TIỂU LUẬN SỰ ĐIỆN LY
TIỂU LUẬN SỰ ĐIỆN LY 2014 CHƯƠNG 1. SỰ ĐIỆN LI BÀI 1. SỰ ĐIỆN LI I. Chất điện li- sự điện li và phương trình điện li - Chất điện li là những chất tan trong nước tạo thành dung dịch có tính dẫn điện. - Sự điện li là sự phân li thành ion dương và ion âm của phân tử chất đện li khi tan trong nước. - Chất không điện li khi tan trong nước tạo thành dung dịch không dẫn điện. - Sự điện li có thể minh họa thành một phương trình phản ứng gọi là phương trình điện li hay phương trình ion hóa. NaCl → Na + + Cl - II. Tính thuận nghịch của sự điện li - Chất điện li mạnh, chất điện li yếu 1. Tính thuận nghịch của sự điện li a. Khái niệm: Các cation và anion chuyển động hỗn lọan nên có thể va chạm vào nhau để tái hợp thành phân tử do đó ta nói sự điện li có tính thuận nghịch và phương trình điện li có thể là phương trình phản ứng thuận nghịch. 2. Chất điện li mạnh- chất điện li yếu a. Chất điện li mạnh: là chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li ra ion. Ví dụ: - axit mạnh như HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 - bazơ mạnh như NaOH, KOH, Ba(OH) 2 , Ca(OH) 2 … - các muối của axit mạnh và bazơ mạnh như NaCl, KNO 3 , KCl, K 2 SO 4 Khi được pha loãng thì chúng điện li hầu như hoàn toàn ta nói chúng là những chất điện li mạnh và phương trình điện li của chúng không thuận nghịch. Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2- b. 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. Ví dụ: - Các axit yếu như axit hữu cơ, axit HF, axit HCN, cation NH 4 + … - bazơ yếu như NH 3 , các amin R-NH 2 … phương trình điện li của chúng là là những phương trình phản ứng thuận nghịch • Cân bằng điện li: Tất nhiên các phương trình phản ứng thuận nghịch như trên là một hệ cân bằng và được gọi là cân bằng điện li. - Cân bằng điện li cũng thuộc loại cân bằng động nên theo Le Chatelier, cân bằng sẽ chuyển dời theo chiều chống lại các nguyên nhân làm thay đổi cân bằng. - Sự phân li càng hoàn toàn khi cân bằng càng chuyển dời theo chiều thuận, và sự dịch chuyển cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ mol/lít của chất tan. - Khi nhiệt độ càng tăng hay dung dịch càng loãng thì sự phân li càng hoàn toàn, cân bằng càng chuyển dời theo chiều thuận. Vì thế ta phải so sánh độ mạnh của các chất điện li ở cùng một điều kiện nhiệt độ và nồng độ. Ở cùng một nhiệt độ và cùng một nồng độ mol/ lít chất điện li càng mạnh thì sự phân li càng hoàn toàn tức là cân bằng càng chuyển dời theo chiều thuận và ngược lại chất điện li càng yếu thì sự phân li càng không hoàn toàn, cân bằng càng chuyển dời theo chiều nghịch. III. Độ điện li 1. Định lượng sức mạnh của chất điện li: Độ điện li α Khái niệm: độ điện li α là tỉ số giữa số mol phân tử bị phân li thành ion trên tổng số mol phân tử tan trong dung dịch. Ta có 0 ≤ α ≤ 1 Hay 0% ≤ α ≤ 100% Chất không điện li tức là không bị phân li: α = 0 Chất điện li mạnh thì sự phân li hoàn toàn: α = 1 hay 100% Chất