Chuyên đề Dung dịch (Bồi dưỡng học sinh giỏi THCS)

Chuyên đề dung dịch
I. Các kiến thức cơ bản
- Khái niệm nồng độ dung dịch.
- Hai loại nồng độ dung dịch:
+ Nồng độ %.
+ Nồng độ mol/l
- Công thức tính nồng độ dung dịch:
+ Công thức tính nồng độ %
C% = . 100%
+ Công thức tính nồng độ mol/l
cM = 
- Công thức tính độ tan:
- Công thức liên hệ giữa nồng độ % và độ tan
C% = .100%
- Công thức liên hệ giữa C% và CM
- Công thức pha trộn 
- Công thức đường chéo:
II. Bài tập 
II.1. Dạng toán độ tan.
1. Dạng 1: Bài toán liên quan giữa độ tan của 1 chất và nồng độ % dung dịch bão hòa của chất đó:
* Bài toán 1. 
ở 25oC độ tan của đường là 204g, NaCl là 36g. Tính nồng độ % bão hoà của các dung dịch này.
Giải:
- Độ tan của đường ở 25oC là 204g có nghĩa là 100g nước hoà tan được 204g đường -> mdd = 304g
=> Nồng dộ % của dung dịch 
 C% = . 100% = 67,1%
áp dụng công thức liên hệ giữa C% và độ tan ta có:
 C% = .100% = = 26,5%
2. Dạng 2. Bài toán tính lượng chất tan trong tinh thể ngậm nước. Tính % khối lượng nước kết tinh trong tinh thể ngậm nước.
a/ Cách làm:
Tính khối lượng mol của tinh thể ngậm nước, tính khối lượng chất tan (nước) có trong 1 mol tinh thể ngậm nước 
Dựa vào quy tắc tam suất tìm khối lượng chất tan (nước) trong m gam tinh thể ngậm nước này.
b/ Ví dụ :
* Bài toán 2. 
Tính khối lượng CuSO4 có trong 1 kg CuSO4. 5H2O .
Tính % khối lượng nước kết tinh trong xođa Na2CO3.10H2O
(Học sinh tự giải)
3. Dạng 3. Bài toán tính lượng tinh thể ngậm nước cần cho thêm vào dung dịch cho sẵn 
a/ Cách làm:
Dùng định luật bảo toàn khối lượng để tính 
mdd (tạo thành) = m tinh thể + m dd ( ban đầu)
m ct (mới) = mct ( trong tinh thể) + m ct (trong dung dịch ban đầu)
( Có thể sử dụng công thức đường chéo để tính. Với điều kiện coi tinh thể ngậm nước như một dung dịch và ta luôn tính được nồng độ % của dung dịch này)
b/ Ví dụ:
* Bài toán 3. Tính lượng tinh thể CuSO4.5H2O cần dùng để điều chế 500ml CuSO4 8% ( d= 1,1g/ml )
Giải:
mdd CuSO4 8% là: 500 . 1,1 = 550 (gam)
khối lượng CuSO4 có trong lượng dung dịch trên là: 
Khi hòa tan tinh thể 
CuSO4.5H2O 	CuSO4 + H2O
 250 gam 160 gam
 x gam 44 gam 
Khối lượng tinh thể CuSO4.5H2O cần lấy là:
* Bài toán 4. 
Kết tinh 500 ml dung dịch Fe(NO3)3 0,1 M thì thu được bao nhiêu gam tinh thể Fe(NO3)3.6H2O
Giải:
Khi kết tinh dung dịch Fe(NO3)3 + 6H2O Fe(NO3)3.6H2O
Số mol Fe(NO3)3.6H2O bằng số mol Fe(NO3)3 bằng 
Khối lương tinh thẻ Fe(NO3)3.6H2O thu được là: 0,05 . 350 = 17,5 (g)
* Bài toán 4. 
Để điều chế 560 gam dung dịch CuSO4 16% cần phải lấy bao nhiêu gam dung dịch CuSO4 8% và bao nhiêu gam tinh thể CuSO4.5H2O 
Giải:
Đặt khối lượng dd CuSO4 8% cần lấy là x gam , và khối lượng CuSO4.5H2O là y gam
Khối lượng CuSO4 có trong dung dịch CuSO48% là: 
Trong 1 mol (250g) CuSO4.5H2O có 160g CuSO4 . Vậy trong y gam CuSO4.5H2O có 
Trong 560 gam dd CuSO4 16% có khối lượng CuSO4là:
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
Giải hệ ta có : x = 480 (gam); y = 80(gam)
4. Loại 4. Bài toán tính lượng chất tan ( tinh thể ngậm nước) tách ra hay cần cho thêm vào dung dịch khi thay đổi nhiệt độ dung dịch bão hòa cho trước.
a/ Cách giải 
- Tính khối lượng chất tan, khối lượng dung môi (nước) có trong dung dịch bão hòa ở nhệt đô t1 
- Đặt a là khối lượng chất tan A cần thêm vào( tách ra) khổi dung dịch ban đầu khi nhiệt độ thay đổi từ t1 đến t2 ( t1# t2)
( nếu là tinh thể ngậm nước cần đặt a là số mol tinh thể cần thêm vào hay tách ra)
- Tính khối lượng chất tan, khối lượng dung môi (nước) có trong dung dịch bão hòa ở nhiệt độ t2 
- áp dụng công thức tính độ tan ( công thức tính nồng độ %) của dung dịch bão hòa để tìm a 
b/ ví dụ
Bài toán 5.
 ở 12 oC có 1335 gam dung dịch CuSO4 bão hòa. Đun nống dung dịch đến 90 oC . Hỏi phải thêm bao nhiêu gam CuSO4 để được dung dịch bão hòa ở nhiệt độ này?
Biết ở 12oC độ tan của CuSO4 là 33,5 và ở 90oC 80
Giải
Độ tan của CuSO4 ở 12 oC là 33,5có nghĩa ở nhiệt độ này 100g nước hòa tan được 33,5 g CuSO4 để tạo thành 133,5 g dung dịch CuSO4 bão hòa
Vậy trong 1335g dung dịch CuSO4 bão hòa có 1000g nước và 335 g CuSO4 
Đạt khối lượng CuSO4 cần thêm vào là a gam.
Khối lượng chất tan và khối lượng dung môi trong dung dịch bão hòa CuSO4 ở 90 oC là:
mCuSO4 = 335 + a (g); Khối lượng dung môi là 1000 (g)
ấp dụng công thức tính độ tan ta có:
Vậy lượng CuSO4 cần thêm vào là465 gam
Bài toán 6. 
ở 85oC có 1877 gam dung dịch bão hòa CuSO4 . Làm lạnh dung dịch đến 25 oC hỏi có bao nhiêu gam CuSO4.5H2O tác ra khỏi dung dịch 
Biết độ tan của CuSO485oC là 87,7 và ở 25oC là 40.
Giải:
Độ tan của CuSO4 ở 85 oC là 87,7 có nghĩa ở nhiệt độ này 100g nước hòa tan được 87,7 g CuSO4 để tạo thành 187,7 g dung dịch CuSO4 bão hòa
Vậy trong 1877g dung dịch CuSO4 bão hòa có 1000g nước và 877 g CuSO4 
Đạt n là số mol CuSO4.5H2O tách ra khỏi dung dịch khi hạ nhiệt độ từ 85oC đến 25oC 
Lượng chất tan và dung môi còn trong dung dịch ở nhệt độ ở 25oC là:
áp dụng công thức tính độ tan của CuSO4 ở 25oC là
Vậy khối lượng CuSO4.5H2O tách ra khỏi dung dịch là: 3,847.250 = 961,75 (g)
II.2 Toán nồng độ dung dịch 
1. Dạng 1. Tính C% , CM ...
* Bài toán 1.
Tính khối lượng muối ăn và khối lượng nước cần lấy để pha chế thành 150 gam dung dịch NaCl 5% 
* Bài toán 2. 
Hòa tan 6,72 lít khí HCl ở đktc vào 80,05 gam H2O ta được dung dịch axit HCl. Giả sử sự hòa tan không làm thay đổi thể tích dung dịch 
Tính C%, CM của dung dịch thu được . Tính D của dung dịch ?
2. Dạng 2. bài toán pha lãng hoặc cô đặc
( sử dụng công thức pha trộn)
* Bài toán 3.
Có 60 gam dung dịch NaOH 20%. Tính C% của dung dịch thu được khi 
a/ Pha thêm 40 gam nước
b/ Cô đặc dung dịch cho đến khi còn 50 gam
* Bài toán 4.
Cần thêm bao nhiêu lít nước vào 400 ml dung dịch H2SO4 15% để được dung dịch H2SO4 1,5M. Biết D H2SO4 = 1,6 gam/ml
Giải:
Khối lượng dung dịch H2SO4 = 1,6 . 400 = 640 (gam)
Khối lượng H2SO4 có trong dung dịch là:
Gọi x (lít) là thể tích H2O cần thêm vào dung dịch 
Vậy thể tích dung dịch mới là: x + 0,4 
Từ công thức 
Vậy lượng nước cần thêm vào là 0,253 lít
3. Dạng 3. Hòa tan 1 chất vào nước hay một dung dịch cho sẵn 
Gồm 3 bước:( Có hoặc không sảy ra phản ứng)
Bước 1. Xác định dung dịch sau cùng có chứa những chất nào?( có bao nhiêu chất tan trong dung dịch có bấy nhiêu nồng độ) 
Bước 2. Sác định lượng chất tan có trong dung dịch sau cùng ( Sản phẩm phản ứng, chất dư)
Bước 3. Xác định khối lượng, thể tích dung dịch mới
* Thể tích dung dịch mới:
- Khi hòa tan chất rắn, khí vào chất lỏng coi thể tích dung dịch mới bằng thể tích chất lỏng(cũ)
- Khi pha chất lỏng vào chất lỏng (coi sự pha trộn không làm thay đổi thể tích dung dịch ) thì thể tích dung dịch mới bằng tổng thể tích các chất lỏng ban đầu 
- Nếu bài toán cho D dung dịch mới thì thể tích dung dịch mới được tính: 
* Khối lượng dung dịch mới 
Khối lượng dung dịch mới = Tổng khối lượng các chất trước phản ứng – khối lượng các chất kết tủa và bay hơi ( nếu có)
3.1. Hòa tan một chất vào H2O (1dung dịch khác) không sảy ra phản ứng.
* Hòa tan một chất vào nước: tính C%, CM và các đại lượng khác thông thường dựa vào công thức tính C%, CM 
* Hòa tan một chất ( 1dung dịch) và 1 dung dịch mới không sảy ra phản ứng: ( thường là dung dịch cùng loại chất)
Có hai cách:
+ sử dụng phương pháp đại số:
mct mới = 
+ Sử dụng công thức đường chéo.
*Bài toán 5: 
Hòa tan 5,6 lít khí HCl đktc vào 0,1 lít H2O để tạo ra dung dịch HCl. 
Tính nồng độ mol/l và nồng đọ C% của dung dịch thu được 
( học sinh tự giải) 
* Bài toán 6. 
Cần pha chế theo tỉ lệ nào về khối lượng giữa hai dung dịch KNO3 có nồng độ % tương ứng là 45% và 15% để được một dung dịch KNO3 20% 
Giải:
Cách 1.
Đặt khối lượng dung dịch KNO3 45% và 15% cần lấy lần lượt là m1 và m2 gam cần pha trộn với nhau để dược dung dịch KNO3 20% 
Theo bài ra ta có:
Vậy cần lấy một phần khối lượng dung dịch KNO3 trộn với 5 phần khối lượng dung dịch KNO3 để thu được dung dịch KNO3 nồng độ 20% 
Cách 2: ( sử dụng phương pháp đường chéo)
* Bài toán 7.
Tính khối lượng dung dịch KOH 38% cần lấy( D= 1,92g/ml) và lượng dung dịch KOH 8% ( D = 1,039g/ml) để pha trộn thành 4 lít dung dịch KOH 20% ( D = 1,1g/ml)
Giải:
Cách 1: Phương pháp đại số:
Cách 2: Phương pháp đường chéo
Gọi khối lượng dung dịch KOH 38% cần lấy và lượng dung dịch KOH 8% cần lấy lần lượt là m1 và m2 
3.2 Pha trộn sảy ra phản ứng hóa học 
* Bài toán 8 :
 Cho 34.5 gam Na tác dụng với 167g nước. Tính C% của dung dịch thu được sau phản ứng 
Giải:
Số mol Na tham gia phản ứng:
Phương trình phản ứng:
 2mol 2mol 1mol
1,5 mol	xmol ymol
Khối lượng các chất thu được sau phản ứng là:
Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng la: 
mdd NaOH = 34,5 + 167 – 1,5 =200 ( gam)
Nồng độ % của dung dịch sau phản ứng là:
* Bài toán 9 :
Cho 14,84 gam tinh thể Na2CO3 vào bình chứa 500 ml dd HCl 0,4M được dung dịch D. Tính nồng độ mol/l của các dung dịch thu dược sau phản ứng
Giải:
Phương trình hóa học
Theo phương trình tỉ lệ 
Theo bài ra ta có tỉ lệ 
Vậy Na2CO3 dư còn HCl phản ứng hết
Theo phương trình ta có số mol Na2CO3 phản ứng = 1/2 số mol HCL và số mol NaCl tạo thành = 0,5.0,2 = 0,1 (mol)
Số mol Na2CO3 dư là 0,14 – 0,1 = 0,04 (mol)
Coi thể tích dung dịch sau phản ứng bằng thể tích dung dịch HCl bằng 0,5 lít
Nông độ các chất thu được sau phản ứng là 
* Bài toán 10:
Sục 200 gam SO3 vào 1 lít dung dịch H2SO4 17% (D = 1,12g/ml) được dung dịch A. Tính nồng độ % của dung dịch A 
Giải:
Khi hòa tan SO3 vào dung dịch H2SO4 có phản ứng 
(1)
Theo (1)
* Bài toán 11:
Xác định lượng dung dịch SO3 và lượng dung dịch H2SO4 49% cần lấy để pha chế thành450 gam dung dịch H2SO4 83,3%
Giải:
Đặt khối lượng SO3 cần lấy là x gam , vậy khối lượng dung dịch H2SO4 49% cần lấy là 450 – x gam
Khi trộn SO3 vào dung dịch H2SO4 có phản ứng 
(1)
80g	98g
xg	g
Lượng H2SO4 sinh ra ở phản ư ngs (1) là g
Lượng H2SO4 có trong dung dịch H2SO4 49% là: 
Theo bài ra khối lượng H2SO4 (có trong dung dịch sau cùng là 83,3%) là: 
Mà lượng H2SO4 sinh ra ở phản ứng (1) và lượng H2SO4 trong dung dịch H2SO4 49% băng lượng H2SO4 có trong dung dịch sau khi trộn .
Theo bài ra ta có: 
 Vậy khối lượng SO3 cần lấy là 210 gam
Khối lượng dung dịch H2SO4 cần lấy là 450 – 210 = 240 gam
* Bài toán 12:
Xác định klhối lượng KOH 7,93 % cần lấy để khi hòa tan vào đó 47 gam K2O thu được dung dịch 21% 
Giải:
Gọi khối lượng dung dịch KOH cần lấy là x gam thì khối lượng KOH có trong dung dịch là 0,0793x gam
PTHH: 
94g 	2.56g
47g	56g
Khối lượng KOH sinh ra ở (1) là 56 g
Mặt khác khối lượng KOH (trong dung dịch mới 21%):(56 + 0,0793)g 
Khối lượng dung dịch KOH mới: (47 + x) gam
Theo bài ra ta có:
Giải phương trình ta có x bằng 352,94 gam
Vậy khối lượng dung dịch KOH 7,93% cần lấy là 352,94 gam.
* Bài toán 13:
Để được dung dịch Zn(NO3)2 8% cần lấy bao nhiêu gam muối Zn(NO3)2 .6 H2O hòa tan vào 500 ml nước.
Học sinh tự làm.
III. Các bài toán vận dụng về dung dịch 
1.Bài tập tính nồng độ dung dịch thu được sau phản ứng
Bài 12.BDH
Trung hòa dung dịch NaHCO3 26% cần dùng dung dịch H2SO4 19,6%. Xác định nồng độ % của dung dịch sau khi trung hòa.
Bài 14.BDH
Cho 100 g dung dịch Na2CO3 16,96% tác dụng với 200g dung dịch BaCl2 10,4 % . Sau phản ứng lọc bỏ kết tủa thu dược dung dịch A. Tính C% của các chất tan trong dung dịch A.
 Bài 15.BDH
Hòa tan một lượng muối cacbonat của một kim loại hóa trị II bằng axit H2SO4 14,7% . Sau khi khí không thoát ra nữa lọc boe chất rắn không tan thì được dung dịch chứa 17% muối sunfat tan. Hỏi kim loại hóa trị II là nguyên tố nào?
2. Bài tập tính nồng độ dung dịch trước khi phản ứng 
Bài 16.BDH
Tính C% của dung dịch H2SO4 nếu biết rằng khi cho một lượng dung dịch này tác dụng với một lượng dư hỗn hợp Na, Mg thì lượng H2 thoát ra bằng 4,5% lượng dung dịch axit đã dùng.
Bài 17.BDH
Tộn 50 ml dung dịch Fe2(SO4)3 với 100ml Ba(OH)2 thu được kết tủa A và dung dịch B. Lọc lấy A đem nung ở nhiệt độ cao đến hoàn toàn thu được 0,859 g chất rắn. Dung dịch B cho tác dụng với 100ml H2SO4 0,05M thì tách ra 0,466 gam kết tủa. Tính nồng độ mol của mỗi dung dịch ban đầu 
Bài 18.BDH
Dung dịch A là dung dịch HCl, dung dịch B là dung dịch NaOH . Lấy 10 ml dung dịch A pha loãng bằng nước thành một lít thì thu đựoc dung dịch HCl có nồng độ 0,01 M . Tính nồng độ mol của dung dịch A. Để trung hòa 100g dung dịch B cần 150 ml dung dịch A. Tính C% của dung dịch B
Bài 19.BDH
Bài 20.BDH