phân loại và phương pháp giải bài tập chương điện li

I Vấn đề 1: VỀ SỰ ĐIỆN LI 1 Dạng 1: Sử dụng định nghĩa và giải thích hiện tượng về sự điện li Phương pháp giải: Giải thích hiện tượng về sự điện li cần lưu ý:  Nước là dung môi phân cực

Sinh viên thực hiện:Huỳnh Thị Minh Hiếu Nguyễn Thị Hằng

Lê Thị Hạnh Ngân

MỤC LỤC

I) Vấn đề 1: SỰ ĐIỆN LI……….3

1) Dạng 1: Sử dụng định nghĩa và giải thích hiện tượng về sự điện li.3 2) Dạng 2: Viết phương trình điện li ……….6

3) Dạng 3: Nhận biết các chất và ion là bazơ hay acid, lưỡng tính …9 4) Dạng 4: Tính nồng độ mol/l của các ion trong dung dịch có liên quan đến độ điện li (α) của các chất điện li 10

II) Vấn đề 2: AXIT – BAZƠ – PH CỦA DUNG DỊCH….15 1) Dạng 1: Xác định chất đóng vai trò axit, bazơ, lưỡng tính hay trung tính theo quan niệm mới ( Bronsted)………15

2) Dạng 2: Tính nồng độ mol/l của ion H+, OH-, pH và thể tích của dung dịch axit hay dung dịch bazơ………19

3) Dạng 3: Tính toán dựa vào phản ứng axit – bazơ giữa dung dịch bazơ với oxit hay axit của đa axit……… 25

4)Dạng 4: Một số bài toán về chất lưỡng tính ………27

III) VẤN ĐỀ 3: MUỐI – PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION…31 1) Dạng 1:Từ các ion cho trước xác định các dung dịch được hình thành từ các ion đó………31

2) Dạng 2: Xác định môi trường của dung dịch muối……… 31

3) Dạng 3: Phản ưng trao đổi iôn………35

4) Dạng 4 : Nhận biết ion dựa vào phản ứng trao đổi………39

I) Vấn đề 1: VỀ SỰ ĐIỆN LI

1) Dạng 1: Sử dụng định nghĩa và giải thích hiện tượng về sự điện li Phương pháp giải:

Giải thích hiện tượng về sự điện li cần lưu ý:

 Nước là dung môi phân cực, có khả năng hòa tan những hợp chất ion và hợp chất có phân tử phân cực trong dung dịch nước, mọi ion đều có khả năng kết hợp với một số phân tử nước, tạo ra các hidrat

 Bản chất của dòng điện trong dung dịch là do sự chuyển động có định hướng của các ion (di chuyển tự do trong dung dịch muối, bazo

và axit tan trong nước)

Bài tập vận dụng

Bài 1: Trong số các hợp chất sau, chất nào là chất điện li? Chất không

điện li? Giải thích? KMnO4, NaHCO3, KNO3,Ba(OH)2, H2SO3, C3H5(OH)3, CuO,Na2O, KNO3, C6H12O6 (glucozo)

- Hai chất: CuO không tan trong nước; Na2O khi tan vào nước có phản ứng với nước( Na2O + H2O = 2 NaOH), dung dịch tạo thành là dung dịch NaOH chứ không phải là dung dịch oxit Na2O vậy CuO và Na2O không phải là chất điện li

NaCl tan trong nước tạo ra dung dịch dẫn điện được

NaCl ở thể lỏng (nóng chảy) dẫn điện được

Hướng dẫn giải:

Khi NaCl tan trong nước, những ion của tinh thể muối bị hút mạnh bởi các phân tử H2O phân cực: ion Na+ bị hút bởi đầu âm của phân tử H2O, ion Cl- bị hút bởi đầu dương của phân tử H2O Kết quả các ion Na+ và Cl+ tách khỏi tinh thể, kết hợp với một số phân tử nước rồi phân tán vào dung dịch:

NaCl + (a+b) H2O → Na+ aH2O + Cl- bH2O

Hay: NaCl = Na+ + Cl

-Trong dung dịch NaCl có chứa các ion Na+ và Cl- di chuyển tự do,

do đó dung dịch dẫn điện được

Khi NaCl ở thể lỏng (nóng chảy), do tác dụng của nhiệt, các ion

Na+ và Cl- dao động mạnh, mạng tinh thể muối bị phá vỡ, các ion Na+

và Cl- có thể di chuyển tự do, do đó NaCl ở thể lỏng (nóng chảy) dẫn điện được

Thể tích dung dịch sau khi trộn ( giả sử sự hao hụt thể tích không đáng kể) là 80 + 35 = 115ml = 0,115l

Nồng độ mol/l của dung dịch sau khi trộn (D):

Ba(OH)2 + 2KHSO4 → BaSO4↓ + K2SO4 + 2H2O

Mol Ba(OH)2 = 1/2 KHSO4= 0,02/2 = 0,01 mol

Vậy thể tích dd Ba(OH)2 1,2M cần dùng để trung hòa dd D là

nồng độ mol/l của các ion trong dd A biết độ điện li α=0,8%

200ml dung dịch A tính nồng độ mol/l của các ion trong dd A

Bài 2.6:Phải hòa tan muối nào trong nướcđể được dd trong từng

trường hợp sau:

Dd A chứa : 0,04mol Al3+,0,07mol SO42-, 0,01 Mg2+

Dung dịch B chứa: 0.03mol Ca2+,0,06mol Al3+, 0,06mol NO3-, 0,09mol SO42-

Bài 2.7:Trong một thể tích dung dịch của 1 acid yếu và 1 nấc có 2.106 phân tử acid, 4.103ion H+, 4.103 anion gốc acid.tính độ điện li của acid đó

Bài 2.8: Tính tổng số hạt (phân tử và ion) của acid HCOOH có trong

10ml dung dịch acid 0,2M nếu biết độ điện li α của acid trong dung dịch là 2%

nồng độ ion H+của dung dịch thu được

Bài 2.10: cho 60ml dung dịch NaOH 8% (D = 1,109g/ml) vào 50ml

dd HCl 10% (D = 1,047g/ml)

a Tính nồng độ phần trăm dung dịch thu được

b Tính nồng độ mol/l của các ion trong dung dich thu được( giả sử sự pha trộn thể tích hao hụt không đáng kể)

Bài 3: Vì sao khi hòa tan khí HCl vào nước thu được dung dịch điện

li, nhưng khi hòa tan khí HCl vào bezen lại thu được dung dịch không điện li?

2) Dạng 2: Viết phương trình điện li:

Để viết phương trình điện

• Trước hết phải xác định chất tan là chất điện li mạnh hay yếu

 Bằng cách dựa vào bảng tính tan

1 Chất điện li manh:acid mạnh,bazơ tan, muối tan

2 Chất điện li yếu:acid yếu,bazơ không tan,muối không tan hoặc ít tan

 Giá trị độ điện li (α):

Giá trị (α ):

 0 < α < 0,03 : chất điện li yếu

 0,03 < α < 0,3:chất điện li trung bình

 0,3 ≤ α ≤ 1:chất điện li mạnh

• Sau đó viết phương trình điện li cho chất điện li

Với chất điện li mạnh,dùng dấu (=) hoặc (→)

Với chất điện li yếu, dùng dấu (↔)

 Các oxit không là chất điện li (dù tan được)

 Sự điện li có thể xảy ra nhiều nấc thông thường các acid yếu đa acid điện li theo nhiều nấc, nấc sau yếu hơn nấc trước

Bài tập vận dụng :

Ba(OH)2 , Fe2(SO4)3, Al(NO3)3

Giải

H2SO4 → 2H+ + SO4

2-HClO4 → H+ + ClO

-4Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-

Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + SO

2-4Al(NO3)3 → Al3+ + NO-

3

Cu(OH)2, HF, BaCO3, Fe(OH)2

Trường hợp viết phương trình điện li của các ion :

Phương pháp:

 Nếu anion còn hidro thi còn khả năng phân li ra H+

 Ta cho các ion điện li trong nước

Nhận biết các chất và ion là bazơ hay acid, lưỡng tính.

Phương pháp: Viết phương trình điện li của các chất, các ion Nếu

điện li ra H+ là acid, điện li ra OH- là bazơ, còn vừa điện li ra H+ và

SO32- + H2O ⇋ HSO3- +OH- ► là bazơ

HSO3- + H2O ⇋ H2SO3 + OH

-HSO3- + H2O ⇋ SO32- + H3O+ ► là lưỡng tính

NH4+ + H2O ⇋ NH3 + H3O+ ►là acid

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH- ► là bazơ

Bài tập tự luyện: Hãy cho biết trong dung dịch các phân tử, ion sau

lthể hiện tính acid hay bazơ, lưỡng tính HI, CH3COO-, H2PO4-,PO43-, NH4+,S2-,HPO42- Giải thích

4) Dạng 4:

Tính nồng độ mol/l của các ion trong dung dịch có liên quan đến

độ điện li (α) của các chất điện li

Phương pháp:

Trường hợp

 Bài toán cho α =1 (sự điện li xảy ra hoàn toàn)

 Bước 1:tính nồng độ mol/l của chất điện li

 Bước 2:viết phương trình điện li(nhớ cân bằng) rồi suy ra nồng độ mol/l của các ion trong dung dịch.

 Bài toán cho α <1(sự điện li xảy ra không hoàn toàn)

 Bước 1:tính nồng độ mol/l của chất ban đầu

 Bước 2:tính nồng độ mol/l của chất tan thực sự điện li ra ion (bằng α.CM)

 Bước 3: viết phương trình điện li (nhớ cân bằng) rồi suy ra nồng

độ mol/l của các ion có trong dung dịch theo yêu cầu của đề bài

 Một số lưu ý khi giải toán

Với bài toán trộn lẫn nhiều dung dịch:

Nếu có các ion giống nhau thì ta phải cộng số mol của chúng lại, rồi mới tính nồng độ mol/l của các ion đó trong dung dịch mới

Bao giờ cũng phải xem xét có phản ứng giữa chất tan ccủa các dung dịch đem trộn không rồi mới tính nồng dộ mol/l của các ion thực

tế có mặt trng dung dịch nhận đươc sau cùng

Với trường hợp chất điện li yếu, điện li nhiều nấc, phải viết đủ các nấc, sau đó mới tính nồng độ mol/l của các ion thực tế có mặt trong dung dịch sau cùng

Bài toán vận dụng:

Bài 1: Tính nồng độ mol/l của các ion có trong 2 lit dung dịch chứa

17,4g K2SO4

Giải

Nồng độ mol/l của dd K2SO4 là: CM =17,4 / 174,2 = 0,05 (M)

Pt điện li: K2SO4 → 2K+ + SO4

2-0,05 0,1 2-0,05 (M)

Vậy nồng độ các ion là: [K+]=0,1M , [SO42-] =0,05M

Bài 2:tính nồng độ mol/l của ion H+ trong dung dịch HNO3 10% (biết

D = 1,045 g/ml)

Giải

[HNO3] =10.D.C% /M = (10.1,054.10) / 63 = 1,673 (M)

Nghĩa là trong 1lit dung dịch này có chứa 1,673 mol HNO3 hoà tan:Ptdl : HNO3 → H+ + NO3-

Mol 1,673 1,673 1,673

Vậy nồng độ của ion H+ là 1,673 M

Bài 3: Tính thể tích dd KOH 14% (D= 1,128g/ml ) có chứa số mol

OH- bằng số mol OH- trong 0,2 lit dd NaOH 0,5M

Giải

Ptđl: NaOH → Na+ + OH- (1)

