Bài giảng Hoá đại cương: Chương 5 cung cấp cho người học những kiến thức như: Hệ phân tán và dung dịch; Nồng độ dung dịch và cách biểu diễn; Các tính chất của dung dịch loãng chứa chất tan không bay hơi, không điện ly; Dung dịch điện ly; Đại cương về acid, base; Chất điện ly ít tan. Mời các bạn cùng tham khảo!
CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH TÀI LIỆU NỘI DUNG Hệ phân tán dung dịch [1] – Chương 11: trang 344 – 375 Nồng độ dung dịch cách biểu diễn Chương 12: trang 376 – 396 Chương 13: trang 397 – 420 Chương 14: trang 421 – 428 Các tính chất dung dịch Chương 15: trang 429 – 455 lỗng chứa chất tan khơng [2] – Chapter 12: page 401 – 440 bay hơi, không điện ly Chapter 15: page 520 – 542 Dung dịch điện ly Chapter 16: page 543 – 581 Đại cương acid, base Chapter 17: page 582 – 605 Chất điện ly tan Chương nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Hệ phân tán dung dịch 1.1 Các hệ phân tán Hệ phân tán hệ có: hay nhiều chất phân bố vào chất khác Chương Chất phân tán Môi trường phân tán nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Phân loại hệ phân tán: • Dựa vào trạng thái tập hợp: Mơi trường PT Rắn Lỏng Khí Chất PT Rắn Lỏng Khí • Dựa vào kích thước chất phân tán (d): Hệ phân tán thô: 10-7 m < d < 10-4 m Ví dụ: phù sa (dạng huyền phù); sữa (dạng nhũ tương) Hệ phân tán cao (hệ keo): 10-9 m < d < 10-7 m Ví dụ: khói; sương mù Hệ dung dịch thực: d < 10-9 m Ví dụ: dung dịch muối ăn; dung dịch đường Chương nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH 1.2 Dung dịch • Dung dịch hệ đồng thể gồm hai hay nhiều chất mà thành phần chúng thay đổi giới hạn rộng • Trong dung dịch, chất phân tán gọi chất tan, môi trường phân tán gọi dung môi Chất chiếm lượng hơn: chất tan Chất chiếm lượng nhiều hơn: dung mơi • Có loại dung dịch: dung dịch khí; dung dịch lỏng; dung dịch rắn Chương nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Sự tạo thành dung dịch lỏng • Sự chuyển pha (q trình vật lý): bao gồm phá vỡ mạng tinh thể khuếch tán chất tan vào dung mơi Ví dụ, q trình hịa tan đường • Sự solvat hóa (q trình hóa học): tương tác chất tan dung mơi Lực tương tác liên kết hydro, lưỡng cực – lưỡng cực, lưỡng cực – ion Ví dụ, q trình hịa tan muối ăn • Quy tắc: “các chất có chất giống tan nhiều vào nhau” Chương nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Ví dụ: • Vitamin A tan dung mơi khơng phân cực (chất béo) • Vitamin C tan nước Chương nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Nồng độ dung dịch (Concentration) Nồng độ dung dịch lượng chất tan (tính số gam, số mol, hay số đương lượng) lượng hay thể tích định dung dịch dung môi 2.1 Nồng độ phần trăm (Percent concentration - C%, %) Biểu diễn số phần chất tan có 100 phần dung dịch • Nếu lượng chất tan dung dịch biểu diễn khối lượng: m ct C% = m dd Chương mct : k.lượng chất tan, g mdd : k.lượng dung dịch, g m ct × 100 = × 100 V : thể tích dung dịch, mL V×d d : k.lượng riêng dd, g/mL nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH • Nếu lượng chất tan dung dịch biểu diễn thể tích: Vct Vct : thể tích chất tan, mL C%(tt/tt) × 100 Vdd : thể tích dung dịch, mL Vdd • Nếu lượng chất tan biểu diễn khối lượng, dung dịch biểu diễn thể tích: m ct C%(kl/tt) 100 Vdd mct : khối lượng chất tan, g Vdd : thể tích dung dịch, mL Ví dụ: Hịa tan g đường g muối ăn vào 415 g nước (biết d dung dịch g/mL) Tính nồng độ phần trăm chất tan Chương nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Pha trộn hai dung dịch biết nồng độ: Trộn hai dung dịch chất có nồng độ a% b% tạo thành dung dịch có nồng độ c% a (c-b) = ma c b (a-c) = mb ma c b mb a - c a>c>b ma, mb: khối lượng dung có nồng độ a% b% Ví dụ: Xác định lượng NaOH 40 % cần thêm vào 600 g nước để thu dung dịch NaOH 10 % Chương nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH 2.2 Nồng độ mol (Molarity - CM, M) Biểu diễn số mol chất tan có L dung dịch m ct m ct × d n C M = ×1000 = ×1000 = ×1000 V M ct × V M ct × m dd mct : khối lượng chất tan, g V : thể tích dung dịch, mL 2.3 Nồng độ đương lượng (Normality - CN, N) Biểu diễn số đương lượng chất tan có L dung dịch nE m ct m ct × z CN = ×1000 = ×1000 = ×1000 V E ct × V M ct × V Chương nvhoa102@gmail.com 10 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Chương nvhoa102@gmail.com 80 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Ứng dụng chất thị màu pH: Xác định gần pH dd; dùng chuẩn độ acid – base VNaOH, mL 0.00 10.00 20.00 22.00 24.00 25.00 26.00 28.00 30.00 40.00 50.00 pH 1.00 1.37 1.95 2.19 2.70 7.00 11.30 11.75 11.96 12.36 12.52 Chương nvhoa102@gmail.com 81 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH 5.5 Chuẩn độ acid – base Là xác định nồng độ acid (hoặc base) cách cho tác dụng với base (hoặc acid) biết nồng độ Buret Erlen Chương base nồng độ C2 Chuẩn độ tìm V2 acid nồng độ C1 Thể tích cho vào V1 nvhoa102@gmail.com C1V1 = V2C2 C1, C2: nồng độ đương lượng (CN) 82 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH 5.6 Dung dịch đệm Là dung dịch có giá trị pH xác định khơng thay đổi pha lỗng thêm vào lượng nhỏ acid hay base mạnh • Cấu tạo dung dịch đệm: gồm acid yếu base liên hợp (đệm acid) gồm base yếu acid liên hợp (đệm base) • Một số hệ đệm thường gặp: Đệm acid: Chương CH3COOH + CH3COONa đệm acetat HCOOH + HCOONa đệm fomiat nvhoa102@gmail.com 83 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Đệm base : NH4Cl + NH3 đệm amoni Đệm kép: Na2HPO4 + NaH2PO4 đệm photphat NaHCO3 Na2CO3 đệm carbonat • pH dung dịch đệm: Ca pH pK a lg Cb • Khoảng pH đệm tốt nhất: pKa -1 < pH < pKa + • pH dung dịch đệm ổn định dung dịch đậm đặc tỷ số Ca/Cb = Thực tế thay đổi giới hạn 1:10 < Ca:Cb < 10:1 Chương nvhoa102@gmail.com 84 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH • Pha chế dung dịch đệm: Chọn acid yếu có pKa gần với pH dung dịch đệm muốn pha Sau lấy tỷ lệ số mol acid yếu với số mol base liên hợp cần thiết Ví dụ: Pha chế lít hỗn hợp đệm photphat có pH =7,4 Biết: H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4pKa1= 2,148 H2PO4⇌ H+ + HPO42pKa2= 7,198 HPO42⇌ H+ + PO43pKa3= 12,35 Giải: Hỗn hợp đệm thích hợp là: H2PO4-/HPO42- - [H PO ] [H PO ] 7,4 7,198 lg 24 24 [HPO ] [HPO ] 1,6 Ta lấy mol NaH2PO4 trộn với 1,6 mol Na2HPO4 thêm nước cho đủ lít dung dịch Chương nvhoa102@gmail.com 85 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Bài tập Tính pH dung dịch sau : a 0,01 mol HCl 50 mL dung dòch b g CH3COOH lít dung dịch, biết Ka = 1,8.105 c NaOH 500 mL dung dòch d 0,02 mol NH3 0,1 lít dung dịch, biết Kb = 1,79 105 Tính độ điện li , nồng độ ion H+ pH dung dịch HCOOH 0,3 M , biết số điện li acid 2,1.104 Giả sử thể tích dung dịch không thay đổi (thể tích dung môi = thể tích dung dịch), tính nhiệt độ sôi dung dịch HCOOH 0,3 M biết khối lượng riêng nước 1g/mL Chương nvhoa102@gmail.com 86 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Độ điện li acid axetic dung dịch CH3COOH 0,1 M 1,32 % Ở nồng độ dung dịch độ điện li 90 %? Tính pH dung dịch thu trộn 25 mL dung dịch HCl 0,4 M với 10 mL dung dịch NaOH 0,5 M vaø 15 mL H2O Cho dung dịch đệm CH3COOH M + CH3COONa M a Tính pH hỗn hợp b Tính pH hỗn hợp thêm 0,1 mol khí HCl vào 1lít dung dịch Chương nvhoa102@gmail.com 87 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Chất điện ly tan 6.1 Cân dị thể chất điện ly tan Chất điện ly tan muối, acid, base tan nước Trong dung dịch bão hòa chúng: A m Bn (r) mA n ( dd ) + nBm ( dd ) Theo định luật tác dụng khối lượng: [A n+ ]m × [Bm- ]n K= [A m Bn ] K [A m Bn ] [A ] × [B ] K sp n+ m Chương m- n nvhoa102@gmail.com 88 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Trong dung dịch bão hịa chất điện ly tan, tích số tan (Ksp - solubility product) tích nồng độ (hay hoạt độ) ion tự với số mũ tương ứng • Ksp đặc trưng cho khả hịa tan chất điện ly tan • Ksp phụ thuộc vào chất chất tan, dung môi nhiệt độ Ví dụ: Fe(OH)2 ⇌ Fe2+ +2OH- Ksp = [Fe2+].[OH-]2 (Ksp =1,6.10-14 25 oC) BaSO4 ⇌ Ba2++SO42Ksp =[Ba2+].[SO42-] (Ksp =1,1.10-10 25 oC) Ag2CO3 ⇌ 2Ag+ + CO32- Ksp =[Ag+]2 [CO32-] (Ksp =6,2.10-12 25 oC) Chương nvhoa102@gmail.com 89 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH 6.2 Mối liên hệ tích số tan độ tan Xét chất điện ly tan AnBm có độ tan S: AnBm ⇌ nAm+ + mBnS nS mS Ksp = [ Am+]n[Bn-]m = (nS)n(mS)m = nnSnmmSm = nnmmSm+n S mn Chương K sp n m n m nvhoa102@gmail.com , mol / L 90 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH 6.3 Điều kiện kết tủa hòa tan kết tủa Để xét điều kiện hình thành kết tủa hịa tan kết tủa chất điện ly tan AmBn dung dịch: • Tính [An+] [Bm-] dung dịch • Tính [An+]m [Bm-]n • So sánh [An+]m [Bm-]n với Ksp: [An+]m [Bm-]n < Ksp : dung dịch chưa bão hòa [An+]m [Bm-]n = Ksp : dung dịch bão hòa [An+]m [Bm-]n > Ksp: dung dịch bão hòa (xuất kết tủa dung dịch bão hòa) Chương nvhoa102@gmail.com 91 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Bài tập Viết biểu thức tính tích số tan quan hệ S (mol/L) Ksp chất sau: CaC2O4; CaSO4; Ni(OH)2; Ag3PO4 Ở nhiệt độ thường tích số tan BaSO4 1,1.1010 Tính độ tan BaSO4 theo mol/lit gam/lit Tính độ tan PbCl2 theo mol/lit gam/lit 25 oC, biết tích số tan PbCl2 nhiệt độ 1,6.105 Biết tích số tan CaC2O4 2.109 Tính độ tan CaC2O4 nước Độ tan CaC2O4 dung dịch (NH4)2C2O4 0,1M bao nhiêu? Xem muối (NH4)2C2O4 điện li hoàn toàn Chương nvhoa102@gmail.com 92 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Tích số tan Ag2C2O4 2.1012 Tính độ tan Ag2C2O4 nước Độ tan Ag2C2O4 thay đổi dung dịch AgNO3 0,1 M, biết AgNO3 điện li hoàn toàn Biết tích số tan CaSO4 1,3.104, hỏi trộn lít dung dịch CaCl2 0,02M với lít dung dịch Na2SO4 0,02M có kết tủa CaSO4 tạo thành hay không? Tính xem pH kết tủa Fe(OH)3 bắt đầu xuất thêm dung dịch NaOH vào dung dịch FeCl3 0,1M biết tích số tan Fe(OH)3 3,8.1038 Cho FeCl3 điện li hoàn toàn Chương nvhoa102@gmail.com 93 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH Ở pH kết tủa Zn(OH)2 xuất thêm ion OH– vào dung dịch muối Zn2+ nồng độ 0,1 M Biết tích số tan Zn(OH)2 7,1.10–18 Xác định pH dung dịch Ni(OH)2 bão hoà, biết tích số tan Ni(OH)2 25oC 1,3.10–16 10 Có kết tủa Mg(OH)2 tạo thành hay không trộn 100 mL dung dịch Mg(NO3)2 1,5.10–3 M với 50 mL dung dịch NaOH 3.10–5 M Biết KMg(OH)2 = 1,2.10-11 11 Cho tích số tan Ag3PO4 1,8.10–18 Hỏi trộn lẫn thể tích dung dịch Na3PO4 0,005 M với thể tích dung dịch AgNO3 0,005 M có kết tủa Ag3PO4 tạo thành hay không? Chương nvhoa102@gmail.com 94 ... 100,0 0 ,52 Aceton - 95, 35 2,40 56 ,2 1,71 Benzen 5, 50 5, 12 80,1 2 ,53 CCl4 - 23,00 1,79 76 ,5 2,11 Phenol 43,00 29,80 182,0 4, 95 Xyclohexan 6 ,5 20,10 80,7 2,79 Chương nvhoa102@gmail.com 34 CHƯƠNG 5: ... = 294,2 g/mol Bài 5: Tính số gam NaCl (độ tinh khiết 99 %) cần dùng để pha 100 mL dung dịch nước muối 10 % (d=1.09 g/mL) M(NaCl) = 58 ,5 g/mol Chương nvhoa102@gmail.com 25 CHƯƠNG 5: DUNG DỊCH 2.7... K2SO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O z =5 z=1 +6 -2 +3 K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3S + K2SO4 + 7H2O z=6 z=2 +2 2Na2S2O3 + I2 z=1 z=2 Chương +2 ,5 -1 = Na2S4O6 + 2NaI nvhoa102@gmail.com 18 CHƯƠNG 5: