Chương XII CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY KHÓ TAN.. Khi thêm chất lạ không có ion chung với chất điện ly: - lực ion I tăng, làm hệ số hoạt độ f giảm dẫn đến làm tăng độ tan của
Trang 1a a
a COOH
3
CCHCOO CmCa. Cm
3
Hệ đệm bazơ: Lý luận tương tự trên, ta có:
b
m
C lg pK
pH 14
Pha chế dung dịch đệm pH: Trước hết chọn axit hoặc bazơ có pK , a 14pKbgần với pH cần có, sau đó tính tỉ số nồng độ muối và axit (bazơ) để có pH cần thiết
Chương XII
CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY KHÓ TAN
1 Chất điện ly khó tan – cân bằng trong dung dịch – tích số tan
- Trong dung dịch nước bão hòa của chất điện ly khó tan có cân bằng dị thể:
r mA dd nB dd B
n
n m
m n B A
n A
m A a
a a
vì hoạt độ chất rắn là không đổi, nên:
const a
a a
B
m A B
Am n n m
Đặt T: Tích số tan
n B
m
A na m a
T
Xem dung dịch bão hòa có nồng độ bằng hoạt độ
n m B A
n B
m A B
Am n C nC mf m n
Ta có: G0 RTlnTAmBn H0 TS0
2 Tích số tan và độ tan: (bảng 28)
Gọi S là độ tan tính theo mol/l của AmBn
m n m n m n
T n B m
Hay độ tan m n
n m B A n m
T
S m n
a
m a
m
a a h
C
C lg pK pH
C
C K C
Trang 2Điều kiện tan kết tủa: CmA nCnB m TAmBn
Điều kiện tạo kết tủa: CmA nCnB m TAmBn
3 Ảnh hưởng các ion trong dung dịch đến S:
Trong dung dịch chất tan khó điện ly, khi có mặt của các chất điện ly mạnh, ta thay nồng độ bằng hoạt độ, ta có:
m n
n m B A n m B A n m
n m f n m
T
S
3.1 Khi thêm chất lạ không có ion chung với chất điện ly:
- lực ion I tăng, làm hệ số hoạt độ f giảm dẫn đến làm tăng độ tan của chất điện ly
Ví dụ: Tích số tan của Ag2CrO4là 12 t0C
10
2 trong nước
l mol
T C
C C C C
C T
CrO Ag
CrO
Ag
CrO
CrO Ag CrO
Ag
/ 10
9 7 4
10 2 4
4 2
2
5 3
12 3
3 2
1 2
2 4 4
2
2
2 4
2
Mà nồng độ [CrO4-2] trong dung dịch bằng độ tan của Ag2CrO4, tức là S = 7.9x10-5 M Trong dung dịch KNO 0.01N 3
1 2 1/2( 1 ) 2
1
3 2
2 2
2 '
C Ag C CrO C K C NO
I
001
2
1
3 C
CK NO
S
f
'
'
CrO Ag
4 3
3
2
10 4 1 79 0 4
10 2
79 0 4 2
Độ tan tăng 1.77
10 9 7
10 4 1
5
4
lần
Chú ý ở đây lập luận gần đúng, vì khi cho ion lạ vào thì độ tan thay đổi, do đó không dựa trên tích số tan mà dựa trên tích số ion thực tế
3.2 Khi thêm chất lạ có ion chung với chất điện ly khó tan:
- I và f tăng, nhưng do nồng độ ion chung tăng mạnh hơn nên làm cho độ tan phải giảm xuống theo nguyên lý chuyển dịch can bằng
Trong dung dịch AgNO 0.01M 3
AgNO
I, f vẫn như trên I = 0.01, f = 0.79
Nhưng 2 2
4 2
2 1
2
01
0 CrO
CrO Ag CrO
Do đó C CrO T Ag CrO 104 2 10 8mol/l
4 2 2
Ở đây nồng độ [CrO4-2] trong dung dịch bằng độ tan của Ag2CrO4
Trang 3 Độ tan giảm đi 3
8
5
10 11 4 10
2
10 22 8
lần
Chương XIII
PHẢN ƯNG TRAO ĐỔI ION VÀ CÂN BẰNG
THỦY PHÂN – TRUNG HÒA
1 Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch điện ly:
Bx Ay By
Ax
- Theo nhiệt động học, ta có: G0 RTlnK0
Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion là:
+ Một trong các sản phẩm là chất kết tủa, chất điện ly yếu hay chất bay hơi
Ví dụ: PbNO32 Na2SO4 PbSO4 2NaNO3
NaCl S
H HCl S
Na
KNO HCN
HNO KCN
2
2
3 3
- Trong trường hợp cả hai vế đều có chất khó tan, điện ly yếu, dễ bay hơi
Ví dụ: AgClKIAgIKCl
Ta phải dựa vào hằng số điện ly, tích số tan để so sánh
2 Phản ứng thủy phân và cân bằng thủy phân
Định nghĩa: “Sự thủy phân muối là phản ứng trao đổi giữa các ion của muối với các ion của nước”
Ví dụ: MAH2OMOHHA
Phản ứng thủy phân là phản ứng ngược của phản ứng trung hòa và là phản ứng T ‟ N
Trang 4Sau đây xét sự thủy phân cụ thể một số loại muối khác nhau
2.1 Muối tạo thành bởi axit mạnh và bazơ yếu:
Ví dụ: NH4ClH2ONH4OHHCl
Phương trình ion phân tử rút gọn: NH4 H2ONH4OHH
Độ thủy phân:
0 n
n
h
n: số phân tử muối bị thủy phân
0
n : số phân tử muối hòa tan trong dung dịch
Hằng số thủy phân: K T
H OMOHH
MOH
M OH b
C
C C
K với
OH
n
K C
b
n OH
M
n MOH
K C
C
K C
Gọi C là nồng độ muối và h là độ thủy phân m
h C C C
h C C
C
m m M
m H MOH
h
h C h C C
h C h C
m m
m m
1 2
Nếu độ thủy phân nhỏ 1h1 Ta có:
m b
n m
t m
K C
K h h C
K 2
2.2 Muối tạo bởi axit yếu và bazơ mạnh
Ví dụ: CH COONa H O NaOH CH COOH
3 3
A H2OHAOH
a
n A
OH A
K C
C C
m a
n C K
K
h
2.3 Muối tạo bởi axit yếu và bazơ yếu
Ví dụ: NH4CNH2OHCNNH4OH
NH CN H ONH OHHCN
4 2
4 Nếu Ka Kb môi trường axit, ngược lại
Ka Kb trung tính
Tổng quát: M A H OHAMOH
2
Trang 5
A M
MOH HA
C C
K nhân hai vế cho Kn CHCOH
n OH M
MOH A
H
HA OH
H
n A
M
MOH MA
C C
C C C
C C
C
K C
C
C C K
b a
n
K
K
,
b a
n K K
K
h
Với sự thủy phân nhiều bậc
H OHCO OH
3
H OH CO OH HCO3 2 2 3
1 2 a
n
K
2 1 a
n
K
K
Do
2 1 2
Kết luận: Axit, bazơtạo thành càng kém điện ly thủy phân lớn
Nồng độ tăng độ thủy phân giảm
Nhiệt độ tăng thì độ thủy phân tăng
K phụ thuộc vào nhiệt độ t
2.4 Tính pH dung dịch muối thủy phân
1) M H2OMOHH axit mạnh bazơ yếu
pKn pKb lgCm
2 1
2) Axit yếu, bazơ mạnh A H2OHAOH
pKn pKa lgCm
2 1 3) Axit yếu, bazơ yếu M A H OMOHHA
2
pKn pKa pKb
2 1
Với muối thủy phân nhiều bậc, áp dụng các công thức trên vào bậc thủy phân thứ nhất, cần lưu ý sử dụng
2 a
K hay
2 b
K (ứng với
1 t
K )
3 Chuẩn độ axit, bazơ
- Để chuẩn độ một axit bằng một bazơ, ta sử dụng tương quan sau:
HA
MOH MOH
V C
C (nồng độ đương lượng)
Điểm axit và bazơ vừa phản ứng đủ với nhau gọi là điểm tương đương Ta xây dựng đường cong chuẩn độ để xác định màu thích hợp
3.1 Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh
Ví dụ: Chuẩn độ HClNaOH
Trang 6Bước nhảy: lúc mà ít VNaOH làm pH tăng nhiều Chọn chất chỉ thị màu thích hợp sao cho khoảng đổi màu nằm trong bước nhảy này
Ở đây, ta có da cam metyl, đỏ metyl, lam bromtimol, đỏ crezol và phenol phatalein
3.2 Chuẩn độ acid yếu bằng baz mạnh:
Ví dụ: Chuẩn độ CH3COOH bằng NaOH
Ở pH này, chọn chất chỉ thị màu là phenol phtalein và đỏ crezol
3.3 Chuẩn độ base yếu bằng acid mạnh:
Ví dụ: Chuẩn độ NH4OH bằng HCl
Trong khoảng này ta chọn màu da cam metyl hay đỏ metyl
Bước nhảy
pH
pH
VNaOH
3
5
7
9
1
VNaOH
pH
Bước nhảy pH