điện li yếu thì sự phân li không hoàn toàn 0 < α < 1 Vậy ta có thể phát biểu cách khác: Ở cùng một nhiệt độ và cùng nồng độ mol/lít chất điện li càng mạnh thì độ điện li α càng lớn. 2. Hằng số phân li của axit và bazơ yếu - Với những axit và bazơ yếu thì sự điện li không hoàn toàn, phương trình điện li thuận nghịch. + Hằng số cân bằng của dung dịch axit yếu: Vì K a <<1, được viết dưới dạng hàm số mũ âm cơ số 10 rất bất tiện nên người ta chuyển hàm mũ âm thành hàm logarit cơ số 10 với mệnh đề định nghĩa: pK a = - logK a + Hằng số cân bằng của dung dịch bazơ yếu: Vì K b <<1 và được viết dưới dạng hàm mũ âm cơ số 10 nên ta có thể chuyển hàm mũ âm cơ số 10 qua hàm logarit cơ số 10 với định nghĩa pK b = -logK b IV. Nồng độ mol/lít (M): Ta gọi nồng độ mol/lít của A, ký hiệu [A], là số mol A chứa trong 1 lít dung dịch có chứa A. Chú ý quan trọng: A có thể là phân tử hay ion và dung dịch chứa A có thể chứa thêm nhiều chất khác nữa. Ta có thể biểu thị định nghĩa nồng độ mol/lít bằng hệ thức: Phần bài tập áp dụng: Ví dụ 1: Tính nồng độ mol/lít của các ion trong dung dịch chứa đồng thời hai axit H 2 SO 4 0,25M và HCl 0,75M. Ví dụ 2: Tính nồng độ các ion trong dung dịch chứa đồng thời hai muối Al 2 (SO 4 ) 3 0,2 M và Al(NO 3 ) 3 0,5M. BÀI 2 : BÀI TẬP SỰ ĐIỆN LI Bài tập 1 Câu 1. Viết phương trình điện li của các chất sau: a. Chất điện li mạnh: Ba(NO 3 ) 2 0,1M, HNO 3 0,02M, KOH 0,01M. Tính nồng độ mol của từng ion trong dung dịch. b. Chất điện li yếu: HClO, HNO 2 Bài tập 2Câu 2. Chọn câu trả lời đúng: Dung dịch chất điện li dẫn điện được là do A. sự chuyển dịch của các electron. B. sự chuyển dịch của các cation. C. sự chuyển dịch của các phân tử hòa tan. D. sự chuyển dịch của cả cation và anion. Bài tập 3Câu 3. Chất nào sau đây không dẫn điện được: A. KCl rắn khan. B. CaCl2 nóng chảy. C. NaOH nóng chảy. D. HBr hòa tan trong nước. Bài tập 4 Câu 4. Các dung dịch sau đây có cùng nồng độ 0,10mol/l, dung dịch nào dẫn điện kém nhất. A. HCl. B. HF. C. HI. D. HBr. Bài tập 5Câu 5. Giải thích tại sao khả năng dẫn điện của nước vôi để trong không khí giảm dần theo thời gian. Làm giảm [Ca(OH)2] tức là giảm số hạt mang điện Ca2+ và OH- tự do. Bài tập 6Câu 6. Trong dung dịch CH3COOH 4,3.10-2M. ngưới ta xác định được nồng độ H+ = 8,6.10-4mol/lít. Hỏi có bao nhiêu % phân tử CH3COOH phân li thành ion? A. 2%. B. 4% C. 0,5%. D. Một đáp số khác. Bài tập 7Câu 7. Các phát biểu sau đây là đúng hay sai (true or false) a.Dòng điện là dòng chuyển dịch định hướng của các hạt mang điện tự do khi chịu ảnh hưởng của điện trường.(Đ/S) b.Dòng điện một chiều như một dòng nước, chạy qua dây kim lọai đã đẩy các electron tự do của kim lọai chuyển động (Đ/S) c. Điều kiện cần và đủ để một vật có tính dẫn điện là trong vật đó phải có các hạt mang điện tự do (Đ/S) d. Các chất như NaOH rắn, CuSO4 khan đều có tính dẫn điện vì chúng là các chất điện li (Đ/S) e. Khi nhúng hai điện cực của máy phát điện một chiều vào NaCl nóng chảy thì do tác dụng của lực điện trường mà cation Na+ xuôi chiều điện trường chạy về catot, aninon Cl- ngược chiều điện trường chạy về anot. Tại catot, cation Na+ sẽ bị catot khử theo bán phản ứng khử: Na + + e → Na Tại anot, anion Cl- bị anot oxi hóa theo bán phản ứng oxi hóa: Cl - - e → ½ Cl 2 Ta gọi quá trình oxi hóa- khử xảy ra trên bề mặt hai điện cực nói trên là hiện tượng điện phân (Đ/S) g. Hiện tượng điện phân là một quá trình biến đổi năng lượng hóa học thành điện năng (Đ/S) h. Dung dịch nước đường saccarose hay đường saccarose ở trạng thái nóng chảy đều ko dẫn điện nên saccarose là chất không điện li (Đ/S) i. Các chất tan được trong nước là những chất điện li (Đ/S) k. Sự hòa tan NaCl vào nước, hay NaCl nung đến trạng thái nóng chảy đều là những quá trình biến đổi hóa học (Đ/S) Bài tập 8Câu 8. Sự điện li là A. một quá trình phân tích. B. một quá trình biến đổi hóa học. C. một quá trình điện hóa. D.Tất cả đều đúng. Cho các chất sau: a. NaCl, b. KOH, c. Rượu etilic. d. đường glucose, e. Khí hydro clorua, f. Khí NH3. g. Khí C2H2 Hãy trả lời hai câu hỏi 9 và 10 sau: Bài tập 9Câu 9. Các chất điện li là: A. a, b, e. B. a, b, e, f. C. a, b, e, f. D.Tất cả đều sai. Bài tập 10Câu 10. Các chất không điện li là: A. b, c, d, e. B. c, d, g. C. c, d, e, f, g. D. Tất cả đều đúng. Bài tập 11Câu 11. Tìm phát biểu đúng: A. Chất điện li mạnh là những chất phân li hòan tòan thành ion. B. Chất điện li yếu là chất phân li không hòan tòan. C. Ở cùng một nhiệt độ và cùng một nồng độ mol/ lít, chất điện li càng mạnh thì sự phân li thành ion càng hòan tòan. D. Tất cả đều đúng. Bài tập 12Câu 12. Độ điện li α của axit yếu tăng theo độ pha loãng dung dịch. Khi đó giá trị của hằng số phân li axit Ka là A. tăng. B. giảm. C. không đổi. D. có thể tăng có thể giảm. Bài tập 13 Câu 13. Cho dung dịch HCN có hệ cân bằng: Hãy chọn câu đúng : A. Nhỏ vào dung dịch vài giọt HCl thì cân bằng chuyển dời theo chiều thuận. B. Nhỏ vào dung dịch vài giọt dd H2SO4 loãng thì cân bằng chuyển dời theo chiều nghịch. C. Nhỏ vào dung dịch vài giọt NaOH thì cân bằng chuyển đời theo chiều thuận. D. Cả B và C đều đúng. Bài tập 14Câu 14. Ở t0C dung dịch HCOOH 0,20M có độ điện li α = 2% thì [HCOOH] khi cân bằng là A. 0,18M. B. 0,16M. C. 0,2M. D. Tất cả đều sai. Bài tập 15 Câu 15. Ở 25 0 C phương trình điện li của nước cất là hệ cân bằng: Ta đã chứng minh và gọi tích số ion của H 2 O là T w = [H + ].[OH - ] = 10 -14 Hãy chọn câu trả lời đúng: A. Khi thêm vào nước cất vài giọt HCl thì T w > 10 -14 B. Khi thêm vào nước cất vài giọt NaOH thì T w < 10 -14 C. Khi thệm vài giọt HCl hay vài giọt NaOH tích số T W = 10 -14 D. Tất cả đều sai. Bài tập 16 Câu 16. Ở nhiệt độ t, dung dịch CH 3 COOH 0,1 M có độ diện li = 1% Khi đạt cân bằng: Thì [H + ] bằng: A. 0,001M. B. 0,01M. C. 0,002M. D. 0,003M. Bài tập 17Câu 17. Cho 1 lít dung dịch chứa đồng thời 0,2 mol NaCl , 0,1 mol Na2SO4 và 0,3 mol CuSO4 thì nồng độ mol/ lít của các ion Na+, SO42-, Cl- và Cu2+ theo thứ tự là A. 0,4M, 0,1M, 0,2M và 0,3M. B. 0,4M, 0,4M, 0,2M và 0,3M. C. 0,3M, 0,1M, 0,2M và 0,3M. D. 0,2M, 0,4M, 0,2M và 0,3M. Bài tập 18Câu 18. Có người đã so sánh trực quan như sau:” Dòng điện tương tự như dòng nước, nước chảy thì bèo trôi, dòng điện đẩy ion dương trôi từ cực dương sang cực âm của bình điện phân”. Hãy chọn câu trả lời đúng: A. Sự so sánh như trên là đúng và rất trực quan sinh động. B. Sự so sánh như trên là sai, không đúng với hiện tượng. C. Sự so sánh như trên là sai với định nghĩa của dòng điện và hoàn toàn mâu thuẩn với bản chất và hiện tượng. D. Sự so sánh như trên là đúng giúp ta hiểu rõ bản chất của dòng điện. Bài tập 19Câu 19. Ta cần chú ý để thấy được đặc điểm quan trọng nào sau đây: A. Khi điện li thì có sự xuất hiện của ion dương và ion âm. B. Trong mọi quá trình điện li thành ion ta đều thấy tổng điện tích dương của các cation luôn bằng tổng điện tích âm của các anion, tức là tổng số dấu cộng bằng tổng số dấu trừ. C. Khi bị điện li thì các ion chuyển động hỗn loạn. D. Tất cả đều đúng nhưng câu B đáng chú ý nhất. Bài tập 20Câu 20. Cho 200 ml dung dịch chứa đồng thời hai chất NaCl 0,2M và Na2SO4 0,3M thì số mol Na+ trong dung dịch là A. 0,2 mol. B. 0,18 mol. C. 0,16 mol. D. 0,1 mol. BÀI 3. AXIT, BAZƠ VÀ MUỐI A. Axit, bazơ (Phản ứng axit bazơ hay phản ứng trung hoà) I. Định nghĩa axit, bazơ theo quan điểm của Ahrrénius (A-rê-ni-uyt): Theo nhà bác học Ahrrénius 1. Định nghĩa a. Axit là những chất khi tan trong nước sẽ bị điện ly và giải phóng cation H + . b. Bazơ là những chất khi tan trong nước sẽ bị điện ly và giải phóng anion OH - Những dung dịch có chứa ion OH - thường được gọi chung là dung dịch kiềm. 2. Ưu điểm của định nghĩa axit, bazơ theo quan điểm Ahrrénius a. Ưu điểm của định nghĩa axit theo quan điểm Ahrrénius Mọi dung dịch axit đều chứa ion H + tự do nên mọi dung dịch axit đều có những tính chất đặc trưng giống nhau do ion H + gây ra, gọi chung là tính axit. • Mọi dung dịch axit đều có vị chua và làm giấy quỳ tím hoá đỏ. • Dung dịch axit tác dụng với dung dịch kiềm thì tạo ra muối và nước. Ví dụ: (H + + Cl - ) + (Na + + OH - ) → (Na + + Cl - ) +H 2 O Trong phản ứng trên:hai ion Na + và Cl - , sau phản ứng vẫn còn tồn tại ở trạng thái tự do trong dung dịch, chúng là những phần tử thụ động không trực tiếp tham gia phản ứng, không cần phải viết ra, mà chỉ cần viết các phần tử gây ra phản ứng, đó là ion H + đặc trưng cho tính axit và ion OH - đặc trưng cho tính bazơ, chúng đã triệt tiêu tính chất của nhau để tạo ra một chất trung hòa là H 2 O, mà H 2 O là một chất điện li yếu, nên phản ứng trên còn được gọi là phản ứng trung hòa hay phản ứng tạo ra chất điện li yếu. H + + OH - → H 2 O (1) (1) được gọi là phương trình ion thu gọn của mọi dung dịch axit tác dụng với mọi dung dịch kiềm. Phương trình (1) tuy rất đơn giản nhưng đã làm bộc lộ bản chất sâu sắc của mọi phản ứng trung hoà. Nó sẽ giúp ta giải quyết nhanh