Tài liệu Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi hoá thcs các dạng toán dung dịch

Chuyªn ®Ò dung dÞch I. C¸c kiÕn thøc c¬ b¶n - Kh¸i niÖm nång ®é dung dÞch. - Hai lo¹i nång ®é dung dÞch: + Nång ®é %. + Nång ®é mol/l - C«ng thøc tÝnh nång ®é dung dÞch: + C«ng thøc tÝnh nång ®é % C% = mct . 100% mdd + C«ng thøc tÝnh nång ®é mol/l n cM = V - C«ng thøc tÝnh ®é tan: S mct mdm .100 - C«ng thøc liªn hÖ gi÷a nång ®é % vµ ®é tan S C% = .100% 100  S - C«ng thøc liªn hÖ gi÷a C% vµ CM C %.10 D CM  M - C«ng thøc pha trén CM1 .V1  CM 2 .V2 C %1.m1  C %2.m2 - C«ng thøc ®êng chÐo: C%1 m1 C% 2 - C% C% C% 2 m 2 Víi C%2 C% C% - m2 C% C% 1 C M2 - CM - CM C CM2 V 2 C M2 C = C% 2 - C% - C%1 C% 1 C M 1 V1 Víi m1 C M1 II. Bµi tËp II.1. D¹ng to¸n ®é tan. C M1 C M2 V1 = V 2 CM - CM - C M1 1. D¹ng 1: Bµi to¸n liªn quan gi÷a ®é tan cña 1 chÊt vµ nång ®é % dung dÞch b·o hßa cña chÊt ®ã: * Bµi to¸n 1. ë 25oC ®é tan cña ®êng lµ 204g, NaCl lµ 36g. TÝnh nång ®é % b·o hoµ cña c¸c dung dÞch nµy. Gi¶i: - §é tan cña ®êng ë 25oC lµ 204g cã nghÜa lµ 100g níc hoµ tan ®îc 204g ®êng -> mdd = 304g => Nång dé % cña dung dÞch C% = 204 . 100% = 67,1% 304 ¸p dông c«ng thøc liªn hÖ gi÷a C% vµ ®é tan ta cã: S 36 C% = .100% = = 26,5% 100  S 100  36 2. D¹ng 2. Bµi to¸n tÝnh lîng chÊt tan trong tinh thÓ ngËm níc. TÝnh % khèi lîng níc kÕt tinh trong tinh thÓ ngËm níc. a/ C¸ch lµm: TÝnh khèi lîng mol cña tinh thÓ ngËm níc, tÝnh khèi lîng chÊt tan (níc) cã trong 1 mol tinh thÓ ngËm níc Dùa vµo quy t¾c tam suÊt t×m khèi lîng chÊt tan (níc) trong m gam tinh thÓ ngËm níc nµy. b/ VÝ dô : * Bµi to¸n 2. TÝnh khèi lîng CuSO4 cã trong 1 kg CuSO4. 5H2O . TÝnh % khèi lîng níc kÕt tinh trong xo®a Na2CO3.10H2O (Häc sinh tù gi¶i) 3. D¹ng 3. Bµi to¸n tÝnh lîng tinh thÓ ngËm níc cÇn cho thªm vµo dung dÞch cho s½n a/ C¸ch lµm: Dïng ®Þnh luËt b¶o toµn khèi lîng ®Ó tÝnh mdd (t¹o thµnh) = m tinh thÓ + m dd ( ban ®Çu) m ct (míi) = mct ( trong tinh thÓ) + m ct (trong dung dÞch ban ®Çu) ( Cã thÓ sö dông c«ng thøc ®êng chÐo ®Ó tÝnh. Víi ®iÒu kiÖn coi tinh thÓ ngËm níc nh mét dung dÞch vµ ta lu«n tÝnh ®îc nång ®é % cña dung dÞch nµy) b/ VÝ dô: * Bµi to¸n 3. TÝnh lîng tinh thÓ CuSO4.5H2O cÇn dïng ®Ó ®iÒu chÕ 500ml CuSO4 8% ( d= 1,1g/ml ) Gi¶i: mdd CuSO4 8% lµ: 500 . 