CHUYÊN ĐỀ 7: AXIT TÁC DỤNG VỚI BAZƠ

(BÀI TOÁN HỖN HỢP AXIT TÁC DỤNG VỚI HỖN HỢP BAZƠ)

* Axit đơn: HCl, HBr, HI, HNO₃. Ta có  n_H = n_{A xit}

* Axit đa: H₂SO₄, H₃PO₄, H₂SO₃.  Ta có   n_H =  2n_{A xit} hoặc n_H =  3n_{A xit}

* Bazơ đơn: KOH, NaOH, LiOH.  Ta có n_OH  =  2n_BaZơ

* Bazơ đa: Ba(OH)₂, Ca(OH)₂.  Ta có n_OH  =  2n_BaZơ

PTHH của phản ứng trung hoà:   H⁺    +    OH ^-        H₂O

*Lưu ý: trong một hỗn hợp mà có nhiều phản ứng xảy ra thì phản ứng trung hoà được ưu tiên xảy ra trước.

Cách làm:

-         Viết các PTHH xảy ra.

-         Đặt ẩn số nếu bài toán là hỗn hợp.

-         Lập phương trình toán học

-         Giải phương trình toán học, tìm ẩn.

-         Tính toán theo yêu cầu của bài.

Lưu ý:

-         Khi gặp dung dịch hỗn hợp các axit tác dụng với hỗn hợp các bazơ thì dùng phương pháp đặt công thức tương đương cho axit và bazơ.

-         Đặt thể tích dung dịch cần tìm là V(lit)

-         Tìm V cần nhớ: n_HX = n_MOH.

Bài tập:

Cho từ từ dung dịch H₂SO₄ vào dung dịch NaOH thì có các phản ứng xảy ra:

Phản ứng ưu tiên tạo ra muối trung hoà trước.

H₂SO₄    +     2NaOH      Na₂SO₄   +   H₂O  ^{( 1 )}

Sau đó khi số mol  H₂SO₄ = số mol NaOH thì có phản ứng

H₂SO₄    +      NaOH         NaHSO₄    +    H₂O ^{( 2 )}

Hướng giải:  xét tỷ lệ số mol để viết PTHH xảy ra.   

                Đặt    T  =        

-         Nếu T   1 thì chỉ có phản ứng (2) và có thể dư H₂SO₄.

-         Nếu T   2 thì chỉ có phản ứng (1) và có thể dư NaOH.

-         Nếu   1  <  T   <  2  thì có cả 2 phản ứng (1) và (2) ở trên.

  Ngược lại:

Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch H₂SO₄ thì có các phản ứng xảy ra:

Phản ứng ưu tiên tạo ra muối axit trước.

H₂SO₄  +   NaOH    NaHSO₄     +    H₂O   ^{( 1 ) !}

Và sau đó     NaOH _dư   +    NaHSO₄      Na₂SO₄   +    H₂O  ^{( 2 ) !}

Hoặc dựa vào số mol H₂SO₄ và số mol NaOH hoặc số mol Na₂SO₄ và NaHSO₄ tạo thành sau phản ứng để lập các phương trình toán học và giải.

  Đặt ẩn x, y lần lượt là số mol của Na₂SO₄ và NaHSO₄ tạo thành sau phản ứng.

Bài tập áp dụng:

Bài 1: Cần dùng bao nhiêu ml dung dịch KOH 1,5M để trung hoà 300ml dung dịch A chứa H₂SO₄ 0,75M và HCl 1,5M.

Đáp số: V_{dd KOH 1,5M} = 0,6(lit)

Bài 2: Để trung hoà 10ml dung dịch hỗn hợp axit gồm H₂SO₄ và HCl cần dùng 40ml dung dịch NaOH 0,5M. Mặt khác lấy 100ml dung dịch axit đem trung hoà một lượng xút vừa đủ rồi cô cạn thì thu được 13,2g muối khan. Tính nồng độ mol/l của mỗi axít trong dung dịch ban đầu.

Hướng dẫn:

Đặt x, y lần lượt là nồng độ mol/lit của axit H₂SO₄ và axit HCl

Viết PTHH.

Lập hệ phương trình:

2x + y = 0,02   (I)

142x + 58,5y = 1,32   (II)

Giải phương trình ta được:

Nồng độ của axit HCl là 0,8M và nồng độ của axit H₂SO₄ là 0,6M.

