Hóa Vô Cơ Bách Khoa HCM - Đáp án Bài Tập Chương ml

Đáp án bài tập chương 2

Baøi 1. Trong caùc tieåu phaân sau ñaây, tieåu phaân naøo laø acid, base,löôõng tính theo caùc thuyeát:

a) Bronsted

b) Lewis

HSe-, O2- , K+.aq , HF, H2S, Mg2+ , BF3, Cl- , CH3COOH

Giaûi thích roõ lyù do döï ñoaùn. Neáu laø acid – base Bronsted haõy cho bieát daïng acid vaø base lieân hôïp cuûa chuùng.

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 không 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- không chứa proton nên chỉ có thể nhận proton.

Cation kali hydrat hóa có thể cho proton từ phân tử nước, không 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)DH2F+ + F‾

H2S (l) + H2S(l)DHS-+H3S+

CH3COOH(l) + CH3COOH(l) D CH3COOH2+ + CH3OO-

HS- + H2O D H2S + OH- (HS‑ là base)

HS- + H2O D 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 không phân chia.

Như vậy, các chất vừa có cặp electron không 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-, O2-

Lưỡng 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 không được nhắc đến.

Ví dụ: BF3 thực tế chỉ nhắc đến tính acid Lewis do trên nguyên tử B có orbital trống. Tuy nhiên trên nguyên tử fluor có cặp electron không 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

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 acidLewis trong phản ứng cho proton (H+). Tuy nhiên trong thực tế để thuận tiện, người ta tách ra loại phản ứng cho nhận H+ làphản ứng Bronstedvà 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

Baøi 2.Haõy cho bieát chaát naøo coù tính acid maïnh hôn giöõa caùc caëp chaát sau ñaây? Taïi sao ?

a) Tl+aqvaø Pb2+aq

b) BCl3 vaø BBr3

c) Mg2+aqvaø Fe2+aq

d) Fe3+.aq vaø Al3+.aq

a) Tl+aq<Pb2+aqvìPb2+có mật độ điện tích dương lớn hơnNa+ và có cấu hình electron trung gian

b) BBr3>BCl3 dohiệu ứng cộng hưởng trong bor chloride mạnh hơn trong brom chloride.

c) Fe2+aq > Mg2+aq vì Fe2+ và Mg2+cócùng điện tích và có bán kính xấp xỉ nhau nhưng Fe2+ có lớp vỏ electron trung gian (3d6) trong khi Mg2+ có lớp vỏ của khí hiếm (2s22p6).

d) Fe3+aq >Al3+aq vìFe3+ và Al3+ có cùng điện tích và có bán kính xấp xỉ nhau nhưng Fe3+ có lớp vỏ electron trung gian (3d5) trong khi Al3+có lớp vỏ electron của khí hiếm (2s22p6).

Baøi 3. Taïi sao toàn taïi caùc hôïp chaát: HF.BF3 , HF.SbF5 nhöng khoâng toàn taïi caùc hôïp chaát H2.BF3 , F2BF3 , H2.SbF5, F2SBF5.

Các hợp chất HF.BF3 và HF.SbF5 là các phức. Công 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 orbital2p trống và Sb còn orbital 5d trống để nhận cặp electron.

Trường hợp H2 liên kết không có cực, cặp electron duy nhất định chỗ giữa 2 hạt nhân hydro nên không thể có tính base lewis. Trường hợp F2 liên kết F – F không có cực và rất bền, do vậy, mặc dù nguyên tử fluor còn cặp electronkhông phân chia, liên kết cho nhận F → B và F → Sb không đủ mạnh để bẻ gẫy liên kết F – Fthành F- và F+.

Bài 4: Hãy viết các cặp acid – base liên hợp từ những chất sau: H3PO4, HCl. Những acid, base này thay đổi tính chất như thế nào trong các dung dịch nước, CH3COOH, HCl (sử dụng các hằng số acid, base trong bảng đã cho).

Các cặp acid base liên hợp: H3PO4/H2PO4- ; H4PO4+ /H3PO4 ; HCl/Cl- ; H2Cl+/HCl

Dựa vào độ mạnh acid trong dung dịch nước

HCl: 107

H­3­­­­PO4 : 10-2,21(I)

CH3COOH: 10-4,76

Có thể nhận xét:

a) H3PO4 là acid có độ mạnh trung bình trong nước. Là acid yếu trong CH3COOH lỏng. Là base trong HCl lỏng.

b) HCl là acid mạnh trong nước, là acid yếu trong CH3COOH lỏng.

Baøi 5. Haõy xaùc ñònh acid - base Lewis trong caùc phaûn öùng 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) HF (b.l)+SbF5(a.l.)=H[SbF6]

b) AgCl (a.l)+2NH3(b.l)=[Ag(NH3)2]Cl

c) PtCl2 (a.l) +2NaCl(b.l)=Na2[PtCl4]

d) Al(OH)3 (a.l) + NaOH(b.l)= Na[Al(OH)]4

Baøi 6.Haõy xaùc ñònh acid - base Usanovich trong caùc phaûn öùng 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]

Xác định acid-base theo thuyết acid-base Usanovich:

a) CaO+SiO2=CaSiO3

baseacid

b) Al2O3+SiO2=Al2SiO5

baseacid

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

acidbase

d) 2Al(OH)3+P2O5=2AlPO4 +3H2O

baseacid

e) 2NaH+B2H6=2Na[BH4]

baseacid

Baøi 7. Haõy cho bieát nhöõng chaát sau ñaây, chaát naøolaø acid hoaëc basetrong HF loûng : BF3 ;SbF5 ;H2O.

Những chất sau đây trong HF lỏng: BF3 ;SbF5 ;H2O

H2O là base Bronsted-Lawry trong HF lỏng:

HF+ H2ODH3O+ + F‾

BF3và SbF5 là acid Lewis trong HF lỏng:

BF3 + HFDH[BF4]

SbF5+ HF DH[BF6]

Baøi 8.Haõy saép xeáp caùc oxide vaø acid-oxy trong moãi daõy theo traät töï tính acid taêng daàn, giaûi 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 công thức tổng quát 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 nguyên tố tạo acid. Nguyên 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 nguyên 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 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 nguyên tố, tính acid tăng khi số oxi hóa tăng.

Baøi 10.Tính DGot,298 cuûa caùc phaûn öùng döôùi ñaây:

a) HNO3 (dd) +Ag(OH)(dd)

b) H3BO3 (dd)+ NH4OH (dd)

c) H3PO4(dd) + KOH (dd)

d) CH3COOH (dd) + LiOH (dd)

Nhaän xeùt phaûn öùng naøo xaûy ra hoaøn toaøn, phaûn öùng naøo xaûy ra khoâng hoaøn toaøn. Ruùt ra nhaän xeùt toång quaùt veà khaû naêng phaûn öùng giöõa caùc acid vaø 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)

Mà :

Vậy phản ứng này xảy ra hoàn toàn

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 DH+ + [B(OH)4]‾

Vì vậy phản ứng giữa acid boric và ammoniac xảy ra:

H3BO3 +NH4OHDNH4[B(OH)4]

Phương trình ion-phân tử có dạng:

H3BO3(dd) +NH4OH(dd) DNH4+ (dd)+ [B(OH)4]‾ (dd)

Mà:

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 nhấtcủa acid phosphoric:

H3PO4(dd)+ OH ‾(dd)D H2PO4‾(dd)+ H2O(l)

Vậy:

Phản ứng này xảy ra hoàn toàn.

**Phản ứng với nấc phân li thứ 2 của acid phosphoric:

H2PO4‾(dd) + OH‾(dd) D HPO42-(dd) + H2O(l)

Vậy: ≈ -40kJ

Phản ứng này cũng được coi là xảy ra hoàn toàn.

*** Phản ứng với nấc phân li thứ 3 của acid phosphoric:

HPO42-(dd) + OH‾(dd) D PO43-(dd) + H2O(l)

Vậy:

Phản ứng này xảy ra không đến cùng.

Kết luận: khi cho KOH tác dụng với acid phosphoric trong nước thì không thể điều chế đến chỉ có muối K3PO4.

d/ Xét phản ứng giữa acid acetic và liti hydroxide

CH3COOH+LiOHDLiCH3COO +H2OPhương trình ion-phân tử có dạng:

CH3COOH(dd) +LiOH(dd)D Li+(dd)+CH3COO‾(dd)+ H2O(l)

Vậy:

Vậy phản ứng này xảy ra hoàn toàn.

Nhận xét. Các ví dụ trên cho thấy:

Phản ứng xảy ra hoàn toàn:

+ giữa acid mạnh và base không quá yếu

+ giữa acid không quá yếu và base mạnh

Phản ứng xảy ra một phần giữa acid mạnh va base quá yếu (và ngược lại)

Phản ứng không xảy ra giữa acid rất yếu base có độ mạnh trung bình yếu (và ngược lại)

Ghi chú: Khi xét khả năng xảy raphản ứng này cần tính cho từng nấc phân li của acid và base đa chức.

Baøi 11. Khi pha dung dòch nöôùc caùc muoái: AlCl3 , SnCl2, Fe2(SO4)3 , CrCl3 ngöôøi ta thöôøng duøng dung dòch HCl loaõng (hoaëc dung dòch H2SO4) loaõng) chuù khoâng duøng nöôùc nguyeân chaát. Giaûi thích taïi 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 loãng (hoặc dung dịch H2SO4 loãng) để tăng nồng độ [H+] làm ngăn cản quá trình thuỷ phân

Ví dụ: AlCl3

AlCl3 = Al3+ + 3Cl-

Al3+ + 3H20 D Al(OH)3 ↓+ 3H+ (*)

Ghi chú: Vì các kết tủa hydroxide rất khó tan trong acid loãng 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.

Baøi 12.Coù dung dòch cuøng noàng ñoä mol cuûa caùc chaát sau ñaây:

a) Na2Sb) NaCH3COOc) Na3PO4

Dung dòch naøo coù pH lôùn nhaát ? Nhoû nhaát ?Tính pH cuûa caùc dung dòch ôû noàng ñoä 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-/PO43-

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 D HS- + OH-

Ban đầu:0,1M 00

Lúc cân bằng:(0,1- )

b) CH3COO- + H2O D CH3COOH + OH-

Ban đầu:0,1M00

Lúc cân bằng:(0,1- )

c) PO43- + H2O D HPO42- + OH-

Ban đầu:0,1M00

Lúc cân bằng:(0,1- )

pOH = 1,415 ÞpH = 12,585

Baøi 13. Saép xeáp söï thuûy phaân cuûa AlCl3 taêng daàn khi cho vaøo caùc chaát döôùi ñaây:

a) Nöôùc

b) Dung dòch FeCl2

c) Dung dòch NaCH3COO

d) Dung dòch Na2HPO4

e) Dung dòch NaF

Möùc ñoä thuûy phaân cuûa nhoâm chloride taêng daàn theo daõy sau:

NaF < FeCl2 < H2O < NaCH3COO < Na2HP­O4

Giaûi thích: AlCl3 laø moät hôïp chaát mang tính acid, vì khi hoøa tan vaøo dung moâi coù chöùa nöôùc thì AlCl3 seõ sinh ra H+:Al3+ + H2O D Al(OH)2- + H+

Al(OH)2- + H2O D Al(OH)2- + H+

Al(OH)2- + H2O D Al(OH)3 + H+

Do vaäy khi moâi tröôøng caøng coù tính base maïnh OH‾ seõ keát hôïp vôùi ion H+ caøng nhieàu nghóa laø caùc can baèng treân seõ dòch chuyeån chieàu thuaän theo nguyeân lyù Le Chartelier, do vaäy AlCl3 seõ thuûy phaân caøng nhieàu.

Vì vaäy ta sẽ xeùt dung dịch naøo coù tính base caøng cao thì AlCl3 trong dung dịch ñoù thủy phân càng mạnh.

a) H2O laø dd trung tính.

b) Dung dịch FeCl2 coù söï thuûy phaân:

Fe2+ + H2O DFe(OH)+ + H+

Ka= , dung dòch mang tính acid

c) Dung dòch NaCH3COO coù söï thuûy phaân:

CH3COO- + H2O DCH3COOH + OH -

Kb= ,dung dòch mang tính baseyếu.

d) Dung dòch Na2HPO4 coù söï thuûy phaân:

HPO42- + H2O D PO43- + H3O+

K­a3= 10-12.38

HPO42- + H2O D H2PO4- + OH­ -

Kb=

So saùnh thaáy Ka3<<Kb neân dung dòch mang tính base trung bình.

e) Dung dòch NaF coù söï thuûy phaân:

F- +H2O D HF- +OH-

Kb=

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 không 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)

Baøi 14. Vieát phöông trình phaûn öùng thuûy phaân cuûa caùc hôïp chaát coäng hoùa trò sau nay:

a) SiCl4 b) PI3c) TiOSO4

d) BCl3e) MnF7f) SO2Cl2

a)SiCl4 +2H2O=SiO2+4HCl

b)PI3+3H2O=H3PO3+3HI

c)TiOSO4+H2O=TiO2+ H2SO4

d)BCl3+3H2O=H3BO3 +3HCl

e)MnF7+4H2O=HMnO4+7HF

f)SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl

Baøi 15. Haèng soá thuûy phaân naác thöù nhaát cuûa moät soá cation ñöôïc cho döôùi ñaây:

ionNa+Mg2+Ca2+Ba2+Al3+Fe2+Fe3+Ag+

rion (Ao)0,980,741,041,380,570,800,671,13

Ktp10-1510-11,210-12,610-13,210-5,110-9,510-2,210-6,2

a) Coù nhaän xeùt gì veà söï phuï thuoäc giöõa ñieän tích vaø kích thöôùc cuûa cation vôùi khaû naêng thuûy phaân cuûa noù?

b) Vì sao Fe2+ thuûy phaân maïnh hôn Mg2+ maëc duø caû hai ion coù cuøng ñieän tích +2 vaø Fe2+ coù baùn kính ion lôùn hôn Mg2+?

c) Giaûi thích töông töï cho tröôøng hôïp so saùnh haèng soá thuûy phaân naác thöù nhaát giöõa Al3+ vaø Fe3+ vaø giöõa Na+ vaø Ag+.

Tính q/r:

Ion	Na+	Mg2+	Ca2+	Ba2+	Al3+	Fe2+	Fe3+	Ag+
q/r	1,02	2,70	1,92	1,45	5,26	2,5	4,48	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.

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:

Việc xác định thể tích chính xáccủa dung dịch base chuẩn cần dùngnhờ 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 thểxác 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

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:

V4 = V1 – V3 là lượng NaOH dùng chuẩn độ HCl, nồng độ HCl tính theo đẳng thức:

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 vậyacid butyric yếu hơn acid acetic. Suy ra acid buteric có pK > 4,76

b) Oxonium ion CH3OH2+

CH3là gốc đẩy electron, nên làm tăng mật độ electron trên O, tuy nhiên CH3OH2+ có pKa < -1,74như vậy không chỉ sự tăng mật độ electron trên O mà độ có cực lớn của 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:

DG0298,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 cópKb < 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 CH3CH2OH

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

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:

DG0298,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 không có chiều ưu thế. Ở đây nhóm đẩy electronC2H5 làm tăng mật độ electrontrên O đến mức sự giữ H+ của C2H5OH tương đương H2O

Haèng soá phaân ly acidcuûa moät soá hôïp chaát:

Acid	K	Acid	K	Acid	K
H2SO4	103 (1) 10-1,94 (2)	H5IO6	10-1,55 (1) 10-8,27 (2) 10-14,98 (3)	HF	10-3,18
H2SeO3	10-2,62 (1) 10-8,32 (2)	H2CrO4	10-0,98 (1) 10-6,5 (2)	H3PO3	10-1,8 (1) 10-6,7 (2)
H2SeO4	103 (1) 10-1,88 (2)	H3VO4	10-8,95 (2) 10-14,4 (3)	HI	1011
HMnO4	102,3	H3BO3	10-9,24 (1)	H4SiO4	10-9,9 (1) 10-11,8 (2) 10-13,7 (3)
HNO3	101,64	H3PO4	10-2,12 (1) 10-7,21 (2) 10-12,38 (3)	H2S	10-6,99 (1) 10-12,89 (2)
HClO	10-7,3	CH3COOH	10-4,76	H2CO3	10-6,35 (1) 10-10,32 (2)
HClO2	10-1,97	HCl	107	H3PO2	10-1,23 (1)
HAlO2	10-12,4	H2CrO4	101 (1) 3,16.10-7 (2)

Acetic Acid	HC2H3O2	1.7 x 10-5
Benzoic Acid	HC7H5O2	6.3 x 10-5
Boric Acid	H3BO3	5.9 x 10-10
Carbonic Acid	H2CO3	4.3 x 10-7
	HCO3-	4.8 x 10-11
Cyanic Acid	HCNO	4.9 x 10-10
Formic Acid	HCHO2	1.7 x 10-4
Hydrocyanic Acid	HCN	4.9 x 10-10
Hydrofluoric Acid	HF	6.8 x 10-4
Hydrogen Sufate ion	HSO4-	1.1 x 10-2
Hydrogen Sulfide	H2S	8.9 x 10-8
	HS-	1.2 x 10-13
Hypochlorous Acid	HClO	3.5 x 10-8
Nitrous Acid	HNO2	4.5 x 10-4
Oxalic Acid	H2C2O4	5.6 x 10-2
	HC2O4-	5.1 x 10-5
Phosphoric Acid	H3PO4	6.9 x 10-3
	H2PO4-	6.2 x 10-8
	HPO42-	4.8 x 10-13
Phosphorus Acid	H2PHO3	1.6 x 10-2
	HPHO3	7.0 x 10-7
Propionic Acid	HC3H5O2	1.3 x 10-5
Pyruvic Acid	HC3H3O3	1.4 x 10-4
Sulfurous Acid	H2SO3	1.3 x 10-2
	HSO3	6.3 x 10-8

Haèng soá phaân ly base cuûa moät soá hôïp chaát:

Base	K	Base	K	Base	K
NH3.H2O	10-4,755	Fe(OH)2	10-3,89 (2)	LiOH	10-0,17
AgOH	10-2,3	Fe(OH)3	10-10,74 (2) 10-11,87 (3)	V(OH)3	10-11,08 (3)
Ca(OH)2	10-1,4 (2)	Al(OH)3	10-8,86 (3)	Mn(OH)2	10-3,3 (2)
Ba(OH)2	10-0,64 (2)	Mg(OH)2	10-2,6 (2)

Ammonia	NH3	1.8 x 10-5
Aniline	C6H5NH2	4.2 x 10-10
Dimethylamine	(CH3)2NH	5.1 x 10-4
Ethylamine	C2H5NH2	4.7 x 10-4
Hydrazine	N2H4	1.7 x 10-6
Hydroxylamine	NH2OH	1.1 x 10-8
Methylamine	CH3NH2	4.4 x 10-4
Pyridine	C5H5N	1.4 x 10-9
Urea	NH2CONH2	1.5 x 10-14

Tích soá tan cuûa moät soá chaát:

Chaát	T	Chaát	T
Fe(OH)3	[Fe3+][ OH- ] 3 [FeOH2+][ OH - ] 2 [Fe(OH)2+][ OH - ]	10-37,3 10-25,7 10-16,4	Al(OH)3	[Al3+][ OH - ] 3 [AlOH2+][ OH - ] 2 [H+][AlO2-]	10-32 10-23 10-12,8
Fe(OH)2	[Fe2+][ OH - ] 2 [Fe(OH)+][ OH - ]	10-15 10-9,3	Sn(OH)2	[Sn2+][ OH - ] 2 [SnOH+][ OH - ]	10-26,2 10-17,1
Cr(OH)3	[Cr3+][ OH - ] 3 [CrOH2+][ OH - ] 2	10-30,2 10-20,2	Ag2O	[Ag+][ OH - ]	10-7,8

Haèng soá khoâng beàn cuûa moät soáphöùc chaát:

Phöùc	K	Phöùc	K	Phöùc	K
[AlF6]3-	1020,67	[Fe(SCN)6]3-	10-3,23	[Co(SCN)6]3-	10-2,2
[Al(OH)4]-	10-33	[Ag(S2O3)2]3-	10-13,46	[CuCl2]-	10-5,35

Phaân nhoùm baøi laøm:

Nhoùm 1: 1, 6, 11, 16;

Nhoùm 2: 2, 7, 12, 17;

Nhoùm 3: 3,8,13,18;

Nhoùm 4: 4, 9, 14, 19;

Nhoùm 5: 5, 0, 15, 20