1,1 = 550 (gam) khèi lîng CuSO4 cã trong lîng dung dÞch trªn lµ: Khi hßa tan tinh thÓ CuSO4.5H2O 250 gam x gam CuSO4 + 160 gam 44 gam H2 O Khèi lîng tinh thÓ CuSO4.5H2O cÇn lÊy lµ: * Bµi to¸n 4. 550.8%  44( g ) 100% 250.44  68, 75( g ) 160 KÕt tinh 500 ml dung dÞch Fe(NO3)3 0,1 M th× thu ®îc bao nhiªu gam tinh thÓ Fe(NO3)3.6H2O Gi¶i: Khi kÕt tinh dung dÞch Fe(NO3)3 + 6H2O Fe(NO3)3.6H2O Sè mol Fe(NO3)3.6H2O b»ng sè mol Fe(NO3)3 b»ng 500.0,1  0, 05( mol ) 1000 Khèi l¬ng tinh thÎ Fe(NO3)3.6H2O thu ®îc lµ: 0,05 . 350 = 17,5 (g) * Bµi to¸n 4. §Ó ®iÒu chÕ 560 gam dung dÞch CuSO4 16% cÇn ph¶i lÊy bao nhiªu gam dung dÞch CuSO4 8% vµ bao nhiªu gam tinh thÓ CuSO4.5H2O Gi¶i: §Æt khèi lîng dd CuSO4 8% cÇn lÊy lµ x gam , vµ khèi lîng CuSO4.5H2O lµ y gam Khèi lîng CuSO4 cã trong dung dÞch CuSO48% lµ: 8x 2 x  (g) 100 25 Trong 1 mol (250g) CuSO4.5H2O cã 160g CuSO4 . VËy trong y gam 160 y 16 CuSO4.5H2O cã  y( g ) 250 25 Trong 560 gam dd CuSO4 16% cã khèi lîng CuSO4lµ: 560.16 2240  (g) 100 25 Theo ®Þnh luËt b¶o toµn khèi lîng ta cã: 2 x 16 x 2240   25 25 25 x  y  560 Gi¶i hÖ ta cã : x = 480 (gam); y = 80(gam) 4. Lo¹i 4. Bµi to¸n tÝnh lîng chÊt tan ( tinh thÓ ngËm níc) t¸ch ra hay cÇn cho thªm vµo dung dÞch khi thay ®æi nhiÖt ®é dung dÞch b·o hßa cho tríc. a/ C¸ch gi¶i - TÝnh khèi lîng chÊt tan, khèi lîng dung m«i (níc) cã trong dung dÞch b·o hßa ë nhÖt ®« t1 - §Æt a lµ khèi lîng chÊt tan A cÇn thªm vµo( t¸ch ra) khæi dung dÞch ban ®Çu khi nhiÖt ®é thay ®æi tõ t1 ®Õn t2 ( t1# t2) ( nÕu lµ tinh thÓ ngËm níc cÇn ®Æt a lµ sè mol tinh thÓ cÇn thªm vµo hay t¸ch ra) - TÝnh khèi lîng chÊt tan, khèi lîng dung m«i (níc) cã trong dung dÞch b·o hßa ë nhiÖt ®é t2 - ¸p dông c«ng thøc tÝnh ®é tan ( c«ng thøc tÝnh nång ®é %) cña dung dÞch b·o hßa ®Ó t×m a b/ vÝ dô Bµi to¸n 5. ë 12 oC cã 1335 gam dung dÞch CuSO4 b·o hßa. §un nèng dung dÞch ®Õn 90 oC . Hái ph¶i thªm bao nhiªu gam CuSO4 ®Ó ®îc dung dÞch b·o hßa ë nhiÖt ®é nµy? BiÕt ë 12oC ®é tan cña CuSO4 lµ 33,5 vµ ë 90oC 80 Gi¶i §é tan cña CuSO4 ë 12 oC lµ 33,5cã nghÜa ë nhiÖt ®é nµy 100g níc hßa tan ®îc 33,5 g CuSO4 ®Ó t¹o thµnh 133,5 g dung dÞch CuSO4 b·o hßa VËy trong 1335g dung dÞch CuSO4 b·o hßa cã 1000g níc vµ 335 g CuSO4 §¹t khèi lîng CuSO4 cÇn thªm vµo lµ a gam. Khèi