Bài 3: Cần bao nhiêu ml dung dịch NaOH 0,75M để trung hoà 400ml hỗn hợp dung dịch axit gồm H₂SO₄ 0,5M và HCl 1M.

Đáp số: V_NaOH = 1,07 lit

Bài 4: Để trung hoà 50ml dung dịch hỗn hợp axit gồm H₂SO₄ và HCl cần dùng 200ml dung dịch NaOH 1M. Mặt khác lấy 100ml dung dịch hỗn hợp axit trên đem trung hoà với một lượng dung dịch NaOH vừa đủ rồi cô cạn thì thu được 24,65g muối khan. Tính nồng độ mol/l của mỗi axit trong dung dịch ban đầu.

Đáp số:  Nồng độ của axit HCl là 3M và nồng độ của axit H₂SO₄ là 0,5M

Bài 5: Một dung dịch A chứa HCl và H₂SO₄ theo tỉ lệ số mol 3:1, biết 100ml dung dịch A được trung hoà bởi 50ml dung dịch NaOH có chứa 20g NaOH/lit.

a/ Tính nồng độ mol của mỗi axit trong A.

b/ 200ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với bao nhiêu ml dung dịch bazơ B chứa NaOH 0,2M và Ba(OH)₂ 0,1M.

c/ Tính tổng khối lượng muối thu được sau phản ứng giữa 2 dung dịch A và B.

Hướng dẫn:

a/ Theo bài ra ta có:

ⁿHCl : ⁿH₂SO₄ = 3:1

Đặt x là số mol của H₂SO₄ (A₁), thì 3x là số mol của HCl (A₂)

Số mol NaOH có trong 1 lít dung dịch là:

ⁿNaOH = 20 : 40 = 0,5 ( mol )

Nồng độ mol/lit của dung dịch NaOH là:

C_{M ( NaOH )}  = 0,5 : 1 = 0,5M

Số mol NaOH đã dung trong phản ứng trung hoà là:

ⁿNaOH = 0,05 * 0,5 = 0,025 mol

PTHH xảy ra :

HCl    +    NaOH      NaCl     +    H₂O   (1)

3x              3x

H₂SO₄   +    2NaOH      Na₂SO₄    +    2H₂O   (2)

  x                   2x

Từ PTHH 1 và 2 ta có :  3x  +   2x   =    0,025  <--> 5x     =    0,025    x =   0,005

Vậy ⁿH₂SO₄   =  x  =  0,005 mol

        ⁿHCl   =   3x    =   3*0,005 = 0,015 mol

Nồng độ của các chất có dung dịch A là:

C_{M ( A1 )}  =  0,005  :  0,1   =   0,05M        và         C_{M ( A2 )}  =   0,015  :  0,1   =   0,15M

b/ Đặt   HA là axit đại diện cho 2 axit đã cho. Trong 200 ml dung dịch A có:

ⁿHA =  ⁿHCl  +  ²ⁿH₂SO₄  = 0,015*0,2  +  0,05*0,2*2   =  0,05 mol

     Đặt MOH là bazơ đại diện và V(lit) là thể tích của dung dịch B chứa 2 bazơ đã cho:

ⁿMOH =  ⁿNaOH  +  ²ⁿBa(OH)₂  = 0,2 V  +  2 * 0,1 V   =    0,4 V

PTPƯ trung hoà:             HA    +     MOH      MA     +     H₂O   (3)

Theo PTPƯ ta có   ⁿMOH =  ⁿHA  = 0,05 mol

Vậy:     0,4V = 0,05  V = 0,125 lit = 125 ml

c/ Theo kết quả của câu b ta có:

ⁿNaOH = 0,125 * 0,2 = 0,025 mol  và  ⁿBa(OH)₂  = 0,125 * 0,1 = 0,0125 mol

ⁿHCl  = 0,2 * 0,015 = 0,03 mol   và     ⁿH₂SO₄  = 0,2 * 0,05 = 0,01 mol

   Vì PƯ trên là phản ứng trung hoà nên các chất tham gia phản ứng đều tác dụng hết nên dù phản ứng nào xảy ra trước thì khối lượng muối thu được sau cùng vẫn không thay đổi hay nó được bảo toàn.

   m_{hh muối}   =  m_SO +  m_Na  +  m_Ba   +  m_Cl 

                 =  0,01*96 + 0,025*23 + 0,0125*137 + 0,03*35,5

                 =  0,96 + 1,065 + 0,575 + 1,7125 = 4,3125 gam

Hoặc từ:

