3. Sự điện li, chất điện li, phương trình điện li, độ điện li Sự điện li: quá trình phân li các chất trong nước ra các ion (gồm ion + còn gọi là cation +, và ion – còn gọi là anion ) Chất điện li: những chất khi tan trong nước phân li ra ion (hay chất điện li là những chất tan trong nước tạo thành dung dịch dẫn điện). Chất không điện li: khi tan trong nước tạo thành dung dịch không dẫn điện Phương trình điện li: biểu diễn sự điện li
Trang 1CH ƯƠNG I: SỰ ĐIỆN LY NG I: S ĐI N LY Ự ĐIỆN LY ỆN LY
0 DUNG D CH ỊCH
1 Một số khái niệm
gam dung môi để tạo thành dung dịch bảo hòa
o Dung dịch bảo hòa là dung dịch không thể hòa tan thêm chất tan
o Dung dịch quá bảo hòa là dung dịch chứa lượng chất tan lớn hơn độ tan của chất
đó Dung dịch quá bảo hào không bền, chất tan sẽ kết tinh bớt một phần
(H2O)
o Đa số chất rắn, khi nhiệt độ tăng độ tan tăng theo
o Với chất khí, khi nhiệt độ tăng độ tan giảm
o Nồng độ phần trăm là khối lượng chất tan có trong 100g dung dịch
o Nồng độ mol/l là số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch
2 Một số công thức tính toán liên quan đến dung dịch
dm
m
T
m
dd
100
t hh
dd
% mt .100%
C
m
dd %
t
m m C ;
dd
100%
.
%
t
C
n C
V l
; n C V M. ;
M
n V C
m gdd( ) V ml D g mldd( ) ( / )
%.10.
M
C
M
3 Pha loãng hay cô đặc dung dịch: Khối lượng chất tan không thay đổi (khi pha loãng dung
dịch giảm, còn cô đặc nồng độ dung dịch tăng)
Khi pha loãng hay cô đặc khối lượng chất tan không thay đổi nên:
Trang 22
dd1 dd2 2
dd2 dd1
dd2 dd1
% %
( oãn )
H O
H O
* Khi pha loãng hay cô đặc số mol chất tan không thay đổi nên:
2
dd1 (1) dd2 (2)
dd2 dd1
dd2 dd1
( oãn )
H O
H O
I S ĐI N LY Ự ĐIỆN LY ỆN LY
A TÓM T T LÝ THUY T ẮT LÝ THUYẾT ẾT
1 Thí nghiệm
Kết luận:
Chất dẫn điện mạnh
(Chất điện li mạnh)
Chất dẫn điện yếu (Chất điện li yếu)
Chất không dẫn điện (Chất không điện li) Dung dịch Axit mạnh:
Dung dịch axit yếu:
- HF, H2S, HClO, H2SO3,
Muối rắn, khan:
-Dung dịch bazo mạnh:
Dung dịch bazo yếu:
Bi(OH)3, Mg(OH)2,
Bazo rắn, khan:
Dung dịch muối tan của
Axit mạnh, bazo mạnh:
Dung dịch muối ít tan Dung dịch rượu Etylic
(C2H5OH) (cô đặc)
(cô đặc)
Trang 3NaCl, KNO3, KCl, K2SO4,
Dung dịch gyxerol
(C3H5(OH)3)
2 Nguyên nhân tính dẫn điện
Các dung dịch axit, bazo, muối dẫn điện được là do trong dung dịch của chúng có các tiểu phân mang điện tích chuyển động tự do được gọi là các ion
3 Sự điện li, chất điện li, phương trình điện li, độ điện li
- Sự điện li: quá trình phân li các chất trong nước ra các ion (gồm ion + còn gọi là cation
+, và ion – còn gọi là anion -)
- Chất điện li: những chất khi tan trong nước phân li ra ion (hay chất điện li là những
chất tan trong nước tạo thành dung dịch dẫn điện).
- Chất không điện li: khi tan trong nước tạo thành dung dịch không dẫn điện
- Phương trình điện li: biểu diễn sự điện li
Ví dụ:
NaCl Na+ + Cl
-Al2(SO4)3 Al3+ + SO4
2-Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH
-4 Chất điện li mạnh, chất điện li yếu
a Chất điện li mạnh
- Chất điện li mạnh: là chất khi tan trong nước, toàn bộ các phân tử hòa tan đều phân li
ra ion
- Phương trình điện li của chất điện li mạnh: biểu diễn bằng mũi tên:
HNO3 H+ + NO3
-NaCl Na+ + Cl
-HCl H+ + Cl
-Ví dụ: Tính nồng độ mol/lit của Na+ , 2
3
CO khi biết nồng độ mol/lit của Na2CO3 là 0,1M
3
CO 1mol 2mol 1mol
Theo phương trình : [ Na+] = 2[Na2CO3]
= 2 0,1 = 0,2 M
Trang 4[ 2
3
CO
] = [Na2CO3] = 0,1 M
b 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
- Phương trình điện li của chất điện li yếu: biểu diễn bằng mũi tên:
-H2S H+ + HS
-HS- H+ + S2
c Cân bằng điện li: là cân bằng động
- Sự phân li của các chất điện li yếu là quá trình thuận nghịch, khi nào tốc độ phân li và tốc độ kết hợp các ion tạo lại phân tử bằng nhau, cân bằng của quá trình điện li được thiết lập
- Trạng thái cân bằng được đặc trưng bằng hằng số cân bằng:
3
H CH COO
CH COOH
- Chuyển dịch cân bằng tuân theo nguyên lí Lơ Sa – tơ – li – ê
d Độ điện li của chất điện li: là tí số phân tử phân li ra ion (n) và tổng số phân tử hòa tan
(no)
) 1 0
(
0
n
n
Chú ý:
0: Chất không điện li
0 1: Chất điện li yếu
1: Chất điện li hoàn toàn
điện li càng lớn
điện li càng tăng Hay nói cách khác độ điện li tỉ lệ nghịch với nồng độ mol/lit.
e Phương trình phản ứng dạng phân tử, dạng ion đầy đủ và ion thu gọn (hay dạng ion)
Trang 5H2SO4 + 2NaOH Na2 SO4 + 2H2O (1)
o Chất không tan
o Chất khí
o Chất điện li yếu
NH4 + + NO3- + Na+ + OH- NH3 + H2O + Na+ + NO3- (3’)
nhau ở hai vế từ phương trình ion đầy đủ
B BÀI T P ẬP
Bài 1: a) Thế nào là chất điện li, sự điện li là gì? Cho ví dụ?
b) Làm thế nào để biết một chất A khi tan vào nước có điện li hay không?
c) Thế nào là chất điện li mạnh, chất điện li yếu? Cho ví dụ Độ điện li của chất điện li mạnh, điện li yếu? Độ điện li thay đổi như thế nào khi pha loãng dung dịch?
Bài 2: Nguyên nhân tính dẫn điện của các dung dịch axit, bazơ, muối?
Bài 3: Vì sao nói sự điện li của chất điện li yếu là một quá trình thuận nghịch?
Bài 4: Viết phương trình điện li của các chất sau:
a) H2SO4, Ba(OH)2, H2CO3, H2S, H2O
b) (NH4)2SO4, FeCl3, KHSO3, (Al)2(SO4)3, Mg(NO3)2,CH3COOH, HClO
c) H3PO4, NaBr, NaAlO2, KMnO4
d) NaHCO3, KHSO4, KClO3, K3PO4, (CH3COO)2Ca
Bài 5: Viết công thức hóa học và gọi tên những chất mà sự điện li cho từng gặp ion như sau:
a) Ca2+ và H2PO4- b) Cr3+ và SO42- c) Cu2+ và CH3COO- d) H3O+ và HS
-e) Mg2+ và HCO3- f) NH4+ và OH- g) Fe3+ và NO3
-Bài 6: H2O , SO2 , Br2 , H2CO3 ,C2H6 , Ca(HCO3)2 , H2SO4 , NaClO , Mg(OH)2 , CuSO4 , C6H6 ,
C2H5OH , CH3COOH , C6H12O6 , CaO , CH3COONa Những chất nào là chất điện li
Trang 6Bài 7: Cho các chất: HCl, HClO4, HNO3, H2SO4, H2CO3, H2S, CH3COOH, HClO, HF, H2SO3, HNO2, HI, NaOH, Bi(OH)3, KOH, Sr(OH)2, RbOH, Ba(OH)2, NaCl, Na3PO4, NaHCO3, CaCl2, KHSO4, KClO3, CuSO4, Mg(OH)2, CH3COONa
a) Chất nào là chất điện li mạnh ? Viết phương trình điện li
b) Chất nào là chất điện li yếu ? Viết phương trình điện li
Bài 8: Tính nồng độ mol/lit các ion trong các dung dịch sau
a) 1,5 lit dd có hòa tan 0,45 mol KCl
b) 0,5 lit dd có hòa tan 2,688 lít khí HCl (đktc)
c) Hỗn hợp gồm 350ml dd CaCl2 0,7M và 150ml dd NaCl 1,5M
d) Trộn 200ml dung dịch Al2(SO4)3 1,5M với 300ml dung dịch Al(NO3)3 0,5M
e) Dung dịch CH3COOH 1,2M biết α = 1,4%
f) Dung dịch H2SO4 17% (D=1,12g/ml)
g) Trộn 250g dd H2SO4 5% vào 625g dd H2SO4 42% Biết khối lượng riêng dung dịch sau khi trộn
là 1,25g/ml
h) Cho H2O vào 750g dd H2SO4 19,5% để có 6lit dung dịch
i) Cho 6,2 gam Na2O vào H2Othu được 1lit dung dịch
j) Hòa tan 114,4 gam Na2CO3.10H2O vào 185,6ml H2O tạo thành dung dịch muối có khối lượng riêng 1,25g/ml
Bài 9: Tính thể tích dung dịch HCN 1,2M chứa số mol H+ đúng bằng số mol H+ có trong 400ml dung dịch HNO3 0,1M cho biết độ điện li của HCN bằng 0,27
Bài 10: Kết quả xác định nồng độ mol các ion trong một dung dịch như sau: Na+ 0,005M; Ca2+
0,01M; NO3- 0,01M; Cl- 0,04M; và HCO3- 0,025M Kết quả đó đúng hay sai? Tại sao?
Trang 7II AXIT – MU I –BAZ ỐI –BAZƠ Ơ
A TÓM T T LÝ THUY T ẮT LÝ THUYẾT ẾT
1 Axit
1.1 Định nghĩa
Theo Arêniut, axit là chất khi tan trong nước phân li ra cation H+
Ví dụ:
HCl H+ + Cl
1.2 Axit nhiều nấc
- Các axit chỉ phân li ra một ion H+ gọi là axit một nấc
Ví dụ: HCl , HNO3 , CH3COOH …
- Các axit mà một phân tử phân li nhiều nấc ra ion H+ gọi là axit nhiều nấc
Ví dụ: H3PO4 , H2CO3 …
H2SO4 H+ + HSO4
- Sự điện li mạnh
HSO4- H+ + SO4
2- Sự điện li yếu
- Các axit nhiều nấc phân li lần lượt theo từng nấc
2 Bazơ
2.1 Định nghĩa
- Theo Arêniut, bazơ là chất khi tan trong nước phân li ra ion OH-
Ví dụ:
KOH K++ OH
-Ba(OH)2 Ba2+ + 2OH
-trong dung dịch
2.2 Bazơ nhiều nấc :
Ví dụ: NaOH , KOH …
Ví dụ:
- Sự điện li mạnh
Trang 8Ca(OH)+ Ca2+ + OH
- Sự điện li yếu
3 Hiđrôxit lưỡng tính
3.1 Định nghĩa
- Là chất khi tan trong nước vừa có thể phân li như axit vừa có thể phân li như bazơ
Ví dụ:
-Zn(OH)2 ZnO22- + 2H+
3.2 Đặc tính của hiđrôxit lưỡng tính
- Một số hiđrôxit lưỡng tính thường gặp :
Al(OH)3 , Zn(OH)2 , Pb(OH)2 , Cr(OH)3 , Sn(OH)2 , Be(OH)2
- Là những chất ít tan trong nước , có tính axit , tính bazơ yếu
4 Muối
4.1 Định nghĩa
axit
Ví dụ :
(NH4)2SO4 2NH4+ + SO4
2-NaHCO3 Na+ + HCO3
Muối trung hoà :Là muối mà trong phân tử không còn hiđrô có tính axit :
Ví dụ: NaCl , Na2CO3 , (NH4)2SO4 …
- Muối axit : Là muối mà trong phân tử còn hiđrô có tính axit :
Ví dụ : NaHCO3 , NaH2PO4 , NaHSO4 …
4.2.Sự điện li của muối trong nước
HgCl2 , Hg(CN)2 … )
Ví dụ:
K2SO4 2K+ + SO4
2-NaHSO3 Na+ + HSO3
Gốc axit còn H+ :
HSO3- H+ + SO3
Trang 92-B BÀI T P ẬP
Bài 1 Nêu định nghĩa axit, bazơ, theo Arenius? Cho ví dụ?
