Cơ sở và tổng quan
Một số khái niệm liên quan
- Oxit là hợp chất của hai nguyên tố trong đó có một nguyên tố là oxi. +) Oxit axit thường là oxit của một phi kim và tương ứng với một axit, là những oxit tác dụng với dung dịch bazơ tạo thành muối và nước.
+) Oxit bazơ thường là oxit của một kim loại và tương ứng với một bazơ, là những oxit tác dụng với dung dịch axit tạo thành muối và nước.
+) Oxit lưỡng tính là những oxit tác dụng với dung dịch axit và tác dụng với dung dịch bazơ tạo thành muối và nước Ví dụ như: Al2O3, ZnO
+) Oxit trung tính còn được gọi là oxit không tạo muối là những oxit không tác dụng với axit, bazơ, nước Ví dụ như: CO, NO
Bazơ là chất điện li, khi phân li trong dung dịch chỉ tạo thành anion là ion hiđroxyl và các cation khác nhau.
Thuộc về hiđroxit lưỡng tính có Be(OH)2, Zn(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3 và một số hiđroxit khác Tùy thuộc vào các điều kiện chúng có thể tương tác với axit cũng như với bazơ Điều đó là do trong hiđroxit lưỡng tính các liên kết M-O và O-H có độ bền gần nhau Vì vậy, các hiđroxit lưỡng tính có thể phân li theo kiểu bazơ và theo kiểu axit.
2H + + ZnO 2- H2ZnO2 Zn(OH)2 Zn 2+ + 2OH -
Theo kiểu axit Theo kiểu bazơ
- Muối là những hợp chất mà phân tử gồm các cation kim loại hay
NH4 + liên kết với anion gốc axit.
- Dung dịch muối là dung dịch có chứa cation kim loại và anion gốc axit.
- Muối trung hoà (hay trung tính):
+ Là muối mà trong gốc axit không còn nguyên tử H.
+ Là chất điện li mạnh, thực tế phân li hoàn toàn thành các ion
+ Là muối mà trong gốc axit vẫn còn nguyên tử H Có khả năng bị thay thế bởi kim loại.
+ Muối axit thường tan tốt hơn muối trung tính tương ứng Trong thành phần của muối axit nhất thiết phải có nguyên tử hiđro Axit nhiều lần axit (H2SO4, H2S, H2CO3, H3PO4…) tạo thành muối axit.
+ Trong thành phần của muối bazơ có các nhóm hiđroxyl Các muối bazơ kém tan trong nước.Chúng phân li theo nấc.
=> Đặc điểm của các ion tạo thành khi muối phân li được quy định bởi bản chất của muối.
Trong thành phần của mỗi axit có các ion hiđro Khi một axit bất kì phân li thì trong dung dịch chỉ tạo thành cation là ion hiđro tích điện dương và các anion khác nhau.
Tính axit- bazơ hợp chất kim loại
Các khái niệm cơ bản
1.1 Khái niệm sự điện li
- Sự điện li là quá trình phân li các chất điện li thành các ion dưới tác dụng của các phân tử dung môi có cực
- Quá trình phân li thành ion - quá trình điện li, là quá trình thuận nghịch.
- Các chất được chia ra thành chất điện ly (axit, bazơ, muối) và các chất không điện li (ancol, ete, hiđratcacbon…) Đặc điểm của các chất điện li là dung dịch nóng chảy của chúng vẫn dẫn điện được Dung dịch hoặc thể nóng chảy của chất không điện li không dẫn điện được.
- Độ điện li α của chất điện li là tỉ số giữa số phân tử phân li ra ion (n) và tổng số phân tử hòa tan (no). α = n/n o
2 Quan niệm về axit- bazơ
2.1 Quan niệm về axit- bazơ theo Areniut
- Axit là những chất có thể ion hóa trong nước ra ion H +
- Bazơ là những chất có thể ion hóa trong nước ra ion hiđroxyl OH -
- Hiđroxit lưỡng tính là hiđroxit khi tan trong nước vừa có thể phân li như axit vừa có thể phân li như bazơ.
2.2 Quan niệm về axit- bazơ theo Bronsted
- Axit là chất cho proton (axit Bronsted)
- Dung dịch axit là dung dịch có chứa ion H + b) Phân loại:
- Loại axit có chứa oxi (hay oxaxit): HNO3, H2SO4…
- Loại axit không có oxi ( hiđraxit): HCl, H2S…
- Bazơ là chất nhận proton (bazơ Bronsted)
- Dung dịch bazơ là dung dịch chứa ion OH - (ion hiđroxit) b) Phân loại:
- Bazơ tan (kiềm): NaOH, KOH…
- Bazơ không tan : Cu(OH)2, Fe(OH)3…
- Phân tử H2O có thể đóng vai trò axit hay bazơ Vậy H2O là chất lưỡng tính.
- Theo thuyết Bronsted, axit và bazơ có thể là phân tử hoặc ion.
- Hợp chất được coi là lưỡng tính nếu vừa có khả năng cho, vừa có khả năng nhận proton.
- Hợp chất được coi là trung tính nếu vừa không có khả năng cho, vừa không có khả năng nhận proton.
- Những hợp chất / ion là axit:
+) Các axit (trong phân tử có H + ): HCl, H2SO4, H3PO4, HNO3…
+) Các cation (trừ K + , Na + , Ba 2+, Ca 2+, Mg 2+ là trung tính)
- Những hợp chất / ion là bazơ:
+) Các hiđroxit của kim loại: M(OH) n Với M: là kim loại
+) Các anion (trừ Cl - , Br - , NO3 -, SO4 2- là trung tính)
- Những hợp chất / ion là lưỡng tính:
+) Oxit, hiđroxit lưỡng tính: ZnO, Zn(OH)2, Al2O3, Al(OH)3…
+) Muối axit của axit yếu: NaHCO3, Na2HPO4…(do HCO3 -,HPO4 2- có tính lưỡng tính).
2.3 Hằng số phân li axit và bazơ
2.3.1 Hằng số phân li axit
- Ka là hằng số phân li axit Giá trị Ka chỉ phụ thuộc vào bản chất axit và nhiệt độ Giá trị Ka của axit càng nhỏ, lực axit của nó càng yếu.
3 Với Ka: Là hàng số phân li axit
2.3.2 Hằng số phân li bazơ
- Kb là hằng số phân li bazơ Giá trị Kb chỉ phụ thuộc vào bản chất bazơ và nhiệt độ Giá trị Kb của bazơ càng nhỏ, lực bazơ của nó càng yếu.
BH OH Đặt: Kc.[H2O] = Kb
BH OH Với Kb: Là hàng số phân li bazơ.
- Khái niệm về pH: là chỉ số để đo nồng độ (độ đặc, loãng) của dung dịch axit (hay bazơ) khi nồng độ của dung dịch nhỏ hơn 0,1mol/l.
- Công thức tính: pH = - lg[H + ]
(H + ) chỉ số hoạt độ của ion hiđrô
Trong dung dịch loãng pH = - lg[H + ]
Từ cân bằng: H2O H + + OH - KW = 10 -14 pH + pOH = 14
- Vì pH là 1 cách đơn giản biểu thị nồng độ H3O + nên có thể nhận biết được 1 dung dịch là axit hoặc bazơ dựa vào giá trị pH.
Dung dịch trung tính [H3O + ] = 10 -7 pH = 7
3.3 Chất chỉ thị axit - bazơ
3.3.1 Định nghĩa chất chỉ thị axit - bazơ
- Là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch VD: Quỳ tím nếu pH ≤ 6 thì quỳ tím chuyển đỏ, nếu pH = 7 thì quỳ không chuyển màu, nếu pH ≥ 8 thì quỳ chuyển xanh
3.3.2 Một số chất chỉ thị axit – bazơ
Bảng 1: Khoảng pH của một số chất chỉ thị axit – bazơ
Chất chỉ thị Khoảng pH Sự đổi màu từ axit sang bazơ Tymol xanh lơ
Da cam – Vàng Đỏ - VàngVàng – ĐỏKhông màu – ĐỏVàng – Đỏ
- Khái niệm: Phản ứng trao đổi của chất với nước, kết quả là tạo thành các hợp chất ít tan hoặc ít phân li (bazơ, axit, muối bazơ hoặc muối axit) được gọi là sự thủy phân.
4.1.2.3.4 Thuộc tính axit, bazơ của dung dịch muối
Bảng 2: Tính axit – bazơ của muối
Muối tạo bởi VD Ion bị thủy phân pH
Bazơ mạnh, axit yếu CH 3 COONa, KNO 2 … Anion > 7
Bazơ yếu, axit mạnh NH 4 Cl, NH 4 NO 3 … Cation < 7
Bazơ yếu, axit yếu NH 4 NO 2 , NH 4 CN… Anion và cation
Chú ý: - Các gốc axit của axit mạnh là trung tính
Ví dụ: SO4 2-, Cl - , NO3 -…
- Các ion kim loại nào mà có hiđroxit của kim loại đó không tan là axit Ví dụ: Cu 2+ , Mg 2+ , Zn 2+ …
- Các ion kim loại nào mà có hiđroxit của kim loại đó tan là trung tính Ví dụ: Na + , K + , NH4 +, Ba 2+ …
- Các gốc axit của axit yếu có thể phân li ra H + là lưỡng tính Ví dụ:
- Các gốc axit của axit yếu không phân li ra H + là bazơ Ví dụ: CO3 2-,
Hệ thống câu hỏi và bài tập
Dạng bài tập 1: Bài tập định lượng lí thuyết
Bài 1: Cho các dung dịch sau có cùng nồng độ: HCl, KNO3, KOH,
Na2CO3, NaHCO3 Hãy sắp xếp độ pH tăng dần của các dung dịch trên.
Bài 2: Có 4 bình mất nhãn, mỗi bình chứa một trong các dung dịch:
Na2SO4, Na2CO3, BaCl2 VÀ KNO3 với nồng độ khoảng 0,1M Chỉ dùng quỳ tím, hãy nêu cách phân biệt các dung dịch trên Viết PTPƯ minh hoạ.
Bài 3: Theo định nghĩa của Bronsted, các ion: K + , Na + , NH4 +, CO3 2-, HSO4 -, HCO3 -, Cl - , Al 3+ , Al(OH)3, ZnO, S 2- là axit, bazơ, trung tính và lưỡng tính Trên cơ sở đó hãy dự đoán các dung dịch của từng chất cho dưới đây làm quỳ tím chuyển màu như thế nào: KCl, K2CO3, NaHSO4,
NH4Cl, Na2S, Al2(SO4)3
Bài 4: Dùng quỳ tím phân biệt các chất sau:Na2CO3, NaCl, NaOH, BaCl2, HCl, Ba(OH)2
Bài 5: Dùng quỳ tím nhận biết: NH4Cl, NaOH, NaCl, BaCl2, H2SO4, FeCl2, FeCl3, MgCl2, AlCl3.
Bài 1: Độ pH tăng dần của các dung dịch
HCl < KNO3 < NaHCO3 < Na2CO3 < KOH.
Vì: HCl là axit nên pH < 7, KNO3 là muối của bazơ mạnh và axit mạnh nên pH ~ 7 (trung tính), NaHCO3 là muối của bazơ mạnh và có gốc axit của axit yếu có thể phân li ra H + nên là lưỡng tính, Na2CO3 là muối của bazơ mạnh và axit yếu nên pH > 7 (bazơ), KOH là bazơ nên pH > 7.
Na2SO4 Na2CO3 BaCl2 KNO3
* Ghi chú: O: không có phản ứng, không có hiện tượng.
X: có phản ứng, có hiện tượng.
- Đầu tiên, lấy một lượng nhỏ các mẫu thử cho vào các ống nghiệm, rồi đánh số thứ tự.
- Cho một mẩu quỳ tím vào cả bốn ống nghiệm Sau một thời gian:
+) Thấy có ba ống nghiệm không có hiện tượng gì xảy ra.
+) Có một ống nghiệm chuyển xanh, là ống nghiệm có chứa Na2CO3.
- Tiếp tục, cho vài giọt dung dịch vừa nhận biết được là Na2CO3 vào 3 ống nghiệm còn lại để nhận biết Sau một thời gian:
+) Thấy hai ống nghiệm không có hiện tượng gì xảy ra.
+) Có một ống nghiệm có xuất hiện kết tủa, là ống nghiệm có chứa BaCl2. PTPƯ: BaCl2 + Na2CO3 BaCO3↓ + 2NaCl.
- Tiếp tục, cho vài giọt dung dịch vừa nhận biết được là BaCl2 vào 2 ống nghiệm cồn lại để nhận biết Sau một thời gian:
+) Thấy một ống nghiệm có tạo kết tủa, là ống nghiệm có chứa Na2SO4. PTPƯ: Na2SO4 + BaCl2 BaSO4↓ + 2NaCl.
+) Ống nghiệm còn lại là KNO3.
Axit Bazơ Trung tính Lưỡng tính
CO3 2-, S 2- Na + , Cl - , K + HCO3 -, ZnO,
Quỳ tím không chuyển màu
Quỳ tím chuyển xanh Quỳ tím chuyển đỏ
KCl, K2CO3, Na2S NaHSO4, Al2(SO4)3,
Na2CO3 NaOH NaCl BaCl2 HCl Ba(OH)2
Qùy Xanh Xanh Tím Tím Đỏ Xanh tím
* Ghi chú: O: Không có phản ứng, không có hiện tượng.
X: Có phản ứng, có hiện tượng.
- Đầu tiên, lấy một lượng nhỏ các mẫu thử cho vào các ống nghiệm, rồi đánh số thứ tự.
- Cho một mẩu quỳ tím vào cả 4 ống nghiệm Sau 1 thời gian, thấy màu của quỳ tím thay đổi làm 3 màu, ta chia làm 3 nhóm:
+) Nhóm 1: Quỳ tím không đổi màu (màu tím): có 2 ống nghiệm.
+) Nhóm 2: Quỳ tím đổi màu xanh: có 3 ống nghiệm.
+) Nhóm 3: Quỳ tím đổi màu đỏ: có 1 ống nghiệm Vậy ống nghiệm đó là HCl. a) Tiếp tục, cho vài giọt dung dịch vừa nhận biết được là HCl vào 3 ống nghiệm nhóm 2 để nhận biết Sau 1 thời gian:
+) Thấy 2 ống nghiệm không có hiện tượng gì xảy ra.
+) Thấy 1 ống nghiệm có khí bay lên, khi cho que đóm hồng vào miệng ống nghiệm thì thấy đóm tắt, chứng tỏ có khí CO2 bay ra Vậy ống nghiệm đó chứa Na2CO3. a) Tiếp tục, cho vài giọt dung dịch vừa nhận biết được là Na2CO3 vào 3 ống nghiệm còn lại của nhóm 2 để nhận biết Sau 1 thời gian:
+) Thấy 1ống nghiệm có kết tủa trắng, ống nghiệm đó chứa Ba(OH)2.
+) Ống nghiệm còn lại không có hiện tượng gì, ống nghiệm đó chứaNaOH. a) Lại cho vài giọt dung dịch vừa nhận biết được là Na2CO3 vào 2 ống nghiệm của nhóm 1 để nhận biết Sau một thời gian:
+) Thấy một ống nghiệm có kết tủa trắng, ống nghiệm đó chứa BaCl2.
+) Ống nghiệm còn lại không có hiện tượng gì, ống nghiệm đó chứa NaCl.
NH 4 Cl NaOH NaCl BaCl 2 H 2 SO 4 FeCl 2 FeCl 3 MgCl 2 AlCl 3
Quỳ tím Đỏ Xanh Tím Tím Đỏ Đỏ Đỏ Đỏ Đỏ
Dạng bài tập 2 : Bài tập định tính tính toán
Bài 1: a) Tính pH của dung dịch NaOH 10 -8 M. b) Tính pH của dung dịch Ba(OH)2 0,025M ( α = 0,8). c) Tính pH của dung dịch KOH 0,01M.
Bài 2: Tính số mol KOH có trong 5,5 ml dung dịch KOH 0,36M Tìm pOH của dung dịch.
Bài 3: Cần bao nhiêu gam NaOH để điều chế 546 ml dung dịch có pH = 10 Bài 4: Một dung dịch bazơ yếu nồng độ 0,3M có pH = 10,66 Xác định hằng số bazơ Kb của bazơ.
Bài 5: Tính pH của các dung dịch sau: a) 8g NaOH trong 1 lít dung dịch. b) 4.10 -7 g NaOH trong 1 lít dung dịch.
Bài 6: Một dung dịch có [OH - ] = 2,5.10 -10 M Môi trường của dung dịch là:
A Axit B Kiềm C Trung tính D Không xác định
Bài 7: Một dung dịch có [OH - ] = 4,2.10 -3 M, đánh giá nào dưới đây đúng:
Bài 8: Cần bao nhiêu gam NaOH để pha chế 300 ml dung dịch có pH = 10. Bài 9: Tính pH tạo thành khi trộn 100 ml dung dịch HCl 1M và 400 ml dung dịch NaOH 0,375M.
Bài 10: a) Hòa tan hoàn toàn 0,24g Mg trong 100 ml dung dịch HCl 0,3M Tính pH của dung dịch thu được. b) Tính pH của dung dịch thu được sau khi trộn 40 ml dung dịch HCl 0,5M với 60 ml dung dịch NaOH 0,5M.
Bài 11: Tính pH của dung dịch AlCl3 0,01M Giả thiết rằng AlCl3 bị thủy phân ở nấc 1 và hằng số thủy phân ở nấc 1 là 10 -5
Bài 12: Tính nồng độ pH của dung dịch trong trường hợp sau đây: a) 200 ml dung dịch chứa 0,098g H2SO4. b) 400 ml dung dịch chứa 0,148g Ca(OH)2. c) 500 ml dung dịch X gồm 0,1 mol Na + ; 0,11 mol Cl - ; 0,01 mol H + Tính khối lượng các chất điện li có trong X.
Bài 13: Cho dung dịch A gồm 2 chất HCl, H2SO4 Trung hòa 1000ml dung dịch A thì cần 400ml dung dịch NaOH 0,5M Cô cạn dung dịch tạo thành thì thu được 12,95g muối khan. a) Tính nồng độ CM các axit trong A. b) Tính độ pH của A.
Bài 14: Trộn 200 ml dung dịch NaHSO4 0,5M với 200 ml NaOH 0,75M tạo thành dung dịch A. a) Viết phương trình dạng phân tử, dạng ion, dạng ion thu gọn. b) Tính độ pH của dung dịch A sau phản ứng. c) Tính khối lượng các chất trong dung dịch A sau khi cô cạn (giả sử chỉ có nước bay hơi).
Bài 15: a) Tính pH tạo thành khi trộn 50 ml dung dịch HCl 0,12M và 50 ml dung dịch NaOH 0,1M. b) Tính pH tạo thành khi trộn dung dịch HNO3 0,02M và dung dịch NaOH 0,01M với tỉ lệ thể tích 1: 1.
Bài 16: a) Tính pH của dung dịch sau ở 25 o C: dung dịch NaCl 0,1M ; dung dịch
H2SO4 0,005M; dung dịch Ba(OH)2 0,05M b) Tính pH của dung dịch NaOH, biết 1lít dung dịch đó có chứa 4g NaOH. c) Hòa tan 0,56l khí HCl (đktc) vào H2O thu được 250 ml dung dịch Tính pH của dung dịch thu được.
Bài 17: Hòa tan m gam Ba vào nước thu được 1,5 lít dung dịch X có pH 13 Tính m?
Bài 18: Cho 1,44g Mg vào 5 lít dung dịch axit HCl có pH = 2 a) Mg có tan hết trong dung dịch axit hay không? b) Tính thể tích khí H2 bay ra (đktc) c) Tính nồng độ CM của dung dịch sau phản ứng (coi Vddkhông đổi).
Bài 19: a)Trộn 1 lít dung dịch H2SO4 0,15M với 2 lít dung dịch KOH 0,165M thu được dung dịch E Tính pH của dung dịch E. b) Trộn 50 ml dung dịch HCl 0,12M với 50 ml dung dịch NaOH 0,1M.Tính pH của dung dịch thu được.