chóng, chính xác và đơn giản rất nhiều bài toán hoá phức tạp. Ví dụ: Cho dung dịch A chứa đồng thời 2 axit H 2 SO 4 1,5M và HCl 2M. Dung dịch B chứa NaOH 1,8M và KOH 1,2M. Tính a. nồng độ mol/lít của ion H + trong dung dịch A và nồng độ mol/lít của ion OH - trong dung dịch B. b. Tính thể tích dung dịch A cần thiết để trung hòa hết 200 ml dung dịch B. Phương trình ion thu gọn: Cu(OH) 2 + 2H + → Cu 2+ + 2H 2 O Tổng quát: M(OH) n + nH + → M n+ + nH 2 O Bản chất của phản ứng trên vẫn là phản ứng trung hoà giữa n ion H + với n ion OH - Ví dụ: Để hoà tan hoàn toàn 0,58 gam hydroxit kim loại ta phải dùng 20 ml dung dịch HCl 0,4M và H 2 SO 4 0,3M. Hãy xác định công thức của hydroxit kim loại. • Tác dụng với các oxit kim loại: Fe 2 O 3 + 6(H + + Cl - ) → 2(Fe 3+ + 3Cl - ) + 3H 2 O Thu gọn: Fe 2 O 3 + 6H + → 2Fe 3+ + 3H 2 O Tổng quát: M 2 O n + 2nH + → 2M n+ + nH 2 O Ví dụ: MgO + 2H + → Mg 2+ + H 2 O Al 2 O 3 + 6H + → 2Al 3+ + 3H 2 O Tuy nhiên: Fe 3 O 4 + 8H + → Fe 2+ + 2Fe 3+ + 4H 2 O vì: Fe 3 O 4 = FeO.Fe 2 O 3 Bài tập 1: Tính thể tích dung dịch chứa HCl 0,5M và H 2 SO 4 0,75M cần thiết để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam Fe 3 O 4 Bài tập 2: Cho 4,64 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 trong đó số mol FeO = số mol Fe 2 O 3 , tan hòan tòan trong V lít dung dịch H 2 SO 4 0,2M và HCl 0,6 M đã lấy dư 20% so với lượng cần thiết. Hãy tính V. Tác dụng với muối carbonat thì giải phóng khí CO2 Ví dụ: 2(H + + Cl - ) + (2Na + + CO 3 2- ) → 2(Na + + Cl - ) +H 2 O + CO 2 Thu gọn: 2H + + CO 3 2- → H 2 O + CO 2 [...]... [H+] và [OH-] Chú ý: pH là một hàm số - một công cụ toán học đáp ứng yêu cầu thực tế chứ không phải một qui ước II Sự điện li và tích số ion của nước 1 Sự điện li của nước Dùng điện kế rất nhạy, ta có thể phát hiện nước nguyên chất cũng có tính dẫn điện chứng tỏ nước nguyên chất cũng bị điện li nhưng rất yếu Hằng số cân bằng K của nước: 2 Tích số ion của nước Có thể đặt Kw = K.[H2O] = [H+][OH-] = hằng... trọng: Điện tích luôn luôn xuất hiện hoặc mất đi từng cặp có giá trị bằng nhau nhưng ngược dấu Xuất hiện: NaCl → Na+ + Cl- : 1+ cùng xuất hiện với 1CuSO4 → Cu2+ + SO42-: 2+ cùng xuất hiện với 2Mất đi: Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓: 3+ cùng mất với 3Ba2+ + SO42- → BaSO4↓: 2+ cùng mất với 2Ag+ + Cl- → AgCl↓: 1+ cùng mất với 1- Trong dung dịch các chất điện ly hay chất điện ly nóng chảy thì tổng số đơn vị điện. .. những axit mà trong phân tử chứa từ 2 ion H+ trở lên + Axit hai nấc, khi 1 mol axit tan trong nước chúng bị điện li theo hai nấc để giải phóng từ 1 đến 2 mol H+, nấc một dễ xảy ra hơn nấc hai Thí dụ: H2SO4, H2CO3, H2SO3 … H+ + HSO4-: sự điện li hoàn toàn Nấc 1: H2SO4 → Nấc 2: HSO4- H+ + SO42-: sự điện li không hoàn toàn + Axit 3 nấc hay triaxit, mỗi phân tử axit có chứa 3 ion H+ như axit photphoric: H3PO4... Hidroxit không tan + dung dịch H+ → dung dịch muối + H2O (chất điện li yếu) Dung dịch axit + dung dịch bazơ → Dung dịch muối + H2O (chất điện li yếu) III Điều kiện để phản ứng trao đổi ion xảy ra (Định luật Bertholet) Phản ứng trao đổi ion xảy ra khi và chỉ khi có ít nhất một sản phẩm phản ứng là chất kết tủa, chất bay hơi, chất không bền hay chất điện li yếu nghĩa là các sản phẩm này có thể tự tách ra khỏi... mol H+ theo sơ đồ điện li 3 nấc như sau: b Bazơ nhiều nấc - Bazơ một nấc là những bazơ mà trong phân tử chỉ có một anion OH- Thí dụ: NaOH, KOH là những bazơ mạnh, trong dịch loãng chúng điện li hoàn toàn: NaOH → Na+ + OHKOH → K+ + OH- - Polibazơ hay bazơ nhiều nấc là những bazơ mà trong phân tử có từ 2 anion OH- trở lên Thí dụ: Ca(OH)2, Ba(OH)2 là những bazơ hai nấc, phương trình điện li như sau: Ca(OH)2... khối bột bị thổi phồng lên B NH4HCO3 làm cho bánh chín đều C NH4HCO3 làm cho bánh bao có mùi khai xốc D Cả ba lí do A, B, C Bài tập 7Câu 7 Sự điện li phụ thuộc vào các yếu tố nào sau đây? A Nồng độ mol/lít của dung dịch B Nhiệt độ của dung dịch C Bản chất của chất điện li D Cả ba yếu tố trên Bài tập 8Câu 8 Trộn V lít dung dịch X chứa H2SO4 0,2M và HCl 0,3M với V’ lít dung dịch HNO3 0,7M ta thu được... 200ml dung dịch chứa Cu(NO3)2 0,1M và FeCl2 0,4M Bài tập 7 Câu 7 Hai hợp chất A, B khi hòa tan trong nước mỗi chất điện li ra hai loại ion với nồng độ mol như sau :[Li+] = 0,10 mol/l; [Na+] = 0,01 mol/l; [ClO3-] = 0,10 mol/l và [MnO4-] = 0,01 mol/l Viết công thức phân tử của A,B và phương trình điện li của chúng Bài tập 8 Câu 8 Trong dung dịch X chứa a mol Cu2+, b mol Na+, c mol NO3- và d mol SO42- Hãy... (không gây phản ứng) Phản ứng trung hoà và phản ứng trao đổi ion có chung một bản chất, đó là phản ứng giữa hai ion ngược dấu để tạo ra một chất kết tủa, một chất bay hơi, một chất không bền hay một chất điện ly yếu, hai ion nguợc dấu này đã triệt tiêu tính chất của nhau, cùng nhau tách khỏi môi trường phản ứng Ta có thể gọi cặp ion ngược dấu gây ra phản ứng trung hoà và phản ứng trao đổi ion là một cặp... khối lượng bạc nitrat kết tủa được khi làm lạnh 2500 gam dung dịch bạc nitrat bảo hòa ở 600C xuống còn 100C, cho biết độ tan của AgNO3 ở 600C và 100C lần lượt bằng 525 gam và 170 gam Bài 5 Nồng độ pH - Sự điện li của nước - Chất chỉ thị axit – bazơ I Nồng độ pH Khái niệm và định nghĩa Trong thực tế ta thường tiếp xúc với các dung dịch axit hay bazơ từ loãng đến rất loãng với: [H+] < < 1 M và [OH-] . ĐIỆN LI BÀI 1. SỰ ĐIỆN LI I. Chất điện li- sự điện li và phương trình điện li - Chất điện li là những chất tan trong nước tạo thành dung dịch có tính dẫn điện. - Sự điện li là sự phân li thành. Hay 0% ≤ α ≤ 100% Chất không điện li tức là không bị phân li: α = 0 Chất điện li mạnh thì sự phân li hoàn toàn: α = 1 hay 100% Chất điện li yếu thì sự phân li không hoàn toàn 0 < α < 1 . dời theo chiều nghịch. III. Độ điện li 1. Định lượng sức mạnh của chất điện li: Độ điện li α Khái niệm: độ điện li α là tỉ số giữa số mol phân tử bị phân li thành ion trên tổng số mol phân tử