lý thuyết và giải bài tập phần dung dịch sự điện li

Khóa hc LTả KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Dung dch, s đin li Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - I. DUNG DCH 1. nh ngha. Dung dch là h đng th gm hai hay nhiu cht mà t l thành phn ca chúng có th thay đi trong mt gii hn khá rng. Dung dch gm: các cht tan và dung môi. Dung môi là môi trng đ phân b các phân t hoc ion cht tan. Thng gp dung môi lng và quan trng nht là H 2 O. 2. Quá trình hoà tan. Khi hoà tan mt cht thng xy ra 2 quá trình. - Phá hu cu trúc ca các cht tan. - Tng tác ca dung môi vi các tiu phân cht tan. Ngoài ra còn xy ra hin tng ion hoá hoc liên hp phân t cht tan (liên kt hiđro). Ngc vi quá trình hoà tan là quá trình kt tinh. Trong dung dch, khi tc đ hoà tan bng tc đ kt tinh, ta có dung dch bão hoà. Lúc đó cht tan không tan thêm đc na. 3.  tan ca các cht.  tan đc xác đnh bng lng cht tan bão hoà trong mt lng dung môi xác đnh. Nu trong 100 g H 2 O hoà tan đc: >10 g cht tan: cht d tan hay tan nhiu. <1 g cht tan: cht tan ít. < 0,01 g cht tan: cht thc t không tan. 4. Tinh th ngm nc. Quá trình liên kt các phân t (hoc ion) cht tan vi các phân t dung môi gi là quá trình sonvat hoá. Nu dung môi là H 2 O thì đó là quá trình hiđrat hoá. Hp cht to thành gi là sonvat (hay hiđrat). Ví d: CuSO 4 .5H 2 O ; Na 2 SO 4 .10H 2 O. Các sonvat (hiđrat) khá bn vng. Khi làm bay hi dung dch thu đc chúng  dng tinh th, gi là nhng tinh th ngm H 2 O. Nc trong tinh th gi là nc kt tinh. Mt s tinh th ngm nc thng gp: FeSO 4 .7H 2 O, Na 2 SO 4 .10H 2 O, CaSO 4 .2H 2 O. 5. Nng đ dung dch Nng đ dung dch là đi lng biu th lng cht tan có trong mt lng nht đnh dung dch hoc dung môi . a) Nng đ phn trm (C%). Nng đ phn trm đc biu th bng s gam cht tan có trong 100 g dung dch. Trong đó : m t , m dd là khi lng ca cht tan và ca dung dch. V là th tích dung dch (ml), D là khi lng riêng ca dung dch (g/ml) b) Nng đ mol (C M ). Nng đ mol đc biu th bng s mol cht tan trong 1 lít dung dch. Ký hiu là M. c) Quan h gia C% và C M . DUNG DCH, S IN LI (TÀI LIU BÀI GING) (Tài liu dùng chung cho các bài ging s: 14, 15, 16 thuc chuyên đ này) Giáo viên: V KHC NGC ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm vi bài ging “Dung dch, s đin li ” thuc Khóa hc LTH KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) ti website Hocmai.vn.  có th nm vng kin thc phn “Dung dch, s đin li”, Bn cn kt hp xem tài liu cùng vi bài ging này . Khóa hc LTả KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Dung dch, s đin li Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Ví d : Tính nng đ mol ca dung dch axit H 2 SO 4 20%, có D = 1,143 g/ml Gii : Theo công thc trên ta có : II. S IN LY 1. nh ngha. - S đin li là quá trình phân li cht tan thành các ion di tác dng ca các phân t dung môi (thng là nc) hoc khi nóng chy. Ion dng gi là cation, ion âm gi là anion. - Cht đin ly là nhng cht tan trong nc to thành dung dch dn đin nh phân ly thành các ion. Ví d: Các cht mui axit, baz. - Cht không đin li là cht khi tan trong nc to thành dung dch không dn đin. Ví d: Dung dch đng, dung dch ru,… - Nu cht tan cu to t các tinh th ion (nh NaCl, KOH,…) thì quá trình đin ly là quá trình đin li là quá trình tách các ion khi mng li tinh th ri sau đó ion kt hp vi các phân t nc to thành ion hiđrat. - Nu cht tan gm các phân t phân cc (nh HCl, HBr, HNO 3 ,…) thì đu tiên xy ra s ion hoá phân t và sau đó là s hiđrat hoá các ion. - Phân t dung môi phân cc càng mnh thì kh nng gây ra hin tng đin li đi vi cht tan càng mnh. Trong mt s trng hp quá trình đin li liên quan vi kh nng to liên kt hiđro ca phân t dung môi (nh s đin li ca axit). 2. S đin li ca axit, baz, mui trong dung dch nc. a) S đin li ca axit Axit đin li ra cation H + (đúng hn là H 3 O + ) và anion gc axit. +- 23 HCl + H O H O + Cl  đn gin, ngi ta ch vit +- HCl H + Cl Nu axit nhiu ln axit thì s đin li xy ra theo nhiu nc, nc sau yu hn nc trc. b) S đin li ca baz. Baz đin li ra anion OH - và cation kim loi hoc amoni. 4 +- - 4 NaOH Na + OH NH OH NH + OH  Nu baz nhiu ln baz thì s đin li xy ra theo nhiu nc, nc sau yu hn nc trc. c) S đin li ca mui. Mui đin li ra cation kim loi hay amoni và anion gc axit, các mui trung hoà thng ch đin li 1 nc. 2 2 4 4 + K SO 2K + SO Mui axit, mui baz đin li nhiu nc : Mui baz : d) S đin li ca hiđroxit lng tính. Hiđroxit lng tính có th đin li theo 2 chiu ra c ion H + và OH - . Khóa hc LTả KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Dung dch, s đin li Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - 3. Cht đin li mnh và cht đin li yu. a) Cht đin li mnh. Cht đin li mnh là nhng cht trong dung dch nc đin li hoàn toàn thành ion. Quá trình đin li là quá trình mt chiu, trong phng trình đin li dùng du . Ví d: +- KCl K + Cl Nhng cht đin li mnh là nhng cht mà tinh th ion hoc phân t có liên kt phân cc mnh. ó là: - Hu ht các mui tan. - Các axit mnh: HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 ,… - Các baz mnh: NaOH, KOH, Ca(OH) 2 ,… b) Cht đin li yu - Cht đin li yu là nhng cht trong dung dch nc ch có mt phn nh s phân t đin li thành ion còn phn ln tn ti di dng phân t, trong phng trình đin li dùng du thun nghch Ví d: Nhng cht đin li yu thng gp là: - Các axit yu: CH 3 COOH, H 2 CO 3 , H 2 S,… - Các baz yu: NH 4 OH,… - Mi cht đin li yu đc đc trng bng hng s đin li (K đl ) - đó là hng s cân bng ca quá trình đin li. Ví d: Trong đó: [CH 3 COO - ], [H + ] và [CH 3 COOH] là nng đ các ion và phân t trong dung dch lúc cân bng. K đl là hng s, không ph thuc nng đ. Cht đin li càng yu thì K đl càng nh. Vi cht đin li nhiu nc, mi nc có K đl riêng. H 2 CO 3 có 2 hng s đin li: 4.  đin li a. -  đin li a ca cht đin li là t s gia s phân t phân li thành ion N p và tng s phân t cht đin li tan vào nc N t . Ví d: C 100 phân t cht tan trong nc có 25 phân t đin li thì đ đin li a bng: - T s này cng chính là t s nng đ mol cht tan phân li (C p ) và nng đ mol cht tan vào trong dung dch (C t ). - Giá tr ca a bin đi trong khong 0 đn 1 0 ≤ a ≤ 1 Khi a = 1: cht tan phân li hoàn toàn thành ion. Khi a = 0: cht tan hoàn toàn không phân li (cht không đin li). -  đin li a ph thuc các yu t : bn cht ca cht tan, dung môi, nhit đ và nng đ dung dch. Khóa hc LTả KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Dung dch, s đin li Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - 5. Quan h gia đ đin li a và hng s đin li. Gi s có cht đin li yu MA vi nng đ ban đu C o , đ đin li ca nó là , ta có: Hng s đin li: Da vào biu thc này, nu bit  ng vi nng đ dung dch C o , ta tính đc K đl và ngc li. Ví d: Trong dung dch axit HA 0,1M có a = 0,01. Tính hng s đin li ca axit đó (ký hiu là K a ). Gii: Trong dung dch, axit HA phân li: 6. Axit - baz. a) nh ngha Axit là nhng cht khi tan trong nc đin li ra ion H + (chính xác là H 3 O + ). Baz là nhng cht khi tan trong nc đin li ra ion OH - . - i vi axit, ví d HCl, s đin li thng đc biu din bng phng trình. Nhng thc ra axit không t phân li mà nhng proton cho nc theo phng trình. Vì H 2 O trong H 3 O + không tham gia phn ng nên thng ch ghi là H + - i vi baz, ngoài nhng cht trong phân t có sn nhóm OH - (nh NaOH, Ba(OH) 2 …) Còn có nhng baz trong phân t không có nhóm OH (nh NH 3 …) nhng đã nhn proton ca nc đ to ra OH - Do đó đ nêu lên bn cht ca axit và baz, vai trò ca nc (dung môi) cn đnh ngha axit - baz nh sau: Axit là nhng cht có kh nng cho proton. Baz là nhng cht có kh nng nhn proton. ây là đnh ngha ca Bronstet v axit - baz. b) Phn ng axit - baz. - Tác dng ca dung dch axit và dung dch baz. Cho dung dch H 2 SO 4 tác dng vi dung dch NaOH, phn ng hoá hc xy ra to nhit làm dung dch nóng lên. H 2 SO 4 cho proton (chuyn qua ion H 3 O + ) và NaOH nhn proton (trc tip là ion OH - ). Phn ng ca axit vi baz gi là phn ng trung hoà và luôn to nhit. - Tác dng ca dung dch axit và baz không tan.  dung dch HNO 3 vào Al(OH) 3 ¯ , cht này tan dn. Phn ng hoá hc xy ra. HNO 3 cho proton, Al(OH) 3 nhn proton. - Tác dng ca dung dch axit và oxit baz không tan.  dung dch axit HCl vào CuO, đun nóng, phn ng hoá hc xy ra, CuO tan dn: Kt lun: Trong các phn ng trên đu có s cho, nhn proton - đó là bn cht ca phn ng axit - baz. c) Hiđroxit lng tính. Có mt s hiđroxit không tan (nh Zn(OH) 2 , Al(OH) 3 ) tác dng đc c vi dung dch axit và c vi dung dch baz đc gi là hiđroxit lng tính. Ví d: Zn(OH) 2 tác đng đc vi H 2 SO 4 và NaOH. Km hiđroxit nhn proton, nó là mt baz. Km hiđroxit cho proton, nó là mt axit. Vy: Hiđroxit lng tính là hiđroxit có hai kh nng cho và nhn proton, ngha là va là axit, va là baz. 7. S đin li ca nc a) Nc là cht đin li yu. Tích s nng đ ion H + và OH - trong nc nguyên cht và trong dung dch nc  mi nhit đ là mt hng s. Khóa hc LTả KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Dung dch, s đin li Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 - Môi trng trung tính : [H + ] = [OH - ] = 10 -7 mol/l Môi trng axit: [H + ] > [OH - ] [H + ] > 10 -7 mol/l. Môi trng baz: [H + ] < [OH - ] [H + ] < 10 -7 mol/l b) Ch s hiđro ca dung dch -  pH - Khi biu din nng đ ion H + (hay H 3 O + ) ca dung dch di dng h thc sau: thì h s a đc gi là pH ca dung dch Ví d: [H + ] = 10 -5 mol/l thì pH = 5, … V mt toán hc thì pH = -lg[H + ] Nh vy: Môi trng trung