BÀI GIẢNG hóa đại CƯƠNG CHƯƠNG 4 DUNG DỊCH

Chương 4: Dung dịch Trang 96 Chương DUNG DỊCH 4.1- Các khái niệm 4.1.1- Dung dịch Dung dịch hệ đồng thể (1 pha) hai hay hay nhiều chất mà thành phần chúng thay đổi giới hạn định Như dung dịch hệ pha Do đó, theo định nghĩa dung dịch hỗn hợp khí, hỗn hợp lỏng rắn Nhưng thực tế nghiên cứu nhiều ứng dụng rộng rải dung dịch lỏng, ta xét đến dung dịch lỏng nghĩa dung dịch gồm chất số chất hòa tan chất lỏng 4.1.2- Dung mơi chất tan Có ba loại dung dịch khhí lỏng, rắn lỏng lỏng lỏng Đối với dung dịch khí lỏng rắn lỏng chất lỏng gọi dung mơi cịn chất rắn khí gọi chất tan Đối với dung dịch lỏng lỏng có trường hợp: - Nếu chất lỏng tan vô hạn vào dung mơi chất có dung dịch với lượng nhiều Ví dụ: Rượu nước, rượu nước tan vơ hạn vào nhau, nước rượu dung môi tuỳ thuộc vào chất chiếm lượng nhiều - Nếu chất lỏng hoà tan hạn chế vào dung mơi chất mà thêm vào dung dịch với lượng khơng làm tính đồng thể dung dịch Ví dụ: Phênol nước 4.1.3- Dung dịch bão hịa Dung dịch bão hòa dung dịch mà chất tan trạng thái cân với kết tủa Nồng độ dung dịch bảo hồ độ hịa tan chất dung dịch nhiệt độ Nếu nồng độ chất tan lớn độ hịa tan dung dịch bão hịa q bão hồ Nếu nồng độ chất tan nhỏ độ hịa tan dung dịch chưa bão hịa 4.1.4- Dung dịch vơ lỗng Dung dịch vơ lỗng dung dịch mà chất tan nhỏ nhiều so với dung môi −2 Đối với chất tan không phân ly : n < 10 kmol m Chương 4: Dung dịch Trang 97 −6 Đối với dung dịch phân ly n ≤ 10 kmol m Do đó, dung dịch vơ lỗng lượng dung mơi 4.1.5- Dung dịch lý tưởng dung dịch thực a) Dung dịch lý tưởng Định nghĩa: Dung dịch lý tưởng dung dịch mà lực tương tác phân tử hay ion loại lực tương tác phân tử ion khác loại Ví dụ : A – A ; B – B ; B – A dung dịch lý tưởng A – A = B – B = B – A Để tạo thành dung dịch lý tưởng trường lực phải nhau, hay cấu tạo phân tử phải giống Tính chất : - Trong q trình hịa tan không kèm theo hiệu ứng nhiệt (tỏa hay thu nhiệt) Q = (hay khơng có hiệng tượng thu phát nhiệt) - Thể tích hệ tổng thể tích chất thành phần hay khơng có tượng co dãn thể tích b) Dung dịch thực Định nghĩa: Dung dịch thực dung dịch mà lực tương tác giữ phân tử loại khác với lực tương tác phân tử khác loaị Ví dụ: A – A ≠ A – B lực tương tác Tính chất: - Trong trình hịa tan thành dung dịch có kèm theo hiệu ứng nhiệt - Thể tích dung dịch khơng tổng thể tích chất thành phần hay có co dãn thể tich Ví dụ: trộn 100 ml H2O với 100ml H2SO4 98% thể tích dung dịch khác 200 ml Vì tỷ khối dung dịch khác kèm theo toả nhiệt 4.1.6- Các cách biểu diễn thành phần dung dịch Tính chất dung dịch xác định trước tiên thành phần nó, cần phải biết cách biểu diễn thành phần dung dịch Sau số cách biểu diễn chủ yếu: a) Nồng độ phần trăm khối lượng (C % ) Là đại lượng cho biết số gam chất tan có 100 gam dung dịch : C% = a1 100% a1 + a Trong đó: a1 khối lượng chất tan a2 khối lượng dung môi (a1 + a2) khối lượng dung dịch Chương 4: Dung dịch Trang 98 b) Nồng độ mol/l (CM) Là đại lượng cho biết số mol chất tan có lit dung dịch a1 n = (mol/l) M1V V CM = Trong đó: a1 khối lượng chất tan M1 số khối chất tan V thể tích dung dịch c) Nồng độ phân số mol (N) N= n1 n1 + n Là đại lượng cho ta biết số mol cuả chất so với tổng số mol toàn dung dịch Hay cho ta biết tỷ số số mol chất với số mol dung dịch d) Nồng độ molan (Cm) Là đại lượng cho biết số mol chất tan có 1000 gam dung