Bài 2 Nêu định nghĩa axit, bazơ, theo Brontest? Cho ví dụ?
Bài 3 Thế nào là hidroxit lưỡng tính? Cho ví dụ?
Bài 4 Thế nào là muối trung hòa, muối axit? Cho ví dụ?
Bài 5 Viết phương trình điện li trong nước:
a) Các hiđroxit lưỡng tính : Al(OH)3 , Zn(OH)2 , Pb(OH)2 , Sn(OH)2 , Cr(OH)3 , Cu(OH)2 b) Các muối : NaCl.KCl , K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O , KCl.MgCl2.6H2O , NaHCO3 , Na2HPO4 , NaH2PO3, Na2HPO3 , NaH2PO2 , [Ag(NH3)2]Cl , [Cu(NH3)4]SO4 , [Zn(NH3)4](NO3)2
Bài 6 Trong số các muối sau, muối nào là muối axit ? Muối nào là muối trung hoà ?
(NH4)2SO4 , K2SO4 , NaHCO3 , CH3COONa , Na2HPO4 , NaHSO4 , Na2HPO3 , Na3PO4, NaHS, NaClO
Bài 7 Chứng minh HCO3-; HSO3-; HS-; H2PO4- là chất lưỡng tính
Bài 8 Để trung hòa 75ml dung dịch H2SO4 phải dùng hết 150ml dung dịch NaOH 1M Tính nồng
độ mol/l của dung dịch axit trên?
Bài 9 Trộn 25ml dung dịch NaOH 2M với 50ml H2SO4 dung dịch 0,75M Tính nồng độ mol/l của các ion trong dung dịch sau phản ứng?
Bài 10 Chia 24,4g Al(OH)3 làm 2 phần bằng nhau:
a) Cho 450ml dd H2SO4 vào phần 1 Tính khối lượng muối tạo thành
b) Cho 450ml dd NaOH vào phần 2 Tính khối lượng muối tạo thành
Bài 11 Cho một lượng Zn(OH)2 tác dụng vừa đủ với 0,15l dd HCl 1M Để hòa tan lượng Zn(OH)2
trên phải cần bao nhiêu lit dd KOH 20% (D=1,22g/ml)?
Bài 12 Trộn 250ml dung dịch KHSO4 1,6M với 100ml KOH 3M tạo thành dung dịch A Nếu cô cạn dung dịch A thu được những chất nào? Khối lượng bao nhiêu?
Bài 13 Trộn dung dịch HCl 0,2M và dung dịch H2SO4 0,1M theo tỉ lệ thể tích 2:3 Để trung hòa 500ml dung dịch trên cần bao nhiêu ml dung dịch Ba(OH)2?
Bài 14 Cho 8g SO3 tác dụng với nước tạo thành 500ml dung dịch
a) Xác định nồng độ dung dịch thu được
b) Cho 10g CuO vào dd trên Tính nồng độ mol/l của các ion trong dd sau phản ứng (giả sử thể tich
dd thay đổi không đáng kể)
Bài 15 Có 4 dd trong các lọ riêng biệt như sau: HCl, AgNO3, NaNO3, NaCl Chỉ dùng thêm quỳ tím hãy nhận biết các chất trên
Bài 16 Tại sao các dung dịch CuSO4, Cu(NO3)2, (CH3COO)2Cu đều có màu xanh lam?
Bài 17 Có thể pha chế đồng thời các ion sau được không? Giải thích?
a) Na+, Fe3+, Cl-, OH
-b) NH4+, Ca2+, NO3-, PO4
3-c) K+, NH4+, NO3-, SO4
2-d) Ba2+, K+, Cl-, SO4
2-Bài 18 Nếu cô cạn 1 dd có chứa các ion sau thì có thể thu được hỗn hợp gồm các muối nào? Gọi
tên muối?
a) K+, Mg2+, Fe3+, SO42-, Cl
-b) Ca2+, Mg2+, Cl-, NO3-, HCO3
Trang 10-Bài 19 Chất nào sau đây cho vòa nước làm thay đổi pH hay không? Nếu thay đổi thì thay đổi như
thế nào? Giải thích? Na2CO3, NH4Cl, HCl, K3PO4, KCl, (CH3COO)2Ca ,
Bài 20 Một dd có chứa 0,08mol Al3+; 0,14mol SO42-; và 0,02mol Mg2+ Muốn pha chế dd này phải hòa tan vào nước muối nào? Khối lượng bao nhiêu?
Bài 21 Cần lấy 2 muối K2SO4, KCl theo tỉ lệ bao nhiêu để pha chế được 2 dung dịch có cùng số mol K+
Bài 22 Cần lấy 2 muối MgSO4, Al2(SO4)3 theo tỉ lệ bao nhiêu để pha chế được 2 dung dịch có cùng
số mol SO4
2-Bài 23 Trộn 100ml dd NaHCO3 0,75M và 100ml dd KOH 1,8M thu được dung dịch A
a) Tính số mol các ion trong dung dịch
b) Có thể coi A là dung dịch của những chất nào? Tính số mol của mỗi chất
Bài 24 Xác định nồng độ mol/l của hai muối Na2SO4, NaHSO4 trong dung dịch A biết:
- TN1: 80ml dd A tác dụng vừa hết với 120ml dd KOH 1M
- TN2: Cho 125ml dd BaCl2 1M vào 50ml dd A thì tách hết SO42- ra khỏi dd
Tính khối lượng các muối trong dd sau thí nghiệm 1, và khối lượng kết tủa trong thí nghiệm 2
Trang 11III S ĐI N LI C A N Ự ĐIỆN LY ỆN LY ỦA NƯỚC – pH – CHẤT CHỈ THỊ AXIT, BAZƠ ƯỚC – pH – CHẤT CHỈ THỊ AXIT, BAZƠ C – pH – CH T CH TH AXIT, BAZ ẤT CHỈ THỊ AXIT, BAZƠ Ỉ THỊ AXIT, BAZƠ ỊCH Ơ
A TÓM T T LÝ THUY T ẮT LÝ THUYẾT ẾT
1 Nước là chất điện li rất yếu
1.1 Sự điện li của nước
H2O H+ + OH- (1)
1.2 Tích số ion của nước
- Ở 25°C
- Từ phương trình (1)
KH2O = K[H2O] = [H+][OH-]
KH2O : Tích số ion của nước
- Ở 25°C :
KH2O = 10-14 = [H+][OH-]
KH2O được gọi là tích số ion của nước
- Môi trường trung tính là môi trường trong đó :
[H+] = [OH-] = 10-7M
1.3 Ý nghĩa tích số ion của nước
a Môi trườpng axit :
- Môi trường axit là môi trường trong đó : [H+] > [OH-]
Hay : [H+] > 10-7M
b Môi trường kiềm :
- Là môi trường trong đó
[H+]≤ [OH-]
hay [H+] ≤ 10-7M
Kết luận:
- Nếu biết [H+] trong dd sẽ biết được [OH-] và ngược lại
- Độ axit và độ kiềm của dd có thể đánh giá bằng [H+]
Môi trường axit : [H+]>10-7M
Môi trường kiềm :[H+]≤10-7M
Môi trường trung tính : [H+] = 10-7M
2 Khái niệm về pH , chất chỉ thị axit , bazơ
2.1 Khái niệm về pH
[H+] = 10-pH M Hay pH = -lg [H+]
- Môi trường axit : pH < 7
Trang 12- Môi trường bazơ : pH > 7
- Môi trường trung tính : pH=7
2.2 Chất chỉ thị axit , bazơ
Môi
màu
Không màu
Hồng
B BÀI T P ẬP
Dạng 1: Tính pH dung dịch axit mạnh (điện li hoàn toàn, độ điện li chấp nhận 1)
Sơ đồ: .
Như vậy có 2 nội dung cơ bản: Tính pH và tính số mol axit khi biết pH của dung dịch
Bài 1 a) Tính pH của dung dịch H2SO4 0.01M
b) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,01M cần để trung hòa 200ml dung dịch H2SO4 có pH = 3 c) Pha loãng 10ml dung dịch thu được HCl với nước thành 250ml Dung dịch thu được có pH=3 Hãy tính nồng độ mol/l của HCl trước khi pha loãng và pH của dung dịch đó
Giải:
0,01 0,02 0,01 (mol/l)
Trang 13[H+] = 0,02; pH = -lg[H+] = -lg 0,02 = 1,7
b) pH 3 [ H] 103M
3
10 0,2 0,0002
H
n
2
0,0001 0,0002 (mol)
H SO NaOH Na SO H O
0,0001 0,0002 0,0001 (mol)
0,0002
0,02 í 20 0,01
ddNaOH
c) Dung dịch HCl sau khi pha loãng:
3
3 [ ] 10
10 0,25 2,5.10
H
* Vì pha loãng bằng nước nên nHtrong dung dịch ban đầu cũng bằng 2,5.10-4 mol và bằng số mol HCl
Nồng độ của dd HCl ban đầu:
4
2
2,5.10
2,5.10 /
Trong dung dịch HCl, nH nHCl 2,5.10 2M
2
lg[ ] lg(2,5.10 ) 1,6
Dạng 2 Tính pH của dung dịch bazơ mạnh
(Điện li hoàn toàn, độ điện li α = 1)
Sơ đồ: n(bazơ)
.
ptr d li
OH
[ OH] pOH pH
Như vậy có hai nội dung cơ bản: Tính pH của dung dịch bazơ và tính số mol của bazơ khi biết pH của dung dịch
Trang 14Bài 2 a) Tính pH của dung dịch thu được khi hòa tan 0,4g NaOH vào 100ml dung dịch Ba(OH)2
0,05M
b) Tính thể tích dung dịch HCl 0,1M cần để trung hòa 200ml dung dịch Ba(OH)2 có pH = 13 c) Pha loãng 200ml dung dịch Ba(OH)2 với 1,3 lít nước được dung dịch có pH = 12 Tính nồng độ mol/l của dung dịch Ba(OH)2 trước khi pha loãng Chấp nhận thể tích không thay đổi khi pha loãng
Giải:
0,01 40
NaOH
2 ( ) 0,05.0,1 0,005
Ba OH
0,01 0,01 (mol)
2 2
0,005 0,01 (mol)
* Vdd = 100ml = 0,1 lít
0,01 0,01
0,1
pOH = lg[OH-] = lg 0,2 = 0,7
pH = 14 – pOH = 14 – 0,7 = 13,3
b) * Dung dịch Ba(OH)2 có pH = 13
pH = 13 pOH = 14 – pH = 14 – 13 =1
[OH-] = 0,1M nOH =0,1 0,2 = 0,02 mol
2
( )
Ba OH
n = 0,01 mol
Ba OH HCl BaCl H O
0,01 0,02 0,02 (mol)
* VddHCl = 0,02 : 0,1 =0,2 lít
c) Thể tích dung dịch sau khi pha loãng là 0,2 + 1,3 = 1,5 lít