Bài tập về dung dịch , độ tan

TOÁN VỀ ĐỘ TAN VÀ TINH THỂ HIĐRAT I- KIẾN THỨC CƠ BẢN: 1)Công thức toán: a.Theo định nghĩa : S  mct mH ( gam/ 100g H2O) – dung môi xét là H2O 2O b.Mối quan hệ S và C%: S  hay C%  100 C% 100 100  C% ( C% là nồng độ % của dung dịch bão hòa) S 100% ( C% là nồng độ % của dung dịch bão hòa) 100  S 2) Bài toán xác định lượng kết tinh. * Khi làm lạnh một dung dịch bão hòa chất tan rắn thì độ tan thường giảm xuống, vì vậy có một phần chất rắn không tan bị tách ra ( gọi là phần kết tinh): + Nếu chất kết tinh không ngậm nước thì lương nước trong hai dung dịch bão hòa bằng nhau. + Nếu chất rắn kết tinh có ngậm nước thì lượng nước trong dung dịch sau ít hơn trong dung dịch ban đầu: mH 2O (dd sau)  mH 2O (dd bñ) - m H 2O (KT) * Các bước giải toán: TH1: chất kết tinh không ngậm nước TH 2: chất kết tinh ngậm nước 0 B1: Xác định mct và m H O có trong ddbh ở t B1: Xác định mct và m H O có trong ddbh ở t0 2 2 cao. cao. 0 B2: Xác định mct có trong ddbh ở t thấp B2: Đặt số mol của hiđrat bị kết tinh là a (mol)  mct (KT) vaø m H O (KT) (lượng nước không đổi) 2 mct  S m 100 H2O B3: Xác định lượng chất kết tinh: mKT  mct (nhieät ñoä cao)  mct (nhieät ñoä thaáp) B3: Lập phương trình biểu diễn độ tan của dung dịch sau ( theo ẩn a) S2  mct m H 2O 100  mct (t 0cao)  mct (KT) m H O(t 0cao)  m H2O(KT) *100 2 B4: Giải phương trình và kết luận. II. Phần bài tập : Dạng 1: Bài toán liên quan giữa độ tan của một chất và nồng độ phần trăm dung dịch bão hoà của chất đó. Bài 1: ở 400C, độ tan của K2SO4 là 15. Hãy tính nồng độ phần trăm của dung dịch K2SO4 bão hoà ở nhiệt độ này? (Đáp số: C% = 13,04%) Bài 2: Tính độ tan của Na2SO4 ở 100C và nồng độ phần trăm của dung dịch bão hoà Na2SO4 ở nhiệt độ này. Biết rằng ở 100C khi hoà tan 7,2g Na2SO4 vào 80g H2O thì được dung dịch bão hoà Na2SO4. Đáp số: S = 9g và C% = 8,257% Dạng 2: Bài toán tính lượng tinh thể ngậm nước cần cho thêm vào dung dịch cho sẵn. Cách làm: Dùng định luật bảo toàn khối lượng để tính: - Khối lượng dung dịch tạo thành = khối lượng tinh thể + khối lượng dung dịch ban đầu. - Khối lượng chất tan trong dung dịch tạo thành = khối lượng chất tan trong tinh thể + khối lượng chất tan trong dung dịch ban đầu. - Các bài toán loại này thường cho tinh thể cần lấy và dung dịch cho sẵn có chứa cùng loại chất tan. - Cách giải 2: B1: Tính % về khối lượng của muối có trong tinh thể B2: Áp dụng sơ đồ đường chéo Bài tập áp dụng: Bài 1: Tính lượng tinh thể CuSO4.5H2O cần dùng để điều chế 500 ml dung dịch CuSO4 8%( d = 1,1g/ml). Đáp số: Khối lượng tinh thể CuSO4.5H2O cần lấy là: 68,75g Bài 2: Để điều chế 560g dung dịch CuSO4 16% cần phải lấy bao nhiêu gam dung dịch CuSO4 8% trộn với bao nhiêu gam tinh thể CuSO4.5H2O. Hướng dẫn: Cách 1: Trong 560g dung dịch CuSO4 16% có chứa. ct CuSO4(có trong dd CuSO4 16%) = m 560.16 2240 = = 89,6(g) 100 25 Đặt mCuSO4.5H2O = x(g) 1mol(hay 250g) CuSO4.5H2O chứa 160g CuSO4 Vậy x(g) // chứa 160x 16x = (g) 250 25 dd CuSO4 8% có trong dung dịch CuSO4 16% là (560 – x) g m ct CuSO4(có trong dd CuSO4 8%) là m Ta có phương trình: (560  x).8 (560  x).2 = (g) 100 25 (560  x).2 16x + = 89,6 25 25 Giải phương trình được: x = 80. Vậy cần lấy 80g tinh thể CuSO4.5H2O và 480g dd CuSO4 8% để pha chế thành 560g dd CuSO4 16%. Cách 2: Tính toán theo sơ đồ đường chéo. Lưu ý: Lượng CuSO4 có thể coi như dd CuSO4 64%(vì cứ 250g CuSO4.5H2O thì có chứa 160g CuSO4). Vậy C%(CuSO4) = 160 .100% = 64%. 250 Dạng 3: Bài toán tính lượng chất tan tách ra hay thêm vào khi thay đổi nhiệt độ một dung dịch bão hoà cho sẵn. 1.TH1: Khi khối lượng tinh thể tách ra hay thêm vào không ngậm H 2O Cách làm 1 -Bước 1: Tính khối lượng chất tan và khối lượng dung môi có trong dung dịch bão hoà ở t 1(0C) -Bước 2 : Đặt a(g) là khối lượng chất tan A cần thêm hay đã tách ra khỏi dung dịch ban đầu, sau khi thay đổi nhiệt độ từ t1(0C) sang t2(0C) với t1(0C) khác t2(0C). -Bước 3: Tính khối lượng chất tan và khối lượng dung môi có trong dung dịch bão hoà ở t 2(0c. -Bước 4: áp dụng công thức tính độ tan hay nồng độ % dung dịch bão hoà(C% ddbh) để tìm a. -Bước 5: Thế giá trị a tìm được vào b2. Tính khối lượng theo yêu cầu. Cách làm 2: -B1 : Xác định mct , mH2O có trong ddbh ở t0 cao ( có thể ở t0 thấp nếu bài toán đưa từ ddbh có t0 thấp lên t0 cao ) -b1: Xác định mct có trong dd bảo hòa của t0 thấp (dạng toán này mH2O không đổi ). mct  S * mH2O 100 -B3: Xác định lượng kết tinh m(kt)=mct (ở nhiệt độ cao)-mct (ở nhiệt độ thấp); (Nếu là toán đưa ddbh từ t0 cao - > thấp) hoặc : m(kt thêm)=mct (ở nhiệt độ cao)-mct (ở nhiệt độ thấp) Bài tập áp dụng 1) Làm lạnh 600g ddbh NaCl từ 900C  100C thì có bao nhiêu gam tinh thể NaCl tách ra. Biết độ tan của NaCl ở 900C v 100C lần lượt là : 50gam ; 35 gam. Hướng dẫn : * Ở 900C có T = 50 gam nn ta có :  mNaCl (tan)  600  50  200g 150 100gam H2O ?  * Ở 100C có T = 35 g nn ta có :  mNaCl (tan)  400  35  140g 100 + 50g NaCl  150g ddbh ? 600g mH2O (dung moâi)  600  200  400g ( không đổi) 100 gam H2O hoà tan được 35 g NaCl 400g  ? Khối lượng NaCl kết tinh : 200 – 140 = 60 gam Bài 2: ở 120C có 1335g dung dịch CuSO4 bão hoà. Đun nóng dung dịch lên đến 900C. Hỏi phải thêm vào dung dịch bao nhiêu gam CuSO4 để được dung dịch bão hoà ở nhiệt độ này.Biết ở 120C, độ tan của CuSO4 là 33,5 và ở 900C là 80. Đáp số: Khối lượng CuSO4 cần thêm vào dung dịch là 465g. 3. Có 540 g ddbh AgNO3 ở 100C, đun nóng dd đến 600C thì phải them bao nhieu gam AgNO3 để đạt bảo hoà. Biết độ tan AgNO3 ở 100C v 600C lần lượt là 170g và 525gam. 2.TH2: khi khối lượng tinh thể tách ra hay thêm vào có ngậm H2O Cách làm 2: B1: xác định mct và mH2O có trong ddbh ở t0 B2: đặt số mol của hiđrat kết tinh là n mol. Suy ra mct (kết tinh) và mH2O(kết tinh) B3: lập phương trình biểu diễn độ tan của dung dịch sau (theo ẩn số n) S mct ( t0cao )  mct ( kÕt tinh lÊy ra ) mH O( t0cao )  mH2O( kÕt tinh lÊy ra )  2 mct mH2O B4: giải phương trình tìm n B5: thế vào B2 trả lời. Chú ý: * Khi làm lạnh một dung dịch bão hòa chất tan rắn thì độ tan thường giảm xuống, vì vậy có một phần chất rắn không tan bị tách ra ( gọi là phần kết tinh): + Nếu chất kết tinh không ngậm nước thì lương nước trong hai dung dịch bão hòa bằng nhau. + Nếu chất rắn kết tinh có ngậm nước thì lượng nước trong dung dịch sau ít hơn trong dung dịch ban đầu: mH 2O (dd sau)  mH 2O (dd bñ) - m H 2O (KT) Bài áp dụng : 1. Độ tan của CuSO4 ở 850C v 120C lần lượt là 87,7g và 35,5g . Khi làm lạnh 1877 gam dung dịch bão hòa CuSO4 từ 800C  120C thì có bao nhiêu gam tinh thể CuSO4.5H2O tách ra khỏi dung dịch. Hướng dẫn : Lưu ý vì chất kết tinh ngậm nước nên lượng nước trong dung dịch thay đổi Ở 850C , TCuSO  87,7 gam  187,7 gam ddbh có 87,7 gam CuSO4 + 100g H2O 4 1877g --------------- 877gam CuSO4 + 1000g H2O Gọi x l số mol CuSO4.5H2O tch ra  khối lượng H2O tách ra : 90x (g) Khối lượng CuSO4 tách ra : 160x( gam) Ở 120C, TCuSO  35,5 nên ta có phương trình : 4 887  160x 35,5  1000  90x 100 giải ra x = 4,08 mol Khối lượng CuSO4 .5H2O kết tinh : 250  4,08 =1020 gam Bài 2: ở 850C có 1877g dung dịch bão hoà CuSO4. Làm lạnh dung dịch xuống còn 250C. Hỏi có bao nhiêu gam CuSO4.5H2O tách khỏi dung dịch. Biết độ tan của CuSO4 ở 850C là 87,7 và ở 250C là 40. 3. Cho 0,2 mol CuO tan hoàn toàn H2SO4 20% đun nóng, sau đó làm nguội dung dịch đến 100C. Tính khối lượng tinh thể CuSO4. 5H2O đ tch ra khỏi dung dịch, biết rằng độ tan của CuSO4 ở 100C l 14,4 gam/100g H2O. ( ĐS: 30,7 gam ) Hướng dẫn : CuO + H2SO4  CuSO4 + H2O 0,2 0,2 0,2 0,2 ( mol) Khối lượng ddH2SO4 : 0, 2  98 100% = 98g 20 Khối lượng CuSO4 tạo ra : 0,2 160 = 32 gam Gọi x l số mol CuSO4.5H2O tch ra  mdd (sau pư ) = (0,2 80) + 98 – 250x ( gam) Vì độ tan của CuSO4 ở 100C l T = 14,4 gam , nn ta cĩ : 32  160x 14, 4 giải ra x = 0,1228 mol  mCuSO .5H O (KT)  30,7 gam  112  250x 114, 4 4 2 II.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Xác định mKCl kết tinh được sau khi làm nguội 604 g ddbh KCl ở 800C xuống 200C. SKCl ở 800C là: 51 g; ở 200C là: 34 g. (ĐS: mKCl kết tinh: 68 g) Bài 2: Độ tan của NaNO3 ở 1000C là 180 g, còn ở 200C là 88 g. Hỏi có bao nhiêu gam NaNO 3 kết tinh lại khi hạ nhiệt độ của 84 g ddbh NaNO3 từ 1000C xuống 200C ? (ĐS: 27.6 g) Bài 3: Tính lượng KBr có thể hòa tan trong 100 g dd KBr bão hòa ở 200C khi đốt nóng lên 1000C. Biết rằng nồng độ ddbh ở 200C là 39.5 % và ở 1000C là 51 %. Trong cả 2 trường hợp bỏ qua sự bốc hơi nước. (ĐS: 23.46 g ) Bài 4: Tính khối lượng NaCl kết tinh khi hạ nhiệt độ của 1800 g dd NaCl 30 % ở 400C xuống 200C. Biết độ tan của NaCl ở 200C là 36 g. (ĐS: 86.4 g) Bài 5. Có 600g dung dịch NaCl bão hoà ở 90 o C được làm lạnh xuống 0o C. Tính khối lượng muối kết tinh thu được biết độ tan của NaCl ở 90 o C là 50, ở 0o C là 35. Bài 6. Ở 25o C người ta đã hoà tan 450g KNO3 vào 500g nước cất thu được dung dịch A. Biết rằng độ tan của KNO3 ở 20o C là 32. Hãy xác định lượng KNO3 tách ra khỏi dung dịch A khi làm lạnh về 20o C. Bài 7. Xác định khối lượng muối KCl kết tinh được sau khi làm nguội 604g dung dịch KCl bão hoà ở 80o C xuống 20o C. Biết rằng độ tan của KCl ở 80o C và 20o C lần lượt là 51 và 34. Bài 8. Độ tan của NaNO3 ở 100o C là 180 và ở 20o C là 88. Có bao nhiêu gam NaNO3 kết tinh lại khi hạ nhiệt độ của 84g dung dịch NaNO3 bão hoà từ 100o C xuống 20o C.