Xây dựng hệ thống lý thuyết và bài tập phần chiết dành cho học sinh giỏi thi Quốc gia và Quốc tế

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

D

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

ẠO

Đ

G

N

H Ư

TR ẦN

B

10 00

A

Ó

H

Í-

-L

ÁN

TO

IỄ N

Đ

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN 1. Tên sáng kiến:Xây dựng hệ thống lý thuyết và bài tập phần chiết dành cho học sinh giỏi thi Quốc gia và Quốc tế.

2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:Giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi thi Quốc gia, khu vực và quốc tế.

3. Thời gian áp dụng sáng kiến:Từ năm 2012 đến 2015.

4. Tác giả: Họ và tên: Vũ Văn Hợp.

Năm sinh: 1979.

Nơi thường trú: 53 Nguyễn Thi, Phường Thống Nhất, Thành phố Nam Định,tỉnh Nam Định.

Trình độ chuyên môn: Thạc sỹ.

Chức vụ công tác: Giáo viên.

Nơi làm việc:Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, tỉnh Nam Định. Địa chỉ liên hệ: 370 Đường Vị Xuyên, thành phố Nam Định, tỉnh Nam Định. Điện thoại: 03503640297.

5. Đồng tác giả: a. Họ và tên: Phạm Trọng Thịnh.

Năm sinh: 1987.

Nơi thường trú: 69 Lương Văn Can, thành phố Nam Định.

Trình độ chuyên môn: Cử nhân.

Chức vụ công tác: Giáo viên.

Nơi làm việc:Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, tỉnh Nam Định. Địa chỉ liên hệ: 370 Đường Vị Xuyên, thành phố Nam Định, tỉnh Nam Định. Điện thoại: 03503640297. b. Họ và tên: Trần Việt Hưng.

Năm sinh: 1992.

Nơi thường trú: 247 Trần Quang Khải, thành phố Nam Định.

Trình độ chuyên môn: Cử nhân.

Chức vụ công tác: Giáo viên.

Nơi làm việc:Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, tỉnh Nam Định. Địa chỉ liên hệ: 370 Đường Vị Xuyên, thành phố Nam Định, tỉnh Nam Định. Điện thoại: 03503640297.

6. Đơn vị áp dụng sáng kiến: Tên đơn vị:TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ HỒNG PHONG. Địa chỉ: 370 VỊ XUYÊN, TP NAM ĐỊNH. Điện thoại: 03503 640 297.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

1 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

MỤC LỤC

B.

Thực trạng trước khi có sáng kiến kinh nghiệm

3

C.

Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm

4

I.

Lý thuyết

N

3

Ơ

Điều kiện, hoàn cảnh tạo ra sáng kiến kinh nghiệm

H

A.

I.2.

Định luật phân bố

II.

Xây dựng hệ thống bài tập

ẠO

II.1. Các bài tập cơ bản

Đ

II.2. Các bài tập nâng cao Kết luận

D.

Hiệu quả do sáng kiến kinh nghiệm đem lại

E.

Cam kết

4 7 7

12 29 29 29

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

III.

4

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Định nghĩa chiết

.Q

I.1.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

4

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Trang

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

2 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

A. ĐIỀU KIỆN, HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: Chiết để tách các chất là một phương pháp được sử dụng rất nhiều trong hoá học phân tích và trong đời sống. Từ rất lâu, người ta đã sử dụng các dung môi như nước để tách các chất màu ra

H

Ơ

N

khỏi các cành, lá, hoa, quả hoặc sử dụng rượu để chiết tách thuốc có trong các loại thảo dược.

Phương pháp tách đó được gọi là phương pháp chiết lỏng-rắn. Bên cạnh đó, phương pháp chiết

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

DỰNG HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP PHẦN CHIẾTDÀNH CHO HỌC SINH GIỎI THI QUỐC GIA VÀ QUỐC TẾ” Chúng tôi hy vọng với chuyên đề này, các giáo viên và học sinh có thêm những tài liệu bổ ích nhằm phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu của bản thân.

Mục đích của đề tài:Vận dụng lý thuyết phân tích về cân bằng ion trong dung dịch và cân bằng chuyển hoá giữa các chất trong các dung môi không hoà tan khác nhau. Chúng tôi xây dựng hệ thống lý thuyết và các mức độ bài tập cân bằng chiết phục vụ cho bồi dưỡng học sinh dự thi HSG Quốc gia và chọn đội tuyển thi Olympic quốc tế.

Nhiệm vụ của đề tài: Chúng tôi tiến hành chia đề tài thành các vấn đề cần hoàn thiện sau: - Hệ thống lý thuyết về cân bằng hoà tan giữa các dung môi - Hệ thống các công thức phục vụ tính toán trong các bài tập chiết - Xây dựng các bài tập cơ bản và nâng cao

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

đó. Điều đó chứng tỏ đến tầm quan trọng của phương pháp chiết trong hoá học và trong đời sống.

Từ khoảng cuối thế kỉ 20 và đầu thế kỉ 21, tại các kì thi chọn đội tuyển thi HSG thi Olympic quốc tế và thi Olympic quốc tế môn Hoá học, các vấn đề về lý thuyết chiết và bài tập chiết và thực hành chiết đã xuất hiện, điều đó đặt ra một yêu cầu về nội dung và chương trình giảng dạy cho học sinh.

Bên cạnh đó, nội dung về phương pháp chiết chỉ được giới thiệu trong một số rất ít các tài liệu chuyên ngành hoá học nhưng đã xuất hiện trong các tài liệu chuẩn bị và đề thi Olympic Quốc tế, đồng thời cũng đã xuất hiện trong đề thi chọn đội tuyển thi HSG Olympic Quốc tế.

Trong khi đó với yêu cầu của công tác giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi, chúng tôi đã bồi dưỡng và giảng dạy cho học sinh chuyên đề này. Dựa trên kết quả giảng dạy của học sinh và sự tự bồi dưỡng của bản thân, chúng tôi tiến hành viết sáng kiến kinh nghiệm với chuyên đề: “XÂY

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

lỏng-lỏng cũng được sử dụng để tách các chất hữu cơ khi tan trong dung môi này bằng các dung môi khác mà các dung môi dùng để tách chỉ có khả năng hoà tan một chất trong hỗn hợp các chất

B. THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI TẠO RA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:

Giáo viên chưa có tài liệu chính thống để giảng dạy cho học sinh chuyên hóa. Các giáo viên dạy chuyên đều phải tự mày mò tài liệu, chọn kiến thức phù hợp để giảng dạy. Để học sinh giải quyết được các vấn đề trong đề thi học sinh giỏi quốc gia và quốc tế thì giáo viên cần phải khai thác các kiến thức trong các giáo trình đại họcđể dạy cho học sinh chuyên.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

3 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Liên quan trực tiếp đến chuyên đề, tài liệu viết về hệ thống lý thuyết của chuyên đề khá ít, bài tập khá nghèo nàn.

C. NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:

.Q

TP

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

S1 bằng nhau. Quá trình xảy ra cũng được gọi là quá trình chiết chất A từ dung môi S1 sang dung môi S2.

Thông thường, để hai dung môi không hoà tan vào nhau thì chúng phải có tính chất trái ngược nhau và khối lượng riêng càng cách xa nhau càng tốt. Để thoả mãn điều đó thì dung môi S1 thường là dung môi có tính phân cực cao, ví dụ H2O,.. còn dung môi S2 thường là dung môi không phân cực, ví dụ CCl4, hexen, benzen, CS2.

B

Các chất được chiết bởi các dung môi không phân cực phải là các hợp chất có tính phân cực kém hoặc không phân cực. Cụ thể các chất thường được chiết là:

Í-

H

Ó

A

10 00

a) Các chất vô cơ - Một số đơn chất như: I2, Br2 chiết được bởi CHCl3, CCl4, benzen,...

- Một số phức chất ngay cả ít bền trong dung dịch nước: các phức clorua, bromua, iotđua, thioxianat,v.v,..., các hợp chất axit dị đa, photphatvanađat, molipđat,v,v....

Ví dụ: Fe(SCN)3 chiết được bởi ete (cho màu đỏ), bởi hexon (metylisobutyl xeton) (cho màu

ÁN

-L

đỏ tím). Các axit phức như H[AuCl4], H[AuBr4], H[FeBr4],... chiết được bằng các dung môi hữu cơ chứa oxi.

TO

b) Các hợp chất hữu cơ.

- Các phân tử không phân li hoặc phân li một phần trong nước (các axit, bazơ hữu cơ).

- Các phức chất giữa ion kim loại và thuốc thử, trong đó đáng chú ý là các càng và các liên hợp ion.

Ví dụ: Nhiều cation kim loại (Cu2+, Hg2+, Zn2+, Cd2+,...) chiết được bởi dung dịch đithizon

D

IỄ N

Đ

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

A trong dung môi S1 với một lượng dung môi S2 thì một phần chất A sẽ chuyển từ S1 sang S2 cho đến khi cân bằng sau được thiết lập: (A)S1 (A)S2 (1.1) Tại thời điểm cân bằng, tốc độ chuyển A từ S1 sang S2 và tốc độ chuyển ngược lại A từ S2 sang

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

N

I. LÝ THUYẾT I.1. Định nghĩa chiết Nếu chất A tan được cả trong hai dung môi S1 và S2 không tan vào nhau thì khi lắc một ít chất

(điphenyl thiocacbazon) trong CCl4 hoặc CHCl4 do sự tạo thành hợp chất nội phức tan trong dung môi hữu cơ.

