CHUYÊN ĐỀ 1: SỰ ĐIỆN LI

CHUYÊN ĐỀ 1: SỰ ĐIỆN LI

Chuyên đề SỰ ĐIỆN LI VẤN ĐỀ 1: LÝ THUYẾT I SỰ ĐIỆN LI - Sự điện li trình chất tan nước ion - Chất điện li mạnh: chất tan nước, phân tử hòa tan phân li ion + Những chất điện li mạnh: Các axit mạnh: HCl, HNO3, H2SO4 bazơ mạnh: KOH, NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 hầu hết muối HCl → H+ + Cl 2+ → Ba + 2OH Ba(OH)2 - Chất điện li yếu: chất tan nước có số phần tử hịa tan phân li ion, phần tử lại tồn dạng phân tử dung dịch + Những chất điện li yếu: Là axit yếu: CH3COOH, HClO, HF, H2S…các bazơ yếu: Mg(OH)2, Al(OH)3  → CH3COO - + H+ CH3COOH ←  II AXIT - BAZƠ - MUỐI Axit - Theo A-re-ni-ut: Axit chất tan nước phân li cation H+ HCl → H+ + Cl - Axit nấc: phân li nấc ion H+: HCl, HNO3, CH3COOH - Axit nhiều nấc: phân li nhiều nấc ion H+: H3PO4 Bazơ - Theo A-re-ni-ut: Bazơ chất tan nước phân li ion H+ → Na+ NaOH + OH Hidroxit lưỡng tính - Hidroxit lưỡng tính hidroxit tan nước vừa phân li axit, vừa phân li bazơ Thí dụ: Zn(OH)2 hidroxit lưỡng tính  → Zn2+ + 2OH Phân li theo kiểu bazơ: Zn(OH)2 ←   → 2H+ Phân li theo kiểu axit: Zn(OH)2 ← ZnO22 +  Muối - Muối hợp chất tan nước phân li cation kim loại (hoặc cation NH +4 ) anion gốc axit → NH +4 + NO3 - Thí dụ: NH4NO3 + → Na + NaHCO3 HCO3 III SỰ ĐIỆN LI CỦA NƯỚC pH CHẤT CHỈ THỊ AXIT - BAZƠ - Tích số ion nước K H O = [H + ].[OH ] = 1,0.10 14 (ở 250C) Một cách gần đúng, coi giá trị tích số số dung dịch loãng chất khác - Các giá trị [H+] pH đặc trưng cho mơi trường Mơi trường trung tính: [H+] = 1,0.10-7M pH = Môi trường axit: [H+] > 1,0.10-7M pH < Môi trường kiềm: [H+] < 1,0.10-7M pH > Chuyên đề Hóa Học lớp 11 Trang IV PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LI Điều kiện xãy phản ứng - Phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li xãy ion kết hợp lại với tạo thành chất sau: + Chất kết tủa: BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl 2+ Ba + SO → BaSO4↓ + Chất bay hơi: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O + + 2H → CO2↑ + H2O CO3 + Chất điện li yếu: → CH3COOH + HCl + NaCl CH3COONa CH3COO + H+ → CH3COOH Bản chất phản ứng - Phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li phản ứng ion VẤN ĐỀ 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP Phương pháp giải: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH CÁC CHẤT ĐIỆN LI MẠNH Axit : HCl, H2SO4 , HNO3 • HCl → H+ + Cl• H2SO4 → 2H+ + SO42Bazo : NaOH, Ca(OH)2 • NaOH → Na+ + OH• Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OHMuối : NaCl, CaCl2 , Al2(SO4)3 • NaCl → Na+ + Cl• CaCl2 → Ca2+ + 2Cl• Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO422 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ MOL ION B1 : Tính số mol chất điện li B2 : Viết phương trình điện li, biểu diễn số mol lên phương trình điện li B3 : Tính nồng độ mol ion : CM = n V Ví dụ: Ví dụ 1: Viết phương trình điện li chất sau: KOH, HNO3, BaCl2 Hướng dẫn giải + * KOH: KOH  → K + OH + * HNO3: HNO3  → H + NO3 2+ * BaCl2: BaCl2  → Ba + 2Cl Chun đề Hóa Học lớp 11 Trang Ví dụ 2: Tính nồng độ mol/lit ion sau: 100 ml dung dịch chứa 4,26 gam Al(NO3)3 Hướng dẫn giải nAl(NO)3 = 0,02 (mol) Al(NO3)3 → Al3+ + 3NO30,02 0,02 0,06 (mol) 3+ [Al ] = 0,02/0,1 = 0,2(M) ; [NO3-] = 0,06/0,1 = 0,6 (M) Ví dụ 2: Hòa tan 12,5 gam tinh thể CuSO4.5H2O nước thành 200 ml dung dịch Tính nồng độ mol ion dung dịch thu Hướng dẫn giải nCuSO4 5H2O = 12,5/250 = 0,05 (mol) CuSO4.5H2O → Cu2+ + SO42- + 5H2O 0,05 0,05 0,05 (mol) 2+ 2[ Cu ] = [SO4 ] = 0,05/0,2 = 0,25 (M) Bài tập: Bài 1: Viết phương trình điện li chất sau (nếu có ) : HClO4 Sr(OH)2 K3PO4 BaCl2 AgCl Fe(OH)3 10 HNO3 11 BaSO4 Al2(SO4)3 KMnO4 KOH ĐS: HS tự làm Bài 2: Viết công thức chất mà điện li tạo ion : a K+ CrO42b Fe3+ NO3c Mg2+ MnO4- d Al3+ SO42ĐS: HS tự làm Bài 3: Tính nồng độ mol/lit ion sau: a 200 ml dung dịch NaCl 2M b 200 ml dung dịch CaCl2 0,5M c 400 ml dung dịch Fe2(SO4)3 0,2M d.100 ml dung dịch FeCl3 0,3M e 200 ml dung dịch chứa 12 gam MgSO4 f 200 ml dung dịch chứa 34,2 gam Al2(SO4)3 ĐS: a [Na+] = [Cl-] = (M) b [Ca2+] = 0,5 (M); [Cl-] = (M) c [Fe3+] = 0,4 (M); [SO42-] = 0,6 (M) d [Fe3+] = 0,3 (M); [Cl-] = 0,9 (M) e [Mg2+] = [SO42-] = 0,5 (M) 3+ f [Al ] = (M); [SO42-] = 1,5 (M) Bài 4: Hòa tan 8,08 gam Fe(NO3)3 9H2O nước thành 500 ml dung dịch Tính nồng độ mol ion dung dịch thu ĐS: [Fe3+] = 0,04 (M) [NO3-] = 0,12 (M) Phương pháp giải: B1 : Phát biểu định luật - Trong dung dịch chứa chất điện li, tổng số mol điện tích dương âm ln ln B2 : Áp dụng giải tốn Cơng thức chung : ∑ Mol dt (+) = ∑ Mol dt (−) Cách tính mol điện tích : ndt = so chi dt nion Khối lượng chất tan dung dịch mmuoi = mcation + manion Chuyên đề Hóa Học lớp 11 Trang Ví dụ: Ví dụ 1: Trong dung dịch có chứa a mol Ca2+ , b mol Mg2+ , c mol Cl – d mol NO3Hướng dẫn giải a Áp dung định luật BTĐT : 2a + 2b = c + d b b = c + d − 2a 0,01 + 0,03 − 2.0,01 = = 0,01 2 Bài tập: Bài 1: Dung dịch A chứa Al3+ 0,1 mol, Mg2+ 0,15 mol, NO3- 0,3 mol Cl- a mol Tính a ĐS: a = 0,3 mol + 2+ 2Bài 2: Dung dịch A chứa Na 0,1 mol , Mg 0,05 mol , SO4 0,04 mol cịn lại Cl Tính khối lượng muối dung dịch ĐS: m = 11,6 gam Bài 3: Một dung dịch có chứa hai loại cation Fe2+ (0,1 mol) Al3+ (0,2 mol) hai loại anion Cl- (x mol) SO42- (y mol) Tính x y biết cạn dung dịch làm khan thu 46,9 gam chất rắn khan ĐS: x = 0,2 (mol) y = 0,3 (mol) Phương pháp giải: Viết phương trình điện li Axit : CH3COOH, H2S , H3PO4 …  → H+ + CH3COO* CH3COOH ←   → H+ + HS- ; HS- ←  → H+ + S2* H2S ←    → H+ + H2PO4- ; H2PO4- ←  → H+ + HPO42- ; HPO22- ←  → H+ + PO43* H3PO4 ←    Hiđrôxit lưỡng tính : Al(OH)3 , Zn(OH)2 Tính bazo :  → Al3+ + 3OH* Al(OH)3 ←   → Zn2+ + 2OH* Zn(OH)2 ←  Tính axit :  → H3O+ + AlO2* Al(OH)3 ←   → 2H+ + ZnO22* Zn(OH)2 ←  Xác định độ điện li B1 : Áp dụng CT tính độ điện li α= n C so phantu dienli = dien li = M dien li so phantu hoa tan nhoa tan CM hoa tan B2 : Sử dụng phương pháp ba dòng  → A+ + B − AB ←  Ban đầu : a 0 Điện li : x x x Cân : a – x x x (M) → Độ điện li : α = x a * α = : chất điện li mạnh * < α < : chất điện li yếu * α = : chất không điện li Chun đề Hóa Học lớp 11 Trang Ví dụ: Vi dụ 1: Viết phương trình điện li chất sau: CH3COOH, H2S Hướng dẫn giải +  → * CH3COOH: CH3COOH ←  H + CH3COO  → H+ + HS- ; H2S ←  * H2S:  → H+ + S2HS- ←  Ví dụ 2: Điện li dung dịch CH3COOH 0,1M dung dịch có [H+] = 1,32.10-3 M Tính độ điện li α axit CH3COOH Hướng dẫn giải Điều cần nhớ : toán đề cho nồng điện li chất điện li  → H+ + CH3COO◙ CH3COOH ←  1,32.10-3 1,32.10-3 (M) Độ điện li axit CH3COOH α= 1.32.10−3 100 = 1,32% 0,1 Ví dụ 3: Một lít dung dịch CH3COOH 0,01 M có chứa tổng số 6,28.1021 ion phân tử CH3COOH Tính độ điện li axit Hướng dẫn giải Điều cần nhớ : - Số phân tử N = n 6,02.1023 - Đề cho lượng ban đầu lượng cịn lại, nên sử dụng pp ba dịng : • Ban đầu • Điện li • Khi cân  → H+ + CH3COO – ◙ CH3COOH ←  Ban đầu: 0,01 Điện li: x x x Khi cân 0,01 – x x x mol 6,28.1021 = 1,043.10−2 → x = 0,043.10-2 mol Theo đề : 0,01 – x + x + x = 23 6,02.10 Độ điện li : α = 0,043.10−2 = 4,3.10−2 = 4,3% 0,01 Ví dụ 4: Hòa tan gam CH3COOH vào nước để 250 ml dung dịch, biết độ điện li α = 0,12 Tính nồng độ mol phân tử ion dung dịch Hướng dẫn giải = 0,05( mol ) 60 Số mol điện li CH3COOH : nCH3COOH = 0,05.0,12 = 6.10−3 (mol ) Số mol ban đầu CH3COOH : nCH COOH = Ban đầu : Điện li : Cân : Bài tập:  → H+ + CH3COOCH3COOH ←  0,05 0 -3 -3 6.10 6.10 6.10-3 0,05 – 6.10-3 6.10-3 6.10-3 (mol) [CH3COOH] = 0,176 (M) ; [H+] = [CH3COO-] = 0,024 (M) Chuyên đề Hóa Học lớp 11 Trang Bài 1: Tính nồng độ mol ion H+ CH3COO- có dung dịch axit CH3COOH 0,1M Biết  → CH3COO- + H+ độ điện li α = 4% phương trình điện li : CH3COOH ←  ĐS: C = C0 × α = 0,1.4% = 0,004 M Từ phương trình điện li :[CH3COO-] = [H+] = 0,004 M Bài 2: Cho dung dịch HClO có nồng độ mol 0,01M, nồng độ HClO có độ điện li α = 0,172% a) Tính nồng độ ion H+ ClO- b) Tính nồng độ mol HClO sau điện li ĐS: a) [H+] = [ClO-] = 1,72.10-5 (M) b) [HClO] = 9,9828.10-3 (M) Bài 3: Hòa tan gam CH3COOH nước để 250 ml dung dịch, biết độ điện li α = 0,12 Tính nồng độ mol phân tử ion dung dịch ĐS: [CH3COOH] = 0,176 (M) ; [H+] = [CH3COO-] = 0,024 (M) Bài 4: Trong 100 ml dung dịch axit nitrơ nhiệt độ định có 5,64.1021 phân tử HNO2 3,6.1020 ion NO2- a Tính độ điện li axit nitrơ dung dịch nhiệt độ b Tính nồng độ mol dung dịch nói Hướng dẫn +  → H + NO2 HNO2 ←  Ban đầu n0 Điện li 3,6.1020 3,6.1020 3,6.1020 Khi cân 5,64.1021 → Số phân tử hòa tan dung dịch : n0 = 3,6.1020 + 5,64.1021 = 6.1021 →α= 3,6.10 20 = 0,06 = 6% 6.1021 b Nồng độ dung dịch là: 6.1021 = 0,1( M ) 6,02.1023.0,1 Bài 5: Tính nồng độ mol ion H+ CH3COO- lit dung dịch có chứa 24 gam CH3COOH hịa tan Biết độ điện li axit α = 1,2% ĐS: C0 = 0,2 M C = 1,2% x 0,2 = 0,0024 M Từ phương trình điện li : [ CH3COO-] = [H+] = 0,0024 M Phương pháp giải: B1 : Xác định số điện li axit  → H+ + A HA ←  ka = [ H + ].[ A− ] [ HA] - [H+] , [A-], [HA] trạng thái cân - ka : lớn tính axit mạnh B2 : Xác định số điện li bazo  → OH- + B+ BOH ←  kb = [OH − ].[B − ] [BOH ] - [OH-], [B+], [BOH] trạng thái cân - kb : lớn tính bazo mạnh Chun đề Hóa Học lớp 11 Trang Ví dụ: Ví dụ 1: Có dung dịch axit CH3COOH (chất điện li yếu) Nếu hịa tan vào dung dịch tinh thể CH3COONa (Chất điện li mạnh), nồng độ H+ có thay đổi khơng , có thay đổi ? Giải thích Hướng dẫn giải Điều cần nhớ - Sự phân li chất điện li yếu trình thuận nghịch dẫn đến cân động (cân điện li) Cân điện li có số cân K tuân theo nguyên lí Lơ Sa – tơ – li – ê - Độ điện li phụ thuộc vào nhiệt độ điện li  → CH3COO- + H+ ◙ CH3COOH ←  k= li : [ H + ][CH 3COO − ] [CH 3COOH ] Khi hòa tan chất điện li CH3COONa vào dung dịch nồng độ CH3COO- tăng lên phân CH3COONa → Na+ + CH3COOVì Ka khơng đổi → [H+] giảm xuống Ví dụ 2: Tính nồng độ H+ dung dịch sau : a Dung dịch CH3COOH 0,1M Biết Ka = 1,75.10-5 b Dung dịch NH3 0,1M Biết Kb = 6,3.10-5 c Dung dịch CH3COONa 0,1M Biết số bazo Kb CH3COO- 5,71.10-10 Hướng dẫn giải − + −14 Điều cần nhớ : [OH ].[H ] = 10  → H+ + CH3COO◙ a) CH3COOH ←  Bđ : 0,1 0 ĐLi : x x x CB : 0,1 – x x x (M) → x2 = 1,75.10-5.0,1 → x = 4,18.10-6 Vậy : [H+] = 4,18.10-6 (M)  → NH4+ + OHb) NH3 + H2O ←  Bđ : 0,1 0 Đli : x x x CB : 0,1 – x x x -5 → x = 0,1.6,3.10 → x = 7,94.10-6 = [OH-] Ta có : [H+].[OH-] = 10-14 → [H+] = 1,26.10-9 (M) c) CH3COONa → CH3COO- + Na+ 0,1 0,1 (M)  → CH3COOH + OHCH3COO- + H2O ←  Bđ : 0,1 0 Đli : x x x CB : 0,1 – x x x → x2 = 0,1.5,71.10-10 → x = 7,56.10-6 = [OH-] Ta có : [H+].[OH-] = 10-14 → [H+] = 1,32.10-9 (M) Bài tập:  → H+ + CH3COO- Độ điện li α Bài 1: Cân sau tồn dung dịch : CH3COOH ←  CH3COOH biến đổi ? a Khi nhỏ vào vài giọt dung dịch HCl b Khi pha loãng dung dịch c Khi nhỏ vào vài giọt dung dịch NaOH Chuyên đề Hóa Học lớp 11 Trang d Nhỏ vào dung dịch vài giọt dung dịch CH3COONa  → H + + CH 3COO − ĐS: CH3COOH ←  Độ điện li : α = [H + ] [CH 3COO − ] = [CH 3COOH ] [CH 3COOH ] a Khi nhỏ HCl vào lượng H+ tăng lên cân dịch chuyển sang phải lượng CH3COOH tăng lên → α giảm b Khi pha loãng dung dịch CH3COOH điện li nhiều → α tăng c Khi nhỏ vào dd NaOH cân dịch chuyển sang phải, (vì H+ + OH-) → α tăng d CH3COO- tăng lên cân dịch chuyển chiều nghịch (làm giảm nồng độ CH3COO-)→ α giảm Bài 2: Tính nồng độ mol ion H+ dung dịch CH3COOH 0,1M , biết số phân li axit Ka = 1,75.10-5  → H+ + CH3COOCH3COOH ← ĐS:  Bđ : 0,1 0 Đli : x x x Cb : 0,1 – x x x (M) Hằng số điện li axit : ka = [H + ][CH 3COO − ] x2 ⇒ 1,75.10 −5 = [CH 3COOH ] 0,1 − x Vì : x