Hóa học 11 ĐIỆN LI ĐIỆN LI I. CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN: 1. Chất điện li: “Là những chất phân li thành ion dương và ion âm khi hoà tan trong nước.” Axit , bazơ và muối là các chất điện li . 2. Chất không điện li: “Là những chất tan tạo dung dịch không dẫn điện”. Rượu , đường … là các chất không điện li. 3. Sự điện li: “Là quá trình phân li thành ion dương và ion âm của chất điện li khi hoà tan”. ....... II. DUNG DỊCH AXIT , DUNG DỊCH BAZƠ: 1. Dung dịch axit: Dung dịch axit là dung dịch chứa ion H+. Tất cả dung dịch axit đều có chứa H+ nên có những tính chất chung như nhau: vị chua, làm quì tím đổi sang màu đỏ, tác dụng bazơ, oxit bazơ, tác dụng kim loại mạnh, tác dụng với muối. 2.Dung dịch bazơ: Dung dịch bazơ là dung dịch chứa ion OH. Do đó các dung dịch bazơ đều có tính chất chung như: mùi nồng, làm quì tím đổi sang màu xanh, phenolphtalein đỏ sang màu hồng, tác dụng axit và oxit axit, tác dụng với dung dịch muối. .............
Trang 1Hóa học 11] - ĐIỆN LI
ĐIỆN LI
I CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN:
1 Chất điện li: “Là những chất phân li thành ion dương và ion âm khi hoà tan trong nước.”
* Axit , bazơ và muối là các chất điện li
2 Chất không điện li: “Là những chất tan tạo dung dịch không dẫn điện”
Rượu , đường … là các chất không điện li
3 Sự điện li: “Là quá trình phân li thành ion dương và ion âm của chất điện li khi hoà tan”
II PHƯƠNG TRÌNH ĐIỆN LI: Là phương trình biểu diễn sự phân li của chất điện li theo các qui tắc
* Axit : HnA > nH+ +
An-* Bazơ (tan): M(OH)m -> Mm+ +
MOH-* Muối (tan): MxAy -> xMm+ + yAn- (m, n lần lượt là hoá trị của M, A)
Lưu ý: Trong phương trình điện li tổng điện tích dương = tổng điện tích âm
III BẢN CHẤT CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI:
1 Bản chất thuận nghịch:
- Điện li là một quá trình thuận nghịch, vì trong dung dịch đồng thời với sự phân li của chất điện li thành ion thì các ion cũng kết hợp nhau tạo lại phân tử chất Do đó có thể biểu diễn sự điện li bằng hai mũi tên ngược chiều
Na2CO3 ⇌ 2Na+ +
CO32 Chất điện li hầu như hoàn toàn : chất điện li mạnh
Chất chỉ điện li một phần nhỏ khi hoà tan : chất điện li yếu
- Độ điện li (a): là tỉ số giữa số phân tử tham gia điện li và số phân tử hoà tan ban đầu
a = X'/X.100 = n´/N 100 = C´/C 100 (%)
* X’ , n’ , C’ : là số phân tử, số mol, nồng độ của chất tham gia điện li
* X , n , C : là số phân tử, số mol, nồng độ của chất điện li ban đầu trong dung dịch
a £ 0,03 (3%) : chất điện li yếu, lượng chất bị điện li phụ thuộc vào a
a > 0,3 (30%) : chất điện li mạnh
2 Trong dung dịch điện li không thể chứa đồng thời các ion có thể kết hợp nhau tạo thành chất không tan hoặc dể bay hơi hoặc điện li yếu