Ion BiI4- tạo liên hợp ion với cayion rozamin B (C16H33)4N+ chiết được bởi benzen.

I.2. Định luật phân bố a) Hằng số phân bố

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

4 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân bằng (1.1.), ta có:

(A)S1

KD =

(1.2)

(A)S2

.Q

ẠO

[A]S1

KD =

(1.3)

Đ

[A]S2

B

TR ẦN

H Ư

N

G

b) Hệ số phân bố Trên thực tế, bên cạnh quá trình chiết, còn có các quá trình phụ khác xảy ra trong dung môi nước và dung môi hữu cơ (phản ứng axit-bazơ, phản ứng tạo phức, phản ứng liên hợp,...), do đó người ta dùng đại lượng là hệ số phân bố D để đặc trưng định lượng của quá trình chiết. D là tỷ số giữa tổng nồng độ cân bằng các dạng tồn tại của chất tan trong dung môi hữu cơ với tổng nồng độ chất tan trong nước.

∑[A] ∑ [A]

10 00

DA =

(1.4)

o

w

∑[A] ∑ [A]

là tổng nồng độ cân bằng các dạng của A trong pha hữu cơ (organic).

w

là tổng nồng độ cân bằng các dạng của A trong pha nước (water).

Ó

A

o

H

Trong đó:

ÁN

-L

Í-

Thực chất DA chính là hằng số phân bố điều kiện KD' của A. Do DA là hệ số nên nó phụ thuộc vào pH dung dịch, nồng độ chất tạo phức phụ ở trong pha nước, nồng độ thuốc thử trong pha hữu cơ.

TO

c) Hiệu suất chiết (E%) Hiệu suất chiếtlà tỷ số giữa tổng lượng chất chiết được trong dung môi hữu cơ với tổng lượng chất có trong nước trước khi bị chiết.

Đ IỄ N D

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

(1.2) có thể được biểu diễn như sau:

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Trong đa số trường hợp, chất nhận một cách gần đúng hoạt độ bằng nồng độ, nên biểu thức

E% =

∑[A] V ∑ [A] V + ∑[A] o

o

o

Vw w

o

.100%

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

H

Ơ

N

Trong đó: (A)S1 là hoạt độ của chất A trong dung môi S1.

(A)S2 là hoạt độ của chất A trong dung môi S2.

KD được gọi là hằng số phân bố.

Do KD là hằng số nên KD phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của các chất tan và dung môi.

(1.4)

Chia cả hai số hạng của (1.4) cho Σ [A]oVo ta có:

E% =

100%.D A 1 .100% = V ∑ [ A ]w .Vw DA + w 1+ Vo ∑ [ A ] .V o

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

(1.5)

o

5 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

d) Thực nghiệm chiết Để chiết chất tan A từ dung môi (giả sử là nước) bằng dung môi hữu cơ, người ta lắc dung môi hữu cơ với dung dịch nước chứa chất A đến khi cân bằng được thiết lập.

N

Khi cho Vo Lit dung môi hữu cơ vào Vw Lit dung dịch chứa x0 lượng chất A, sau khi cân bằng

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

(1.6)

10 00

    1  = x0    1 + K Vo D   Vw  

Ó

A

  1 x 2 = x1   1 + K Vo D  Vw 

B

Nếu chiết tiếp chất A còn lại trong dung dịch nước bằng cùng V0 Lit dung môi mới thì lượng chất A còn lại sau lần chiết thứ 2 là:      

2

Í-

H

Sau n lần chiết thì lượng chất A còn lại trong dung dịch nước là xn và khi đó:

ÁN

-L

  1 x n = x0   1 + K Vo D  Vw 

     

n

(1.7)

ÀN

% chất A còn lại trong nước sau n lần chiết là:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

ẠO Đ G N

    1  => x1 = x0   1 + K Vo  D  Vw  

H Ư

[ A ]o [ A ]w

TP

x 0 − x1 Vo = x1 Vw

U Y

x1 x − x1 (mol / l) ; [ A ]o = 0 (mol / l) Vw Vo

TR ẦN

KD =

TO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

[ A ]w =

N

H

Ơ

được thiết lập, một lượng chất A sẽ phân bố vào dung môi hữu cơ. Do đó sau lần chiết thứ nhất trong dung dịch nước còn lại x1 mol chất A. Lúc đó:

n

D

IỄ N

Đ

    xn 1  .100% (1.8) .100% =  x0  1 + K Vo  D  Vw   Nếu so sánh được hiệu suất chiết với cùng một thể tích dung môi hữu cơ (Vo) với việc chia

nhỏ thành n lần chiết, mỗi lần có thể tích là Vo/nthì sẽ xác định hiệu suất theo cách nào cao hơn?

Cụ thể:

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

6 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Nếu chiết với thể tích là Vo thì lượng chất A còn lại trong dung dịch là:

N Ơ H n

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

  n         1 1     x n = x0 = x0 Vo  V  1 + K o  D    n nVw   1 K +   D Vw   n

A

10 00

B

    1 Khi đó với V0 = Vw => x n = x 0  < x KD  1 +  n  

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

là:

ẠO

TP

Nếu chia n lần chiết với thể tích của mỗi lần là Vo/n thì lượng chất A còn lại sau n lần chiết sẽ

H

Ó

Do đó, hiệu suất chiết của quá trình chiết với V0 Lit được chia thành n lần chiết sẽ cao hơn so với chiết 1 lần.

TO

ÁN

-L

Í-

II. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP II.1. Các bài tập cơ bản Dựa vào đặc điểm lý thuyết về chiết, chúng tôi tiến hành xây dựng một số bài tập cơ bản nhằm củng cố kiến thức về quá trình chiết, đồng thời thiết lập mối quan hệ giữa các cân bằng trong các dung môi khác nhau.

D

IỄ N

Đ

a) Những bài tập củng cố lý thuyết Ví dụ 1: Brom tan được trong nước và một số dung môi hữu cơ. Trong các dung môi sau: a) CHCl3; b) CCl4 c) Axeton d) Benzen e) Ancol etylic Hãy cho trong các dung môi trên, dung môi nào có thể sử dụng để chiết được brom? Giải thích?

Gợi ý:Các dung môi có thể sử dụng để chiết brom từ dung dịch nước brom là a), b), d) vì các dung môi này không tan trong nước.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N .Q

U Y

  1 x = x0    1 + KD 

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

    1  x = x0   1 + K Vo  D  Vw   Nếu Vo = Vw

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

7 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Nhận xét: Ví dụ này giúp học sinh có thể lựa chọn các dung môi phù hợp để chiết từ dung dịch nước dựa vào đặc điểm chung về dung dịch chiết.

Ví dụ 2: Chất hữu cơ X tan được trong nước và tan trong một số dung môi hữu cơ như CHCl3

Ơ H

ẠO

TP

hữu cơ A, thì tỷ khối của dung môi chiết cũng quan trọng bởi vì nếu dung môi chiết có khối lượng riêng (d) càng gần với nước thì chúng sẽ dễ khuếch tán vào nhau và sự tách lớp sau khi lắc sẽ xảy

TR ẦN

= 0,6485 g.cm-3), benzen (d = 0,876 g.cm-3, trong đó dung môi tốt hơn là hexan.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

N

G

Đ

ra chậm hơn.

Bên cạnh đó, nếu chất tan có khối lượng riêng lớn hơn 1,00 g.cm-3 thì khi sử dụng dung môi của khối lượng riêng nhỏ hơn 1,00 g.cm-3 sẽ làm cho khối lượng riêng của dung dịch (trong dung môi hữu cơ) gần với 1,00 g.cm-3 và sẽ làm cho tốc độ tách lớp chậm và ngược lại.

Do đó, với chất tan X có khối lượng riêng<1,00 g.cm-3 thì sử dụng các dung môi như hexan (d

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

Với các chất tan có khối lượng riêng >1,00 g.cm-3 thì sử dụng các dung môi như: CHCl3 (d = 1,49 g.cm-3), CCl4 (d = 1,59 g.cm-3) trong đó dung môi tốt hơn là CCl4 (d = 1,59 g.cm-3) Chú ý: Yêu tố khối lượng riêng chỉ là yếu tố phụ, yếu tố quyết định là hằng số chiết KD. Nhận xét: Dựa vào ví dụ trên, học sinh có thể hình dung được các yêu cầu cần có đối với một dung môi trong một thí nghiệm chiết nhằm giúp cho quá trình chiết được dễ dàng hơn.

Ví dụ 3: Dựa vào lý thuyết về chiết hãy cho biết điều kiện về:a) tính chất, b) tỷ khối, c) mối quan hệ giữa dung môi và chất tan của dung môi trong quá trình chiết?

Gợi ý:a) Điều kiện về tính chất: hai dung môi phải có tính chất phân cực rất xa nhau, thường là

TO

ÁN

một dung môi phân cực và một dung môi không phân cực để không hoà tan được vào nhau. Chính vì thế, trong rất nhiều trường hợp, người ta phải thêm vào dung môi hữu cơ một số chất để giảm độ phân cực của dung môi hữu cơ nhằm giảm tối thiểu khả năng hoà tan giữa các dung môi. b) Điều kiện về tỷ khối: các dung môi phải có tỷ khối càng xa nhau càng tốt, nếu tỷ khối gần nhau thì các dung môi dễ khuếch tán vào nhau, do đó việc chiết các chất từ dung môi này sang dung môi kia rất khó thực hiện. Do đó, đối với các dung môi có khối lượng riêng gần với khối lượng riêng của dung dịch (trong dung môi nước), người ta thường thêm một số hoá chất nhằm làm tăng hoặc giảm tỷ khối của dung môi hữu cơ, với mục đích làm tăng khoảng cách tỷ khối giữa dung môi hữu cơ và dung dịch (với dung môi nước). c) Mối quan hệ giữa dung môi và chất tan: Một quy luật được biết đến là các chất có tính chất giống nhau thì tan tốt vào nhau. Do đó để một chất có thể tan tốt trong dung môi không phân cực

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N .Q

Bên cạnh yêu cầu là dung môi chiết không hoà tan trong nước và hoà tan tốt chất

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Gợi ý:

U Y

Hãy cho dung môi nào tốt hơn để tách chất X từ dung dịch nước nếu: a) Chất X có khối lượng riêng lớn hơn 1,00 g.cm-3. b) Chất X có khối lượng riêng nhỏ hơn 1,00 g.cm-3.

N

(d = 1,49 g.cm-3), CCl4 (d = 1,59 g.cm-3), hexan (d = 0,6485 g.cm-3), benzen (d = 0,876 g.cm-3)

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

8 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

(thường là dung môi hữu cơ), thì độ phân cực của chất đó kém. Điều này sẽ ảnh hưởng đến lượng có thể chiết được bởi dung môi hữu cơ. Cụ thể, nếu một chất tan tốt trong nước thì sẽ tan kém

N

trong dung môi hữu cơ và như thế hằng số chiết (KD) sẽ rất nhỏ và hiệu suất chiết được thấp ngược ta nếu một chất tan tốt trong dung môi hữu cơ thì lượng của chất đó trong dung dịch nước

H

Ơ

sẽ rất nhỏ và do đó lượng chất chiết được sẽ rất nhỏ. Để hiệu suất chiết cao và lượng chất chiết

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

nước nhằm làm giảm độ tan trong dung môi nước và tăng độ tan trong dung môi hữu cơ.

(4)-Trong nhiều trường hợp, cả thuốc thử và phức chất đều ít tan trong nước, do đó người ta thường chiết ion kim loại trong dung dịch nước bằng dung dịch thuốc thử trong dung môi hữu cơ. Điều đó dẫn đến các quá trình chiết sau: Mn+ + nHX MXn + nH+ Kex (hằng số chiết)

10 00

B

(w) (o) (o) (w) Bằng cách tăng lượng chất X và tăng pH của dung dịch sẽ dẫn đến sự tăng hiệu suất chiết.

Ví dụ 4: Hãy giải thích các hiện tượng sau: a) Để chiết được ion Fe3+ trong dung dịch, người ta cho HCl đặc vào, khi đó Fe3+ tạo thành

H

Ó

A

hợp chất phức là H[FeCl4] và chiết bằng một số dung môi như este, ete, ancol, xeton. b) Để tách được Ni2+ trong dung dịch, người ta cho thêm đimetylglioxim vào dung dịch chứa Ni2+ để tạo ra thuốc thử Ni(Dim)2 màu đỏ, ít tan trong nước và chiết bằng dung môi CHCl3.

TO

ÁN

-L

Í-

Từ kết quả đó, hãy cho biết ý nghĩa của quá trình tạo phức đó với quá trình chiết.

Gợi ý: Việc thêm vào dung dịch có thuốc thử nhằm tạo thành phức chất dẫn đến quá trình chuyển một hợp chất phân cực mạnh (Fe3+, Ni2+) thành một hợp chất phân cực kém nên dễ dàng chiết được bởi các dung môi hữu cơ.

Ví dụ 5: Ion Fe3+ tạo được phức chất với ion SCN- theo các cân bằng sau: Fe3+ + SCN- [Fe(SCN)]2+ Fe3+ + 2SCN- [Fe(SCN)2]2+ Fe3+ + 3SCN- [Fe(SCN)]3

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

ẠO

TP

môi nước dẫn đến lượng chất được chiết trong dung môi hữu cơ sẽ tăng lên.

(3)-Thực hiện các phản ứng tạo phức nhằm giảm sự phân cực của các chất trong dung môi

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

được nhiều, người ta thường chọn một trong các giải pháp sau: (1)-Cả hai dung môi đều có mức độ hoà tan tương đối với chất tan.

(2)-Thay đổi các điều kiện của một trường để tăng khả năng hoà tan của chất tan trong dung

Fe3+ + 4SCN- [Fe(SCN)]4Fe3+ + 5SCN- [Fe(SCN)]52Fe3+ + 6SCN- [Fe(SCN)]63Tiến hành chiết Fe(III) từ dung dịch nước bằng ete. Hãy cho biết cấu tử nào trong các cấu tử trên được chiết bởi ete? Giải thích?

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

9 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Gợi ý: Cấu tử có thể chiết được bởi ete là [Fe(SCN)]3 vì độ phân cực kém nhất. b) Những bài tập có sự gợi ý.

Ví dụ 1: Có thể chiết iot từ dung dịch nước (w) vào dung môi hữu cơ (o) khác nhau. Hệ số

N

phân bố (D) của quá trình chiết I2 bằng CCl4 là 83,75.

TO

ÁN

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

1,025.10−2 − x [ I2 ]o = 25 D I2 = = 83,75 => x = 4,672.10−4 (mmol) x [I 2 ] w 100 Nhận xét: bài tập này dựa trên sự áp dụng trực tiếp hệ số phân bố D trong việc xác định lượng các chất đã được chiết từ dung dịch nước bằng dung môi hữu cơ. Dựa vào kết quả của bài tập này, chúng ta có thể xây dựng các dạng bài tương tự nhằm giúp học sinh củng cố vững chắc kiến thức về cân bằng chiết và hệ số chiết (D).

Ví dụ 2: Chất X có hằng số phân bố giữa nước và clorofom là 4,0. Tính % X bị chiết khỏi 100,00 ml dung dịch nước bằng: a) Một lần chiết với 100,00 ml CHCl3. b) Bốn lần chiết với mỗi lần 25,00 ml CHCl3.

Hướng dẫn giải: Gọi lượng chất X có trong Vw ml dung dịch nước là x0 mol. Sau khi chiết 1 lần bằng V0 ml CHCl3, trong dung dịch còn lại x1 mol chất X. Ta có:

Đ IỄ N D

U Y

ẠO

TP

.Q

Xét cân bằng sau: (I2)w (I2)o KD Gọi lượng I2 còn lại trong pha nước là x mmol thì lượng I2 được chiết vào pha hữu cơ là 1,025.10-2 – x (mmol) Theo định nghĩa:

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hướng dẫn giải:

x 0 − x1 −1  V0 V0  KD = => x1 = x 0  1 + K D  x1 Vw   Vw

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

Trộn 100,00 ml dung dịch nước chứa 1,025.10-2 mmol I2 với 25,00 ml CCl4 và lắc đến cân bằng. Tính lượng iot trong pha nước và pha hữu cơ.

Sau n lần chiết, lượng chất X còn lại trong nước là xn, khi đó

 V  x n = x0 1 + K D o  Vw  

−n

a) Lượng chất X còn lại trong nước sau một lần chiết bởi 100 ml CHCl3 là: Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

10 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................ −1

−1

 V  100   x1 = x0  1 + K D 0  = x0  1 + 4.  = 0,2x0 Vw  100   

N

0,8x 0 .100% = 80%. x0

Ơ

x 0 − 0,0625x 0 .100% = 93,75% x0

Đ

Nhận xét: Thông qua ví dụ này học sinh có thể so sánh được hiệu suất chiết khi thực hiện

N

G

bằng hai cách khác nhau. Dựa vào đó, học sinh có thể thành hành các dạng bài tập liên quan đến việc xác định thể tích dung môi nếu chiết một số lần nào đó.

TR ẦN

H Ư

Ví dụ 3: Hệ số phân bố của A giữa nước và toluen bằng 2,85. a) Tính thể tích toluen phải dùng để chiết được 99% A từ 100,00 ml dung dịch chứa 2,25 gam chất A. b) Cần thực hiện bao nhiêu lần chiết với mỗi lần 25,00 ml toluen để chiết được 99,0% A?

10 00

B

Hướng dẫn giải:

A

Do không có quá trình phụ nào nên D = KD. a) Gọi Vo là thể tích toluen; x là lượng chất A còn lại trong nước sau khi chiết, ta có: −1

−1

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

 V  V   x = x0  1 + K D 0  <=> 1 = 100  1 + 2,85 0  Vw  100    => Vo = 3473,68 ml Chú ý: Học sinh có thể giải dựa vào biểu thức của D hoặc E%. b) Nếu mỗi lần dùng là 25 ml toluen để chiết được 99%A từ 100,00 ml dung dịch nước chứa A thì số lần chiết là n, khi đó ta có:

Đ

25   1 = 100  1 + 2,85  100  

−n

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N = 0,0625x 0

U Y

−4

.Q

25   = x 0  1 + 4.

100  

TP

−4

ẠO

% lượng chất X bị chiết là:

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

 V  x 4 = x0 1 + K D o  Vw  

H

b) Lượng chất X còn lại trong nước sau 4 lần chiết bởi 25 ml CHCl3 là:

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

% lượng chất X bị chiết là:

=> n = 8,56 ≈ 9

D

IỄ N

Ví dụ 4: Hoà tan 300 mg chất hữu cơ A (MA = 84) trong 250,0 ml nước. Sau đó chiết dung dịch thu được với 100,0 ml benzen. Sau khi hệ đạt đến cân bằng thì thấy lượng chất X còn lại trong nước là 40 mg.

Tính KD Gợi ý:

Số mol chất A ban đầu

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

300 = 3,571 mmol ; số mol chất A còn dư là: 84 11 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

40 = 0,467 mmol 84 Xét cân bằng:

(A)w (A)o

KD

N

3,571 − 0, 476 100 = = 16,25 0,476 250 Ví dụ 5: Chất B có hằng số phân bố giữa nước và benzen bằng 3,0. a) Tính thể tích benzen cần lấy để khi chiết 25,00 ml dung dịch chứa 9,0 mg B thì sau lần chiết đầu tiên đã có 90% lượng chất B bị chiết bởi dung môi hữu cơ. b) Cần tiến hành bao nhiêu lần chiết, nếu mỗi lần sử dụng 25,00 ml benzen để có thể chiết được 90% lượng chất B. Gợi ý:a) Lượng chất A còn lại trong dung môi nước là 10%, khi đó, dựa vào (1.7), ta có:

b) Gọi n là số lần chiết với Vo = 25,00 ml, ta có: −n

B

10 00

 V  => 10 = 100  1 + K D o  Vw  

25   = 100  1 + 3  25  

−n

Ó

A

=> n = 1,66 ≈ 2 lần

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

−1

H Ư

V   = 100  1 + 3 o  25  

TO

ÁN

-L

Í-

H

Nhận xét: Thông qua ví dụ này, học sinh có thể áp dụng một cách đơn giản các công thức đã chứng minh ở trên để đó xác định hiệu suất chiết của mỗi thí nghiệm.

Ví dụ 6: Cho biết hằng số phân bố KD của quá trình chiết I2 trong nước bằng dung môi CCl4 là 85. Người ta lắc 10 ml dung dịch I2 4,0.10-4M với 6 ml CCl4.

Tính nồng độ I2 còn lại trong dung dịch sau khi hệ đạt đến cân bằng.

Hướng dẫn giải Sử dụng công thức (1.7), ta có:

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

ẠO

Đ

N

G

=> Vo = 75,0 ml.

IỄ N D

−1

TR ẦN

 V  => 10 = 100  1 + K D o  Vw  

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

[ A ]o KD = [ A ]w

−1

 V  6 [I2 ] = [I2 ]0  1 + K D V0  = 4.10−4  1 + 85. 10  = 7,69.10−6 M    w 

Nhận xét: Trong ví dụ này, giáo viên có thể sử dụng ngược lại các giá trị về nồng độ còn lại sau khi chiết để yêu cầu học sinh xác định thể tích của dung môi hữu cơ hoặc sử dụng các mối quan hệ khác. Nói cách khác, đây là một bài tập cơ bản giúp học sinh làm quen với thực nghiệm chiết.

II.2. Các bài tập nâng cao

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

12 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

II.2.1. Các bài tập áp dụng cho học sinh giỏi thi quốc gia.

Ví dụ 1: Dung dịch axit axetic (HAx) 0,28M được thêm NaOH cho đến pH = 5 và được chiết bằng ete. Hệ số phân bố D = 0,67.

TR ẦN

Nhận xét: Trong ví dụ này, học sinh đã bắt đầu làm quen với việc tính toán liên quan đến các

Í-

H

Ó

A

10 00

B

cân bằng giữa hai dung môi và cân bằng trong dung dịch nước. Dựa trên ví dụ này, giáo viên có thể thiết lập các dạng bài như: tính pH của dung dịch nước, hằng số axit dựa vào hằng số phân bố và hệ số phân bố.

Ví dụ 2: Dung dịch chứa axit HA (pKa = 4,0) chiết được bởi benzen: (HA)w (HA)o KD = 8,0 Cần thiết lập pH bằng bao nhiêu để không quá 1% HA bị chiết bởi benzen (coi Vw = Vo)?

Gợi ý: Dựa vào biểu thức của hiệu suất chiết ta có: 100%.D A DA 1 .100% = 100% = 1% = Vw A ]w .Vw DA + 1 [ ∑ DA + 1+ Vo A .V ∑[ ]

-L

ÁN

E% =

o

[ HAx ]o [ HAx ]o 1 = = 99 [ HAx ] +  Ax −  [ HAx ] 1 + K a .h −1 1 h = 8 => h = 1,26.10−7 M −4 99 h + 1.10

ÀN Đ IỄ N

o

(

)

= KD

h h + Ka

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TP

ẠO

G

=> KD = 0,485.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10−5

h h + Ka

N

0,167 = K D

10−5 + 1,74.10−5

= KD

Đ

[ HAx ]o [ HAx ]o = [ HAx ] +  Ax −  [ HAx ] (1 + K a .h −1 )

H Ư

D=

D HA =

D

KD

Dựa vào biểu thức hệ số phân bố D, ta có:

TO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

(CH3COOH)w (CH3COOH)o

U Y

Ka

.Q

Gợi ý: Xét các cân bằng trong dung dịch nước: CH3COOH CH3COO- + H+

N

H

Ơ

N

Xác định hằng số phân bố KD. Cho biết: Hằng số axit của HAx là pKa = 4,76.

Vậy pH = 6,90.

Ví dụ 3: Xác định ảnh hưởng của pH trong dung dịch nước đối với hiệu suất của quá trình chiết một axit yếu HnA. Hướng dẫn giải:

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

13 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Xét các quá trình xảy ra: - Quá trình phân ly của axit HnA trong dung môi nước: HnA H+ + Hn-1A-

(HA)w (HA)o

KD

Ơ

......

n

∑ [H A] i

[ H n A ]o [ H n A]w α−H1 A

= K D .α Hn A

n

w

i=0

Dựa vào cân bằng (1.5), ta có: 100%.K D α Hn A V K D .α Hn A + w Vo

H Ư

10 00

E% =

TR ẦN

h n + K a1h n −1

B

α Hn A =

hn + ... + K a1 ....K an

N

G

Trong đó:

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

=

ẠO

[ H n A ]o

Đ

D Hn A =

TP

Hệ số phân bố:

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

Nhận xét: dựa vào biểu thức vừa chứng minh, chúng ta có thể giải thích được ảnh hưởng của yếu tố pH đến hiệu suất chiết của các dung môi. Cụ thể, nếu trong dung dịch axit, nếu pH của lớn làm cho α quá nhỏ sẽ làm giảm hiệu suất của các chất. Chính vì thế, tuỳ thuộc vào các chất bị chiết mà chúng ta có thể duy trì pH của dung dịch sao cho khả năng chiết được là lớn nhất.

Ví dụ 4: Chiết axit cacboxylic HA bằng ancol isoamylic.

Thiết lập biểu thức liên hệ giữa hệ số chiết (D) với hằng số chiết KD và hằng số axit của axit

TO

HA trong dung môi nước là Ka trong các trường hợp sau: a) Giả thiết trong dung môi hữu cơ không có quá trình đime hoá, nghĩa là dạng tồn tại là dạng monome. b) Giả thiết trong dung môi hữu cơ dạng tồn tại cân bằng đime hoá của axit HA. Gợi ý: a) - Trong dung môi nước xảy ra quá trình phân ly axit: HA H+ + AKa - Cân bằng của HA trong hai dung môi

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

..........................................

HA(n-1)- H+ + AnKan - Quá trình chiết:

N

Ka2

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hn-1A H + Hn-2A

Ka1 2-

U Y

+

.Q

-

(HA)w (HA)o

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

KD 14 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

[ HA ]o [ HA ]w

N

[HA]0 [HA] + [A − ]

Ơ Ka

.Q TP Đ G

=

[ HA ]o (1 + 2K di [ HA ]o ) [ HA ] (1 + K a−1[H + ])

N

[ HA ]o + 2 [ H 2 A2 ]o [ HA ] +  A − 

Kđi

H Ư

D HA =

KD

ẠO

(HA)w (HA)o - Cân bằng đime hoá trong dung môi hữu cơ 2(HA)o (H2A2)o Ta có:

= KD

(1 + 2K [ HA ] ) (1 + K [H ]) di

−1 a

o

+

TR ẦN

Chú ý: Nếu Kđi rất lớn, khi đó coi như ta có cân bằng mới: K = Kđi. KD2

2 [ H 2 A 2 ]o −  A 

2 [ H 2 A 2 ]o

−1 + 2  1 + K a [H ]  HA [ ]  [HA]   

10 00

[ HA ] +

=

= K di .K 2D

Ó

A

D HA =

B

2(HA)w (H2A2)o

2

 1 + K a−1[H + ]    [HA]  

-L

Í-

H

Ví dụ 5: Axit axetic (HAx) tan một phần trong benzen với hằng số phân bố là KD = 8,01.10-3.

Trong benzen, axit axetic đime hoá một phần theo cân bằng:

TO

ÁN

2(HAx) (HAx)2 Kđi Xác định Kđi, biết rằng khi lắc 10,00 ml dung dịch HAx 1,00M ở pH = 5,0 với 200 ml benzen cho đến khi cân bằng thì sau khi tách trong pha nước chỉ còn 0,920M HAx. Cho biết: pKa của HAx là 4,76.

Gợi ý: Trong dung môi nước xảy ra quá trình phân ly axit:

D

IỄ N

Đ

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

- Cân bằng của HA trong hai dung môi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

H+ + A -

U Y

HA

N

b) Trong dung môi nước xảy ra quá trình phân ly axit:

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D HA =

H

Ta có: K D =

HA H+ + AKa = 10-4,76 - Cân bằng của HA trong hai dung môi (HA)w (HA)o KD = 8,01.10-3 - Cân bằng đime hoá trong dung môi hữu cơ 2(HA)o (H2A2)o Kđi

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

15 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Ta có: D HAx =

0,08 2 = 0,92 23

Mặt khác, ta có trong dung dịch nước: [HAx] + [Ax-] = 0,920M

Ơ H Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

H Ư

Ví dụ 6: Một trong những phương pháp thích hợp để thu được dung dịch uran có nồng độ cao là phương pháp tách chiết lỏng-lỏng với pha hữu cơ là dầu hỏa chứa một nồng độ nhỏ hợp chất để tách tributylphosphate (TBP). Khi tách uran dưới dạng uran nitrat (UO2(NO3)2) (kí hiệu là X) dưới

H

Ó

A

10 00

B

những điều kiện thích hợp, mối quan hệ giữa nồng độ uran trong nước và trong pha hữ cơ được biểu diễn bằng phương trình: Hằng số phân bố: KD= 10 ở đây [X]o và [X]w lần lượt là nồng độ cân bằng (M) của UO2(NO3)2 trong pha hữu cơ và pha nước. a) Hãy tính % số mol (so sánh với nồng độ đầu) của UO2(NO3)2 còn lại trong pha nước sau khi

TO

ÁN

-L

Í-

tách 1,00 Lit dung dịch (với nồng độ đầu là 0,01 M) bằng 500 mL dung môi hữu cơ. b) Đề xuất một sơ đồ để chuyển (tách chiết) 96% UO2(NO3)2 trong 1,00 Lit dung dịch nước sang 500 mL dung môi hữu cơ.

Giả thiết rằng hằng số phân bố không đổi trong quá trình tách chiết (KD = 10).

Gợi ý: a) Xét cân bằng: (X)w (X)o KD Gọi x là nồng độ cân bằng của UO2(NO3)2 trong pha nước.

Nồng độ cân bằng của UO2(NO3)2 trong pha hữu cơ là

(C 0 − x).1000 = 2(C 0 − x) 500

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N U Y

TP Đ G

2

[ HAx ]

6,55.10−4 = = 90,52 (2,69.10−3 )2

N

=> K di =

[(HAx)2 ]o

ẠO

=> [(HAx)2 ]o =

10 − 2,69.10−3 200 = 6,55.10−4 M 2

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

0,08

=> [ HAx ]o = 8,01.10−3.0,336 = 2,69.10−3 M

.Q

[ HAx ]o [ HAx]w

=> K D = 8,01.10−3 =

N

h 10−5 => [ HAx ] = 0,92 = 0,92 −5 = 0,336M Ka + h 10 + 10−4,76

Ta có:

KD =

[ X ]o [ X ]w

=

2(C 0 − x) x 1 = 10 => = = 16,67% x C0 6

b) 500 mL dung môi hữu cơ có thể được chia ra làm n lần bằng nhau để tách chiết: Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

16 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Tỉ số thể tích của 2 pha là: Vw/Vo = 1000 : (500/n) = 2n - Sau lần tách thứ nhất:

N

2nCo D + 2n

.Q

2

2nx1 2n  =  C D + 2n  D + 2n  o

- Sau lần tách thứ n, nồng độ UO2(NO3)2 còn lại trong pha nước là:

Đ

n

2n

N

G

 xn =   Co 2 D + n  

H Ư

% UO2(NO3)2 còn lại trong pha nước sau n lần tách chiết là:

2

16,

8,1

3

B

n

 2n    100% =  D + 2n 

1

10 00

n=

TR ẦN

n

xn  2n  100% =   100% C0  D + 2n 

67

6

5,2

7

4

5

3,9

3,1

6 2,6 3

n

Ó

A

x 2n  n = 5 → n 100% =   < 4% C0  D + 2n 

Í-

H

Vậy phương pháp tối ưu là chia 500 mL thành 5 phần và tách chiết 5 lần.

HA (aq) H+(aq) + A-(aq).

HA(aq) HA(CCl4)

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

II.2.2. Hệ thống bài tập áp dụng cho học sinh thi chọn đội tuyển thi Olympic quốc tế Ví dụ 1: (BÀI TẬP CHUẨN BỊ CHO KỲ THI IChO LẦN THỨ 31) Một axit hữu cơ yếu được phân bố trong dung dịch nước và cacbon tetraclorua. a)Tìm tỉ lệ phân bố D theo hằng số phân ly axit Ka và hệ số phân bố D biết rằng:

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

x2 =

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

- Đối với lần tách 2, nồng độ đầu của pha nước là x1, nồng độ cân bằng là x2. Sử dụng phương trình (8), Chúng ta thay x2 bằng x1, và x1 bằng Co thu được phương trình sau:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

→ x1 =

2n(Co − x1 ) = 10 x1

Ơ

x1

=

H

Corg

N

D=

b)Các thí nghiệm chiết tách tại các pH khác nhau cho các kết qủa sau: pH Tỉ lệ phân bố D: 1 5,200 3 5,180 4 5,190 6 2,605

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

17 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

7 8,0 8,5

0,470 0,052 0,016

N

Hãy tính Ka và KD.

Ơ

Gợi ý:

.Q )

H Ư

b)Từ câu a) ta có: lg D = lg K D − lg 1 + K a [H + ]−1

TR ẦN

- Tại pH thấp, [H+] >> Ka => lggD = lgKD = const

10 00

B

=>D = KD = (5,200 + 5,180 + 5,190):3 = 5,190 - Tại pH cao: [H+] << Ka Vì vậy: lgD = lgKD – lg(Ka[H+]-1) lgD = lgKD – lgKa – pH

H

⇒ Ka = 1,02.10-6.

Ó

A

Do đó: lgKD – lgKa = 6,70

TP

KD Ka 1+  H + 

w

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

(

=

ẠO

A  1 +  w [ HA ]w −

Đ

=

G

[ HA ]o [ HA ]w + A −  w

N

D=

[ HA ]o [ HA ]w

TO

ÁN

-L

Í-

Ví dụ 2: (CÂN BẰNG IOT - IChO 43) Trong nước uống có thể chứa một lượng nhỏ chất bẩn có hại đến các sinh vật sống. Iot được dùng để khử trùng nước uống cho trạm vũ trụ quốc tế Alpha. Dung dịch I2 tạo ra rất nhiều gốc vô cơ khác nhau ví dụ như axit hipoiodua, HOI; iodat, IO3-; iodua, I- và triiodua, I3-. Một phản ứng cân bằng xảy ra liên quan đến I2, I- và I3- trong nước theo phương trình sau đây I2 (aq) + I- (aq) I3- (aq) Khi thêm diclorometan CH2Cl2 vào dung dịch nước của iot, I2 sẽ phân bố trong hai pha nước

Đ

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Tỉ lệ phân bố có thể được ước lượng bằng:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

H

 H +   A −  [ HA ]o a) Ta có: K a = và K D = [ HA] [ HA ]w

D

IỄ N

và CH2Cl2 theo cân bằng sau đây. Hằng số phân bố là KD = 150.

I2 (aq) I2 (CH2Cl2) a) Đối với phản ứng cân bằng đồng thể, cấu tử nào thể hiện như axit Lewis? b) Một phương pháp xác định I2 và I3- trong dung dịch là phương pháp chuẩn độ dùng dung dịch chuẩn S2O32-. Một phản ứng oxi hóa khử xảy ra khi I2 hoặc I3- tương tác với S2O32- tạo ra I-và

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

18 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

S4O62-. Viết và cân bằng phản ứng xảy ra trong quá trình chuẩn độ I2 và I3- bằng S2O32-. Chỉ ra chất oxi hóa và chất khử trong mỗi phản ứng?

Tìm trạng thái oxi hóa của S trong Na2S2O3.

N

c) Đểxác định hằng số cân bằng liên quan đến I2, I- và I3- trong nước người ta tiến hành thí

.Q

ẠO

TP

hấp thụ là 0,516 ở 510 nm.

Hệ số hấp thụ phân tử, ε của I2 trong CH2Cl2 ở 510 nm là 858 L.mol-1·cm-1.

e) Tính ∆Gf0 [I2(CH2Cl2)], nếu ∆Gf0 [I2(nước)] là 16,4 kJ mol-1.

H

Ó

A

10 00

B

Gợi ý: a) Axit Lewis là I2. b) Các phản ứng xảy ra: 2S2O32- + I2 → S4O62- + 2 I2S2O32-+ I3- → S4O62- + 3I-

Í-

Chất oxi hóa: I2 và I3-; Chất khử: S2O32-

c)

ÁN

-L

Trạng thái oxi hóa của S trong S2O3-2 là +2.

I2 (aq) I2 (o)

KD =

[I 2 ]o [I 2 ]w

ÀN

A = ε.l. [I2(CH2Cl2)]<=> 0,516 = 858. 1. [I2(CH2Cl2)]

D

IỄ N

Đ

=> [I2(CH2Cl2)] =

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

Tính nồng độ của I2 trong pha CH2Cl2 nước. d) Để xác nồng độ I- và I3-, lấy 25.0 mL từ pha nước. Thêm vào dung dịch này một lượng dư KI nghĩa là 10 mL dung dịch KI 0,100 M để tránh sự bay hơi của I2. Tiếp đó, dung dịch cuối cùng được chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,0100 M. Điểm tương đương đạt được khi cho lượng dung dịch Na2S2O3 0,0100 M cho vào là 3,10 mL. Hãy tính nồng độ cân bằng của I- và I3-trong pha nước và hằng số cân bằng ở 298 K.