mơi Cm = Trong đó: a1 1000 M 1a a1 khối lượng chất tan a2 khối lượng dung môi M1 phân tử lượng chất tan e) Nồng độ đương lượng (CN) Là đại lượng cho biết số đương lượng chất tan có lít dung dịch CN = a1 N = D1V V Trong đó: a1 số gam chất tan Đ1 đương lượng gam châùt tan a1/Đ1 số đương lượng gam chất tan N1 Những chất có nhiều mức oxi hóa ảnh hưởng đến đương lượng gam chất tan ♦ Cách tính đương lượng gam: DA = MA n với n = ? + Trong phản ứng oxi hóa khử n số e trao đổi + Trong phản ứng trao đổi ion n số điện tích ion trao đổi + Axit bazơ ( n = Σ H+ ; n = Σ OH- ) Chương 4: Dung dịch Trang 99 4.2- Dung dịch không điện ly 4.2.1- Dung dịch chứa chất tan không bay không phân ly Áp suất bão hoà dung dịch Trong thể tích kín bay tự nhiên chất lỏng nên bề mặt chất lỏng tinh khiết có mặt Ở trạng thái cân nhiệt độ định áp suất gọi áp suất bão hịa Khi nhiệt độ tăng áp suất bão hoà lớn Thực nghiệm chứng tỏ hoà tan vào chất lỏng bay A chất tan rắn không bay không phân ly áp suất bão hồ dung mơi dung dịch (gọi tắc áp suất bão hòa dung dịch) giảm xuống trường hợp đơn gản ta có: pA = k.NA Với: (a) pA áp suất bão hịa dung mơi dung dịch NA nồng độ phân số mol chất tan không bay hơi, không phân ly k hệ số tỷ lệ Đối với dung dịch nguyên chất NA = 1, lúc : p0A = k (b) Với : p0A áp suất bão hòa dung môi dung môi nguyên chất Thế (b) vào (a) ta : pA = p0A.NA Nếu gọi NB nồng độ phân số mol chất tan B NB = – NA , suy pA = p0A (1 – NB) Nên: NB = p − p A ∆p A = p0 pA A Đại lượng ∆p = p A − p A gọi độ giảm áp suất bão hòa dung dịch p − p A ∆p = gọi độ giảm tương đối áp suất bão hoà dung Đại lượng A pA pA dịch Định luật RaOult phát biểu vào năm 1887 với nội dung: ‘’Tại nhiệt độ xác định độ giảm tương đối áp suất bão hòa dung dịch nồng độ phân số mol chất tan không bay hơi’’ Hệ định luật RaOult: biến đổi áp suất khí từ dung môi tinh khiết sang dung dịch trường hợp dung dịch loãng lý tưởng xác định số phân tử chất tan đơn vị thể tích dung dịch, khơng phụ thuộc vào chất chất tan 4.2.2- Nhiệt độ đông đặc phương pháp nghiệm lạnh ♦ Nhiệt độ đông đặc Chương 4: Dung dịch Trang 100 Định nghĩa: nhiệt độ đơng đặc nhiệt độ tinh thể dung môi rắn tách khỏi dung dịch Khi tinh thể dung mơi rắn tách nồng độ dung dịch tăng nên áp suất bão hịa giảm nhiệt độ đơng đặc dung dịch giảm ♦ Điều kiện đông đặc Một chất lỏng đơng đặc nhiệt độ áp suất pha lỏng với áp suất pha rắn Tại nhiệt độ đông đặc dung mơi ngun chất có cân pha rắn, lỏng, Nếu thêm chất tan không bay hơi, không phân ly vào pha lỏng cân pha lỏng pha rắn bị phá huỷ, kéo theo ngưng tụ lượng dư pha hơi, nên áp suất pha lỏng giảm xuống Do đó, muốn đạt tới trạng thái cân pha hơi, pha lỏng pha rắn pha rắn phải ngưng tụ, q trình địi hỏi phải hạ nhiệt độ, nhiệt độ đơng đặc dung dịch thấp nhiệt độ đông đặc dung môi tinh khiết ♦ Phương pháp nghiệm lạnh Khi hoà tan chất tan không bay không phân ly vào chất lỏng, áp suất bão hòa chất lỏng giảm xuống Nếu dung dịch vơ lỗng áp suất dung môi biến thiên theo định luật Raoult: p1 = p01.N1 Vì chất tan khơng bay khơng phân ly nên: pdung dịch = p1 = p01.N1 Do đó: pdung dịch < p01 (vì N1 < 1) Sự giảm áp suất dẫn đến giảm nhiệt độ đông đặc dung dịch so với dung môi tinh khiết Chúng ta khảo sát mặt định lượng tượng Xét hệ gồm: dung môi A chất tan không bay hơi, không phân ly B trộn lại tạo thành dung dịch Nhiệt độ đông đặc dung môi