- Nhận biết màu của một số chất chỉ thị màu thông dụng.
- Tìm hiểu cân bằng trong dung dịch axit yếu, trong dung dịch bazơ yếu. - Xác định pH của dung dịch.
2. Nguyên tắc
Để giải thích khả năng dẫn điện của dung dịch, Areniut (Arrehnius) giả định chất điện li là chất phân li thành các ion bị sovat hóa dưới tác dụng của các phân tử
dung môi.
Tùy theo mức độ dẫn điện của dung dịch mà phân biệt: - Chất điện li mạnh là chất ion hóa hoàn toàn trong nước. - Chất điện li yếu là chất chỉ ion hóa một phần trong nước.
Đặc trưng cho mức độ điện li của chất điện li trong dung dịch ở nồng độ xác
định, dùng độđiện li.
Độ điện li α của một chất điện li yếu là tỷ số giữa số phân tử bị ion hóa trên tổng số phân tử chất điện li.
Độđiện li phụ thuộc vào bản chất của chất điện li, bản chất của dung môi, nhiệt
độ, nồng độ của dung dịch. Khi tăng nồng độ dung dịch chất điện li thì α giảm và ngược lại.
Ví dụ, đối với dung dịch HCl:
Nồng độ M 0,1 0,05 0,01 0,005 0,001
α (%) 92,0 94,4 97,2 98,1 99,0
Cân bằng trong dung dịch chất điện li yếu đặc trưng bằng hằng số cân bằng K, gọi là hằng sốđiện li. Ví dụ, đối với chất điện li yếu AB: AB ↔ A+ + B- [ ][ ] [ ]AB B A K = + −
- Đối với axit yếu là hằng sốđiện li axit. Ký hiệu là Ka - Đối với yếu là hằng sốđiện li bazơ. Ký hiệu là Kb Giữa hằng sốđiện li K và độđiện li α có mối liên hệ: C K = α (1)
Hệ thức (1) cho thấy khi nồng độ C giảm, độđiện li α tăng. Nói cách khác khi pha loãng dung dịch, sự điện li của chất điện li tăng (định luật pha loãng Otvan (Ostward.w)).
Nước là chất điện li yếu, sự tự ion hóa của nước được biểu thị bởi cân bằng: 2H2O ↔ H3O+ + OH- Theo định luật tác dụng khối lượng: 2 2 3 O H OH O H a a a K = + −
Vì mức độ ion hóa của nước rất nhỏ (ở 2980K, αH2O = 1,81.10-9) nên có thể
xem hoạt độ của nước bằng đơn vị, hoạt độ của các ion bằng nồng độ của chúng. Vậy:
[H3O+].[OH-] = KH2O (2)
Hằng số này gọi là tích số ion của nước. Hệ thức (2) không chỉ đúng cho nước tinh khiết mà cho tất cả các dung dịch loãng của các chất trong nước. Trong nước tinh khiết ở 2980K:
[H3O+] = [OH-] = 1,00.10-7 mol/l
Ởđiều kiện nhiệt độ trên:
- [H3O+] = 1,00.10-7 mol/l: môi trường trung tính - [H3O+] < 1,00.10-7 mol/l: môi trường axit - [H3O+] > 1,00.10-7 mol/l: môi trường bazơ
Cách biểu thị tính chất của môi trường như vậy khá phức tạp, vì thế trong hóa học thường dùng đại lượng pH:
pH = -lg[H3O+] Tương tự như vậy, có thểđịnh nghĩa pOH và pK:
pOH = -lg[OH-] pK = -lgK Suy ra: pOH + pH = p KH2O
Tóm lại: a. môi trường trung tính: pH = 7; pOH = 7 b. môi trường axit: pH < 7; pOH > 7 c. môi trường bazơ: pH > 7; pOH < 7 d. pH + pOH = 14 3. Hóa chất - Dụng cụ 3.1. Hóa chất C2H5OH 1M C12H22O11 1M (Đường saccarozơ) H2SO4 1 M NaOH 1M Na2SO4 1M H2SO4 0,1 M NaOH 0,1M Chỉ thị phenolphtalein Chỉ thị metylcam CH3COOH 0,1M CH3COONa tinh thể NH4OH 0,1M NH4Cl tinh thể 3.2. Dụng cụ 01 Mạch điện 05 Cốc 02 Pipet 2ml 01 Pipet 5ml 01 Pipet 10ml 01 Pipet 25ml 10 Ống nghiệm 01 Giá đỡống nghiệm 01 Đũa thủy tinh 01 Hộp giấy đo pH 01 Máy đo pH 04 Cốc 100ml 01 Cốc 250ml
4. Tiến hành
Thí nghiệm 1: Độ dẫn điện của dung dịch các chất điện li
Cho 40ml nước cất vào cốc đựng dung dịch chất
điện li đến vạch ngang đã đánh dấu trên 2 điện cực.
Đóng mạch điện. Quan sát xem đèn có sáng không và đọc cường độ dòng điện trên ampe kế. Ngắt mạch.
Thay cốc nước cất lần lượt bằng các dung dịch rượu etylic 1M, đường 1M, axit sunfuric 1M, natri hydroxyt 1M và natri sunfat 1M. Quan sát bóng đèn và đọc cường độ dòng điện mỗi dung dịch.