lîng chÊt tan vµ khèi lîng dung m«i trong dung dÞch b·o hßa CuSO4 ë 90 oC lµ: mCuSO4 = 335 + a (g); Khèi lîng dung m«i lµ 1000 (g) Êp dông c«ng thøc tÝnh ®é tan ta cã: SCuSO4  350  a .100  80  a  465( g ) 1000 VËy lîng CuSO4 cÇn thªm vµo lµ465 gam Bµi to¸n 6. ë 85oC cã 1877 gam dung dÞch b·o hßa CuSO4 . Lµm l¹nh dung dÞch ®Õn 25 oC hái cã bao nhiªu gam CuSO4.5H2O t¸c ra khái dung dÞch BiÕt ®é tan cña CuSO485oC lµ 87,7 vµ ë 25oC lµ 40. Gi¶i: §é tan cña CuSO4 ë 85 oC lµ 87,7 cã nghÜa ë nhiÖt ®é nµy 100g níc hßa tan ®îc 87,7 g CuSO4 ®Ó t¹o thµnh 187,7 g dung dÞch CuSO4 b·o hßa VËy trong 1877g dung dÞch CuSO4 b·o hßa cã 1000g níc vµ 877 g CuSO4 §¹t n lµ sè mol CuSO4.5H2O t¸ch ra khái dung dÞch khi h¹ nhiÖt ®é tõ 85oC ®Õn 25oC Lîng chÊt tan vµ dung m«i cßn trong dung dÞch ë nhÖt ®é ë 25oC lµ: mCuSO4  (877  160n) g mH 2O  (1000  90n) g ¸p dông c«ng thøc tÝnh ®é tan cña CuSO4 ë 25oC lµ SCuSO4  877  160n .100  40  n  3,847( mol ) 1000  90n VËy khèi lîng CuSO4.5H2O t¸ch ra khái dung dÞch lµ: 3,847.250 = 961,75 (g) II.2 To¸n nång ®é dung dÞch 1. D¹ng 1. TÝnh C% , CM ... * Bµi to¸n 1. TÝnh khèi lîng muèi ¨n vµ khèi lîng níc cÇn lÊy ®Ó pha chÕ thµnh 150 gam dung dÞch NaCl 5% * Bµi to¸n 2. Hßa tan 6,72 lÝt khÝ HCl ë ®ktc vµo 80,05 gam H2O ta ®îc dung dÞch axit HCl. Gi¶ sö sù hßa tan kh«ng lµm thay ®æi thÓ tÝch dung dÞch TÝnh C%, CM cña dung dÞch thu ®îc . TÝnh D cña dung dÞch ? 2. D¹ng 2. bµi to¸n pha l·ng hoÆc c« ®Æc ( sö dông c«ng thøc pha trén) * Bµi to¸n 3. Cã 60 gam dung dÞch NaOH 20%. TÝnh C% cña dung dÞch thu ®îc khi a/ Pha thªm 40 gam níc b/ C« ®Æc dung dÞch cho ®Õn khi cßn 50 gam * Bµi to¸n 4. CÇn thªm bao nhiªu lÝt níc vµo 400 ml dung dÞch H2SO4 15% ®Ó ®îc dung dÞch H2SO4 1,5M. BiÕt D H2SO4 = 1,6 gam/ml Gi¶i: Khèi lîng dung dÞch H2SO4 = 1,6 . 400 = 640 (gam) Khèi lîng H2SO4 cã trong dung dÞch lµ: mH 2 SO4  15.400 96  96( g )  nH 2 SO4   0,98(mol ) 100 98 Gäi x (lÝt) lµ thÓ tÝch H2O cÇn thªm vµo dung dÞch VËy thÓ tÝch dung dÞch míi lµ: x + 0,4 n 0,98  0,15  x  0, 253(l ) Tõ c«ng thøc CM   V x  0, 4 VËy lîng níc cÇn thªm vµo lµ 0,253 lÝt 3. D¹ng 3. Hßa tan 1 chÊt vµo níc hay mét dung dÞch cho s½n Gåm 3 bíc:( Cã hoÆc kh«ng s¶y ra ph¶n øng) Bíc 1. X¸c ®Þnh dung dÞch sau cïng cã chøa nh÷ng chÊt nµo?( cã bao nhiªu chÊt tan trong dung dÞch cã bÊy nhiªu nång ®é) Bíc 2. S¸c ®Þnh lîng chÊt tan cã trong dung dÞch sau cïng ( S¶n phÈm ph¶n øng, chÊt d) Bíc 3. X¸c ®Þnh khèi lîng, thÓ tÝch dung dÞch míi * ThÓ tÝch dung dÞch míi: - Khi hßa tan chÊt r¾n, khÝ vµo chÊt láng coi thÓ tÝch dung dÞch míi b»ng thÓ tÝch chÊt láng(cò) - Khi pha chÊt láng vµo chÊt láng (coi sù pha trén kh«ng lµm thay ®æi thÓ tÝch dung dÞch ) th× thÓ tÝch dung dÞch míi b»ng tæng thÓ tÝch c¸c chÊt láng ban ®Çu - NÕu bµi to¸n cho D dung dÞch míi th× thÓ tÝch dung dÞch míi ®îc m tÝnh: V  D * Khèi lîng dung dÞch míi Khèi lîng dung dÞch míi = Tæng khèi lîng c¸c chÊt tríc ph¶n øng – khèi lîng c¸c chÊt kÕt tña vµ bay h¬i ( nÕu cã) 3.1. Hßa tan mét chÊt vµo H2O (1dung dÞch kh¸c) kh«ng s¶y ra ph¶n øng. * Hßa tan mét chÊt vµo níc: tÝnh C%, CM vµ c¸c ®¹i lîng kh¸c th«ng thêng dùa vµo c«ng thøc tÝnh C%, CM * Hßa tan mét chÊt ( 1dung dÞch) vµ 1 dung dÞch míi kh«ng s¶y ra ph¶n øng: ( thêng lµ dung dÞch cïng lo¹i chÊt) Cã hai c¸ch: + sö dông ph¬ng ph¸p ®¹i sè: mct míi = + Sö dông c«ng thøc ®êng chÐo. *Bµi to¸n 5: Hßa tan 5,6 lÝt khÝ HCl ®ktc vµo 0,1 lÝt H2O ®Ó t¹o ra dung dÞch HCl. TÝnh nång ®é mol/l vµ nång ®ä C% cña dung dÞch thu ®îc ( häc sinh tù gi¶i) * Bµi to¸n 6. CÇn pha chÕ theo tØ lÖ nµo vÒ khèi lîng gi÷a hai dung dÞch KNO3 cã nång ®é % t¬ng øng lµ 45% vµ 15% ®Ó ®îc mét dung dÞch KNO3 20% Gi¶i: C¸ch 1. §Æt khèi lîng dung dÞch KNO3 45% vµ 15% cÇn lÊy lÇn lît lµ m1 vµ m2 gam cÇn pha trén víi nhau ®Ó dîc dung dÞch KNO3 20% Theo bµi ra ta cã: 45m1 15m2 (m  m2 )   20 1 100 100 100  m1 : m2  5 : 25  1: 5 VËy cÇn lÊy mét phÇn khèi lîng dung dÞch KNO3 trén víi 5 phÇn khèi lîng dung dÞch KNO3 ®Ó thu ®îc dung dÞch KNO3 nång ®é 20% C¸ch 2: ( sö dông ph¬ng ph¸p ®êng chÐo) * Bµi to¸n 7. TÝnh khèi lîng dung dÞch KOH 38% cÇn lÊy( D= 1,92g/ml) vµ lîng dung dÞch KOH 8% ( D = 1,039g/ml) ®Ó pha trén thµnh 4 lÝt dung dÞch KOH 20% ( D = 1,1g/ml) Gi¶i: C¸ch 1: Ph¬ng ph¸p ®¹i sè: mct1  mct2  mct3 mdd1  mdd 2  mdd3 C¸ch 2: Ph¬ng ph¸p ®êng chÐo Gäi khèi lîng dung dÞch KOH 38% cÇn lÊy vµ lîng dung dÞch KOH 8% cÇn lÊy lÇn lît lµ m1 vµ m2 12 38% m1 1 20% 8% 2 m 2 m1 m2 = 12 = 2 3 18 18 m1 m2 m1  m2 m3 4000.1,1     2 3 23 5 5 2m 4400.2 m1  3   1760( g ) 5 5 m2  m3  