VD: Trong cùng một dung dịch không thể tồn tại đồng thời các ion :
Ag+ và Cl- vì: Ag+ + Cl- ->AgCl (không tan)
Ba2+ và SO42- vì: Ba2+ + SO42- ->BaSO4 (không tan)
Cu2+ và OH- vì: Cu2+ + OH- ->Cu(OH)2 (không tan)
H+ và CO32- hoặc HCO3- vì: H+ + CO32- ->HCO3- (điện li yếu)
H+ + HCO3- ->H2O + CO2 (bay hơi)
H+ và S2- hoặc HS- vì: H+ + S2 > HS- (điện li yếu)
H+ + HS -> H2S (bay hơi)
CH3COO- và H+ vì: CH3COO- + H+ -> CH3COOH (điện li yếu)
3 Các qui luật định lượng trong dung dịch điện li:
* Tổng số mol điện tích dương của cation = tổng số mol điện tích âm của anion
* Tổng khối lượng chất tan trong dung dịch = tổng khối lượng ion trong dung dịch
VD:
Trang 2Trong dung dịch (A) có a mol Na+, b mol Fe3+, c mol SO42-, d mol Cl- thì ta có:
Bảo toàn điện tích: (a´1) + (b´3) = (c´2) + (d´1) Û a + 3b = 2c + d
Bảo toàn khối lượng: mhỗn hợp muối khan = (23´a) + (56´b) + (96´c) + (35,5´d)
Û mhỗn hợp muối khan = 23a + 56b + 96c + 35,5d
B AXIT – BAZƠ
I CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ AXIT VÀ BAZƠ:
1 Theo Bronsted: “Axit là những hợp chất có khả năng nhường proton”
“Bazơ là những hợp chất có khả năng nhận proton”
“Hidroxit lưỡng tính là hidroxit có đồng thời 2 khả năng cho và nhận proton.”
2 Theo Arhenius: “Axit là những chất phân li cho ion H+.”
“Bazơ là những chất phân li cho ion OH-.”
“Hidroxit lưỡng tính là hidroxit vừa phân li cho ion H+,vừa phân li cho ion OH-.”
II DUNG DỊCH AXIT , DUNG DỊCH BAZƠ:
1 Dung dịch axit: Dung dịch axit là dung dịch chứa ion H+
Tất cả dung dịch axit đều có chứa H+ nên có những tính chất chung như nhau: vị chua, làm quì tím đổi sang màu đỏ, tác dụng bazơ, oxit bazơ, tác dụng kim loại mạnh, tác dụng với muối
2.Dung dịch bazơ: Dung dịch bazơ là dung dịch chứa ion OH-
Do đó các dung dịch bazơ đều có tính chất chung như: mùi nồng, làm quì tím đổi sang màu xanh,
phenolphtalein đỏ sang màu hồng, tác dụng axit và oxit axit, tác dụng với dung dịch muối III PHẢN ỨNG AXIT-BAZƠ: Là phản ứng hoá học trong đó có sự cho và nhận proton Chú ý: Phản ứng trung hoà là phản ứng giữa dung dịch axit và dung dịch bazơ với phương trình ion
rút gọn dạng: H+ + OH- H2O
IV PHẢN ỨNG CỦA HIDROXIT LƯỠNG TÍNH:
- Hidroxit lưỡng tính vừa tác dụng dung dịch axit (nhận proton thể hiện tính bazơ) vừa tác dụng dung dịch bazơ (nhường proton thể hiện tính axit)
- Các hidroxit lưỡng tính thường gặp là Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3
2.1 Nhôm hidroxit Al(OH)3:
* Al(OH)3 tan trong dung dịch axit: Al(OH)3 nhận proton tạo ra muối Al3+, có vai trò là bazơ trong phản ứng
VD: Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O
Hoặc: 2Al(OH)3 + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 6H2O
Phương trình rút gọn:Al(OH)3 + 3H+ -> Al3+ + 3H2O
* Al(OH)3 tan trong dung dịch bazơ: Al(OH)3 nhường proton, tạo ra muối Aluminat (AlO2-),
có vai trò là axit trong phản ứng
VD: Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]
2Al(OH)3 + Ba(OH)2 -> Ba[Al(OH)4]2
Phương trình rút gọn: Al(OH)3 + OH- ->
[Al(OH)4]-Hoặc Al(OH)3 + NaOH -> NaAlO2 + 2H2O
2Al(OH)3 + Ba(OH)2 ->Ba(AlO2)2 + 4H2O
Phương trình rút gọn: Al(OH)3 + OH- ->AlO2- + 2H2O
Trang 32.2 Kẽm hidroxit Zn(OH)2:
* Zn(OH)2 tác dụng dung dịch axit: Zn(OH)2 nhận proton tạo muối Zn2+, thể hiện tính bazơ trong phản ứng
VD: Zn(OH)2 + H2SO4 ->ZnSO4 + 2H2O
Hoặc: Zn(OH)2 + 2HCl -> ZnCl2 + 2H2O
Phương trình rút gọn: Zn(OH)2 + 2H+ ->Zn2+ + 2H2O
* Zn(OH)2 tác dụng dung dịch bazơ: Zn(OH)2 nhường proton tạo muối Zincat (ZnO22-), thể hiện tính axit trong phản ứng
VD: Zn(OH)2 + 2KOH K2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 + Ba(OH)2 Ba[Zn(OH)4]
Phương trình rút gọn: Zn(OH)2 + 2OH-
[Zn(OH)4]2-Hoặc: Zn(OH)2 + 2KOH -> K2ZnO2 + 2H2O
Zn(OH)2 + Ba(OH)2 -> BaZnO2 + 2H2O
Phương trình rút gọn: Zn(OH)2 + 2OH- ->ZnO22- + 2H2O
(Phương trình tương tự với KOH, Ca(OH)2)
Chú ý
** Kim loại và oxit tạo hidroxit lưỡng tính cũng có khả năng tác dụng dung dịch bazơ tạo muối như hirdoxit lưỡng tính
2Al + 6H2O + 2NaOH -> 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O -> 2Na[Al(OH)4]
Zn + 2NaOH + 2H2O -> Na2[Zn(OH)4] + H2
ZnO + 2NaOH + H2O -> Na2[Zn(OH)4]
Hoặc: 2Al + 2H2O + 2NaOH -> NaAlO2 + 3H2
Al2O3 + 2NaOH ->2NaAlO2 + H2O
Zn + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2
ZnO + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2O
( Phương trình tương tự với KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2)
** Al(OH)3 và Zn(OH)2 là các axit rất yếu, dễ bị các axit khác đẩy khỏi muối
Na[Al(OH)4] + HCl vừa đủ Al(OH)3 + NaCl + H2O
Na[Al(OH)4] + CO2 ->Al(OH)3 + NaHCO3
Na2[Zn(OH)4] + HCl vừa đủ -> Zn(OH)2 + 2NaCl + 2H2O
Na2[Zn(OH)4] + 2CO2 ->Zn(OH)2 + 2NaHCO3
NaAlO2 + CO2 + 2H2O -> Al(OH)3¯ + NaHCO3
NaAlO2 + H2O + HClvừa đủ Al(OH)3¯ + NaCl
Na2ZnO2 + 2CO2 + 2H2O -> Zn(OH)2¯ + 2NaHCO3
Na2ZnO2 + 2HCl + H2O -> Zn(OH)2¯ + 2NaCl
( Phương trình tương tự với K2ZnO2,BaZnO2)
C CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG DUNG DỊCH ĐỘ pH
I NỒNG ĐỘ MOL/LÍT CỦA ION H+ TRONG DUNG DỊCH:
- Dung dịch trung tính ( nước nguyên chất ) có [H+] = 10-7 mol/lít
- Dung dịch axit có [H+] > 10-7 mol/llít; [H+] càng lớn dung dịch axit càng mạnh
- Dung dịch bazơ có [H+] < 10-7 mol/lít; [H+] càng nhỏ dung dịch bazơ càng mạnh
II pH CỦA DUNG DỊCH:
Trang 41 Đinh nghĩa: “pH là giá trị đánh giá độ axit hoặc bazơ của dung dịch dựa vào [H+]”.
3 Các công thức áp dụng trong bài toán pH:
pH = -lg [H+] ; pOH = -lg[OH-]
Trong một dung dịch bất kỳ ta đều có:
[H+] ´ [OH-] = 10-14 (biểu thức tích số ion)
Nên: pH + pOH = 14 pH = 14 – pOH
4 Ý nghĩa của pH:
Dựa vào giá trị của pH ta xác định được tính chất axit hoặc bazơ của môi trường (dung dịch)
- pH = 7 [H+] = 10-7 mol/lít Þ dung dịch trung tính (không làm quì tím đổi màu)
- pH < 7 [H+] > 10-7 mol/lít Þ dung dịch axit (làm quì tím đổi sang màu đỏ)
pH càng nhỏ tính axit của dung dịch càng mạnh
- pH > 7 [H+] < 10-7 mol/lít Þ dung dịch bazơ (làm quì tím đổi sang màu xanh)
pH càng lớn tính bazơ của dung dịch càng mạnh
5 Cách xác định pH:
5.1 Dùng chất chỉ thị màu: quì tím, phenolphtalein, metyl da cam …
5.2 Dùng máy đo pH
III/ BÀI TOÁN TÌM pH: Là các bài toán định lượng [H+] hoặc [OH-]
* Nếu dung dịch axit : tính [H+] Þ pH
* Nếu dung dịch bazơ : tính [OH-] Þ pOH Þ pH
D MUỐI – PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION
I MUỐI VÀ DUNG DỊCH MUỐI:
1 Muối: “Là những hợp chất phân tử khi phân li cho cation kim loại hoặc NH4+ và anion gốc axit”
2 Dung dịch muối:“Là những dung dịch có chứa cation kim loại hoặc NH4+ và anion gốc axit”
II MUỐI AXIT , MUỐI TRUNG HOÀ:
1 Muối trung hoà:“Là những muối trong không có khả năng phân li ra ion H+”
VD: Na2SO4 ; CaCO3 ; NaCl …
** Muối Na2HPO3 cũng là muối trung hoà vì H3PO3 là một diaxit , với công thức cấu tạo:
H – O
H – O P = O Þ chỉ có khả năng nhường hai proton
H
2 Muối axit: “Là những muối có khả năng phân li cho ion H+”
VD: KHSO4 ; NaHCO3 ; CaHPO3 …
2.1 Muối axit tạo thành do trong phản ứng giữa bazơ với các poliaxit tỉ lệ số mol giữa bazơ
và axit không thoả để axit nhường hết proton
VD: Phản ứng CO2 với dung dịch NaOH
Nếu phản ứng có tỉ lệ mol CO2 : NaOH = 1 : 1 thì:
CO2 + NaOH -> NaHCO3
Nếu phản ứng có tỉ lệ mol CO2 : NaOH = 1 : 2 thì:
CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O
2.2 Muối axit ngoài tính chất của muối còn có tính chất của axit: tác dụng với bazơ nhường proton tạo muối trung hoà
Trang 5VD:NaHCO3 + NaOH -> Na2CO3 + H2O
2KHCO3 + 2NaOH -> K2CO3 + Na2CO3 + 2H2O
Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 -> CaCO3 + BaCO3 + 2H2O
3 Muối kép: do nhiều loại muối hợp thành
(KCl.NaCl; 2NaF.AlF3; K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O; …)
4 Muối phức: Có cation hoặc anion liên kết với phân tử khác
([Cu(NH3)42+; [Ag(NH3)2]+; …)
III TÍNH CHẤT CỦA ION TRONG DUNG DỊCH TÍNH AXIT VÀ BAZƠ CỦA DUNG DỊCH MUỐI:
1 Sự thuỷ phân của ion: Trong dung dịch, ion của các axit và bazơ có thể bị thuỷ phân, do
đó chúng thể hiện các tính chất khác nhau
1.1 Cation của bazơ mạnh (Na+;K+;Ca2+;Ba2+) và anion của axit mạnh (Cl-; NO3-; SO42-):
Là những chất trung tính, chúng không bị thuỷ phânà Dung dịch không làm quỳ tím đổi màu 1.2 Cation của các bazơ yếu (Mg2+ ; Al3+ … ; NH4+):
Là những axit vì chúng bị thuỷ phân tạo ion H+ (nhường proton). > Dung dịch làm quỳ tím hóa đỏ
Mn+ + nH2O ⇌ M(OH)n¯ + nH+
NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+ hoặc NH4+ ⇌ NH3 + H+
1.3 Anion của các axit yếu (CO32-; S2-; F-; CH3COO-…):
Là những bazơ vì chúng bị thuỷ phân tạo ion OH- (nhận proton). > Dung dịch làm quỳ tím hóa màu xanh
An- + nH2O ⇌ HnA +
nOH-** Chú ý:
- Ion HSO4- là một axit vì phân li hoàn toàn:
HSO4- H+ +
SO42 Ion HCO3SO42 ; HSSO42 là các chất lưỡng tính , thể hiện vai trò tuỳ theo môi trường
Trong dung dịch axit hay dung dịch nước chúng nhận proton , là một bazơ
HCO3- + H+ H2O +CO2 ; HCO3-+ H2O ⇌ H2CO3 +
HS- + H+ H2S ; HS- + H2O ⇌ H2S +
OH-Trong dung dịch bazơ chúng nhường proton , là một axit
HCO3- + OH- CO32- + H2O ; HS- + OH- S2- + H2O
2 Tính axit – bazơ của dung dịch muối:
Do sự thuỷ phân trong dung dịch của các ion đã nêu ở trên mà dung dịch của muối có thể có tính axit hoặc bazơ
· Muối tạo bởi bazơ mạnh-axit mạnh: dung dịch trung tính (pH = 7, không đổi màu chất chỉ thị)
· Muối tạo bởi bazơ mạnh-axit yếu: dung dịch có tính bazơ (pH > 7, làm quì tím hoá xanh và phenolphtalein hoá hồng
· Muối tạo bởi bazơ yếu-axit mạnh: dung dịch có tính axit (pH > 7, làm quì tím hoá đỏ)
3 Phản ứng của dung dịch muối của bazơ yếu- axit mạnh với muối của bazơ mạnh-axit yếu: Tạo muối của axit mạnh – bazơ mạnh + axit yếu + bazơ yếu
VD: Xét phản ứng dung dịch K2CO3 với dung dịch FeCl3
3K2CO3 + 2FeCl3 + 3H2O -> 2Fe(OH)3 + 6KCl + 3CO2
Trang 6Hoặc rút gọn: 3CO32- + 2Fe3+ + 3H2O -> 2Fe(OH)3 + 3CO2
4 Phản ứng dung dịch muối axit của axit mạnh và muối axit của axit yếu:
Tạo muối trung hoà của axit mạnh – bazơ mạnh và axit yếu
VD: Cho dung dịch NaHSO4 tác dụng dung dịch Ba(HCO3)2
2NaHSO4 + Ba(HCO3)2 Na2SO4 + BaSO4 + H2O + CO2
IV PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION:
1 Định nghĩa:
“Là phản ứng hoá học trong đó các chất tham gia phản ứng trao đổi thành phần ion với nhau”
2 Điều kiện để phản ứng trao đổi ion xảy ra:
- Chất tham gia phản ứng phải là chất điện li, trừ trường hợp muối không ta của axit yếu tác dụng axit mạnh
- Sản phẩm phản ứng có ít nhất 1 chất không tan hoặc bay hơi hoặc điện li yếu