TO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

loãng thành 100 mL bằng CH2Cl2. Phổ nhìn thấy của I2 được ghi lại trong cuvet 1cm có cực đại

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

H

Ơ

nghiệm sau đây ở 298 K. Thêm 50 mL dung dịch KI 0,010 M vào 25 mL dung dịch I2 trong CH2Cl2, hai pha dung dịch nước và hữu cơ được tạo ra. Giả sử không có sự thay đổi về thể tích khi trộn. Để xác định nồng độ I2 phân bố trong pha CH2Cl2, lấy 5,00 mL của pha CH2Cl2 pha

0,516 = 6,01×10-4 mol.L-1 858.1,00

Trước khi pha loãng 5 mL thành 100 mL [I2(CH2Cl2)] = 6,01×10-4 mol.L-1× (100/5) = 1,2 ×10-2 mol.L-1 [I2(nước)] = 1,2 ×10-2 mol.L-1/150 = 8,02 ×10-5 mol.L-1. d) Xét cân bằng: I2 (aq) + I- (aq) I3- (aq) Trong đó: [I-]w = 0,0100 – [I3-]

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

19 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Sau khi thêm lượng dư KI, tất cả I2 được chuyển thành I3-, vì vậy [I3-(nước)]tổng = [I3-(nước)]cb + [I2(nước)]cb (S2O32-) = × 3,10×0,010 = 1,55× 10-2 mmol

H

= 712

ẠO

e) Ta có:

G

Đ

∆G° = - RTlnK = ∆Gf ° [I2(CH2Cl2)] – ∆Gf° [I2(nước)] = -298 × 8,314 × ln(150) = ∆Gf° [I2(CH2Cl2)] –16,4×103

N

∆Gf ° [I2(CH2Cl2)] =3985 J mol-1 =3,985 kJ mol-1 = 4,00 kJ mol-1

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

Ví dụ 3:BÀI TẬP CHUẨN BỊ CHO KỲ THI IChO LẦN THỨ 35: Chiết là phương pháp phân tách thông dụng nhất và nó được hình thành trong một cân bằng giữa một chất được phân bố trong cả hai dung môi không trộn lẫn với nhau, có tỉ trọng không khác nhau nhiều để chúng dễ dàng phân lớp khi pha trộn.

Phương pháp chiết thông dụng nhất là chiết dung dịch nước với dung môi hữu cơ. Sau đó thì phần ion vô cơ nằm trong dung dịch nước còn phần hữu cơ thì nằm trong dung môi hữu cơ. Ion vô cơ cũng có thể phản ứng được với tác nhân thích hợp để tạo ra một hợp chất không phân cực được phân bố trong dung môi hữu cơ.

Khi một phần tử S(chất tan) được phân bố giữa hai dung môi (1) và (2) thì chúng ta có cân bằng: S1 S 2 KD Với KD là hằng số phân bố cho bởi hệ thức:

KD =

( S )2 ( S )1

(1)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y .Q

=

TP

K=

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

[I-]cb= 0,0100 – 5.4×10−4 mol L-1 = 9,46×10−3 mol L-1

N

[I3-(nước)]cb = [I3-(nước)]tổng - [I2(nước)]cb = 6,20×10−4 mol L-1 – 8,02×10−5 mol L-1 = 5,40×10−4 mol L-1

Ơ

N

[I3-(nước)]tổng = 1,55× 10-2/25 = 6,20× 10-4 mol/L

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

(I3-)

D

IỄ N

Đ

Với (S)1 và (S)2là hoạt độ của S trong hai pha 1 và 2. Trong một hệ cho trước chỉ gồm dung môi và chất ta thì KD chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Các thí nghiệm phân lập bằng chiết thường sử dụng phễu chiết, nó là một dụng cụ thủy tinh rất dễ sử dụng và có mặt trong các phòng thí nghiệm hóa học.

Phương trình (1) chỉ đúng khi chất tan S tồn tại ở cùng một dạng trong cả hai dung môi. Theo cách khác, nếu các chất phân bố ở dạng khác nhau (dime, trime,…) trong các dung môi thì người ta thay thế KD bằng hệ số phân bố D cho bởi phương trình:

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

20 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

D=

(∑S) (∑S)

(2)

2 1

Ơ

N

Với (ΣS)1 và (ΣS)2 là tổng nồng độ phân tích của S trong pha 1 và 2 (khác nồng độ cân bằng của các cấu tử).

H

Bình thường, khi một trong hai dung môi là nước thì phương trình (2) được viết với nồng độ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ẠO

nhất vào phương trình của pha nước (Ví dụ: nếu S tham gia vào cân bằng axit -bazơ).

Nếu m0 (gam) S lúc đầu xuất hiện trong V1mL dung môi 1 và S được chiết thành công với một

G

lượng V2 mL dung môi 2 thì lượng mn của S còn lại ở trong pha 1 sau n lần chiết sẽ được tính theo n

(3)

n

TR ẦN

  V1 m n = m0    DV2 + V1 

H Ư

N

công thức:

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

  m V1 hay: fn = n =  (4)  m0  DV2 + V1  Với fn là phần gam S tồn tại trong dung môi 1 sau n lần chiết: Từ (3) và (4) ta dễ dàng nhận thấy rằng chiết nhiều lần với một thể tích nhỏ dung môi chiết sẽ có hiệu qủa hơn so với việc chiết một lần bằng toàn bộ thể tích dung môi chiết.

1)Chứng minh phương trình (3).

2) Chất S được phân bố giữa clorofom với nước với tỉ lệ phân bố D = 3,2. Nếu 50cm3 dung dịch nước của S được chiết với: a) 100cm3 CHCl3. b)Chiết 4 lần với mỗi lần 25cm3 CHCl3. Tính %S thu được ở mỗi phương pháp.

3)Số lần chiết nhỏ nhất sẽ là bao nhiêu để có thể chiết được tối thiểu 99% chất X từ 100cm3 dung dịch nước chứa 0,500g X nếu mỗi lần chiết ta sử dụng 25,0cm3 hexan và hệ số phân bố D = 9,5.

4)Axit yếu HA co hằng số phân ly Ka (trong nước) được phân bố giữa hai dung môi là nước và dung môi hữu cơ. Nếu hợp phần chỉ chịu ảnh hưởng của sự chiết là phần không phân ly HA với hệ số phân bố KD và HA chỉ tồn tại trong dung môi hữu cơ.

Hãy viết phương trình biểu thị sự phụ thuộc của tỉ lệ phân bố D vào [H+] của dung dịch nước và rút ra kết luận từ phương trình này.

5)8 – hydroxyquinolin C9H6(OH)N (kí hiệu OxH) được biết đến dưới cái tên “oxin”. Nó tạo ra

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

như nồng độ chất tan, các phần tử khác có tạo cân bằng với S trong pha bất kỳ và phụ thuộc nhiều

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

của chất trong nước ở tử số và trong dung môi hữu cơ ở mẫu số (Chú ý: trong nhiều tài liệu, biểu thức được mặc định ngược lại, tuy nhiên ở đây do sự quy ước của nước tổ chức, nên chúng ta phải chú ý đến quy ước của họ). D là hằng số điều kiện phụ thuộc vào các thông số thí nghiệm

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

21 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

trong dung dịch axit cation C9H6(OH)NH+ (OxH2+) và trong dung dịch kiềm nó tạo ra anion C9H6(O-)N. Clorofom chỉ chiết được dạng trung hoà của oxin với hệ số phân bố KD = 720. a) Viết phương trình thể hiện sự phụ thuộc KD vào pH của dung dịch nước.

N

b)Khi D đạt cực đại thì pH của nước là bao nhiêu:

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

như sau:

Vì D =

(∑S) (∑S)

2

TR ẦN

mo = (ΣS)1.V1 + (ΣS)2.V2

nên ta có mo = (ΣS)1.V1 + (ΣS)2.V2 = (DV2 +V1)(ΣS)1

B

1

10 00

Như vậy lượng chất S còn lại ở pha 1 sẽ là:

Ó

A

  V1 m1 = (ΣS)1.V1= m 0    DV2 + V1 

H

Lặp lại qúa trình chiết trên lần thứ hai thì lượng chất còn lại ở pha 1 được tính theo công thức: 2

ÁN

-L

Í-

    V1 V1 m2 = (ΣS)1.V1= m1   = m0    DV2 + V1   DV2 + V1  Như vậy sau n lần chiết thì lượng chất S còn lại ở pha 1 sẽ là: n

TO

  V1 m n = m0  (3)   DV2 + V1  2)a) Phân số gam S còn lại sau khi chiết với 100mL dung môi được tính theo công thức (4) thu được kết qủa f1 = 0,135.

Như vậy phần trăm S được chiết ra là 86,5%. b) Phân số gam S còn lại sau khi chiết 4 lần với mỗi lần 25mL dung môi được tính theo công thức 4 thu được kết qủa f4 = 0,022. Như vậy phần trămS được chiết ra là 97,8%.

Nhận xét: chiết nhiều lần với một thể tích nhỏ dung môi chiết sẽ có hiệu qủa hơn so với việc chiết một lần bằng toàn bộ thể tích dung môi chiết.

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q TP ẠO

N

G

Đ

Gợi ý: 1)Bắt đầu với một lượng mo của S ở pha 1. Sau khí chiết thì lượng này được phân bố ở hai pha

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

Biết:

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

22 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

3)Sử dụng phương trình 4 ta thu được kết qủa là 3,78. Như vậy ta phải chiết ít nhất 4 lần.

4)Ta có các phương trình sau:

N Ơ H

ÁN

Kết hợp 4 phương trình trên ta được:

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

dung môi hữu cơ.

[H+]w << Ka (dung dịch mang tính kiềm mạnh) thì D ≈ KD[H+]w / Ka và như vậy HA nằm hoàn toàn trong pha nước. Chính vì vậy, với việc điều khiển pH của dung dịch ta có thể chuyển dịch chất cần chiết về phía dung môi thích hợp.

5)a) Ta có các phương trình sau:

D

IỄ N

Đ

ÀN

b) Ta lấy đạo hàm cấp 1 và cấp 2 (theo [H+]ở mẫusố của phương trình cuối cùng:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N TP

.Q

Phương trình cuối cùng cho biết nếu: [H+]w>> Ka (axit mạnh) thì D≈KD (D nhận giá trị lớn nhất có thể) và HA nằm hoàn toàn trong

TO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Kết hợp ba phương trình trên ta được: D HA

K D [H + ]w = + [H ]w + K a

U Y

D HA

[HA]0 [H + ]w [A − ]w [HA]0 Ka = = ; KD = [HA] w ; [HA] w [HA] + [A − ]

- Xét đạo hàm cấp 1, ta có:  H +  K2 f= +1+ K1  H + 

2K 2 1 K2 − f '' = => 2 3 K1  H +   H +  Do f” luôn luôn dương nên khi f’ = 0 thì f đạt cực tiểu dưới các điều kiện đã cho. Như vậy tỉ số f' =

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

23 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

phân bố đạt cực đại khi f’ = 0. Thay số vào ta tính được [H+] = 4,5.10-8M. Ví dụ 4: OLYMPIC HÓA HỌC UCRAINA 1999: o

Hằng số phân bố của axit benzoic HA trong hệ nước/benzen ở 10 C là K = [HA] /[HA] = w

B

N

-5

Ơ

0,700. Hằng số phân ly của HA là K = 6,20.10 . HA bị dime hóa một phần trong benzen. Ở trạng

H

a

.Q

D

ẠO

d)Nồng độ các dạng của HA thay đổi như thế nào khi pH tăng?

CoN= 1,76.10-3M; CoB = 5,94.10-3M.

10 00

b)

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

e)Giải thích vì sao có sự dime hóa HA. Gợi ý: a)

[H+] + K[H+] – KCoN = 0 => [H+] = 3,00.10-4M; pH = 3,52

-L

Í-

H

Ó

A

[A-] = 3,01.10-4M; [HA] = 1,46.10-3M; [OH-] = 3,33.10-11M. c) [HA]B = [HA]w/KD = 2,09.10-3M {[HA]2}B = (CoB – [HA]w).0,5 = 1,93.10-3M =>KD = 442. d) Lớp nước: [A-] tăng; lớp benzen [HA], {[HA]2}giảm.

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

e)

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

+

b)Tính nồng độ các phân tử (kể cả H ) trong lớp nước. c)Tính nồng độ các phân tử và hằng số dime hóa (K ) trong lớp benzen.

U Y

+

a)Viết công thức tính nồng độ cân bằng của [H ] trong lớp nước.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

thái cân bằng 200mL lớp nước chứa 0,0429g HA và 200mL lớp benzen chứa 0,145g HA.

----: Liên kết hydro.

Ví dụ 5:OLYMPIC HÓA HỌC ĐỨC 1999 (Vòng 3): Khi lắc I2 với nước và heptan ta được một cân bằng phân bố: I2(nước) → I2(heptan) Với hằng số cân bằng:

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

24 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

KD =

[I 2 ]o [I 2 ]w

Ơ

N

Nhưng iot hoà tan rất ít trong nước và việc xác định nồng độ rất không chính xác. Thế nhưng nếu người ta cho thêm iodua vào thì sẽ có cân bằng sau đây:

U Y TP

.Q

I 3−  = 724,0M-1.

K= − [I 2 ] I 

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ẠO

Bằng cách này có thể hoà tan được trong nước nhiều iot hơn và sự xác định nồng độ iot chính xác hơn.

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Trong một bình đong có dung tích 250,0mL, người ta hoà tan 4,033g KI và khoảng 1g iot; sau đó người ta cho thêm nước vào bình đến 250,0mL và đưa cùng với 100,0mL heptan vào một phễu chiết, lắc liên tục cho đến khi đạt cân bằng – sau đó phễu chiết được nhúng vào một máy điều nhiệt cho đến khi các lớp (pha) hoàn toàn tách ra khỏi nhau. Tiếp theo đó, các mẫu của từng lớp một được chuẩn độ bằng dung dịch natri thiosunfat 0,0100M. Qua đó thu được các gía trị trung bình sau đây: 20,00mL của lớp heptan cần 18,15mL dung dịch Natri thiosunfat.

10,00mL của lớp heptan cần 16,88mL dung dịch Natri thiosunfat. a) Viết và cân bằng phương trình phản ứng chuẩn độ. b) Tính nồng độ iot trong heptan. c) Tính nồng độ tổng quát của iot trong lớp nước và từ đó suy ra C(I2(nước)). d) Xác định hệ số phân bố KD.

TO

ÁN

-L

Gợi ý: a) 2S2O32- + I2 → 2I- + S4O62b) Trong lớp heptan n(S2O32-) = 18,15.10-5mol.

Tương đương với lượng chất này là 18,15.10-5/2mol I2 trong 20,00mL heptan.

C(I2(heptan)) = 4,5375.10-3M. c) Trong lớp nước: n(S2O32-) = 16,88.10-5mol.

D

IỄ N

Đ

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Với hằng số cân bằng:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

I2(aq) + I-(aq) I3-(aq).

n(I2 tổng quát) = 8,44.10-5 mol trong 10,00 mL. C(I2(tổng quát)) = 8,44.10-3M Gọi [I2(aq)] = x; [I3-(aq )] =y và [I-(aq)] = z Vì rằng: I2(aq) + I-(aq) → I3-(aq).

Cho nên: x + y = C(I2(toàn bộ)) (1) y + z = C(I (toàn bộ)) (2)

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

25 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

C(I-(toàn bộ)) = 0,09718M. Khi đó ta có hệ ba phương trình: x + y = 8,44.10-3

Ơ H Kex = 100

TR ẦN

H Ư

2

+ M(Dz)2 ]o  H  [ K ex = .

2 [ HDz ]o M 2+ 

N

G

Đ

2HDz (o) + Cu2+ (w) Cu(Dz)2 (o) + 2H+ (w) Trong đó, Kexđược gọi là hằng số chiết.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

như sau:

B

Xác định hệ số phân bố (D) của quá trình chiết. Biết rằng nồng độ [HDz] trong dung môi CCl4 là 0,10M và pH của dung dịch (trong nước) là 1,00.

10 00

Gợi ý: Hệ số phân bố D

[M(Dz)2 ]o =  M 2 +  w

= K ex

2

[ HDz ]o .

2

Ó

A

 H +  Ví dụ 2:Chiết dung dịch iot tan trong KI bằng CHCl3.

H

Biết rằng: Hằng số tạo phức của I2 với I- là β; Hằng số phân bố là KD.

TO

ÁN

-L

Í-

Hãy xác định biểu thức hệ số phân bố (D) của I2 trong dung môi CHCl3 với dung dịch KI. Gợi ý: - Cân bằng tạo phức trong nước: I2 + I - I 3 β - Cân bằng phân bố giữa hai pha: (I2)w (I2)o KD

Đ D

IỄ N

KD =

D I2 =

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N .Q

ẠO

TP

II.2.3. Một số bài tập thêm Ví dụ 1: Khi chiết ion Cu2+ trong nước bằng dung dịch đithizon (HDz) trong CCl4. Sơ đồ chiết

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

d) KD = 35,1.

U Y

y/x.z = 724,0 Từ ba phương trình đó ta rút ra được x = C(I2(nước)) = 1,292.10-4M. y = 8,311.10-3M và z = 88,87.10-3M

N

y + z = 97,18.10-3

[I 2 ]o [I 2 ]w

[I2 ]o [I2 ]o = − [I2 ] + [I3 ] [I2 ](1 + β[I − ])

= KD

1 1 + β[I − ]

Ví dụ 3: Xét khả năng chiết 8-hidroxi quinolin (oxin) bằng clorofom.

Trong dung dịch nước của oxin (HOx) có các cân bằng sau: Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

26 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

HOx

+

Ox- + ion oxinat

Ka2 = 10-9,9

H+

H+ H2Ox+ Ion oxini

N

oxin

Ka1-1 = 105,1

H

Ơ

Khi chiết bằng clorofom:

U Y

N

HOx (w) HOx (o) KD = 720 a) Thiếp lập biểu thức xác định hệ số phân bố (D).

.Q

+  H 2 Ox  + Ox  −

= KD

K a1h h + K a1h + K a1K a 2 2

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

[ HOx ]w

+

ẠO

[ HOx ]o

Đ

a) D =

TP

Gợi ý:

TR ẦN

H Ư

N

G

b) Dạng tồn tại chính của HOx trong nước ở khoảng: 5,1 < pH < 9,9 Ví dụ 4:Người ta chiết 100,0 ml dung dịch I2 4.10-4M bằng 50,0 ml CCl4. a) Tính lượng I2 có trong pha nước và trong pha hữu cơ sau khi hệ đạt đến trạng thái cân bằng.

Cho KD = 85. b) Nếu chiết 5 lần, mỗi lần 10,00 ml CCl4 thì nồng độ I2 còn lại trong pha nước bằng bao

10 00

B

nhiêu? c) Sau khi phân lớp thì lớp dung môi hữu cơ có màu tím. Nếu sau khi đạt đến cân bằng người ta thêm KI vào hỗn hợp và lắc đều thì có hiện tượng gì xảy ra? Giải thích?

Biết rằng trong nước I2 tạo với I- thành phức chất I3-

-L

Í-

H

Ó

A

I2 + I - I3 lgβ = 2,89 -4 Đáp án: a) (mI2)w = 9,2.10 mmol; (mI2)o = 0,03908 mmol; b) n = 5 => [I2]w = 5.10-9M; Ví dụ 5: Chì tạo được phức PbQ2 với phối tử của 8-hiđroxi quinolin (Q). Hằng số chiết đối với

TO

ÁN

sự phân bố PbQ2 giữa nước và CCl4 bằng 2,0.104. Người ta chiết 50,00 ml dung dịch chứa 2,5.104 M Pb2+ và HClO4 0,500M với 10,0 ml CCl4 chứa 0,0250M oxin (HQ). Tính % của Pb2+ không bị chiết. Đáp án: 9,1%.

Ví dụ 6:Axit HA đime hóa một phân trong pha hữu cơ với hằng số cân bằng KDi = [H2A2]0/[HA]02. Trong pha nước HA có hằng số axit là Ka và hằng số phân bố KD = [HA]0/[HA]w a) Hãy thiết lập biểu thức tính D theo KDi, Ka, KD, [H+] và [HA]w. b) Axit axetic tan một phần trong benzen với hằng số phân bố giữa nước và benzen là KD = 8,01.10-3.

Trong benzen, axit axetic bị đime hóa một phần với KDi = [H2A2]0/[HA]02. Tìm KDi biết rằng khi lắc 10,00 ml HA 1,00M ở pH = 5,00 với 200 ml benzen cho đến cân bằng thì sau khi tách trong pha nước chỉ còn 0,920M HA.

D

IỄ N

Đ

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

b) Khảo sát và biểu diễn đồ thị của sự phụ thuộc giữa D vào pH của dung dịch.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

HOx oxin

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

27 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Cho biết: axit axetic có Ka = 10-4,76.

2 Đáp án: a) D = K D h + 2K Di K D [HA]w h ; b) KDi = 90,44

h + Ka

Ơ

N

Ví dụ 6: Urani dùng làm nguyên liệu cho lò phản ứng hạt nhân nên cần làm sạch. Để tinh chế urani, người ta hòa tan muối uranyl nitrat UO2(NO3)2 (kí hiệu UN) vào trong nước, sau đó chiết

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

dụng 90 ml TBP. Cho: KD = [UN]hc/[UN]nc = 6; trong đó KD là hằng số phân bố, [UN]hc và [UN]nc lần lượt là nồng độ cân bằng (mol/L) của UN trong pha hữu cơ và pha nước. Đáp số: 3 lần Ví dụ 8:Phương pháp chiết được sử dụng rộng rãi để làm giàu hoặc tách các kim loại ra khỏi các tạp chất. Etyl glyoxim (HL) là một monoaxit yếu, pKa = 10,66 có thể tan cả trong nước và

B

trong clorofom, CHCl3 với hằng số phân bố KHL = 3. Trong nước HL phân ly ra L- và L- dễ dàng

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

tạo phức với Ni2+ một phức màu đỏ NiL2, hằng số bền logβ2 = 17,72. NiL2 tan tốt trong CHCl3 với hằng số phân bố là KML2 = 300, nên trong pha nước nồng độ Ni2+ rất thấp. Để làm giàu HL, người ta chiết nó từ dung dịch nước sử dụng clorofom. Một dung dịch HL đã được axit hoá có thể tích 217 ml được chiết bởi 79 ml clorofom. a) Cần chia clorofom thành bao nhiêu phần (bằng nhau) để sau khi chiết, HL còn lại trong dung dịch nước lượng nhỏ hơn 36%. b) Khi đã thu được HL, người ta sử dụng nó để chiết lấy Ni(II). Một cân bằng được giới thiệu như hình bên:

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

ẠO

TP

a) Vì sao người ta phải chiết UN bằng TBP pha loãng trong dầu hỏa mà không chiết bằng TBP nguyên chất? b) Hãy tìm số lần chiết thích hợp để có thể chiết được trên 95% UN chứa trong 90 ml nước, sử

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

nhiều lần với tributyl photphat (TBP) pha loãng trong dầu hỏa. Biết rằng TBP là chất lỏng khó bay hơi. Ở 25 oC, TBP có khối lượng riêng là 972,7 kg/m3, còn dầu hỏa có khối lượng riêng trong khoảng từ 780 - 810 kg/m3.

Hãy biểu diễn hệ số phân bố (D) theo [H+], [HL]o và các hằng số cân bằng, có thể giả thiết rằng lượng [Ni2+]n>> [NiL2]n. c) Hãy biểu diễn % Ni(II) còn lại trong pha nước theo D và thể tích các pha dung dịch.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

28 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

d) Khi chiết 1,00 L dung dịch Ni2+ 10-4M ở pH = 5,0 bằng 50 mL CHCl3 chứa HL 0,01M. Tính [Ni2+]n còn lại trong pha nước (khi cân bằng).

N

III.KẾT LUẬN Sau một quá trình nghiên cứu đề tài đã thu được những kết quả sau:

.Q

Đ

D. HIỆU QUẢ DO SÁNG KIẾN ĐEM LẠI:

G

I. Hiệu quả kinh tế

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

TP

cao kiến thức phần chiết nói riêng và các vấn đề về cân bằng pha và cân bằng trong dung dịch nói chung.

H Ư

N

Nếu tổ hóa của trường Lê Hồng Phong tỉnh Nam Định không biên soạn được chương trình và các chuyên đề để dạy cho học sinh khối chuyên hóa thì phải đi mua bản quyền của các tỉnh khác.

TR ẦN

Nếu đặt hàng từ các giáo sư thì rất tốn kém tiền của ngành, tính hiệu quả chưa chắc đã cao.

Thành tích của tỉnh nhà không thể vượt trội hơn các tỉnh thành khác.

II. Hiệu quả về mặt xã hội

10 00

B

Sự tâm huyết của các thày cô giáo trường THPT chuyên Lê Hồng Phong nói chung và tổ hóa học nói riêng đã tạo nên thành tích vẻ vang cho tỉnh Nam Định. Nam Định đã có thương hiệu về giáo dục.

H

Ó

A

Các chuyên đề được đầu tư nhiều công sức sẽ tạo hiệu quả tốt trong các giờ day. Học sinh có tài liệu để học tập và đã say mê học tập, sự tiến bộ thể hiện rõ theo thời gian.

-L

Í-

Tạo điều kiện cho thế hệ sau có tài liệu tham khảo, kế thừa cái tốt và bổ xung thêm cái thiếu để bộ tài liều dạy chuyên của trường THPT chuyên Nam Định ngày càng hoàn thiện.

ÁN

E. CAM KẾT:

TO

Chúng tôi cam kết sáng kiến kinh nghiệm không sao chép, không vi phạm bản quyền.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

3. Tiến hành sưu tầm và xây dựng các bài tập để áp dụng kiến thức trực tiếp, mở rộng và nâng

[1] Bài tập chuẩn bị Olympic Quốc tế từ năm 2003 đến năm 2016.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

H

Ơ

1. Đã hoàn thiện hệ thống lý thuyết cơ bản về phương pháp chiết và định luật phân bố.

2. Bước đầu thống kê về các dạng bài tập về phương pháp chiết sử dụng cho học sinh giỏi thi HSG quốc gia và chọn đội tuyển thi Olympic Quốc tế.

D

IỄ N

Đ

[2]Nguyễn Tinh Dung, Đào Phương Diệp-Hóa học phân tích. Câu hỏi và bài tâp cân bằng ion trong dung dịc -NXB Đại học Sư phạm, 2007.

[3] Đào Thị Phương Diệp, Đỗ Văn Huê – Giáo Trình Hóa học phân tích, các phương pháp định lượng hóa học. NXB Đại học sư phạm, 2007.

[4] Đề thi chọn HSG Quốc gia từ năm 1994 đến năm 2016 [5] Đề Thi chọn đội tuyển thi Olympic quốc tế vòng 2 từ năm 2003 đến năm 2016.

[17] Đề thi Olympic Quốc tế từ năm 1984 đến năm 2016.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

29 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

CƠ QUAN ĐƠN VỊ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN (xác nhận, đánh giá, xếp loại)

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

CÁC TÁC GIẢ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

30 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn Sáng kiến kinh nghiệm

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com Vũ Văn Hợp-Phạm Trọng Thịnh-Trần Việt Hưng

........................................................................................................................................................................

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

Sở GD-ĐT (xác nhận, đánh giá, xếp loại)

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

31 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial