hóa học 11 nâng cao

hóa học 11 nâng cao tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh tế,...

Chơng 1 Sự điện li A-rê-ni-ut (*) Một loại máy đo pH đợc dùng trong phòng thí nghiệm Khi các axit, bazơ v muối ho tan trong nớc xảy ra những hiện tợng gì v hệ quả của quá trình ho tan ny ra sao ? Phản ứng xảy ra trong dung dịch nớc có những đặc điểm gì ? (*) (S. Arrhenius, 1859 1927), ngời Thuỵ Điển, đợc giải Nobel về hoá học năm 1903. 3 S IN LI S IN LI Bi 1 Biết các khái niệm về sự điện li v chất điện li. Biết các khái niệm về sự điện li v chất điện li. Hiểu nguyên nhân tính dẫn điện của dung dịch chất điện li v cơ chế của quá trình điện li. Hiểu nguyên nhân tính dẫn điện của dung dịch chất điện li v cơ chế của quá trình điện li. I Hiện tợng điện li I Hiện tợng điện li 1. Thí nghiệm 1. Thí nghiệm Chuẩn bị ba cốc : cốc a đựng nớc cất, cốc b đựng dung dịch saccarozơ (đờng kính trắng tinh khiết), cốc c đựng dung dịch NaCl rồi lắp vo bộ dụng cụ nh hình 1.1. Chuẩn bị ba cốc : cốc a đựng nớc cất, cốc b đựng dung dịch saccarozơ (đờng kính trắng tinh khiết), cốc c đựng dung dịch NaCl rồi lắp vo bộ dụng cụ nh hình 1.1. Hình 1.1. Bộ dụng cụ chứng minh tính dẫn điện của dung dịch. Hình 1.1. Bộ dụng cụ chứng minh tính dẫn điện của dung dịch. Khi nối các đầu dây dẫn điện với nguồn điện, ta thấy chỉ bóng đèn ở cốc đựng dung dịch NaCl bật sáng. Vậy dung dịch NaCl dẫn điện, còn nớc cất v dung dịch saccarozơ không dẫn điện. Khi nối các đầu dây dẫn điện với nguồn điện, ta thấy chỉ bóng đèn ở cốc đựng dung dịch NaCl bật sáng. Vậy dung dịch NaCl dẫn điện, còn nớc cất v dung dịch saccarozơ không dẫn điện. Nếu lm các thí nghiệm tơng tự, ngời ta thấy NaCl rắn, khan, NaOH rắn, khan, các dung dịch ancol etylic, glixerol không dẫn điện. Ngợc lại các dung dịch axit, bazơ v muối đều dẫn điện. Nếu lm các thí nghiệm tơng tự, ngời ta thấy NaCl rắn, khan, NaOH rắn, khan, các dung dịch ancol etylic, glixerol không dẫn điện. Ngợc lại các dung dịch axit, bazơ v muối đều dẫn điện. 4 2. Nguyên nhân tính dẫn điện của các dung dịch axit, bazơ v muối trong nớc Ngay từ năm 1887, A-rê-ni-ut đã chứng minh rằng, tính dẫn điện của các dung dịch axit, bazơ v muối l do trong dung dịch của chúng có các tiểu phân mang điện tích chuyển động tự do đợc gọi l các ion. Nh vậy các axit, bazơ v muối khi ho tan trong nớc điện li ra các ion, nên dung dịch của chúng dẫn điện. Quá trình điện li các chất trong nớc ra ion l sự điện li. Những chất tan trong nớc điện li ra ion đợc gọi l những chất điện li. (*) Vậy axit, bazơ v muối l những chất điện li. II Cơ chế của quá trình điện li 1. Cấu tạo của phân tử H 2 O Phân tử H 2 O có cấu tạo nh hình 1.2. Liên kết O H l liên kết cộng hoá trị phân cực, cặp electron dùng chung lệch về phía oxi, nên ở oxi có d điện tích âm, còn ở hiđro có d điện tích dơng. Vì vậy, phân tử H 2 O l phân tử phân cực. Hình 1.2. a) Cấu tạo của phân tử nớc ; b) Mô hình đặc của phân tử nớc 2. Quá trình điện li của NaCl trong nớc (*) Nhiều chất khi nóng chảy cũng điện li ra ion, nên ở trạng thái nóng chảy các chất ny dẫn điện đợc. Trong một số ti liệu, ngời ta cũng đề cập đến chất điện li loại ny, thí dụ Al 2 O 3 . 5 NaCl l hợp chất ion, nghĩa l gồm những cation Na + v anion Cl liên kết với nhau bằng lực tĩnh điện. Khi cho NaCl tinh thể vo nớc, những ion Na + v Cl trên bề mặt tinh thể hút về chúng các phân tử H 2 O (cation hút đầu âm v anion hút đầu dơng). Quá trình tơng tác giữa các phân tử nớc phân cực v các ion của muối kết hợp với sự chuyển động hỗn loạn không ngừng của các phân tử nớc lm cho các ion Na + v Cl của muối tách dần khỏi tinh thể v ho tan trong nớc (hình 1.3). Hình 1.3. Sơ đồ quá trình điện li ra ion của tinh thể NaCl trong nớc. Từ sơ đồ trên ta thấy sự điện li của NaCl trong nớc có thể đợc biểu diễn bằng phơng trình điện li nh sau : NaCl (dd) Na + (dd) + Cl (dd) Tuy nhiên, để đơn giản ngời ta thờng viết : NaCl Na + + Cl 3. Quá trình điện li của HCl trong nớc Phân tử hiđro clorua (HCl) cũng l phân tử phân cực tơng tự phân tử nớc. Cực dơng ở phía hiđro, cực âm ở phía clo. Khi tan trong nớc, các phân tử HCl hút về chúng những cực ngợc dấu của các phân tử nớc. Do sự tơng tác giữa các phân tử nớc v phân tử HCl, kết hợp với 6 sù chuyÓn ®éng kh«ng ngõng cña c¸c ph©n tö n−íc dÉn ®Õn sù ®iÖn li ph©n tö HCl ra c¸c ion H + vμ Cl − (h×nh 1.4). H×nh 1.4. S¬ ®å qu¸ tr×nh ®iÖn li ra ion cña ph©n tö HCl trong n−íc. Ph−¬ng tr×nh ®iÖn li cña HCl trong n−íc nh− sau : HCl → H + + Cl − Trong c¸c ph©n tö ancol etylic, saccaroz¬, glixerol, cã sù ph©n cùc nh−ng rÊt yÕu, nªn d−íi t¸c dông cña c¸c ph©n tö n−íc chóng kh«ng thÓ ®iÖn li thμnh ion ®−îc, chóng lμ c¸c chÊt kh«ng ®iÖn li. Bμi tËp 1. Sù ®iÖn li, chÊt ®iÖn li lμ g× ? Nh÷ng lo¹i chÊt nμo lμ chÊt ®iÖn li ? LÊy mét sè thÝ dô vÒ chÊt ®iÖn li vμ chÊt kh«ng ®iÖn li. 2. Theo thuyÕt ®iÖn li, c¸c dung dÞch axit, baz¬ vμ muèi dÉn ®iÖn ®−îc lμ do nguyªn nh©n g× ? 3. Trong sè c¸c chÊt sau, nh÷ng chÊt nμo lμ chÊt ®iÖn li ? H 2 S, SO 2 , Cl 2 , H 2 SO 3 , CH 4 , NaHCO 3 , Ca(OH) 2 , HF, C 6 H 6 , NaClO. 4. Tr−êng hîp nμo sau ®©y kh«ng dÉn ®iÖn ®−îc ? a. KCl r¾n, khan. c. N−íc s«ng, hå, ao. b. N−íc biÓn. d. Dung dÞch KCl trong n−íc. 5. ChÊt nμo d−íi ®©y kh«ng ®iÖn li ra ion khi hoμ tan trong n−íc ? A. MgCl 2 , B. HClO 3 , C. C 6 H 12 O 6 (glucoz¬), D. Ba(OH) 2 , 6. Dung dÞch nμo sau ®©y kh«ng dÉn ®iÖn ®−îc ? A. HCl trong C 6 H 6 (benzen). B. Ca(OH) 2 trong n−íc. B. CH 3 COONa trong n−íc. D. NaHSO 4 trong n−íc. 7. Víi chÊt ®iÖn li lμ hîp chÊt ion vμ hîp chÊt céng ho¸ trÞ ph©n cùc th× c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh ®iÖn li nh− thÕ nμo ? 7 Phân loại các chất điện li BI 2 Hiểu độ điện li, cân bằng điện li l gì, Hiểu thế no l chất điện li mạnh v chất điện li yếu. I Độ điện li 1. Thí nghiệm Chuẩn bị hai cốc : một cốc đựng dung dịch HCl 0,10M, cốc kia đựng dung dịch CH 3 COOH 0,10M rồi lắp vo bộ dụng cụ nh hình 1.1. Khi nối các đầu dây dẫn điện với nguồn điện, ta thấy bóng đèn ở cốc đựng dung dịch HCl sáng hơn so với bóng đèn ở cốc đựng dung dịch CH 3 COOH. Điều đó chứng tỏ rằng : nồng độ các ion trong dung dịch HCl lớn hơn nồng độ các ion trong dung dịch CH 3 COOH, nghĩa l số phân tử HCl điện li ra ion nhiều hơn so với số phân tử CH 3 COOH điện li ra ion. 2. Độ điện li Để đánh giá mức độ điện li ra ion của chất điện li trong dung dịch, ngời ta dùng khái niệm độ điện li. Độ điện li (anpha) của chất điện li l tỉ số giữa số phân tử phân li ra ion (n) v tổng số phân tử ho tan (n o ). o n n = Độ điện li của các chất điện li khác nhau nằm trong khoảng 0 < 1. Khi một chất có = 0, quá trình điện li không xảy ra, đó l chất không điện li. Độ điện li 8 thờng đợc biểu diễn dới dạng phần trăm. Thí dụ, trong dung dịch CH 3 COOH 0,043M, cứ 100 phân tử ho tan chỉ có 2 phân tử điện li ra ion, độ điện li l : 2 100 = = 0,02 hay 2% II Chất điện li mạnh v chất điện li yếu 1. Chất điện li mạnh Chất điện li mạnh l chất khi tan trong nớc (*) , các phân tử ho tan đều điện li ra ion. Vậy chất điện li mạnh có = 1. Đó l các axit mạnh, nh HCl, HNO 3 , HClO 4 , H 2 SO 4 , ; các bazơ mạnh, nh NaOH, KOH, Ba(OH) 2 v hầu hết các muối. Trong phơng trình điện li của chất điện li mạnh, ngời ta dùng một mũi tên chỉ chiều của quá trình điện li. Thí dụ : Na 2 SO 4 2Na + + 2 4 SO Vì sự điện li của Na 2 SO 4 l hon ton, nên ta dễ dng tính đợc nồng độ ion do Na 2 SO 4 điện li ra. Thí dụ, trong dung dịch Na 2 SO 4 0,10M, nồng độ ion Na + l 0,20M v nồng độ ion 2 4 SO l 0,10M. 2. Chất điện li yếu Chất điện li yếu l chất khi tan trong nớc chỉ có một phần số phân tử ho tan điện li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dới dạng phân tử trong dung dịch. Vậy độ điện li của chất điện li yếu nằm trong khoảng 0 < < 1. Những chất điện li yếu l các axit yếu, nh CH 3 COOH, HClO, H 2 S, HF, H 2 SO 3 , H 2 CO 3 ; các bazơ yếu, nh Bi(OH) 3 , Cr(OH) 2 v.v Trong phơng trình điện li của chất điện li yếu, ngời ta dùng hai mũi tên ngợc chiều. Thí dụ : (*) Tất cả các chất đều ít nhiều tan trong nớc. Thí dụ, ở 25 o C độ ho tan của BaSO 4 l 1,0.10 5 mol/l, của AgCl l 1,2.10 5 mol/l, của CaCO 3 l 6,9.10 5 mol/l, của Fe(OH) 2 l 5,8.10 6 mol/l. 9 CH 3 COOH HR + + CH 3 COO a) Cân bằng điện li Sự điện li của chất điện li yếu l quá trình thuận nghịch, khi no tốc độ điện li v tốc độ kết hợp các ion tạo lại phân tử bằng nhau, cân bằng của quá trình điện li đợc thiết lập. Cân bằng điện li cũng l cân bằng động. Giống nh mọi cân bằng hoá học khác, cân bằng điện li cũng có hằng số cân bằng K v tuân theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê. b) ảnh hởng của sự pha loãng đến độ điện li Khi pha loãng dung dịch, độ điện li của các chất điện li đều tăng. Thí dụ, ở 25 o C độ điện li của CH 3 COOH trong dung dịch 0,100M l 1,32%, trong dung dịch 0,043M l 2% v trong dung dịch 0,010M l 4,11%. Có thể giải thích hiện tợng ny nh sau. Khi pha loãng dung dịch, các ion dơng v âm của chất điện li ở cách xa nhau hơn, ít có điều kiện va chạm vo nhau để tạo lại phân tử, trong khi đó sự pha loãng không cản trở đến sự điện li của các phân tử. Bi tập 1. Độ điện li l gì ? Thế no l chất điện li mạnh, chất điện li yếu ? Lấy một số thí dụ chất điện li mạnh, chất điện li yếu v viết phơng trình điện li của chúng. 2. Chất điện li mạnh có độ điện li a. > 1. c. < 1. b. = 1. D. 0 < < 1. Hãy chọn đáp án đúng. 3. Chất điện li yếu có độ điện li A. = 0. C. 0 < < 1. B. = 1. D. < 0. Hãy chọn đáp án đúng. 10 4. Có hai chất điện li AB v CD, trong đó A v C đều có số oxi hoá +I, chúng l các chất tan đợc trong nớc. Một l chất điện li mạnh v một l chất điện li yếu. Bằng phơng pháp thực nghiệm no có thể phân biệt đợc chúng ? Mô tả phơng pháp đó. 5. Tính nồng độ mol của cation v anion do sự điện li tạo ra của các chất sau trong dung dịch : a) Ba(NO 3 ) 2 0,10M. b) HNO 3 0,02M. c) KOH 0,01M. 6 * . a) Chứng minh rằng độ điện li có thể tính bằng công thức sau : = o C C Trong đó có C o l nồng độ mol của chất ho tan, C l nồng độ mol của chất ho tan điện li ra ion. b) Tính nồng độ mol của CH 3 COOH, CH 3 COO v H + trong dung dịch CH 3 COOH 0,043M khi quá trình điện li ở trạng thái cân bằng, biết rằng độ điện li của CH 3 COOH bằng 2%. 7. Cân bằng sau tồn tại trong dung dịch : CH 3 COOH R H + + CH 3 COO Độ điện li của CH 3 COOH sẽ biến đổi nh thế no ? a) Khi nhỏ vo vi giọt dung dịch HCl. b) Khi pha loãng dung dịch. c) Khi nhỏ vo vi giọt dung dịch NaOH. 11 axit, bazơ v muối Bi 3 Biết thế no l axit, bazơ theo thuyết A-rê-ni-ut v thuyết Bron-stêt. Biết phơng trình điện li của các axit, bazơ v muối trong nớc. Biết hằng số điện li axit, hằng số điện li bazơ l gì v sử dụng chúng để giải các bi tập đơn giản. I Axit v bazơ theo thuyết A-rê-ni-ut 1. Định nghĩa a) Axit l chất khi tan trong nớc điện li ra