- Dùa vµo dÞnh nghÜa míi vÒ axit-baz¬ cña Bronsted cã thÓ kÕt luËn.. Sau ®ã cho vµo mçi dung dÞch mét Ýt quú tÝm.[r]
(1)Ch−ơng trình Hố lớp 11 Vấn đề : Thuyết điện ly A – Lý thuyết
I Sù ®iƯn ly
1 Chất điện ly
Là chất tan H2O tạo thành dung dịch dẫn điện Các dung dịch axit, bazơ, muối chất ®iÖn ly
- Hầu hết muối tan l cht in ly
- Các bazơ tan
- Các axit Sự điện ly
- Là trình phân ly thành ion dới tác dụng phân tử dung môi có cực Iôn dơng gọi Cation, ion âm gọi Anion
- Sự điện ly đợc biểu diễn phơng trình điện ly Khi viết phơng trình điện ly phải lu ý : Tổng diện tích vế trái tổng diện tích vế phải
Vd: H2SO4 = 2H+ + SO 2-Fe2(SO4)3 = 2Fe3+ + 3SO
4
- Sự điện ly trình thuận nghịch, nghĩa có phân ly phân tử chất thành cation anion, đồng thời có kết hợp cation anion thành phân tử
Chất điện ly mạnh, chất điện ly yếu
ã Chất điện ly mạnh : chất tan vào nớc phân ly gần nh hoàn toàn thành ion Các chất điện ly mạnh thờng gặp :
- Hầu hết muối tan ( trừ CuCl2, HgCl2 )
- Các bazơ tan (kiỊm) : NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 - C¸c axit m¹nh : HCl, H2SO4 HNO3, HBr
Khi viÕt phơng trình điện ly biểu thị dấu (=) Vd: HCl = H+ + Cl
-ã Chất điện ly yếu : chất phân ly phần thành ion Khi viết phơng trình điện ly biểu thị dấu <=> Các chất điện ly yÕu :
- C¸c axit yÕu : CH3COOH, H2S, H2CO3
- Mèt sè muèi tan : CuCl2, HgCl2
- Baz¬ yÕu : NH3
Vd: CH3COOH <=> CH3COO- + H+ ã Chất điện ly trung bình : H2SO3, H3PO4
(2)2-ã biểu thị mức độ mạnh yếu điện ly ng−ời ta dùng độ điện ly α Số phân tử phân ly thành ion
α =
Số phân tử ban đầu
<= α <=
0% <= α <= 100% Độ điện ly α phụ thuộc vào yếu tố : Bản chất chất điện ly, chất dung môi, nhiết độ nồng độ dung dịch Dung dịch loãng độ điện ly lớn
II Sự điện ly Axit, Bazơ Muối Axit
- Axit chất có khả cho proton
- Dung dịch axit dung dich cã chøa ion H+ hc H 3O
+ Vd: HCl = H+ + Cl
Các đa axit phân ly theo nấc : H2SO4 = H+ + HSO
HSO4- = H+ + SO
4 Bazơ
- Bazơ chất có khả nhận H+
- Dung dịch bazơ dung dÞch cã chøa OH- Vd: NH3 + H2O <=> NH4+ + OH
Ba(OH)2 <=> Ba2+ + 2OH Hydroxit l−ìng tÝnh
Hydroxit lỡng tính hydroxit vừa có khả cho prôton vừa có khả nhận prôton Nghĩa vừa axit vừa bazơ Các hydrôxit thờng gặp :
Dạng Bazơ D¹ng Axit
Al(OH)3 HAlO2.H2O Zn(OH)2 H2ZnO2 Cr(OH)3 HCrO2.H2O Be(OH)2 H2BeO2 Vd: Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2H+ = Zn2+ + 2H 2O Baz¬
H2ZnO2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O
(3)Muèi
- Muối hợp chất mà phân tử gồm cation kim loại ( hay NH4+ ) liên kết víi anion gèc axit
- Dung dÞch muối dung dịch chứa cation kim loại hay ( NH4+ ) vµ anion gèc axit
(NH4)2SO4 = 2NH4+ + SO
Ca(NO3)2 = Ca2+ + 2NO3
* Chó ý : Chất kết tủa, bay phơng trình điện ly Các oxit chất điện ly
III – pH dung dÞch
Độ pH số dùng để đo nồng độ (đặc hay loãng) axit, bazơ nồng độ dung dịch nhỏ 0,1 mol/ lít
a - Trong H2O ë 25oC : [H+] = [OH-] = 10-7 - Trong dung dÞch bÊt kú : [H+][OH-] = 10-14 - §é pH = - lg [H+]
- Trong m«i tr−êng trung tÝnh : [H+] = [OH-] = 10-7 => pH = - Trong m«i tr−êng axit : [H+] > [OH-] => [H+] > 10-7 =>pH < - Trong môi trờng bazơ : [H+] < [OH-] = > [H+]<10-7 => pH >
Vậy : PH nhỏ tính axit môi trờng mạnh PH lớn tính bazơ môi trờng mạnh
b Cỏch tớnh pH dung dịch
- Xác định nồng độ CM chất điện ly A dung dịch - Viết ph−ơng trình điện ly A đựa vào hệ số ph−ơng trình nồng độ A để xác định[H+] [OH-]
- Nếu môi trờng axit tính pH = - lg [H+] - NÕu m«i tr−êng bazơ phải tính [OH-],
sau ú suy [H+] = 10-14 [OH-]
IV – Phản ứng trao đổi ion dung dịch Khái niệm
Phản ứng trao đổi ion dung dịch phản ứng xảy trao đổi ion chất điện ly, để tạo thành chất số ơxy hố chúng tr−ớc sau phản ứng không thay đổi
2 Điều kiện để phản ứng xảy hoàn tồn
Sau ph¶n øng ph¶i cã tạo thành chất : chất kết tđa, chÊt khÝ, chÊt ®iƯn ly u (H2O)
Cách viết ph−ơng trình phản ứng trao đổi ion
(4)- Viết chất điện li mạnh dới dạng ion, chất điện li yếu chất không điện li giữ nguyên
- Đơn giản ion giống vế, phần lại phơng trình ion thu gọn
Vd : 3H2SO4 + 2Fe(OH)3 = Fe2(SO4)3 + 6H2O (ptpt) 6H+ + 3SO
42- + 2Fe(OH)3 = 2Fe3+ + 3SO42- + 6H2O (pt ion) 6H+ + 2Fe(OH)3 = 2Fe3+ + 6H2O (pt ion rót gän) V – Sù thủ phân muối
1 Khái niệm
Phản ứng thuỷ phân phản ứng thuận nghịch xảy muối tác dụng với H2O
2 Các trờng hợp
- Muối tạo thành axit mạnh bazơ mạnh : Khi tan H2O cho dung dÞch cã tÝnh trung tÝnh (pH = 7)
Vd: dd NaCl, dd K2SO4
- Muối tạo thành axit mạnh bazơ yếu : tan H2O rạo dung dịch có tính axit (pH < 7) làm quỳ tím đỏ
Vd: dd CuSO4
CuSO4 = Cu2+ + SO4
Cu2+ + 2H2O <=> Cu(OH)+ + H3O+
- Muối tạo axit yếu bazơ mạnh: Khi tan H2O tạo dung dịch bazơ (pH > 7) làm quỳ tím chuyển sang mầu xanh Vì tan n−íc anion gèc axit nhËn pr«ton
Vd: dd CH3COONa
CH3COONa = CH3COO- + Na+
CH3COO- + H2O <=> CH3COOH + OH
Muối tạo thành axit yếu bazơ yếu tan H2O tạo m«i tr−êng trung tÝnh
Vd: CH3COONH4 = CH3COO- + NH4+
CH3COO- + NH4+ + H2O <=> CH3COOH + NH4OH VI - Nồng độ mol
1 Kh¸i niƯm
Nồng đọ mol/l (CM) dung dịch A (Với A phân tử ion) số mol (A) có chứa lit dung dịch
nA
[A] = nA : Sè mol A
(5)B – Các dạng tập
1 Vit ph−ơng trình điện ly tính nồng độ ion dung dịch khơng có phản ứng hố học xảy
Bµi 1:
Tính nồng độ mol/l ion Ba2+ OH- có dung dịch Ba(OH)2 0,02 M
Gi¶i: Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH
0,02 0,02 0,02 (mol) Dùa theo phơng trình phản ứng:
nBa2+ = nBa(OH)
2 [Ba2+] = [Ba(OH)2] = 0,02M nOH- = nBa(OH)2 [OH-] = 2.[Ba(OH)2] = 0,04M
Bµi 2:
Trộn lẫn 150 ml dung dịch CaCl2 0,5M Tính nồng độ mol/l ion dung dich thu đ−ợc
Gi¶i: CaCl2 = Ca2+ + 2Cl- (1) 0,075 0,075 0,15 (mol) NaCl = Na+ + Cl- (2) 0,1 0,1 0,1 (mol) nCaCl2 = CM.V = 0,15 0,5 = 0,075 (mol) nCaCl = CM.V = 0,05 = 0,1 (mol) Vdd = 150 ml + 50 ml = 200ml = 0,2 (l) Từ phơng trình điện ly (1):
nCa2+ 0,075
nCa2+ = 0,075 (mol) [Ca2+] = = = 0,375 (M) Vdd 0,2
Tõ phơng trình điện ly (2):
0,1
nNa+ = 0,1 mol [Na+] = = 0,5 (M) 0,2
Từ phơng trình (1) vµ (2):
0,25
nCl- = 0,15 + 0,1 = 0,25 mol [Cl-] = = 1,25 (M) 0,2
2 Viết ph−ơng trình phản ứng trao đổi ion Bài 1:
Viết phơng trình phân tử phơng trình ion phản ứng dung dịch theo sơ dồ sau đây:
(6)Hng dẫn: Muốn hồn thành ph−ơng trình phân tử phải dựa vào chất cho tính chất Ví dụ câu (a) ta chọn muối Cacbonat tan Câu (b) chọn axit có gốc Cl- nên đáp số axit HCl
a CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl
Ca2+ + 2Cl- + 2Na+ + CO32- = CaCO3 + 2Na+ + 2Cl- Ca2+ + CO32- =CaCO3
b FeS + 2HCl = FeCL2 + H2S FeS + 2H+ + 2Cl- = Fe2+ + 2Cl- + H
2S FeS + 2H+ = Fe2+ + H
2S
c Fe2(SO4)3 + 6KOH = 2Fe(OH)3 + 3K2SO4
2Fe3+ + 3SO42- + 6K+ + 6OH- = 2Fe(OH)3 + 6K+ + 3SO42- 2Fe3+ + 6OH- = 2Fe(OH)3
d BaCO3 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + CO2 + H2O
BaCO3 + 2H+ + 2NO3- = Ba2+ + 2NO3- + CO2 + H2O BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2 + H2O
Bài 2:
Viết phơng trình phân tử cá phản ứng có phơng trình ion rút gọn sau:
a Pb2+ + SO42- = PbSO4 b Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 c S2- + 2H+ = H2S
H−ớng dẫn: Th−ờng dạng có nhiều cách chọn khác tuỳ theo đầu u cầu Ví dụ câu (a) để có Pb2+ ta chọn muối chì tan bất kì, để có ion SO42- ta chọn H2SO4 muối sunfat tan
a Pb(NO3)2 + CuSO4 = PbSO4 + Cu(NO3)2 b Mg(NO3)2 + 2KOH = 2KNO3 + Mg(OH)2 c Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S
Dạng tính nồng độ mol/l ion chất dung dịch thu đ−ợc trỗn lẫn dung dịch với đồng thời có phản ứng hố học xảy
Vd: Trén lÉn 100ml dung dÞch NaHSO4 1M víi 100 ml dung dÞch NaOH 2M đợc dung dịch D
a Viết phơng trình phân tử phơng trình ion phản ứng xảy dung dÞch D
b Tính nồng độ mol/l ion dung dịch thu đ−ợc
(7)Phơng trình điện li: NaHSO4 = Na+ + HSO
4- (1) 0,1 0,1 0,1 (mol) NaOH = Na+ + OH - (2) 0,2 0,2 0,2 (mol) Khi trộn dung dịch có phản øng :
HSO4- + OH- = H
2O + SO4
0,1 0,1 0,1 (mol)
VËy dung dÞch thu đợc sau phản ứng có : 0,1 mol SO42- ; 0,1 mol OH- ; 0,3 mol Na+
0,1 0,1 0,3
[SO42-] = = 0,5 M ; [OH-] = = 0,5M ; [Na+] = = 1,5M 0,2 0,2 0,2
4 Tính độ pH dung dịch
Vd: Trén lÉn 50ml dung dÞch HCl 0,12 M víi 50 ml dung dÞch NaOH 0,1M Tính pH dung dịch thu đợc
Gi¶i:
- nHCl = 0,05.0,12 = 0,006 mol
nNaOH = 0,05.0,1 = 0,005 mol Vdd = 100 ml = 0,1 (l)
- Phơng trình điện li: HCl = H+ + Cl- (1) 0,006 0,006 0,006 (mol) NaOH = Na+ + OH- (2) 0,005 0,005 0,005 (mol)
- Phơng trình phản ứng: H+ + OH- = H2O (3) 0,005 0,005 0,005 (mol)
- Dung dÞch thu đợc sau trộn có :
nH+ = 0,006 – 0,005 = 0,001 = 10-3 mol 10-3
[H+] = = 10-2 0,1
M: pH = - lg H+ = - lg 10-2 = 5- Axit - baz¬
Vd: Theo định nghĩa axit- bazơ ion Na+, NH
+, CO
2-, CH3COO-, HSO4-, K+, Cl-, HCO3- axit, bazơ, l−ỡng tính hay trung tính ? Tại sao? Trên sở dự đốn dung dịch sau có mơi tr−ờng axit hay bazơ: Na2CO3, KCl, CH3COONa, NH4Cl, NaHSO4
Gi¶i:
(8)
NH4+ + H2O <=> H3O+ + NH3
HSO4- + H2O <=> H3O+ + SO4
2 C¸c ion CO32-, CH3COO- bazơ chúng có khả nhËn pr«ton
CO32- + H2O <=> HCO3- + OH CH3COO- + H2O <=> CH3COOH + OH
Ion HCO3- l−ìng tÝnh v× vừa có khả cho vừa có khả nhận pr«ton
HCO3- + H
2O <=> CO3 2- + H
3O +
HCO3- + H3O+ <=> CO2 + 2H2O
- Các ion : Na+, K+, Cl- khả cho, nhận prôton đợc gọi ion trung tính
- Các dung dịch: NH4Cl, NaHSO4 có pH < Các dung dịch : Na2CO3, CH3COONa cã pH > Dung dÞch KCl cã pH =
C - Bài tập tơng tự
Bµi 1:
Tính nồng độ mol/l ion dung dịch CH3COOH 1,2M biết có 1,4% số phân tử phân ly thành ion
Bµi 2:
Trén lÉn 100ml dung dÞch KOH 1M víi 100ml dung dịch HCl 0,5M đợc dung dịch D
a Tớnh độ pH dung dịch D
b Tính V dung dịch H2SO4 1M đủ để trung hoà dung dịch D
Bµi 3:
Trong dung dịch tồn đồng thời ion sau đ−ợc khơng ? Giải thích sao?
a Na+, Cu2+, Cl- vµ OH -b K+, Fe2+, Cl-, SO
4 2-c K+, Ba2+, Cl-, SO
(9)Viết ph−ơng trình phân tử ph−ơng trình ion rút gọn phản ứng dung dịch theo sơ đồ sau:
a BaSO3 + BaCl2 + c Na2SiO3 + H2SiO3 + b K3PO4 + Ag3PO4 + d AlBr3 + Al(OH)3 +
Bµi 5:
Viết phơng trình phân tử phản ứng có phơng trình ion rút gọn nh sau :
a Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 d H3O+ + OH- = 2H2O b 2H+ + CO
32- = H2O + CO2 e 2H3O+ + MgO = Mg2+ + 3H2O c 3Ca2+ + 2PO
4
3- = Ca
3(PO4)2 f 2H
+ + Cu(OH)
2 = Cu
2+ + 4H 2O
Bµi 6:
Cã èng nghiƯm ống chứa cation anion (không trùng lặp ống nghiệm) Trong số cation c¸c anion sau :
NH4+, Na+, Ag+, Ba2+, Mg2+, Al3+, Cl-, Br-, NO
-, SO
2-, PO
3-, CO
2- Hãy xác định cation anion ống nghiệm
Bµi 7:
Tính nồng độ mol/l dung dịch H2SO4 dung dịch NaOH biết rằng:
- 30 ml dung dịch H2SO4 Đợc trung hoà hết 20 ml dung dịch NaOH 10 ml dung dịch KOH 2M
- 30 ml dung dịch NaOH đợc trung hoà hết 20 ml dung dịch H2SO4 ml dung dịch HCl 1M
Bài 8:
Các chất ion cho d−ới đóng vai trị axit, bazơ, l−ỡng tính hay trung tính :
Al(H2O)3+, S2-, Zn(OH)
2, NH4+, Na+, Cl- ? T¹i ?