ⁿ NaOH = 0,125 * 0,2 = 0,025 mol  m_NaOH = 0,025 * 40 = 1g

ⁿ  Ba(OH)₂  = 0,125 * 0,1 = 0,0125 mol  m_{Ba (OH)}= 0,0125 * 171 = 2,1375g

ⁿ  HCl  = 0,2 * 0,015 = 0,03 mol    m_HCl = 0,03 * 36,5 = 1,095g

ⁿ  H₂SO₄  = 0,2 * 0,05 = 0,01 mol  m_HSO= 0,01 * 98 = 0,98g

Áp dụng đl BTKL ta có:    m_{hh muối} = m_NaOH  + m_{Ba (OH)}+ m_HCl  + m_HSO- m_HO

Vì số mol: ⁿH₂O = ⁿMOH =  ⁿHA  = 0,05 mol.  m_HO = 0,05 *18 = 0,9g

Vậy ta có:  m_{hh muối} = 1 + 2,1375 + 1,095 + 0,98 – 0,9 = 4,3125 gam.

Bài 6: Tính nồng độ mol/l của dung dịch H₂SO₄ và NaOH biết rằng:

-         30ml dung dịch NaOH được trung hoà hết bởi 200ml dung dịch NaOH và 10ml dung dịch KOH 2M.

-         30ml dung dịch NaOH được trung hoà hết bởi 20ml dung dịch H₂SO₄ và 5ml dung dịch HCl 1M.

Đáp số: Nồng độ của axit H₂SO₄ là 0,7M và nồng độ của dung dịch NaOH là 1,1M.

Bài 7: Tính nồng độ mol/l của dung dịch HNO₃ và dung dịch KOH biết:

-         20ml dung dịch HNO₃ được trung hoà hết bởi 60ml dung dịch KOH.

-         20ml dung dịch HNO₃ sau khi tác dụng hết với 2g CuO thì được trung hoà hết bởi 10ml dung dịch KOH.

Đáp số: Nồng độ dung dịch HNO₃ là 3M và nồng độ dung dịch KOH là 1M.

Bài 8: Một dd A chứa HNO₃ và HCl theo tỉ lệ 2 : 1 (mol).

a/ Biết rằng khi cho 200ml dd A tác dụng với 100ml dd NaOH 1M, thì lượng axit dư trong A tác dụng vừa đủ với 50ml đ Ba(OH)₂ 0,2M. Tính nồng độ mol/lit của mỗi axit trong dd A.

b/ Nếu trộn 500ml dd A với 100ml dd B chứa NaOH 1M và Ba(OH)₂ 0,5M. Hỏi dd thu được có tính axit hay bazơ ?

c/ Phải thêm vào dd C bao nhiêu lit dd A hoặc B để có được dd D trung hoà.

Đ/S: a/  C_{M [ HCl ]}  = 0,2M  ;   C_{M [ HSO]}  = 0,4M

b/ dd C có tính axit, số mol axit dư là 0,1 mol.

c/ Phải thêm vào dd C với thể tích là 50 ml dd B.

Bài 9: Hoà tan 8g hỗn hợp 2 hiđroxit kim loại kiềm nguyên chất thành 100ml dung dịch X.

a/ 100ml dung dịch X được trung hoà vừa đủ bởi 800ml dung dịch axit axêtic CH₃COOH, cho 14,72g hỗn hợp muối. Tìm tổng số mol hai hiđroxit kim loại kiềm có trong 8g hỗn hợp. Tìm nồng độ mol/l của dung dịch CH₃COOH.

b/ Xác định tên hai kim loại kiềm biết chúng thuộc 2 chu kì kế tiếp trong bảng tuần hoàn. Tìm khối lượng từng hiđroxit trong 8g hỗn hợp.

Hướng dẫn:

Gọi A, B là kí hiệu của 2 kim loại kiềm ( cũng chính là kí hiệu KLNT ).

Giả sử M_A < M_B và R là kí hiệu chung của 2 kim loại ---> M_A < M_R < M_B

Trong 8g hỗn hợp có a mol ROH.

a/ Nồng độ mol/l của CH₃COOH = 0,16 : 0,8 = 0,2M

b/ M_R = 33 ---> M_A = 23(Na) và M_B = 39(K)

m_NaOH = 2,4g và m_KOH = 5,6g.