Lưu ý:
- Đối với mỗi phép đo, các cốc chứa lượng dung dịch như nhau (40ml) sao cho mức dung dịch đúng đến vạch đã dánh dấu trên hai điện cực.
- Trước mỗi lần thí nghiệm cần rửa sạch điện cực bằng nước cất và lau khô. Lưu ý: Giữ lại dung dịch axit sunfuric 1M sau khi đo độ dẫn điện để sử dụng tiếp tục trong thí nghiệm 2.
So sánh độ dẫn điện của các dung dịch điện li nói trên. Giải thích. Viết phương trình điện li của các dung dịch đó.
Thí nghiệm 2. Ảnh hưởng của sự pha loãng đến độ dẫn điện
Pha chế các dung dịch pha loãng từ dung dịch axit sunfuric 1M với các hệ số
pha loãng lần lượt là 2, 4, 8 và 16 lần. Đối với mỗi lần pha loãng, sử dụng pipet để
lấy thể tích dung dịch axit sunfuric 1M đã tính toán cho vào cốc, sau đó thêm vào cốc thể tích nước cất còn lại, trộn đều dung dịch trước khi sử dụng.
Lưu ý: Tính toán để pha thể tích các dung dịch một cách phù hợp (40ml), đảm bảo vừa đủ vạch ngang đã đánh dấu trên 2 điện cực.
Tiến hành đo lần lượt độ dẫn điện của các dung dịch axit sunfuric đã được pha loãng này.
Lưu ý: Đo bắt đầu từ dung dịch loãng đến dung dịch đặc để tránh sai số.
So sánh kết quả thu được về độ dẫn điện của dung dịch axit sunfuric 1M (từ
kết quả thí nghiệm 1) và của các dung dịch axit sunfuric đã được pha loãng. Vẽđồ
thị sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào nồng độ dung dịch điện li. Giải thích.
Mạch điện: 1. Hai điện cực và cốc đựng dung dịch chất điện li,
2. Bóng đèn, 3. Ampe kế, 4. Nguồn điện một chiều
Thí nghiệm 3. Xác định màu của chất chỉ thị màu
Lấy 2 ống nghiệm. Cho vào ống thứ nhất 3 giọt phenolphtalein và ống thứ hai 3 giọt metylcam. Thêm vào mỗi ống 3 giọt H2SO4 0,1M. Quan sát màu từng ống và ghi nhận lại màu vào bảng kết quả.
Lấy 2 ống nghiệm khác. Cũng tiến hành như trên nhưng thêm vào mỗi ống 3 giọt NaOH 0,1M.
Lấy 2 ống nghiệm khác. Cũng tiến hành như trên nhưng thêm vào mỗi ống 3 giọt nước cất.
Chất chỉ thị màu Axit Bazơ Trung tính
Phenolphtalein Metylcam
Thí nghiệm 4. Cân bằng trong dung dịch axit yếu
Dùng pipet cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 2ml dung dịch axit acetic 0.1M, nhỏ
thêm vào mỗi ống 1-2 giọt metyl da cam. Một ống để so sánh, ống thứ hai thêm vài tinh thể natri acetat, lắc đều. So sánh màu trong 2 ống nghiệm. Giải thích. Rút ra kết luận về sự chuyển dịch cân bằng trong thí nghiệm này.
Thí nghiệm 5. Cân bằng trong dung dịch bazơ yếu
Dùng pipet cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 2ml dung dịch amoniac 0.1M, nhỏ
thêm vào mỗi ống 1-2 giọt phenolphtalein. Một ống để so sánh, ống thứ hai thêm vài tinh thể amoni clorua, lắc đều. So sánh màu trong 2 ống nghiệm. Giải thích. Rút ra kết luận về sự chuyển dịch cân bằng trong thí nghiệm này.
Thí nghiệm 6. Xác định pH của dung dịch a. Dùng giấy đo pH
Dùng giấy đo pH để xác định pH của nước cất, dung dịch H2SO4 0,1 M và dung dịch NaOH 0,1M.
Lưu ý: Dùng đũa thủy tinh chấm một giọt dung dịch cần xác định pH lên một mẫu giấy đo pH. Đọc pH bằng cách so màu trên thang màu.
b. Dùng máy đo pH
Dùng máy đo pH để xác định pH của nước cất, dung dịch H2SO4 0,1 M và dung dịch NaOH 0,1M.
Lưu ý:
- Giáo viên hướng dẫn sinh viên sử dụng máy đo pH.
- Dùng bình tia rửa sạch điện cực trước và sau khi đo, dùng giấy thấm nhẹ vào
đầu điện cực chứ không lau. Cẩn thận khi sử dụng, tránh va chạm vào đầu điện cực.
c. Dùng công thức tính
Dùng công thức tính lại pH của nước cất, dung dịch H2SO4 0,1 M và dung dịch NaOH 0,1M, dựa vào nồng độ ion H+ và ion OH-.
5. Câu hỏi
1. Thế nào là một chất điện li mạnh, một chất điện li yếu?
BÀI 4. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG - CÂN BẰNG HÓA HỌC 1. Mục đích