Theo (1): n0H- = nNA0H = 0,2 0,5 =0,1 mol

Ptđl KOH → K+ + OH- (2)

Theo (2) và đề bài cho:

Mol KOH = mol OH- (KOH) = mol OH- (NaOH) = 0,1 mol

Khối lượng dd KOH 14% (D = 1,128g/ml) là : m = (0,1 56 100)/

14 = 40 (g)

Vậy thể tích dd KOH 14% ( D=1,128g/ml) là: V=40 / 1,128 = 35,46(ml)

Bài 4: Tinh nồng độ mol/l cua ion H+ trong các trường hợp sau:

Vậy nồng độ mol/l của ion H+ là 0,000425M

Nồng độ mol/l của dd CH3COOH 1% là :

[CH3COOH] = C% 10 D / M = (1.10.1) / 60 = 0,1667(M)

Nghĩa là cứ 1 lit dung dịch này có 0,1667 mol CH3COOH hoà tan

Vì α = 1% nên số mol CH3COOH thực sự điện li ra ion trong 1lit dd là:

0,1667 0,01 = 0,001667 (mol)

Ptđl: CH3COOH ⇋ CH3COO- + H+

(mol) 0,001667 0,001667

Vậy nồng độ mol/l của ion H+ là:0,001667M

dd KNO3 0,5M

Tính nồng độ mol/l của các ion trong dd sau khi trộn

Giải

Số mol chất tan trong từng dd đem trộn :

Mol AlCl3 = (100 1) / 1000 = 0,1(mol)

Mol BaCl2 = (200 2 ) / 1000= 0,4(mol)

Mol KNO3 = 300 0,5 / 1000 = 0,15(mol)

200ml dd Tính nồng độ mol/l cũa các ion có trong dd

Khi hoà tan CuSO4 5H2O → CuSO4 + 5H2O (1)

Theo (1) mol CuSO4 = mol (CuSO4.5SO4) = 12,5 / 250 = 0,05mol Ptđl: CuSO4 → Cu2+ + SO42-

Nồng độ mol/l của các ion trong dd :

[Cu2+] = [SO42-] = [CuSO4] = 0,05 / 0,2 = 0,25 M

để được dd có nồng độ mol/l ion H+ là 4,5 mol/l (giả sử H2SO4phân li hoàn toàn)

a) Tính nồng độ mol/l của các ion có trong dd D

b) Tính thể tích dd Ba(OH)2 1,2M cần để trung hoà dd D

Giải

Số mol chất tan trong dd đem trộn

Mol KOH = (80 0,45) / 1000 = 0,036(mol)

Mol H2SO4 = (35.0,8) / 1000 = 0,028mol

Các ptpu có thể xảy ra sau khi trộn:

KOH + H2SO4 → KHSO3 + 2H2O

Mol a a a

2 KOH + H2SO4 → K2SO4 + H2O

Mol 2b b b

Nhận thấy tỉ lệ :

Mol (H2SO4 ) < mol (KOH ) < 2 mol H2SO4

Nên xảy ra cả hai phản ứng để tạo ra muối KHSO4 , K2SO4

Đặt số mol KHSO4 là a mol

Số mol K2SO4 là b mol

Ta có hệ phương trình toán học:

Mol KOH = a + 2b = 0,036 mol

Và

Mol H2SO4= a + b = 0,028 mol

Giải hệ ta được a=0,02 và b= 0,008 (mol)

Thể tích dung dịch sau khi trộn ( giả sử sự hao hụt thể tích không đáng kể) là 80 + 35 = 115ml = 0,115l

Nồng độ mol/l của dung dịch sau khi trộn (D):

Phản ứng trung hòa muối acid

Ba(OH)2 + 2KHSO4 → BaSO4↓ + K2SO4 + 2H2O

Mol Ba(OH)2 = 1/2 KHSO4= 0,02/2 = 0,01 mol

Vậy thể tích dd Ba(OH)2 1,2M cần dùng để trung hòa dd D là

nồng độ mol/l của các ion trong dd A biết độ điện li α=0,8%.

200ml dung dịch A tính nồng độ mol/l của các ion trong dd A

Bài 6: Phải hòa tan muối nào trong nướcđể được dd trong từng trường

hợp sau:

Dd A chứa : 0,04mol Al3+,0,07mol SO42-, 0,01 Mg2+

Dung dịch B chứa: 0.03mol Ca2+,0,06mol Al3+, 0,06mol NO3-, 0,09mol SO42-

Bài 7: Trong một thể tích dung dịch của 1 acid yếu và 1 nấc có 2.106 phân tử acid, 4.103ion H+, 4.103 anion gốc acid.tính độ điện li của acid đó

Bài 8: Tính tổng số hạt (phân tử và ion) của acid HCOOH có trong

10ml dung dịch acid 0,2M nếu biết độ điện li α của acid trong dung dịch là 2%

nồng độ ion H+của dung dịch thu được

Bài 10: cho 60ml dung dịch NaOH 8% (D = 1,109g/ml) vào 50ml dd

HCl 10% (D = 1,047g/ml)

Tính nồng độ phần trăm dung dịch thu được

Tính nồng độ mol/l của các ion trong dung dich thu được( giả sử sự pha trộn thể tích hao hụt không đáng kể).

II) Vấn đề 2: AXIT – BAZƠ – PH CỦA DUNG DỊCH

1) Dạng 1: Xác định chất đóng vai trò axit, bazơ, lưỡng tính hay trung tính theo quan niệm mới ( Bronsted)

Chất lưỡng tính: là những chất có hai khả năng cho và nhận proton

Ví dụ: Zn(OH)2 + 2H3O+ → Zn2+ + 4H2O

H2ZnO2 + 2OH- → ZnO2- + 2H2O

∗ Nước có thể coi là chất lưỡng tính, phân tử này cho proton, phân tử kia nhận proton

H2O + HOH ⇋ H3O+ + OH-

Phương pháp giải nhanh:

Đóng vai trò là axit:

- Cation của bazơ yếu có khả năng nhường H+ : Cu2+, NH4+…

- Anion gốc axit có chứa H của đa axit mạnh: HSO4-…

- Phân tử axit: HCl, HNO3

- Hidroxit lưỡng tính: Zn(OH)2….

- H2O

- Anion gốc axit có chứa H của đa axit yếu hay trung bình : HCO32-….Đóng vai trò trung tính

- Cation kim loại mạnh: Na+, K+…

- Anion gốc axit của axit mạnh: Cl-, NO3-…

Lưu ý:

- Học sinh thường không phân biệt được đâu là cation, anion mạnh và cation, anion yếu hay những ion lưỡng tính

Bài tập vận dụng

Bài 1 Các chất và ion cho dưới đây đóng vai trò axit, bazơ, lưỡng

tính hay trung tính theo quan niệm mới ( Bronsted) : Cl-, K+, NH4+, Zn(OH)2, C6H5O- Giải thích

Zn(OH)2 + 2H3O+ → Zn 2+ + 4H2O

Zn(OH)2 + 2H2O → ZnO22- + 2 H3O+

- Ion C6H5O- có vai trò là bazơ vì có khả năng nhận proton

C6H5O- + H2O ⇋ C6H5OH + OH

-Bài tập tự luyện

Bài 1 Viết phương trình phân tử của phản ứng có phương trình ion

rút gọn như sau:

a H3O+ + OH- → 2H2O

b 2H3O+ + Cu(OH)2 → Cu2+ + H2O

c 2H3O+ + MgO → Mg 2+ + 3H2O

Bài 2 Viết phương trình trao đổi proton để chứng minh theo quan

niệm mới của Bronsted

a Fe2O3 , MgO, KOH là bazơ

b HNO3, NaHSO4 là axit

c SO3, CO2 là axit trong dung dịch nước

2) Dạng 2: Tính nồng độ mol/l của ion H+, OH-, pH và thể tích của dung dịch axit hay dung dịch bazơ

