CHƯƠNG III. DUNG DỊCH - ĐIỆN LI – pHI. DUNG DỊCH ppsx

 Sự điện li là quá trình phân li chất tan thành các ion dưới tác dụng của các phân tử dung môi thường là nước hoặc khi nóng chảy.. Ví dụ: Dd đường, dd rượu,…  Nếu chất tan cấu tạo từ c

Trang 1

CHƯƠNG III DUNG DỊCH - ĐIỆN LI – pH

I DUNG DỊCH

1 Định nghĩa

Dd là hệ đồng thể gồm hai hay nhiều chất mà tỷ lệ thành phần của chúng có thể thay đổi trong một giới hạn khá rộng.

Dd gồm: các chất tan và dung môi

Dung môi là môi trường để phân bổ các phân tử hoặc ion chất tan Thường gặp dung môi lỏng và quan trọng nhất là H2O

2 Quá trình hoà tan

Khi hoà tan một chất thường xảy ra 2 quá trình

 Phá huỷ cấu trúc của các chất tan

 Tương tác của dung môi với các tiểu phân chất tan

Ngoài ra còn xảy ra hiện tượng ion hoá hoặc liên hợp phân tử chất tan (liên kết hiđro) Ngược với quá trình hoà tan là quá trình kết tinh Trong dd, khi tốc độ hoà tan bằng tốc độ kết tinh, ta có dd bão hoà Lúc đó chất tan không tan thêm được nữa

3 Độ tan của các chất

Độ tan được xác định bằng lượng chất tan bão hoà trong một lượng dung môi xác định Nếu trong 100 g H2O hoà tan được:

>10 g chất tan: chất dễ tan hay tan nhiều

<1 g chất tan: chất tan ít

< 0,01 g chất tan: chất thực tế không tan

4 Tinh thể ngậm nước

Quá trình liên kết các phân tử (hoặc ion) chất tan với các phân tử dung môi gọi là quá trình sonvat hoá Nếu dung môi là H2O thì đó là quá trình hiđrat hoá

Hợp chất tạo thành gọi là sonvat (hay hiđrat)

Ví dụ: CuSO4.5H2O ; Na2SO4.1OH2O

Các sonvat (hiđrat) khá bền vững Khi làm bay hơi dd thu được chúng ở dạng tinh thể, gọi là những tinh thể ngậm H 2 O Nước trong tinh thể gọi là nước kết tinh

Trang 2

Một số tinh thể ngậm nước thường gặp:

FeSO4.7H2O, Na2SO4.1OH2O, CaSO4.2H2O

5 Nồng độ dd

Nồng độ dd là đại lượng biểu thị lượng chất tan có trong một lượng nhất định dd hoặc dung môi

a) Nồng độ phần trăm (C%) Nồng độ phần trăm được biểu thị bằng số gam chất tan

có trong 100 g dd

Trong đó : mt, mdd là khối lượng của chất tan và của dd

V là thể tích dd (ml), D là khối lượng riêng của dd (g.ml)

b) Nồng độ mol (CM) Nồng độ mol được biểu thị bằng số mol chất tan trong 1 lít dd

Ký hiệu là M

c) Quan hệ giữa C% và C M

Ví dụ : Tính nồng độ mol của dd axit H2SO4 20%, có D = 1,143 g.ml

Giải : Theo công thức trên ta có :

II SỰ ĐIỆN LI

1 Định nghĩa

 Sự điện li là quá trình phân li chất tan thành các ion dưới tác dụng của các phân tử dung môi (thường là nước) hoặc khi nóng chảy

Ion dương gọi là cation, ion âm gọi là anion

Trang 3

 Chất điện ly là những chất tan trong nước tạo thành dd dẫn điện nhờ phân ly thành các ion

Ví dụ: Các chất muối axit, bazơ

 Chất không điện li là chất khi tan trong nước tạo thành dd không dẫn điện

Ví dụ: Dd đường, dd rượu,…

 Nếu chất tan cấu tạo từ các tinh thể ion (như NaCl, KOH,…) thì quá trình điện ly là quá trình điện li là quá trình tách các ion khỏi mạng lưới tinh thể rồi sau đó ion kết hợp với các phân tử nước tạo thành ion hiđrat

 Nếu chất tan gồm các phân tử phân cực (như HCl, HBr, HNO3,…) thì đầu tiên xảy

ra sự ion hoá phân tử và sau đó là sự hiđrat hoá các ion

 Phân tử dung môi phân cực càng mạnh thì khả năng gây ra hiện tượng điện li đối với chất tan càng mạnh

Trong một số trường hợp quá trình điện li liên quan với khả năng tạo liên kết hiđro của phân tử dung môi (như sự điện li của axit)

2 Sự điện li của axit, bazơ, muối trong dd nước

a) Sự điện li của axit

Axit điện li ra cation H + (đúng hơn là H3O+) và anion gốc axit

Để đơn giản, người ta chỉ viết

Nếu axit nhiều lần axit thì sự điện li xảy ra theo nhiều nấc, nấc sau yếu hơn nấc trước

b) Sự điện li của bazơ.

Bazơ điện li ra anion OH  và cation kim loại hoặc amoni

This image cannot currently be display ed.

Trang 4

Nếu bazơ nhiều lần bazơ thì sự điện li xảy ra theo nhiều nấc, nấc sau yếu hơn nấc trước

c) Sự điện li của muối

Muối điện li ra cation kim loại hay amoni và anion gốc axit, các muối trung hoà thường chỉ điện li 1 nấc

Muối axit, muối bazơ điện li nhiều nấc :

Muối bazơ :

d) Sự điện li của hiđroxit lưỡng tính

Hiđroxit lưỡng tính có thể điện li theo 2 chiều ra cả ion H + và OH 

3 Chất điện li mạnh và chất điện li yếu

a) Chất điện li mạnh

Chất điện li mạnh là những chất trong dd nước điện li hoàn toàn thành ion Quá trình điện li là quá trình một chiều, trong phương trình điện li dùng dấu = Ví dụ:

Trang 5

Những chất điện li mạnh là những chất mà tinh thể ion hoặc phân tử có liên kết phân cực mạnh

Đó là:

 Hầu hết các muối tan

 Các axit mạnh: HCl, HNO3, H2SO4,…

 Các bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)2,…

b) Chất điện li yếu

 Chất điện li yếu là những chất trong dd nước chỉ có một phần nhỏ số phân tử điện li thành ion còn phần lớn tồn tại dưới dạng phân tử, trong phương trình điện li dùng dấu thuận nghịch

Ví dụ:

Những chất điện li yếu thường gặp là:

 Các axit yếu: CH3COOH, H2CO3, H2S,…

 Các bazơ yếu: NH4OH,…

 Mỗi chất điện li yếu được đặc trưng bằng hằng số điện li (Kđl) - đó là hằng số cân bằng của quá trình điện li Ví dụ:

Trong đó: CH3COO, H+ và CH3COOH là nồng độ các ion và phân tử trong dd

lúc cân bằng Kđl là hằng số, không phụ thuộc nồng độ Chất điện li càng yếu thì Kđl càng nhỏ

Với chất điện li nhiều nấc, mỗi nấc có Kđl riêng H2CO3 có 2 hằng số điện li:

Trang 6

This image cannot currently

be display ed.

This image cannot currently

be display ed.

4 Độ điện li 

 Độ điện li  của chất điện li là tỷ số giữa số phân tử phân li thành ion N p và tổng số phân tử chất điện li tan vào nước N t

Ví dụ: Cứ 100 phân tử chất tan trong nước có 25 phân tử điện li thì độ điện li  bằng:

 Tỷ số này cũng chính là tỷ số nồng độ mol chất tan phân li (Cp) và nồng độ mol chất tan vào trong dd (Ct)

 Giá trị của  biến đổi trong khoảng 0 đến 1

0    1

Khi  = 1: chất tan phân li hoàn toàn thành ion Khi  = 0: chất tan hoàn toàn không phân li (chất không điện li)

 Độ điện li  phụ thuộc các yếu tố : bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ và nồng

độ dd

5 Quan hệ giữa độ điện li  và hằng số điện li

Giả sử có chất điện li yếu MA với nồng độ ban đầu Co, độ điện li của nó là , ta có:

Hằng số điện li:

Trang 7

Dựa vào biểu thức này, nếu biết  ứng với nồng độ dd Co, ta tính được Kđl và ngược lại

Ví dụ: Trong dd axit HA 0,1M có  = 0,01 Tính hằng số điện li của axit đó (ký hiệu là Ka)

Giải: Trong dd, axit HA phân li:

6 Axit - bazơ

a) Định nghĩa

Axit là những chất khi tan trong nước điện li ra ion H+ (chính xác là H3O+)

Bazơ là những chất khi tan trong nước điện li ra ion OH

 Đối với axit, ví dụ HCl, sự điện li thường được biểu diễn bằng phương trình

Nhưng thực ra axit không tự phân li mà nhường proton cho nước theo phương trình

Vì H2O trong H3O+ không tham gia phản ứng nên thường chỉ ghi là H+

 Đối với bazơ, ngoài những chất trong phân tử có sẵn nhóm OH (như NaOH, Ba(OH)2…) Còn có những bazơ trong phân tử không có nhóm OH (như NH3…) nhưng

đã nhận proton của nước để tạo ra OH

Do đó để nêu lên bản chất của axit và bazơ, vai trò của nước (dung môi) cần định nghĩa axit - bazơ như sau:

Axit là những chất có khả năng cho proton

Bazơ là những chất có khả năng nhận proton

Đây là định nghĩa của Bronstet về axit - bazơ

b) Phản ứng axit - bazơ

Trang 8

 Tác dụng của dd axit và dd bazơ.

Cho dd H2SO4 tác dụng với dd NaOH, phản ứng hoá học xảy ra toả nhiệt làm dd nóng lên

Phương trình phân tử:

Phương trình ion:

Hoặc là:

H2SO4 cho proton (chuyển qua ion H3O+) và NaOH nhận proton (trực tiếp là ion OH) Phản ứng của axit với bazơ gọi là phản ứng trung hoà và luôn toả nhiệt

 Tác dụng của dd axit và bazơ không tan

Đổ dd HNO3 vào Al(OH)3 , chất này tan dần Phản ứng hoá học xảy ra

Phương trình ion

Hoặc là:

HNO3 cho proton, Al(OH)3 nhận proton

 Tác dụng của dd axit và oxit bazơ không tan

Đổ dd axit HCl vào CuO, đun nóng, phản ứng hoá học xảy ra, CuO tan dần:

Trang 9

Phương trình ion

Hoặc là

HCl cho proton, CuO nhận proton, nó đóng vai trò như một bazơ

 Kết luận:

Trong các phản ứng trên đều có sự cho, nhận proton - đó là bản chất của phản ứng axit

- bazơ

c) Hiđroxit lưỡng tính

Có một số hiđroxit không tan (như Zn(OH)2, Al(OH)3) tác dụng được cả với dd axit và

cả với dd bazơ được gọi là hiđroxit lưỡng tính

Ví dụ: Zn(OH)2 tác đụng được với H2SO4 và NaOH

Hoặc là:

Kẽm hiđroxit nhận proton, nó là một bazơ

Kẽm hiđroxit cho proton, nó là một axit

Vậy: Hiđroxit lưỡng tính là hiđroxit có hai khả năng cho và nhận proton, nghĩa là vừa

là axit, vừa là bazơ

7 Sự điện li của nước

Trang 10

a) Nước là chất điện li yếu.

Tích số nồng độ ion H+ và OH trong nước nguyên chất và trong dd nước ở mỗi nhiệt

độ là một hằng số

Môi trường trung tính : H+ = OH = 107 mol/l

Môi trường axit: H+ > OH

H+ > 107 mol/l

Môi trường bazơ: H+ < OH

H+ < 107 mol/l

b) Chỉ số hiđro của dd - Độ pH

 Khi biểu diễn nồng độ ion H+ (hay H3O+) của dd dưới dạng hệ thức sau:

thì hệ số a được gọi là pH của dd

Ví dụ: H+ = 105 mol/l thì pH = 5, …

Về mặt toán học thì pH = lgH+

Như vậy:

Môi trường trung tính: pH = 7

Môi trường axit: pH < 7

Môi trường bazơ: pH > 7

pH càng nhỏ thì dd có độ axit càng lớn, (axit càng mạnh); pH càng lớn thì dd có độ bazơ càng lớn (bazơ càng mạnh)

 Cách xác định pH:

Ví dụ 1: Dd HCl 0,02M, có H+ = 0,02M Do đó pH = lg2.102 = 1,7

Ví dụ 2: Dd NaOH 0,01M, có OH = 0,01 = 102 mol/l Do đó :

Trang 11

c) Chất chỉ thị màu axit - bazơ.

Chất chỉ thị màu axit - bazơ là chất có màu thay đổi theo nồng độ ion H + của dd Mỗi chất chỉ thị chuyển màu trong một khoảng xác định

Một số chất chỉ thị màu axit - bazơ thường dùng:

8 Sự thuỷ phân của muối

Chúng ta đã biết, không phải dd của tất cả các muối trung hoà đều là những môi trường trung tính (pH = 7) Nguyên nhân là do: những muối của axit yếu - bazơ mạnh (như CH3COOHNa), của axit mạnh - bazơ yếu (như NH4Cl) khi hoà tan trong nước đã tác dụng với nước tạo ra axit yếu, bazơ yếu, vì vậy những muối này không tồn tại trong nước Nó bị thuỷ phân, gây ra sự thay đổi tính chất của môi trường

a) Sự thuỷ phân của muối tạo thành từ axit yếu -bazơ mạnh Ví dụ: CH3COONa, Na2CO3, K2S,…

Trong dd dư ion OH, do vậy pH > 7 (tính bazơ)

Vậy: muối của axit yếu - bazơ mạnh khi thuỷ phân cho môi trường bazơ

b) Sự thuỷ phân của muối tạo thành từ axit mạnh - bazơ yếu Ví dụ: NH4Cl, ZnCl2, Al2(SO4)3

Trong dd dư ion H3O+ hay (H+), do vậy pH < 7 (tính axit)

Vậy muối của axit mạnh - bazơ yếu khi thuỷ phân cho môi trường axit

c) Sự thuỷ phân của muối tạo thành từ axit yếu - bazơ yếu Ví dụ: Al2S3, Fe2(CO3)3

Trang 12

9 Phản ứng trao đổi ion trong dd điện li

Phản ứng trao đổi ion trong dd điện li chỉ xảy ra khi có sự tạo thành hoặc chất kết tủa, hoặc chất bay hơi, hoặc chất ít điện li (điện li yếu)

a) Phản ứng tạo thành chất kết tủa

Trộn dd BaCl2 với dd Na2SO4 thấy có kết tủa trắng tạo thành Đã xảy ra phản ứng Phương trình phân tử:

Phương trình ion:

b) Phản ứng tạo thành chất bay hơi

Cho axit HCl tác dụng với Na2CO3 thấy có khí bay ra Đã xảy ra phản ứng

Phương trình ion

c) Phản ứng tạo thành chất ít điện li

 Cho axit H2SO4 vào muối axetat Phản ứng xảy ra tạo thành axit CH3COOH ít điện li Phương trình phân tử:

Phương trình ion

 Hoặc cho axit HNO3 tác dụng với Ba(OH)2 Phản ứng trung hoà xảy ra tạo thành chất ít điện li là nước

Trang 13

Phương trình ion

Chú ý: Khi biểu diễn phản ứng trao đổi trong dd điện li người ta thường viết phương trình phân tử và phương trình ion ở phương trình ion, những chất kết tủa, bay hơi, điện

li yếu viết dưới dạng phân tử, các chất điện li mạnh viết dưới dạng ion (do chúng điện li ra) Cuối cùng thu gọn phương trình ion bằng cách lược bỏ những ion như nhau ở 2 vế của phương trình

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	1,49 MB