CHƯƠNG-1-ĐIỆN-LI-1

Chất điện li yếu Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một phần số phân tử hòa tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch... AXIT VÀ BA

GV: NGUYỄN QUỐC TUẤN

NĂM HỌC 2019-2020 LƯU HÀNH NỘI BỘ

Bài 1: SỰ ĐIỆN LI

I KHÁI NIỆM

Quá trình phân li các chất trong nước ra ion là sự điện li

Những chất khi tan trong nước phân li ra ion được gọi là những chất điện li Các axit, bazơ và muối là những chất điện li

Lưu ý: Dung dịch của chất điện li dẫn điện được, nhưng một dung

dịch dẫn điện chưa hẳn là dung dịch của chất điện li Vì nhiều chất khi nóng chảy cũng phân li ra ion, nên ở trạng thái nóng chảy các chất này dẫn điện được nhưng không được gọi là chất điện li

II PHÂN LOẠI CHẤT ĐIỆN LI

II.1 Chât điện li mạnh

Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều

phân li ra ion

Những chất điện li mạnh bao gồm:

- Các axit mạnh như HCl, HNO3, H2SO4, HClO4,…

- Các bazơ mạnh như NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2,…

- Hầu hết các muối như KNO3, NH4Cl, CuSO4,…

Trong phương trình điện li của chất điện li mạnh, người ta dùng một mũi tên chỉ chiều của quá trình điện li

II.2 Chất điện li yếu

Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một phần số phân tử hòa tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch

Những chất điện li yếu bao gồm:

- Các axit yếu như CH3COOH, HClO, H2S, HF, H2SO3, H2CO3,…

- Các bazơ yếu như Mg(OH)2, Cu(OH)2, NH3, H2O,…

Trong phương trình điện li của chất điện li yếu, người ta dùng hai mũi tên ngược chiều nhau

II.3 Chất không điện li

Chất không điện li là những chất khi tan vào nước không phân li ra

các ion Mặc dù, chất đó có thể tan hoàn toàn trong nước nhưng vẫn tồn

tại ở dạng phân tử

VD: Glucozơ (C6H12O6), saccarozơ (C12H22O11), CH3CHO, CH4, O2,

C2H5OH, CH3COOCH3,…

II.4 Độ điện li

Độ điện li α (anpha) của chất điện li là tỉ số giữa số phân tử phân li ra

ion (n) và tổng số phân tử hòa tan (n 0 )

0

nn

  (ĐK: 0  1) Xét cân bằng của một chất điện li yếu (MA):

- Nếu 0 < α < 1chất điện li yếu

 Mối liên hệ giữa độ điện li α với hằng số cân bằng (K)

BÀI 2: AXIT, BAZƠ VÀ MUỐI

I AXIT VÀ BAZƠ THEO THUYẾT A-RÊ-NI-UT

Các dung dịch axit đều có một số tính chất chung, đó là tính chất của

các cation Htrong dung dịch

Bazơ là chất khi tan trong nước phân li ra anion

-OH

Các dung dịch bazơ đều có một số tính chất chung, đó là tính chất của các anion OHtrong dung dịch

I.2 Axit nhiều nấc, bazơ nhiều nấc

Axit nhiều nấc là những axit khi tan trong nước mà phân tử phân li

- Các axit như HCl, CH3COOH, HClO4, HNO3, H3PO2…là axit một nấc

Bazơ nhiều nấc là những bazơ khi tan trong nước mà phân tử phân li

nhiều nấc ra ion OH -

VD: Trong dung dịch Mg(OH)2 phân li như sau:

2Mg(OH) Mg(OH)  OH

2Mg(OH) Mg   OH

Mg(OH)2 là bazơ hai nấc

- Một số bazơ nhiều nấc như Ba(OH)2 (2 nấc), Ca(OH)2 (2 nấc), Fe(OH)2 (2 nấc), Fe(OH)3 (3 nấc), Cu(OH)2 (2 nấc),…

- Các bazơ như NaOH, KOH, LiOH là bazơ một nấc

I.3 Hiđroxit lưỡng tính

Hiđroxit lưỡng tính là hiđroxit khi tan trong nước vừa có thể phân li

như axit, vừa có thể phân li như bazơ

VD: Zn(OH)2 là hiđroxit lưỡng tính:

2 2

Zn(OH) Zn   2OH ; phân li theo kiểu bazơ

VD2:

NH + H O NH  OH

+H

+H

NH3 là bazơ còn H2O là axit, ngược lại NH4 là axit còn OHlà bazơ Hai cặp axit/bazơ liên hợp là 4

3

NH NH

2 3

HCOCO

II.2 Ưu điểm của thuyết Bron-stêt

Hạn chế của thuyết A-rê-ni-ut: Theo thuyết A-rê-ni-ut, trong phân tử

axit phải có hiđro và trong nước phân li ra ion H, trong phân tử bazơ phải có nhóm OH và trong nước phân li ra ion OH Do đó, thuyết A-rê-ni-ut chỉ đúng trong dung môi là nước, ngoài ra có một số chất không chứa nhóm OH như NH3, các amin nhưng là bazơ mà thuyết A-rê-ni-ut không giải thích được

Ưu điểm của thuyết Bron-stêt: Thuyết Bron-stêt tổng quát hơn, nó áp

dụng đúng cho bất kì dung môi nào có khả năng nhường và nhận proton, cả khi vắng mặt dung môi

VD: NH3 (khí) + HCl(khí)  NH4Cl

bazơ axit

Tuy nhiên, ở đây chúng ta chỉ xét tính chất axit- bazơ trong dung môi nước, nên cả hai thuyết đều cho kết quả giống nhau

III HẰNG SỐ PHÂN LI AXIT VÀ BAZƠ

III.1 Hằng số phân li axit

Xét cân bằng sau:

CH COOH  H OCH COO  H OBan đầu: C0

có mặt H2O

K a là hằng số phân li axit Giá trị K a chỉ phụ thuộc vào bản chất axit và nhiệt độ Giá trị K a của axit càng nhỏ, lực axit của nó càng yếu Ngược lại, giá trị K a của axit càng lớn, lực axit của nó càng mạnh

VD: Ở 250C, Ka của CH3COOH là 1,75.10-5 và của HClO là 5.10-8 Vậy lực axit của HClO yếu hơn của CH3COOH

Lưu ý: Trong quá trình tính toán xem [H O3 ] và [ H] là một

III.2 Hằng số phân li bazơ

K b là hằng số phân li bazơ Giá trị K b chỉ phụ thuộc vào bản chất bazơ

và nhiệt độ Giá trị K b của bazơ càng nhỏ, lực bazơ của nó càng yếu Ngược lại, giá trị K b của bazơ càng lớn, lực bazơ của nó càng mạnh

III.3 Mối liên hệ giữa giá trị K a và K b

14 14

Đôi khi để đơn giản, người ta sử dụng giá trị pKa, pKb thay cho giá trị

Muối là hợp chất, khi tan trong nước phân li ra cation kim loại (hoặc

cationNH4) và anion gốc axit

4

SO 3

KNO K + NO3

- Muối mà anion gốc axit không còn hiđro có khả năng phân li ra ion

H (hiđro có tính axit) gọi là muối trung hòa

VD: NaCl, (NH4)2SO4, Na2CO3, Ba(NO3), Na2HPO3, NaH2PO2,…

- Muối mà anion gốc axit vẫn còn hiđro có khả năng phân li ra ion H

gọi là muối axit

VD: NaHCO3, NaH2PO4, NaHSO4,…

- Ngoài ra có một số muối phức tạp như muối kép: NaCl.KCl, KCl.MgCl2.6H2O,…phức chất: [Ag(NH3)2]Cl, [Cu(NH3)4]SO4,…

IV.2 Sự điện li của muối trong nước

Hầu hết các muối (kể cả muối kép) khi tan trong nước phân li hoàn

toàn ra cation kim loại (hoặc cation NH4) và anion gốc axit

(trừ một số muối như HgCl2, Hg(CN)2,…là các chất điện li yếu)

K SO 2K  SO NaCl.KClK Na  Cl

NaHCO Na  HCO Nếu anion gốc axit còn chứa hiđro có tính axit, thì gốc này tiếp tục phân li yếu ra ion H

HCOH  CO 

BÀI 3: SỰ ĐIỆN LI CỦA NƯỚC pH

CHẤT CHỈ THỊ AXIT – BAZƠ

I NƯỚC LÀ CHẤT ĐIỆN LI RẤT YẾU

I.1 Tích số ion của nước

Sự điện li của nước:

cả trong dung dịch loãng của các chất khác nhau

Vì nước là môi trường trung tính nên:

[H ] [OH ]    10 10

I.2 Ý nghĩa tích số ion của nước

Đánh giá độ axit hay độ kiềm của dung dịch thông qua nồng độ của ion H

- Môi trường trung tính : [H ] [OH ]   hay [H ] 10  7

- Môi trường axit : [H ] [OH ]   hay 7

[H ] 10  

- Môi trường kiềm : [H ] [OH ]   hay [H ] 10  7

II KHÁI NIỆM VỀ pH CHẤT CHỈ THỊ AXIT – BAZƠ

II.1 Khái niệm về pH

Trong tính toán để đơn giản người ta dùng pH thay cho [H ]

pH = -lg[H ]

[H ] 10   pHaVD: [H ] 10 M  1 pH 1 : môi trường axit

7[H ] 10 M   pH7 : môi trường trung tính

11[H ] 10   MpH 11 : môi trường kiềm

 Thang pH

pH < 7 pH = 7 pH > 7

- pH < 7môi trường axit

- pH = 7môi trường trung tính

- pH > 7 môi trường kiềm

 Ngoài giá trị pH còn có giá trị pOH

pOH = -lg[ OH]

pOH + pH = 14

14[H ].[OH ] 10   

 Giá trị pH có ý nghĩa quan trọng trong thực tế Chẳng hạn, pH của

máu người và động vật có giá trị gần như không đổi Thực vật có thể sinh trưởng bình thường chỉ khi giá trị pH của dung dịch đất ở trong khoảng xác định đặc trưng cho mỗi loại cây Tốc độ ăn mòn kim loại trong nước tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào pH của nước mà kim loại tiếp xúc

II.2 Chất chỉ thị axit – bazơ

Chất chỉ thị axit – bazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị

pH của dung dịch

Chất chỉ thị axit – bazơ thường dùng là quỳ tím và phenolphtalein

Chất chỉ thị

Môi trường axit

Môi trường trung tính

Môi trường kiềm Khoảng pH

Quỳ tím Màu đỏ pH6 Màu tím Màu xanh pH8

Phenolphtalein Không màu pH < 8,3 Màu hồng pH8,3

Để xác định tương đối chính xác giá trị pH của dung dịch người ta dung máy đó pH

BÀI 4: PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION

TRONG DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LI

I ĐIỀU KIỆN XẢY RA PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LI

I.1 Phản ứng tạo thành chất kết tủa

VD: Na2SO4 + BaCl2  2NaCl + BaSO4

Ba   SO   BaSO 

 Cách viết phương trình ion rút gọn từ phương trình phân tử

- Cân bằng phương trình phân tử

- Chuyển các chất vừa dễ tan vừa điện li mạnh thành ion Các chất khí, chất rắn, kết tủa và chất điện li yếu để nguyên dạng phân tử Phương trình thu được là phương trình ion đầy đủ

- Lược bỏ những ion không tham gia phản ứng (nghĩa là đơn giản những ion giống nhau ở hai vế của phương trình), ta được phương trình ion rút gọn

VD1: Na2SO4 + BaCl2  2NaCl + BaSO4

I.2 Phản ứng tạo thành chất điện li yếu

Chất điện li yếu thường gặp như H2O và các axit yếu

+ Chất điện li yếu

+ Chất khí

II PHẢN ỨNG THỦY PHÂN CỦA MUỐI

Phản ứng trao đổi ion giữa muối và nước là phản ứng thủy phân của muối

VD1: Xét phản ứng thủy phân của CH3COONa trong nước

Ban đầu: CH COONa3  CH COO3   Na

3

CH COO là anion của axit yếu (CH3COOH)

Na là cation của bazơ mạnh (NaOH)

Sau đó: CH COO3  + HOH CH COOH3  OH

Vì ion OH được giải phóng, nên môi trường của dung dịch

CH3COONa trong nước có pH > 7

VD2: Xét phản ứng thủy phân của AlCl3 trong nước

3AlCl  Al  3Cl3

Al là cation của bazơ yếu (Al(OH)3)

Cl là anion của axit mạnh (HCl)

VD3: Xét phản ứng thủy phân của NaNO3 trong nước

NaNO  Na  NO

Vì Nalà cation của bazơ mạnh (NaOH) ; NO3 là anion của axit mạnh (HNO3) nên trong nước không bị thủy phân Vậy môi trường của dung dịch NaNO3 trong nước có pH = 7

VD4: Xét phản ứng thủy phân của (NH4)2CO3 trong nước

(NH ) CO  2NH  CO 2

VD: CH3COONa, K2S, Na2CO3,…

- Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ yếu và anion gốc axit mạnh tan trong nước, thì cation của bazơ yếu bị thủy phân làm cho dung dịch có tính axit (pH < 7)

VD: Fe(NO3)3, NH4Cl, CuSO4, ZnBr2,…

- Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ mạnh và anion gốc axit mạnh tan trong nước, các ion không bị thủy phân, môi trường của dung dịch vẫn trung tính (pH = 7)

VD: NaCl, KNO3, KI,…

- Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ yếu và anion gốc axit yếu tan trong nước, cả cation và anion đều bị thủy phân Môi trường của dung dịch phụ thuộc vào độ thủy phân của hai ion

VD: (NH4)2CO3, (NH4)2S,

Lưu ý: Muối có tính lưỡng tính khi:

+ Được tạo bởi cation của bazơ yếu và anion gốc axit yếu tan trong nước

VD: (NH4)2CO3, (NH4)2S,

+ Được tạo bởi cation của bazơ mạnh (hoặc yếu) và anion gốc axit yếu (trong gốc axit còn chứa nguyên tử H có thể phân li ra ion H) tan trong nước

VD: NaHCO3, NaHS, NaH2PO4,…

Ban đầu: NaHCO3  Na  HCO3

Sau đó: HCO3 + HOH H CO2 3  OH (môi trường kiềm)

2

HCO + HOH CO   H O (môi trường axit)

Chuyên đề 1-Viết phương trình ion thu gọn của phản ứng

Phương pháp

(1) Viết phương trình dạng phân tử của phản ứng

(2) Viết phương trình ion đầy đủ của phản ứng - Lưu ý: Chất ít tan, kết tủa,

viết phân li ra ion

(3) Rút gọn các ion giống nhau ở hai vế của phương trình ion đầy đủ Kết quả ta thu được phương trình ion thu gọn

Ví dụ minh họa 1: Viết phương trình phân tử, phương trình ion thu gọn của các phản ứng sau

(1) Fe + HCl  (2) BaCl + Na SO2 2 4 

(3) CaCO + HCl3  (4) FeCl + NaOH3 

Hướng dẫn giải

(1) Phương trình phân tử: Fe + 2HCl  FeCl +H2 2 

Phương trình ion đầy đủ: Fe + 2H +2Cl  Fe +2Cl +H2  2 

(Ở đây ta xem mục (2) trong phần phương pháp: HCl là chất điện ly mạnh nên tách thành H + và Cl - ; FeCl 2 là muối tan nên tách thành Fe 2+ và Cl - ; Fe

là chất rắn không tan trong H 2 O sẽ giữ nguyên; H 2 là chất khí sẽ giữ nguyên – Phần này các em phải có kiến thức về phần tính tan)

Phương trình ion rút gọn: Fe + 2H  Fe + H2 2

(Ta đã rút gọn ion Cl

giống nhau ở 2 vế để thu được phương trình ion rút gọn)

(2) Phương trình phân tử: BaCl + Na SO2 2 4  BaSO4  + 2NaCl

Phương trình ion đầy đủ:

Ba +2Cl + 2Na + SO     BaSO  + 2Na +2Cl 

(Ở đây ta xem mục (2) trong phần phương pháp: BaCl 2 , Na 2 SO 4 ,NaCl là chất điện ly mạnh nên tách thành ion; BaSO 4 là chất rắn không tan trong

H 2 O sẽ giữ nguyên - Phần này các em phải có kiến thức về phần tính tan)

Phương trình ion rút gọn: Ba + SO2 24  BaSO4 

(Ta đã rút gọn ion Na + và Cl - giống nhau ở 2 vế để thu được phương trình ion rút gọn)

(3) Phương trình phân tử: CaCO + 2HCl3  CaCl + CO2 2  + H O2

Phương trình ion đầy đủ:

2

CaCO + 2H +2Cl   Ca +2Cl + CO   + H O

(Ở đây ta xem mục (2) trong phần phương pháp: CaCl 2 , HCl là chất điện ly mạnh nên tách thành ion; CaCO 3 là chất rắn không tan trong H 2 O sẽ giữ nguyên, CO 2 là chất khí sẽ giữ nguyên, H 2 O là chất điện li yếu sẽ giữ nguyên - Phần này các em phải có kiến thức về phần tính tan)

Phương trình ion rút gọn: CaCO + 2H3   Ca + CO2 2  + H O2

(Ta đã rút gọn ion Cl - giống nhau ở 2 vế để thu được phương trình ion rút gọn)

(4) Phương trình phân tử: FeCl + 3NaOH3  Fe(OH)3 + 3NaCl

Phương trình ion đầy đủ:

3

3

Fe +3Cl + 3Na +3OH    Fe(OH)  + 3Na +3Cl 

(Ở đây ta xem mục (2) trong phần phương pháp: FeCl 3 , NaOH, NaCl là chất điện ly mạnh nên tách thành ion; Fe(OH) 3 là chất rắn không tan trong

H 2 O sẽ giữ nguyên - Phần này các em phải có kiến thức về phần tính tan)

Phương trình ion rút gọn: Fe +3OH3  Fe(OH)3

(Ta đã rút gọn ion Na +

và Cl - giống nhau ở 2 vế để thu được phương trình ion rút gọn)

Nhận xét: Vậy chúng ta cần 2 yêu cầu sau để viết được phương trình ion

thu gọn: Thứ nhất (Phản ứng dạng phân tử có xảy ra hay không); Thứ hai

(Những chất nào được giữ nguyên và chất nào có thể tách thành ion)

Ví dụ minh họa 2: Viết phương trình phân tử, phương trình ion thu gọn của các phản ứng sau

(1) NH Cl + NaOH4  (2) KHCO + KOH3 

Hướng dẫn giải

(1) Phương trình phân tử: NH Cl + NaOH4  NaCl + NH + H O3 2

Phương trình ion đầy đủ:

NH +Cl + Na + OH     Na + Cl + NH   + H O

Phương trình ion rút gọn: NH + OH4   NH3  + H O2

(2) Phương trình phân tử: KHCO + KOH3  K CO + H O2 3 2

Phương trình ion đầy đủ:

Ví dụ minh họa 3: Viết phương trình phân tử, phương trình ion thu gọn của các phản ứng sau

(1) BaCO + H SO3 2 4  (2) Ba(HCO ) + HCl3 2 

(3) BaCl + NaHSO2 4  (4) NaCl + AgNO3 

Hướng dẫn giải

(1) Phương trình phân tử: BaCO + H SO3 2 4  BaSO + CO + H O4 2 2

Phương trình ion đầy đủ:

Ba(HCO ) + 2HCl  BaCl + 2CO + 2H O

Phương trình ion đầy đủ:

BaCl + NaHSO  BaSO  + NaCl + HCl

Phương trình ion đầy đủ:

Ba +2Cl + Na + H + SO      BaSO  + Na +Cl + H +Cl   

Phương trình ion rút gọn: Ba + SO2 24  BaSO4 

(4) Phương trình phân tử: NaCl + AgNO3  AgCl + NaNO  3

Phương trình ion đầy đủ:

Na + Cl + Ag + NO     AgCl + Na + NO   

Phương trình ion rút gọn: Cl + Ag  AgCl 

BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1 Viết phương trình điện li của những chất sau:

a) Các chất điện li mạnh : MgCl 2 , Sr(OH) 2 , HNO 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , BeF 2 , HBrO 4 , K 2 CrO 4 , KCl.MgCl 2. 6H 2 O

b) Các chất điện li yếu: HClO, HNO 2 , HF, HBrO, HCN, H 2 SO 3

Câu 2 Viết phương trình điện li (từng nấc, nếu có) của các chất sau trong

dung dịch :

a) Chất điện li mạnh : H 2 SO 4 , NaHSO 4 , NaHCO 3

b) Chất điện li yếu : H 2 S, H 3 PO 4 , H 2 SO 3

Câu 3 Viết công thức và phương trình điện li của chất mà khi điện ly tạo

ra các ion :

(I) Na + và CrO 4 ; (II) Fe 3+ và NO 3;

(III) Ba 2+ và MnO 4; (IV) Fe 3+ và SO 4  ; (V) K + và Cr 2 O 7

Câu 4 Viết các phương trình phân tử và ion rút gọn của các phản ứng(nếu

có) xảy ra trong dung dịch của các cặp chất sau:

a) CuSO 4 + NaOH b) NH 4 Br + AgNO 3

c) CH 3 COONa + HCl d) CaCl 2 + KNO 3

g) Na 2 HPO 4 + HCl h) Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2

Câu 5 Viết các phương trình phân tử và ion rút gọn của các phản ứng (nếu

có) xảy ra trong dung dịch của các cặp chất sau :

a) Na 2 CO 3 + CaCl 2 b) Fe 2 (SO 4 ) 3 + NaOH

c) NaHCO 3 + HCl d) KHCO 3 + KOH

e) K 2 CO 3 + NaCl g) Zn(OH) 2 + KOH h) CuSO 4 + Na 2 S

Câu 6 Viết phương trình dạng phân tử ứng với phương trình ion rút gọn

sau:

a) Ba 2+ + CO 3 BaCO 3 b) Fe 3+ + 3OH Fe(OH) 3

c) NH 4 + + OH  NH 3 + H 2 O d) S 2 + 2H +  H 2 S

e) HClO + OH  ClO + H 2 O g) CO 2 + 2OH  CO 3 + H 2 O

Câu 7 Viết phương trình dạng phân tử và ion rút gọn của các phản ứng

trong dung dịch theo sơ đồ sau :

Câu 8 Viết phương trình ion, phương trình phân tử của phản ứng có

phương trình ion rút gọn sau đây :

Câu 10 Có 4 lọ, mỗi lọ đựng một trong các dung dịch : NaOH, FeSO 4 , BaCl 2 , HCl Những cặp dung dịch nào có thể phản ứng được với nhau ? Vì sao ? Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra dưới dạng phân

tử và ion rút gọn

Chuyên đề 2-Tính nồng độ của các ion trong dung dịch

Phương pháp:

(a) Viết phương trình điện li của các chất

(c) Căn cứ vào dữ kiện và yêu cầu của đầu bài, biểu diễn nồng độ mol các chất trong phương trình theo từng thời điểm (ban đầu, phản ứng, cân bằng).

sau khi trộn 200ml dung dịch NaOH 0,5M với 300ml dung dịch Ba(OH)2