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



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

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

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

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.

+ 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


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

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%

 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% 

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:


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


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

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.

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+

*β

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

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



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

(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