nguyên chất lớn nhiệt độ đông đặc dung dịch biểu diễn dạng đồ thị sau: p (1) (2) C p B p/ p (3) A T T T 0 đ K Hình 4.1: Sự phụ thuộc áp suất vào nhiệt độ Chương 4: Dung dịch Trang 101 Trên đồ thị : Đường cong (1):biểu diễn phụ thuộc áp suất bão hoà dung môi tinh khiết vào nhiệt độ Đường cong (2): biểu diễn phụ thuộc áp suất bão hoà dung dịch vào nhiệt độ Đường cong (3): đường biểu diễn phụ thuộc áp suất dung môi kết tinh Chú ý: đường cong (1) cao đường cong (2) áp suất dung môi tinh khiết lớn áp suất dung dịch Đường (3) dốc đường (1) đường (2) nhiệt độ thăng hoa lớn nhiệt độ hoá chất Theo điều kiện cân pha chất lỏng kết tinh áp bão hồ pha lỏng pha rắn phải Vì giao điểm đường cong áp suất điểm đông đặc chất lỏng Trên đồ thị T0 ứng với nhiệt độ đông đặc dung môi tinh khiết, Tđ nhiệt độ đông đặc dung dịch Tđ < T0 Sự giảm nhiệt độ đông đặc dung dịch tính cơng thức: ∆Td = k.m Với k = R.T02 M1 gọi số nghiệm lạnh 1000.Q nc m nồng độ molan chất tan Giả sử ta có g2 gam chất tan có khối lượng phân tử M2 tan g1 gam dung g2 mơi Lúc n c tan = M2 Còn Cm = mc.tan = g2 1000 M g1 Suy ra: ∆Tđ = k.m = k g 1000 M g1 Ứng dụng: Dựa vào độ hạ nhiệt độ đơng đặc ta tìm phân tử lượng chất tan không bay hơi, không phân ly (tìm M2 ) Ví dụ: tính khối lượng H – C mạch thẳng hòa tan 0,81g chất 190g Etylen brơmua (k = 12,5) độ hạ nhiệt độ đơng đặc 0,53K Giải: Ta có: ∆Tđ = k g 1000 M g1 Suy ra: M = k g 1000 0,81.1000 = 12,5 = 100 ∆Td g 0,53.190 Vậy H – C n-heptan Chương 4: Dung dịch Trang 102 4.2.3- Nhiệt độ sôi phương pháp nghiệm sôi ♦ Nhiệt độ sơi Sơi hượng tượng hố xảy lịng chất lỏng Nhiệt độ sơi nhiệt độ có hố xảy lịng chất lỏng ♦ Điều kiện để có tượng sơi Điều kiện để có tượng sơi xảy áp suất bề mặt chất lỏng với áp suất khí quyển: pL = ph = pkq ♦ Phương pháp nghiệm sôi Xét hệ gồm cấu tử A B Trong A dung mơi ngun chất, B chất tan không bay không phân ly Khi hồ tan chất vào áp suất dung dịch chứa chất tan không bay không phân ly nhỏ áp suất dung môi nguyên chất nhiệt độ dẫn đến nhiệt độ sôi dung dịch cao nhiệt độ sôi dung mơi ngun chất Được giải thích theo đồ thị sau: p (1) (2) po1 B p1 A To K Đường (1) đường biểu diễn phụ thuộc áp suất dung môi nguyên chất vào nhiệt độ ToS TS Đường (2) đường biểu diễn phụ thuộc áp suất dung dịch vào nhiệt độ Ở nhiệt độ T0s áp suất dung mơi p01 với áp suất khí pkq, nên dung mơi bắt đầu sơi Nhưng nhiệt độ áp suất dung dịch p nhỏ p01= pkq nên nhiệt dung dịch chưa thể sơi, để có sơi xảy phải nâng nhiệt độ từ T0s → Ts p1 = pkq lúc có sơi xảy Thực nghiệm cho thấy tăng nhiệt độ sôi : ∆Ts = Ts - T0s phụ thuộc vào nồng độ chất tan Sự tăng nhiệt độ sôi dung dịch so với dung mơi ngun chất tính công thức: ∆TS = E.m ( ) M1 R TS0 Với E = 1000 Q hh gọi số nghiệm sôi Chương 4: Dung dịch Trang 103 Và m : nồng độ molan chất tan Ứng dụng: Dựa vào độ tăng nhiệt độ sôi ∆TS ta xác định khối lượng phân tử chất tan không bay hơi, không phân ly M2 Ta có: ∆TS = E.m = E g 1000 M g Suy ra: M = E g 1000 ∆Td g1 Ví dụ: Dung dịch 0,217g lưu huỳnh tan 19,18g CS sôi nhiệt độ cao so với dung môi tinh khiết 0,114K Hằng số nghiệm sơi E = 2,37 Giải: Ta có: M = E g 1000 0,217.1000 = 2,37 = 257,8 ∆Td g1 19,18.0,114 4.3- Dung dịch chất điện ly 4.3.1 Tính bất thường dung dịch axít, bazơ, muối Các phương trình thu áp dụng cho chất tan không phân ly hịa tan vào dung mơi Trong trường hợp chất tan phân ly, tức dung dịch thu dung dịch điện ly, để áp dụng cần phải có hiệu chỉnh cách thêm hệ số thích hợp i, gọi hệ số Vant Hoff Hệ số i tính theo lý thuyết cho chất tổng số mol ion mà mol chất tan phân ly ra, hay nói cách khác số ion ứng với cơng thức chất Ví dụ NaCl có i =2, K2SO4 có i = Nhưng thực tế giá trị i xác định thực nghiệm thường nhỏ giá trị i tính lý thuyết Ðiều cho thấy dung dịch thực khơng phải chất tan hồn tồn phân ly thành ion riêng lẻ, độc lập mà phần tồn dạng cặp ion Ðối với dung dịch lỗng giá trị i gần với giá trị lý thuyết Ðối với chất tan tạo ion có điện tích lớn giá trị i khác biệt đáng kể so với lý thuyết Ðiều nói lên dung dịch có ion mang điện tích lớn, hình thành cặp ion xảy mạnh Các phương trình áp dụng cho dung dịch điện ly có dạng tương tự phương trình trình bày bổ sung thêm hệ số Vant Hoff T = i.m.K Hay : π = i.C.R.T Bảng giá trị i số chất điện ly khác tính theo lý thuyết thực nghiệm (0,05m) Chất điện ly i lý thuyết i thực nghiệm NaCl 1,9 MgCl2 3,0 2,7 Chương 4: Dung dịch Chất điện ly Trang 104 i lý thuyết i thực nghiệm MgSO4 2,0 1,3 FeCl3 4,0 3,4 HCl 2,0 1,9 Ðường 1,0 1,0 4.3.2- Một số định nghĩa a) Chất điện li Chất điện li chất tan nước nhiều hay phân li ion Axit, bazơ muối chất điện li Chất điện li mạnh chất tan nước tất phân tử hòa tan phân li ion Các axit mạnh, bazơ mạnh hầu hết muối chất điện ly mạnh Ví dụ: Na2CO3 → 2Na+ + CO32Chất điện li yếu chất tan nước phần số phân tử hòa tan phân li ion Những chất điện li yếu axit yếu, bazơ yếu số muối Ví dụ: CH3COOH _ CH3COO + H+ b) Độ điện li ♦ Độ điện li α chất điện li tỉ số số phân tử phân li ion (n) tổng số phân tử hòa tan (no): α= n no Vậy độ điện li chất điện li mạnh (α = 1) Độ điện li chất điện li yếu < α < ♦ Độ điện li biểu kiến Chất điện li mạnh có α = Nhưng thực nghiệm giá trị α đo thường nhỏ Chỉ dung dịch loãng đo α = Hiện tượng giải thích sau: Trong dung dịch lỗng, khoảng cách ion lớn, nên bỏ qua tương tác tĩnh điện ion Trong dung dịch đặc ion gần nhau, nên có tương tác tĩnh điện ion làm giảm chuyển động tự ioin phản ánh giá trị α đo Như giá trị α đo thực nghiệm chất điện li mạnh nhỏ độ điện li thực nó, nên gọi độ điện li biểu kiến c) Hằng số điện li chất điện li yếu Chương 4: Dung dịch Trang 105 Xét điện li chất điện li yếu AB: _ B + A + AB [ ][ ]    A + B− K=  [ AB]    cb Ở số cân gọi số điện li, đặc trưng cho khả điện li chất điện li Giá trị K nhỏ, khả điện li yếu Đối với chất điện li cho sẵn, K phụ thuộc vào nhiệt độ [A+], [B-] [AB] – nồng độ mol/l ion A+, B- AB lúc cân ♦ Mối quan hệ số điện li độ điện li Gọi C nồng độ mol/l ban đầu chất điện li yếu AB α độ điện li Thì Cα nồng độ mol/l AB phân li ion: + A AB t=0: t≠0: C + _ B Cα C - Cα Cα Cα.Cα α2 K= ⇒K= C C − Cα 1− α Đây biểu thức định luật pha loãng Osstwald Ta thấy nồng độ C giảm độ điện li α tăng K số nhiệt độ không đổi α= Nếu α ≤ 0,05 coi - α ≈ Từ đó: K C 4.3.3- Thuyết axit – bazơ ♦ Thuyết Arrhenius Axit hợp chất chứa H tan nước phân li cation H+ Bazơ hợp chất chứa OH tan nước phân li anion OH- ♦ Thuyết Bronsted – Lowry Axit tiểu phân (phân tử, ion) có khả nhường proton (H+) Bazơ tiểu phân có khả nhận proton Axit Bazô + H+ A/B cặp axit – bazơ liên hợp Ví dụ: CH3COOH + H2O A1 B2 CH3COOB1 + H3O+ A2 Trong phản ứng có hai cặp axit – bazơ liên hợp, CH3 COOH CH3 COO − & H3 O + H2 O Chương 4: Dung dịch Trang 106 4.3.4- Tích số ion nước Nước điện li yếu theo phương trình: H2O H+ 2H2O H3O+ + K= + OH- : theo arrhenius OH- : theo Bronsted - Lowry [H O ][OH ] = 3,24.10 + − [ H O] −18 (ở 25oC) Vì H2O điện li yếu nên coi [H2O] khơng đổi: [ H O] = 1000 = 55,56(mol l ) 18 Từ đó: [H3O+].[OH-] = K.[H2O]2 ⇒ [H3O+].[OH-] = 3,24.10-18.55,562 = 10-14 [ ][ ] [ ][ ] + − + − −14 Đặt K H 2O = H O OH = H OH = 10 Vì số K phụ thuộc vào nhiệt độ, nên K nước số nhiệt độ xác định gọi tích số ion nước Tích số ion nước khơng số nước ngun chất, cịn số dung dịch pha lỗng chất khí khác Trong nước nguyên chất [H3O+] = [OH-] hay [H+] = [OH-], nên 25oC ta có: [H O ] = [OH ] = + − 10 −14 = 10 −7 mol l Vậy môi trường trung tính mơi trường [H 3O+] = [OH-] hay thường nói mơi trường trung tính có [H3O+] = 10-7 mol.l-1 (ở 250C) Khi hòa tan axit vào nồng độ H3O+ tăng lên, đồng thời nồng độ OH- giảm xuống, nên [H3O+] > [OH-] hay [H3O+] > 10-7 Lý luận tương tự cho môi trường kiềm ta có [H3O+] < [OH-] hay [H3O+] < 10-7 Để biểu thị độ axit hay độ kiềm dung dịch người ta thường dùng số pH thuận lợi hơn: pH = -lg[H3O+] Vậy: Môi trường axit: [H3O+] > 10-7 hay pH < Mơi trường trung tính: [H3O+] = 10-7 hay pH = Môi trường kiềm: [H3O+] < 10-7 hay pH > 4.3.5- Hằng số điện li axit số điện li bazơ ♦ Hằng số điện li axit Vì điện li axit yếu phản ứng thuận nghịch, nên áp dụng định luật cân hóa học cho Khi axit yếu HA tan nước có cân sau: Chương 4: Dung dịch HA HA + Trang 107 H2O H+ H3O+ + + A- : theo Bronsted - Lowry A- : theo Arrhenius Ở trạng thái cân ta có: [ ][ ]    H O+ A− Ka =   [ HA]  [ ][ ]    H+ A− =    cb  [ HA ]   cb Ka: số điện li axit, axit xác định phụ thuộc vào nhiệt độ ♦ Hằng số điện li bazơ Một bazơ yếu, chẳng hạn NH3, tan nước xảy phản ứng sau: NH3 + NH+ H2O Ở trạng thái cân ta có: [ ][  NH + OH − Kb =   [ NH ]  OH + ]    cb Kb: số điện li bazơ, bazơ xác định phụ thuộc vào nhiệt độ ♦ Mối liên hệ Ka Kb cặp axit – bazơ liên hợp Xét cặp axit – bazơ liên hợp NH4+ / NH3 Trong dung dịch có cân sau: NH+ + H2O NH3 [  [ NH ] H O + Ka =  +  NH  [ vaø: NH3 + H2O [ ][ ] + ]    cb NH+  NH + OH − Kb =   [ NH ]  H3O+ + OH- ]    cb Nhân Ka Kb ta có: Ka.Kb = [H3O+].[OH-] = 10-14 (ở 25oC) Ta thấy Ka axit lơn Kb bazơ liên hợp với axit nhỏ ngược lại 4.3.6- pH dung dịch Trong phần nghiên cứu dung dịch axit nấc, bazơ nấc (theo thuyết Bronsted – Lowry muối axit bazơ) dung dịch chúng có pH: pH ≤ 6,5 axit pH ≥ 7,5 bazơ Chương 4: Dung dịch Trang 108 Giới hạn cho phép ta bỏ qua nồng độ H3O+ OH- nước điện li a) pH dung dịch axit mạnh nấc Axit nấc axit mà phân tử (hoặc ion) nhường H + (theo thuyết Bronsted – Lowry) phân li H + (theo thuyết Arrhenius), chẳng hạn HCl, CH3COOH, NH4+ Xét dung dịch axit mạnh HCl nồng độ Ca mol/l, dung dịch pu sau: HCl + H3O+ + H2O Cl - Vì axit mạnh điện li hoàn toàn nên [H3O+] = Ca Vậy: pH = -lgCa b) pH dung dịch bazơ mạnh nấc Bazơ nấc bazơ mà phân tử (hoặc ion) nhận H + (theo thuyết Bronsted – Lowry) phân li OH - (theo thuyết Arrhenius), chẳng hạn NaOH, CH3COO- , NH3 Xét dung dịch bazơ mạnh NaOH nồng độ Cb mol/l, dung dịch: NaOH → Na+ + OHVì NaOH phân li hoàn toàn nên [OH-] = Cb Nên: [H O ] = [10 ] = 10 C OH −14 + Vậy: − −14 b pH = 14 + lgCb c) pH dung dịch axit yếu nấc Xét dung dịch axit yếu HAc Ca (mol/l) CH3COOH t=0: t=0: [] Ka = + H2O Ca x Ca - x CH3COO0 x x + H3O+ x x x.x ⇒ x + K a x − K a Ca = Ca − x Khi biết Ka Ca tìm x = [H3O+] với < x < Ca Nếu x nhỏ so với Ca (x ≤ 5%Ca) coi Ca – x ≈ Ca Từ đó: x = K a C a d) pH dung dịch bazơ yếu nấc Xét dung dịch bazơ yếu NH3 Cb (mol/l) Chương 4: Dung dịch Trang 109 NH3 t=0: t=0: [] Kb = + NH+ H2O Cb x Cb - x OH - + x x x x x.x ⇒ x + K b x − K bCb = Cb − x 10 −14 x = [OH ] ⇒ [H3O ] = ⇒ pH = 14 + lgx x - + Nếu x nhỏ so với Cb (x ≤ 5%Cb) coi Cb – x ≈ Ca Từ đó: x = K b C b e) pH dung dịch muối ♦ Xét trường hợp dung dịch NH4Cl NH4Cl → NH4+ + ClVì muối điện li hoàn toàn nên [NH4+] = [Cl-] = C mol/l Ion Cl- bazơ liên hợp axit mạnh HCl, nên tính bazơ yếu, Cl - trung tính nước NH4+ axit liên hợp bazơ yếu NH3, nên axit yếu: NH4+ t=0: t=0: [] + H2O NH3 C x C -x + H3O+ x x x x x2 Ka = C−x Cách giải tương tự axit yếu xét ♦ Xét trường hợp dung dịch CH3COOONa nồng độ mol/l Vì muối điện li hồn tồn nên [CH3COO-] = [Na+] = C mol/l Ion Na+ axit liên hợp bazơ mạnh NaOH, nên tính axit yếu, Na + trung tính nước Ion CH3COO- bazơ liên hợp axit yếu CH3COOH, nên bazơ yếu: CH3COOt=0: t=0: [] + H 2O CH3COOH C x C -x x x Kb = x2 C−x Cách giải tương tự bazơ yếu xét + OH0 x x Chương 4: Dung dịch Trang 110 • Xét trường hợp dung dịch CH3COONH4 nồng độ C mol/l → CH3COONH4 CH3COO- + NH4+ Vì muối điện li hoàn toàn nên [CH3COO-] = [NH4+] = C mol/l NH4+ axit yếu, CH3COO- bazơ yếu, phản ứng dung dịch là: t=0: t=0: [] NH+ + C x C -x CH3COOH C x C-x CH3COO- x x + NH3 x x Ta biết số điện li axit Ka1 HAc là: [ ][  Ac − H O + K a1 =   [ HAc]  Và số điện li axit Ka2 NH4+ là: [  [ NH ] H O + K a2 =   NH +  [ ] [ ⇒ K a1 K a = H O + [ ] ]    cb ]    cb ] ⇒ H O + = K a1 K a ⇒ pH = ( pK a1 + pK a 2 ) 4.3.7- Tích số tan chất điện li tan a) Định nghĩa Trong dung dịch bão hòa chất điện li tan tồn cân phần chất rắn khơng tan ion dung dịch Vi duï: AgCl (tt) Ag+ + Cl- [ + Hằng số cân phản ứng là: K = Ag ] [Cl ] − cb cb Trong trường hợp K đặc trưng cho độ hòa tan chất điện li tan gọi tích số tan Ta kí hiệu TAgCl [ TAgCl = Ag + ] [Cl ] − cb cb Vậy: Tích số tan chất điện li tan số cân phản ứng phần không tan chất với ion dung dịch Tổng quát: AmBn (tt) mAn+ + nBm- [ ] [B ] TA m Bn = A n + m cb m− n cb b) Điều kiện kết tủa hịa tan kết tủa chất điện li tan ♦ Điều kiện kết tủa: Chương 4: Dung dịch Trang 111 Xét dung dịch bão hòa Mg(OH)2: Mg(OH)2 (tt) [ TMg ( OH ) = Mg 2+ Mg2+ ] [OH ] − cb cb + = const 2OH- nhiệt độ nghiên cứu [ ][ Nếu dung dịch mà tích số Mg 2+ OH − ] = TMg ( OH ) tạo kết tủa Mg(OH)2 Ví dụ: Trộn lẫn hai thể tích hai dung dịch MgSO 0,02M NaOH 0,04M Hỏi có kết tủa Mg(OH) tạo thành không? Biết TMg ( OH )2 = 5.10 −12 Giải: MgSO4 NaOH hai chất điện li mạnh phân li hoàn toàn nên: [Mg ] [OH ] − 2+ = (0,01).(0,02) = 4.10 −6 > 5.10 −12 Vậy: có kết tủa Mg(OH)2: Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2↓ Tổng quát: n+ mA nBm- + AmBn [A ] [B ] n+ m m− n > TA m Bn ♦ Điều kiện hòa tan kết tủa: Từ việc khảo sát ta suy rằng, muốn hòa tan chất điện li tan phải làm cho tích số nồng độ ion với số mũ lũy thừa tương ứng phải nhỏ tích số tan [ ][ Ví dụ: Mg 2+ OH − ] < 5.10 −12 kết tủa Mg(OH)2 bị hịa tan Tổng quát: n+ AmBn(tt) mA + nB [A ] [B ] n+ m m− n m- < TA m Bn c) Mối liên hệ tích số tan (T) độ hòa tan (S) Nếu độ hòa tan AgCl nước nhiệt độ S (mol/l) nồng độ Ag+ Cl- nằm cân với AgCl (tt) S (mol/l) Từ đó: TAgCl = [Ag+]cb.[Cl-]cb = S.S = S2 ⇒ S = TAgCl Mối quan hệ T S khơng giống trường hợp Ví dụ: CaF2 có độ hịa tan S (mol/l) CaF2 Ca2+ S S + 2F 2S Chương 4: Dung dịch TCaF2 = 4S3 ⇒ S = Trang 112 TCaF2 Chương 4: Dung dịch Trang 113 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP g 4.1- Ở 150C, dung dịch H2SO4 20% có tỷ trọng 1,145 cm3 Tính nồng độ mol l , nồng độ đương lượng, nồng độ molan nồng độ phân số mol dung dịch 4.2- Tính áp suất dung dịch đường C 12H22O11 5% 1000C độ chứa % glyxerin dung dịch nước có áp suất áp suất dung dịch đường 5% 4.3- Axit axetic kỹ thuật đông đặc 16,40C Băng điểm axit nguyên chất 16,70C Hằng số nghiệm lạnh axit nguyên chất 3,9 Xác định nồng độ molan tạp chất axit kỹ thuật 4.4- Một dung dịch chứa 17,1 g chất tan không bay không phân ly 500g nước đơng đặc 0,1860K Tính khối lượng mol chất tan nhiệt độ sôi dung dịch Biết số nghiệm lạnh nghiệm sôi 1,86 0,52 4.5- Cho biết định nghĩa sau: chất điên li, độ điện li, số điện li, tích số ion nước, pH, axit – bazơ theo Arrhenius Bronsted – Lowry, cặp axit bazơ liên hợp, tích số tan 4.6- Độ điện li biểu kiến gì? Nó khác độ điện li thực chỗ ? Giải thích nguyên nhân gây khác này? 4.7- Tính pH dung dịch sau: a) 8g NaOH lít dung dịch b) HAc 0,1M, Ka = 1,75.10-5 c) HAc 10-4M d) NaAc 10-2M e) NH4NO2 10-2M ; Ka(NH4+) = 5,56.10-10; Kb(NO2-) = 2.10-11 4.8- Tính pH dung dịch chứa đồng thời HAc 0,1M HCl 10-3M Biết Ka(HAc)=1,75.10-5 4.9- Có tạo thành kết tủa Mg(OH)2 không khi: a) Trộn 100 ml dung dịch Mg(NO3)2 1,5.10-3M với 50ml dung dịch NaOH 3.105 M b) Trộn hai thể tích dung dịch Mg(NO 3)2 2.10-3M NH3 4.103 M −11 −5 Biết: TMg ( OH ) = 10 ; K b ( NH ) = 1,8.10 4.10- Tính độ hòa tan BaSO4 trong: a) Nước nguyên chất −10 Biết TBaSO = 10 b) dung dịch BaCl2 10-2M Chương 4: Dung dịch Trang 114 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Theo lý thuyết axit – bazơ Bronstet câu sau ĐÚNG ? A Trong thành phần bazơ phải có nhóm OH B Axit bazơ phải phân tử, ion C Trong thành phần xxit hiđro D Trong thành phần bazơ khơng có nhóm OH Câu 2: Nhận xét sau SAI? A Dung dịch axit có chứa ion H+ B Dung dịch bazơ có chứa ion OH- C dd muối khơng có tính axit tính bazơ D dd NaCl có mơi trường trung tính Câu 3: Theo định nghĩa axit bazơ Bronstet có ion ion sau bazơ: Na+, Cl-, CO32-, HCO3-, CH3COO-, NH4+, S2-? A B C D Câu 4: Trong phản ứng sau đây, phản ứng nước đóng vai trị axit Bronstet? A HCl + H2O → H3O+ + Cl- B NH3 + H2O → NH4+ + OH- C CuSO4 + 5H2O → CuSO4.5H2O- D H2SO4 + H2O → H3O+ + 2- SO4 (1): H3PO4 (Ka = 7,6.10-3) (2): HClO (Ka = (3): CH3COOH (Ka = 1,8.10-5) Câu 5: Cho axit sau: 5.10-8) (4): HSO4- (Ka = 10- ) Dãy xếp độ mạnh axit theo thứ tự tăng dần ? A (1) < (2) < (3) < (4) B (4) < (2) < (3) < (1) C (2) < (3) < (1) < (4) D (3) < (2) < (1) < (4) Câu 6: Trộn V1 lít dd axit mạnh có pH = với V lít dd bazơ mạnh có pH = thu dd có pH = Tỷ số V1/V2 là: A B 9/11 C D 11/9 Câu 7: Cần thêm lần thể tích nước (V 2) so với thể tích ban đầu (V 1) để pha lỗng dd có pH = thành dd có pH = ? A V2 = 9V1 B V2 = 10V1 C V1 = 9V2 D V1 = 10V2 Câu 8: Cho a mol NO2 hấp thụ hoàn toàn vào dd chứa a mol NaOH, pH dd thu là: A B C > D < Câu 9: Cho muối NaCl, NaNO3, Na2CO3, K2S, CH3COONa, NH4Cl, ZnCl2 Các Chương 4: Dung dịch Trang 115 muối không bị thuỷ phân? A NaCl, NaNO3 B Na2CO3, CH3COONa, NH4Cl, ZnCl2 C K2S D B C Câu 10: Muối sau bị thuỷ phân tạo dd có pH < 7? A CaCl2 B CH3COONa C NaCl D NH4Cl Câu 11: Tìm số điện ly dd axit axetic, biết dd 0,01M độ điện ly 4,3%: A 1,85.10-5 B 1,7.10-5 C 10-6 D Kết khác Câu 12: Axit HCN 0,05N có Ka = 7.10-10 Vậy độ điện ly α gần bằng: A 0.118% B 0,0118% C 1,18% D Kết khác -4 Câu 13: Axit HNO2 có Ka = 5.10 Nồng độ dd để độ điện ly 20%? A 1,2.10-2M B 1,3.10-2M C 1,25.10-2M D Kết khác Câu 14: Nồng độ ion H+ dd HNO2 0,1M (Ka = 5.10-4) là: A 0,007M B 0,07M C 0,0007M D Kết khác Câu 15: Axit benzoic 0,1M có Ka = 6,5.10-5 Vậy nồng độ ion H+ dd bằng: A 2,5.10-3M B 5,5.10-3M C 2,5.10-2M D Kết khác −5 Câu 16: pH dd NH3 0,1M ( K b(NH3 ) = 1,8.10 ) là: A pH = B pH = 9,15 C pH = 10 D Kết khác Câu 17: pH dd CH3COOH 0,1M ( K a(HAc ) = 1,86.10 −5 ) là: A pH = B pH = C pH = 2,87 D Kết khác Câu 18: pH dd axit đơn chức HA 2,85 Vậy Ka bằng: A 2,5.10-3M B 2.10-5M C 2,5.10-6M D Kết khác −10 −12 Câu 19: Dung dịch NH4H2PO4 ( K a(NH+ ) = 5,6.10 , K b(H2PO− ) = 1,3.10 ) có: 4 A pH =7 B pH < C pH > D Khơng xác định −10 Câu 20: Tính pH dd NH4Cl 0,42M, biết K a(NH+ ) = 5,6.10 A pH = B pH = C pH = 4,82 D Kết khác −10 Câu 21: Tính pH dd CH3COONa 0,36M, biết K b(CH3COO− ) = 5,6.10 A pH = B pH = 9,15 C pH = 10 D Kết khác Câu 22: Tính pH dd KCN 0,1M HCN 5.10-3M , biết pK a(HCN) = 9,14 A pH = 10,44 B pH = 11 C pH = 12 D Kết khác Câu 23: Nhiệt độ đông đặc naphtalen 80,6 0C Khi hoà tan 0,512g chất B naphtalen dd đơng đặc 75,2 0C Vậy phân tử lượng B (biết số nghiện lạnh 6,8): Chương 4: Dung dịch A 81,7 Trang 116 B 91,7 C 100 D Kết khác Câu 24: Axit kỹ thuật đông đặc 16,4 C Băng điểm axit nguyên chất 16,7 0C Hằng số nghiệm lạnh axit nguyên chất 3,9 Vậy nồng độmolan tạp chất có axit kỹ thuật là: A 0,5 B 0,6 C 0,8 D Kết khác Câu 25: Hằng số nghiệm sôi nước 0,513 Xác định nhiệt độ sôi dd chứa 0,05 mol chất tan không bay không phân ly 200 g nước? A 373,128K B 393,125K C 397,314K D Kết khác Câu 26: Tính pH dung dịch thu sau trộn 40,0 ml dung dịch HCl 0,50M với 60,0 ml dung dịch NaOH 0,50M: A pH = B pH = 10 C pH = 12 D pH = 13 Câu 27: Cho 100 ml dung dịch HCl có pH = Thêm vào x ml nước cất khuấy đều, thu dung dịch có pH = Hỏi x số đây: A 10ml B 900ml C.1000ml D.90ml Câu 28: Thể tích dung dịch NaOH 1,8M cần thêm vào 0,5 lít dung dịch H 2SO4 2M để thu dung dịch có pH = 13 là: A ≈ 0,23 lít B ≈ 0,62 lít C ≈ 0,35 lít D ≈ lít Câu 29: Có bình, bình (1) chứa lít dung dịch NaCl 0,1M bình (2) chứa lít dung dịch NaCl 0,1M và1 lít dung dịch KNO 0,1M bình (3) chứa lít dung dịch NaCl 0,1M lít dung dịch AgNO3 0,1M Hỏi khả dẫn điện bình ? A < < B < C < < Câu 30: Muối sau bị thuỷ phân tạo dd có pH >7? (1) CaCl2 (2) CH3COONa (5) NaNO3 (6) K2S (9) Al2(SO4)3 (10) NH4NO3 (3) NaCl (7) AlCl3 (4) NH4Cl (8) KHCO3 (11) K2CO3 A (1), (2), (3), (9), (10) B (2), (6), (8), (11) C (4), (7), (9), (11) D Tất sai D < < .. .Chương 4: Dung dịch Trang 97 −6 Đối với dung dịch phân ly n ≤ 10 kmol m Do đó, dung dịch vơ lỗng lượng dung môi 4. 1.5- Dung dịch lý tưởng dung dịch thực a) Dung dịch lý tưởng Định nghĩa: Dung. .. CaF2 Ca2+ S S + 2F 2S Chương 4: Dung dịch TCaF2 = 4S3 ⇒ S = Trang 112 TCaF2 Chương 4: Dung dịch Trang 113 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP g 4. 1- Ở 150C, dung dịch H2SO4 20% có tỷ trọng 1, 145 cm3 Tính nồng độ... xét + OH0 x x Chương 4: Dung dịch Trang 110 • Xét trường hợp dung dịch CH3COONH4 nồng độ C mol/l → CH3COONH4 CH3COO- + NH4+ Vì muối điện li hồn tồn nên [CH3COO-] = [NH4+] = C mol/l NH4+ axit yếu,