m1  4400  1760  2640( g ) 3.2 Pha trén s¶y ra ph¶n øng hãa häc * Bµi to¸n 8 : Cho 34.5 gam Na t¸c dông víi 167g níc. TÝnh C% cña dung dÞch thu ®îc sau ph¶n øng Gi¶i: Sè mol Na tham gia ph¶n øng: 34,5 nNa   1,5(mol ) 23 Ph¬ng tr×nh ph¶n øng: 2Na + 2H2O 2NaOH 2mol 2mol 1,5 mol xmol + H2 1mol ymol 2.1,5  1,5( mol ) 2 1,5.1 y  0, 75(mol ) 2  x Khèi lîng c¸c chÊt thu ®îc sau ph¶n øng lµ: mNa  1,5.40  60( g ) mH 2  0, 75.2  1,5( g ) Khèi lîng dung dÞch thu ®îc sau ph¶n øng la: mdd NaOH = 34,5 + 167 – 1,5 =200 ( gam) Nång ®é % cña dung dÞch sau ph¶n øng lµ: C%  60 100%  30% 200 * Bµi to¸n 9 : Cho 14,84 gam tinh thÓ Na2CO3 vµo b×nh chøa 500 ml dd HCl 0,4M ®îc dung dÞch D. TÝnh nång ®é mol/l cña c¸c dung dÞch thu dîc sau ph¶n øng Gi¶i: 14,84  0,14(mol ) 106  0,5.0, 4  0, 2( mol ) nNa2CO3  nHCl Ph¬ng tr×nh hãa häc 2 NaCl + CO2 + H2O Na2CO3 + 2 HCl Theo ph¬ng tr×nh tØ lÖ nNa2CO3 : nHCl  1: 2 Theo bµi ra ta cã tØ lÖ nNa CO : nHCl  0,14 : 0, 2 VËy Na2CO3 d cßn HCl ph¶n øng hÕt Theo ph¬ng tr×nh ta cã sè mol Na2CO3 ph¶n øng = 1/2 sè mol HCL vµ sè mol NaCl t¹o thµnh = 0,5.0,2 = 0,1 (mol) Sè mol Na2CO3 d lµ 0,14 – 0,1 = 0,04 (mol) Coi thÓ tÝch dung dÞch sau ph¶n øng b»ng thÓ tÝch dung dÞch HCl b»ng 0,5 lÝt N«ng ®é c¸c chÊt thu ®îc sau ph¶n øng lµ 2 3 CM NaCl  CM Na CO 2 3 0, 2  o, 4( M ) 0,5 0, 04   0, 08( M ) 0,5 * Bµi to¸n 10: Sôc 200 gam SO3 vµo 1 lÝt dung dÞch H2SO4 17% (D = 1,12g/ml) ®îc dung dÞch A. TÝnh nång ®é % cña dung dÞch A Gi¶i: Khi hßa tan SO3 vµo dung dÞch H2SO4 cã ph¶n øng SO3 + H2O H2SO4 (1) Theo (1) * Bµi to¸n 11: X¸c ®Þnh lîng dung dÞch SO3 vµ lîng dung dÞch H2SO4 49% cÇn lÊy ®Ó pha chÕ thµnh450 gam dung dÞch H2SO4 83,3% Gi¶i: §Æt khèi lîng SO3 cÇn lÊy lµ x gam , vËy khèi lîng dung dÞch H2SO4 49% cÇn lÊy lµ 450 – x gam Khi trén SO3 vµo dung dÞch H2SO4 cã ph¶n øng SO3 + H2O H2SO4 (1) 80g 98g xg 98 xg 80 Lîng H2SO4 sinh ra ë ph¶n ngs (1) lµ 98 xg 80 Lîng H2SO4 cã trong dung dÞch H2SO4 49% lµ: lµ: 450  x .49( g ) 100 Theo bµi ra khèi lîng H2SO4 (cã trong dung dÞch sau cïng lµ 83,3%) 450.83,3  374.85( g ) 100 Mµ lîng H2SO4 sinh ra ë ph¶n øng (1) vµ lîng H2SO4 trong dung dÞch H2SO4 49% b¨ng lîng H2SO4 cã trong dung dÞch sau khi trén . Theo bµi ra ta cã: 98 x (450  x).49   374,85 80 100  x  210( g ) VËy khèi lîng SO3 cÇn lÊy lµ 210 gam Khèi lîng dung dÞch H2SO4 cÇn lÊy lµ 450 – 210 = 240 gam * Bµi to¸n 12: X¸c ®Þnh klhèi lîng KOH 7,93 % cÇn lÊy ®Ó khi hßa tan vµo ®ã 47 gam K2O thu ®îc dung dÞch 21% Gi¶i: Gäi khèi lîng dung dÞch KOH cÇn lÊy lµ x gam th× khèi lîng KOH cã trong dung dÞch lµ 0,0793x gam PTHH: 2NaOH Na2O + H2O 94g 2.56g 47g 56g Khèi lîng KOH sinh ra ë (1) lµ 56 g MÆt kh¸c khèi lîng KOH (trong dung dÞch míi 21%):(56 + 0,0793)g Khèi lîng dung dÞch KOH míi: (47 + x) gam Theo bµi ra ta cã: 56  0, 0793 x .100%  21% 47  x Gi¶i ph¬ng tr×nh ta cã x b»ng 352,94 gam VËy khèi lîng dung dÞch KOH 7,93% cÇn lÊy lµ 352,94 gam. * Bµi to¸n 13: §Ó ®îc dung dÞch Zn(NO3)2 8% cÇn lÊy bao nhiªu gam muèi Zn(NO3)2 .6 H2O hßa tan vµo 500 ml níc. Häc sinh tù lµm. III. C¸c bµi to¸n vËn dông vÒ dung dÞch 1.Bµi tËp tÝnh nång ®é dung dÞch thu ®îc sau ph¶n øng Bµi 12.BDH Trung hßa dung dÞch NaHCO3 26% cÇn dïng dung dÞch H2SO4 19,6%. X¸c ®Þnh nång ®é % cña dung dÞch sau khi trung hßa. Bµi 14.BDH Cho 100 g dung dÞch Na2CO3 16,96% t¸c dông víi 200g dung dÞch BaCl2 10,4 % . Sau ph¶n øng läc bá kÕt tña thu dîc dung dÞch A. TÝnh C% cña c¸c chÊt tan trong dung dÞch A. Bµi 15.BDH Hßa tan mét lîng muèi cacbonat cña mét kim lo¹i hãa trÞ II b»ng axit H2SO4 14,7% . Sau khi khÝ kh«ng tho¸t ra n÷a läc boe chÊt r¾n kh«ng tan th× ®îc dung dÞch chøa 17% muèi sunfat tan. Hái kim lo¹i hãa trÞ II lµ nguyªn tè nµo? 2. Bµi tËp tÝnh nång ®é dung dÞch tríc khi ph¶n øng Bµi 16.BDH TÝnh C% cña dung dÞch H2SO4 nÕu biÕt r»ng khi cho mét lîng dung dÞch nµy t¸c dông víi mét lîng d hçn hîp Na, Mg th× lîng H2 tho¸t ra b»ng 4,5% lîng dung dÞch axit ®· dïng. Bµi 17.BDH Tén 50 ml dung dÞch Fe2(SO4)3 víi 100ml Ba(OH)2 thu ®îc kÕt tña A vµ dung dÞch B. Läc lÊy A ®em nung ë nhiÖt ®é cao ®Õn hoµn toµn thu ®îc 0,859 g chÊt r¾n. Dung dÞch B cho t¸c dông víi 100ml H 2SO4 0,05M th× t¸ch ra 0,466 gam kÕt tña. TÝnh nång ®é mol cña mçi dung dÞch ban ®Çu Bµi 18.BDH Dung dÞch A lµ dung dÞch HCl, dung dÞch B lµ dung dÞch NaOH . LÊy 10 ml dung dÞch A pha lo·ng b»ng níc thµnh mét lÝt th× thu ®ùoc dung dÞch HCl cã nång ®é 0,01 M . TÝnh nång ®é mol cña dung dÞch A. §Ó trung hßa 100g dung dÞch B cÇn 150 ml dung dÞch A. TÝnh C% cña dung dÞch B Bµi 19.BDH Bµi 20.BDH