cation H + . Thí dụ : HCl H + + Cl CH 3 COOH HR + + CH 3 COO Các dung dịch axit đều có một số tính chất chung, đó l tính chất của các cation H + trong dung dịch. b) Bazơ l chất khi tan trong nớc điện li ra anion OH . Thí dụ : NaOH Na + + OH Các dung dịch bazơ đều có một số tính chất chung, đó l tính chất của các anion OH trong dung dịch. 2. Axit nhiều nấc, bazơ nhiều nấc a) Axit nhiều nấc Từ hai thí dụ trên ta thấy phân tử HCl cũng nh phân tử CH 3 COOH trong dung dịch nớc chỉ điện li một nấc ra ion H + . Đó l các axit một nấc. Những axit khi tan trong nớc m phân tử điện li nhiều nấc ra ion H + l các axit nhiều nấc. Thí dụ : 12 [...]... dung môi nớc, nên cả hai thuyết đều cho kết quả giống nhau (*) Trong một số ti liệu gọi l thuyết Bron-stêt Lau-ri (J N Brửnsted, 1879 1947, nh hoá học Đan Mạch, T Lowry, 1874 1936, nh hoá học Anh) Thuyết ny cũng có tên l thuyết proton (**) Các amin sẽ học ở phần các chất hữu cơ lớp 12 14 III Hằng số điện li axit v bazơ 1 Hằng số điện li axit Sự điện li axit yếu trong nớc l quá trình thuận nghịch,... tử trong dung dịch các chất điện li Hãy chọn câu trả lời đúng 6 a) Dùng phản ứng hoá học để loại bỏ một loại cation ra khỏi dung dịch chứa NaNO3 v Ca(NO3)2 b) Dùng phản ứng hoá học để loại bỏ một loại anion ra khỏi dung dịch chứa KBr v KNO3 7 Một trong các nguyên nhân gây bệnh đau dạ dy do lợng axit HCl trong đó quá cao Để giảm bớt lợng axit, ngời ta thờng uống NaHCO3 Giải thích bằng phơng trình phản... quy ớc nh sau : pH(*) [H+] = 1,0.10 M hoặc nếu [H+] = 1,0.10 aM thì pH = a Thí dụ : [H+] = 1,0.10 1M pH = 1,0 : môi trờng axit [H+] = 1,0.10 7M pH = 7,0 : môi trờng trung tính [H+] = 1,0.10 11M pH = 11, 0 : môi trờng kiềm Thang pH thờng dùng có giá trị từ 0 đến 14 : Giá trị pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế Chẳng hạn, pH của máu ngời v động vật có giá trị gần nh không đổi Thực vật có thể sinh... cho d dung dịch Ba(OH)2 vo, bóng đèn lại sáng rõ Giải thích 9 Viết phơng trình hoá học dới dạng phân tử v ion rút gọn của phản ứng trao đổi ion trong dung dịch tạo thnh từng kết tủa sau (hình 1.8) : a CuS b CdS c MnS d ZnS e FeS Hình 1.8 10 Dung dịch chất no dới đây l môi trờng kiềm ? A AgNO3 B NaClO3 C K2CO3 D SnCl2 11 Dung dịch chất no dới đây l môi trờng axit ? A NaNO3 B KClO4 C Na3PO4 D NH4Cl +... NaNO2 8 Dung dịch chất no ở câu 7 có pH > 7,0 ? 9 Viết phơng trình hoá học dới dạng phân tử v ion rút gọn của phản ứng trao đổi ion trong dung dịch để tạo thnh từng kết tủa sau (hình 1.9) : a Cr(OH)3 b Al(OH)3 c Ni(OH)2 + 10 Tính nồng độ mol của H v OH trong dung dịch NaNO2 1,0M, biết rằng hằng số điện li bazơ của NO2 l Kb = 2,5.10 11 33 a) Cr(OH)3 b) Al(OH)3 c) Ni(OH)2 Hình 1.9 Bi Thực hnh 1 Bi 8... phơng trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong các thí nghiệm dới dạng phân tử v ion rút gọn 35 Chơng 2 nhóm nitơ Nh máy phân đạm Bắc Giang Nhóm nitơ gồm những nguyên tố no ? Vị trí của chúng trong bảng tuần hon có liên quan nh thế no với cấu tạo nguyên tử v phân tử của chúng ? Các đơn chất v hợp chất của nitơ, photpho có những tính chất cơ bản no ? Dựa trên cơ sở lí thuyết đã học giải thích những... biến đổi tính chất của các đơn chất a) Tính oxi hoá khử Trong các hợp chất, các nguyên tố nhóm nitơ có số oxi hoá cao nhất l +5 Ngoi ra, chúng còn có các số oxi hoá +3 v 3 Riêng nguyên tử nitơ còn có thêm các số oxi hoá +1, +2, +4 Do có khả năng giảm v tăng số oxi hoá trong các phản ứng hoá học, nên nguyên tử các nguyên tố nhóm nitơ thể hiện tính oxi hoá v tính khử Khả năng oxi hoá giảm dần từ nitơ đến... Na3PO4, Na2S, NaHS, Sn(OH)2 8 Hãy cho biết các phân tử v ion sau l axit, bazơ hay lỡng tính theo thuyết Bron-stêt : 3 + HI ; CH3COO, H 2 PO 4 , PO 4 , NH 4 , NH3 ; S2 ; HPO 2 4 Minh hoạ bằng phản ứng hoá học của chúng trong dung dịch nớc 9 Viết biểu thức hằng số điện li axit Ka hoặc hằng số điện li bazơ Kb cho các trờng hợp + sau : HF ; CH3COO ; NH 4 ; F 10 Có hai dung dịch sau : a) CH3COOH 0,10M (Ka =... ứng phải l những chất điện li mạnh Hãy chọn câu trả lời đúng 3 Rau quả khô đợc bảo quản bằng khí SO2 thờng chứa một lợng nhỏ hợp 2 2 chất có gốc SO3 Để xác định sự có mặt ion SO3 trong hoa quả, một học sinh ngâm một ít quả đậu trong nớc Sau một thời gian lọc lấy dung dịch rồi cho tác dụng với dung dịch H2O2 (chất oxi hoá), sau đó cho tác dụng tiếp với dung dịch BaCl2 Viết các phơng trình ion rút... thể hiện các quá trình xảy ra 4 Những hoá chất sau thờng đợc dùng trong công việc nội trợ : muối ăn ; giấm ; bột nở NH4HCO3 ; phèn chua KAl(SO4)2.12H2O ; muối iot (NaCl + KI) Hãy dùng các phản ứng hoá học để phân biệt chúng Viết phơng trình ion rút gọn của các phản ứng 5 Ho tan hon ton 0,1022g một muối kim loại hoá trị hai MCO3 trong 20,0 ml dung dịch HCl 0,080M Để trung ho lợng HCl d cần 5,64ml dung . Lau-ri (J. N. Brửnsted, 1879 1947, nh hoá học Đan Mạch, T. Lowry, 1874 1936, nh hoá học Anh). Thuyết ny cũng có tên l thuyết proton. (**) Các amin sẽ học ở phần các chất hữu cơ lớp 12. 14. môi trờng axit. [H + ] = 1,0.10 7 M pH = 7,0 : môi trờng trung tính. [H + ] = 1,0.10 11 M pH = 11, 0 : môi trờng kiềm. Thang pH thờng dùng có giá trị từ 0 đến 14 : Giá trị pH có ý nghĩa. CH 3 COOH trong dung dịch 0,100M l 1,32%, trong dung dịch 0,043M l 2% v trong dung dịch 0,010M l 4 ,11% . Có thể giải thích hiện tợng ny nh sau. Khi pha loãng dung dịch, các ion dơng v âm của chất