tính: pH = 7 Môi trng axit: pH < 7 Môi trng baz: pH > 7 pH càng nh thì dung dch có đ axit càng ln, (axit càng mnh); pH càng ln thì dung dch có đ baz càng ln (baz càng mnh). - Cách xác đnh pH: Ví d 1: Dung dch HCl 0,02M, có [H + ] = 0,02M. Do đó pH = -lg2.10 -2 = 1,7. Ví d 2: Dung dch NaOH 0,01M, có [OH - ] = 0,01 = 10 -2 mol/l. Do đó : c) Cht ch th màu axit - baz. Cht ch th màu axit - baz là cht có màu thay đi theo nng đ ion H + ca dung dch. Mi cht ch th chuyn màu trong mt khong xác đnh. Mt s cht ch th màu axit - baz thng dùng: 8. S thu phân ca mui. Chúng ta đã bit, không phi dung dch ca tt c các mui trung hoà đu là nhng môi trng trung tính (pH = 7). Nguyên nhân là do: nhng mui ca axit yu - baz mnh (nh CH 3 COOHNa), ca axit mnh - baz yu (nh NH 4 Cl) khi hoà tan trong nc đã tác dng vi nc to ra axit yu, baz yu, vì vy nhng mui này không tn ti trong nc. Nó b thu phân, gây ra s thay đi tính cht ca môi trng. a) S thu phân ca mui to thành t axit yu -baz mnh. Ví d: CH 3 COONa, Na 2 CO 3 , K 2 S,… Trong dung dch d ion OH - , do vy pH > 7 (tính baz). Vy: mui ca axit yu - baz mnh khi thu phân cho môi trng baz. b) S thu phân ca mui to thành t axit mnh - baz yu. Ví d: NH 4 Cl, ZnCl 2 , Al 2 (SO 4 ) 3 . Trong dung dch d ion H 3 O + hay (H + ), do vy pH < 7 (tính axit). Vy mui ca axit mnh - baz yu khi thu phân cho môi trng axit. c) S thu phân ca mui to thành t axit yu - baz yu. Ví d: Al 2 S 3 , Fe 2 (CO 3 ) 3 . 9. Phn ng trao đi ion trong dung dch đin li. Phn ng trao đi ion trong dung dch đin li ch xy ra khi có s to thành hoc cht kt ta, hoc cht bay hi, hoc cht ít đin li (đin li yu). a) Phn ng to thành cht kt ta. Trn dung dch BaCl 2 vi dung dch Na 2 SO 4 thy có kt ta trng to thành. ã xy ra phn ng. b) Phn ng to thành cht bay hi. Khóa hc LTả KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Dung dch, s đin li Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 - Cho axit HCl tác dng vi Na 2 CO 3 thy có khí bay ra. ã xy ra phn ng. c) Phn ng to thành cht ít đin li. - Cho axit H 2 SO 4 vào mui axetat. Phn ng xy ra to thành axit CH 3 COOH ít đin li - Hoc cho axit HNO 3 tác dng vi Ba(OH) 2 . Phn ng trung hoà xy ra to thành cht ít đin li là nc. Chú ý: Khi biu din phn ng trao đi trong dung dch đin li ngi ta thng vit phng trình phân t và phng trình ion.  phng trình ion, nhng cht kt ta, bay hi, đin li yu vit di dng phân t, các cht đin li mnh vit di dng ion (do chúng đin li ra). Cui cùng thu gn phng trình ion bng cách lc b nhng ion nh nhau  2 v ca phng trình. Giáo viên: V Khc Ngc Ngun: Hocmai.vn . 5 8-5 8-1 2 - Trang | 4 - 5. Quan h gia đ đin li a và hng s đin li. Gi s có cht đin li yu MA vi nng đ ban đu C o , đ đin li ca nó là , ta có: Hng s đin li: Da vào. Ngc) Dung dch, s đin li Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 5 8-5 8-1 2 - Trang | 3 - 3. Cht đin li mnh và cht đin li yu. a) Cht đin li mnh đin li) . -  đin li a ph thuc các yu t : bn cht ca cht tan, dung môi, nhit đ và nng đ dung dch. Khóa hc LTả KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Dung dch, s đin li