Trường hợp 1: (Bài toán thuận) Từ nồng độ mol/l của dung dịch axit

( hay bazơ) tính pH của dung dịch đó

Phương pháp giải:

- Xác định nồng độ mol/l của chất điện li A trong dung dịch

- Viết phương trình điện ly của A, rồi dựa vào hệ số của phương trình

và số mol A thực sự điện ly ra ion để xác định nồng độ mol/l ion [H+] hay [OH-]

- Nếu là môi trường axit thì tính ngay pH = -lg[H+] Nếu là môi trường bazơ, trước hết tính pOH = - lg[OH-] sau đó dựa vào hệ thức liên lạc suy ra:

pH = 14 – pOH

Một số sai lầm của học sinh:

- Không xác định được môi trường cần xét

- Nhầm giữa tính pH và pOH trong những bài toán có môi trường bazơ hay những bài toán trộn

HCl 0,1 M ta thu được dung dịch D.

a Tính nồng độ mol/l của H2SO4, HCl và ion H+ trong dung dịch D

b Dung dịch CH3COOH 0,1M và dung dịch HCl 0,1M

c Dung dịch HCl 0,01M và dung dịch H2SO4 0,01M

Bài 3 a Tính pH của dung dịch chứa 1,46 g HCl trong 400ml

b Tính pH của dung dịch tạo thành sau khi trộn 100 ml dung dịch HCl 1M với 400 ml dung dịch NaOH 0,375M

Trường hợp 2: (Bài toán nghịch) Từ pH của dung dịch axit hay dung

dịch bazơ, tính nồng độ mol/l của các dung dịch đó

Phương pháp giải:

- Để tính nồng độ mol/l của axit:

+ Từ pH = -lg[H+] → [H+] = 10-pH

+ Viết phương trình điện ly của axit

+ Từ [H+] và hệ số của phương trình điện ly → suy ra nồng độ mol/l axit

- Để tính nồng độ mol/l của baz :

+ Từ pH → pOH = 14 – pH

+ Từ pOH = -lg[OH-] → [OH-] = 10-pÔH

+ Viết phương trình điện ly của bazơ

+ Từ [OH-] và hệ số phương trình điện ly → nồng độ mol/l bazơ

Một số sai lầm của học sinh:

- Thường quên hệ số của phương trình điện li

- Không chuyển đổi pH thành pOH khi dung dịch là bazơ và ngược lại

- Những bài toán trộn thường quên tính nồng độ sau khi trộn

Hướng dẫn giải:

a Dung dịch Ba(OH)2 có pH= 13 → pOH= 1

pOH = -lg[OH-] → [OH-] = 10-pOH =0,1 M

Phản ứng xảy ra sau khi trộn hai dung dịch (A) và (B)

2HCl + Ba(OH)2 → BaCl2 + 2H2O

Bđ 0,225 0,1375

Pư 0,225 0,1125 0,1125

Còn 0 0,025 0,1125

Thể tích dung dịch sau khi trộn: 2,75 +2,25 = 5 lit

Nồng độ mol/l các chất trong dung dịch tạo ra sau cùng:

Bài 2 Cho m gam Natri vào nước, ta được 1,5 lit dung dịch có pH =

13 Tính m?

Bài3 Cho 10 ml dung dịch HCl có pH =3 Thêm vào đó x ml nước

cất và khuấy đều, thu được dung dịch có pH= 4 Hỏi x bằng bao nhiêu?

Trường hợp 3: Mối liên quan giữa nồng độ mol/l của dung dịch axit

yếu hay bazơ yếu với pH, KA, pKA, KB, pKB

- Cách tính pH của dung dịch axit yếu, bazơ yếu:

Với dung dịch axit yếu: pH = (pKA – lgC) /2

Với dung dịch bazơ yếu : pH = 14 – (pKA –lgC)/2

Những sai lầm của học sinh: