Trừ các muối tạo bởi axit mạnh và bazơ mạnh, ví dụ NaCl, Na2SO4,... khi tan tro ng
nướccho pH =7,các muốicònlại cóthể chonhững pHkhácnhau tùythuộc vàobản c hất
củamuối.Ngườitathườngnóicácmuốiđóbịthủyphân. Vậythựcchấtcủasựthủyphân là
gì?
DungdịchcácmuốinàythựcchấtlàdungdịchaxithaybazơtheoBronstet. Vídụ: NH4Cl → NH4++Cl-
NaCH3COO → CH3COO-+Na+ IonNH4+làmộtaxitnêntrongdungdịchphânlitheophảnứng:
NH4++H2O NH3+H3O+
IonCH3COO-làmộtbazơnêntrongdungdịchphânlitheophảnứng: CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-
pH = 1 2(pKa-lgCa) pH=14 - 1 2(pKb-lgCb)
Vídụ:TínhpHcủadungdịch(NH4)2SO40,05M,biếtpKNH3 =4,76
+ p KNH4 +=14-pKNH3 =9,24 pH = 1 2 (9,24-lg0,1)=5,12
Vídụ:TínhpHcủadungdịchNaHCOO0,01M,biếtpKHCOOH=3,76 Cb=[HCOO-]=0,1M p KHCOO = =14-pKHCOOH=10,24 pH = 1 2 (10,24-lg0,01)=7,88
Đối với dung dịch muối tạo bởi một axit yếu và bazơ yếu, pH không phụ thuộc v ào
nồngđộmuốimàchỉphụthuộcvàopKavàpKbcủaaxitvàbazơtạoramuốiđó. 57
pH =
1 2
Bài6:Dungdịchcácchấtđiệnli
(14+pKa-pKb)
Vídụ:TínhpHcủadungdịchNH4NO2biếtpKNH3=4,76vàpKHNO2=3,4 pH
=
1
2 (14+3,4-4,76)=6,32
Vídụ:TínhpHcủadungdịchNH4CNbiếtpKNH3=4,76vàpKHCN=9,31 pH = 1 2 (14+9,31-4,76)=9,27 5.Dungdịchđệm 5.1.Địnhnghĩa Ca=[NH4 ]=2.0,05=0,1M
Dungdịch đệm là dungdịch cópH thayđổikhông đáng kểkhi thêmvàođó một ít axit,bazơhaykhiphaloãngchúng.
5.2.Thànhphầncủadungdịchđệmvàcơchếtácdụngđệm
Mộthệđệmcóthểgồmnhữngchấtsau: CH3COOH + NaCH3COO NaHCO3 + Na2CO3
NH4Cl + NH3
axit + bazơliênhợp
Mộtcáchtổngquáttronghệđệmcómặtđồngthờivớimộttươngquanđángkểcủahai dạngaxitvàbazơcủamộtcặpaxit-bazơliênhợp.Nghĩalàtrongdungdịchđệmluônluôn tồntạicânbằng:
HA H+ + A-
Vì vậy khi thêm vào dung dịch đệm H+, cân bằng trên sẽ chuyển dịch theo chiều nghịchtạo raaxit điệnli yếuHA. Ngược lại, khi thêmbazơ (OH-)hay pha loãng,nồngđộ H+bịgiảm xuốngthìđồng thờicânbằng sẽchuyển theo chiềuthuậnđể tạothêmH+vàdo đópHkhôngbịthayđổi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6.3.pHcủadungdịchđệm
Giảsử dungdịchđệm gồmaxitHA với nồngđộ[HA], hằngsố Ka vàdạngbazơliên hợpAvớinồngđộ[A-].Từcânbằngđiệnli:
HA H+ + A-
axit bazơliênhợp
Ka = [H+ ][A− ] [HA] [H+]=K a [HA] [A− ] 58
Bài6:Dungdịchcácchấtđiệnli
pH=pKa+ lg
[ A− ] [HA]
MộtcáchtổngquátpHcủadungdịchđệm: pH=pKa+
lg
[ bazo li ª n hîp ] [axit liªnhîp]
Lưu ý: Tỉ số nồngđ ộ
[ bazo li ª n hîp ]
[axit liªnhîp]
cũng là tỉ sốmol của bazơ liên hợp và axit liênhợptrongdungdịchđệm.
DựavàophươngtrìnhHenderson-Hassellbalch,tacóthể: *TínhpHcủamộtdungdịchđệmnếubiếtpKa,[A-],[HA]
Vídụ:TínhpHcủadungdịchđệmgồm:100mldungdịchCH3COOH0,1M và50 ml
dungdịchNaCH3COO0,4M pH=4,76+ lg [ 0, 05 × 0, 4 ] [0,1×0,1] =5,06
Kinhnghiệm chothấy, đểđảmbảo mộtdung dịchđệmcó khảnăng đệmtốtthì nồ ng
độ củamộtdạng này(axit haybazơ liên hợp)không nêngấp quá10 lầnnồng độcủa dạ ng
kia. Điều đócũng cónghĩa làmột dungdịch đệmcó khả năngđệm tốttrong khoảng pH =
pKa±1.
*TínhđượcKahaypKacủaaxittạoradungdịchđệm nếuchủđộngbiếttỉsốnồng độ
bazơliênhợp/axitliênhợpvàpHcủadungdịchđệm. Ví
d ụ:
XácđịnhpKacủaaxitlactic(CH3CHOHCOOH)biếtdungdịchchứa0,01molaxitla ctic
và0,087molnatrilactat(CH3CHOHCOONa)cópH=4,8. pH=pKa+ lg [ lactat ] [lactic] pKa=pH- lg [ lactat ] [lactic] =4,8-l g [ 0, 087 ] [0,01] =3,86
6.Dungdịchcácchấtđiệnlimạnhíttan,tíchsốtan
Mộtsố chất lànhững hợp chất ionnhưng rất ít tan trongnước. Ví dụ:AgCl, BaS O4,
BaCO3, PbI2, Mg(OH)2, Fe(OH)3... Tuy nhiên những phân tử đã tan thì chúng lại phân li (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hoàntoànthànhcácion.Nhữngchấtđóđượcgọilàcácchấtđiệnlimạnhíttan.
Trongdung dịch bãohòa của cácchất này luônluôn tồn tạimột cân bằnggiữa trạ ng
tháirắnvàcácionhòatan.
59
Bài6:Dungdịchcácchấtđiệnli
Vídụ:ĐốivớiAgCl
AgCl(r) Ag+ +Cl-
HằngsốcânbằngcủaquátrìnhnàyđượcgọilàtíchsốtancủaAgClvàđượckíhiệulà TAgCl.
TAgCl = [Ag+].[Cl-]
Mộtcáchtổngquát,đốivớimộtchấtđiệnlimạnhíttanAmBn: AmBn mAn++nBm-
Tacó:
TAmBn = [An+]m.[Bm-]n
Vậy: Tích sốtancủamột chấtđiện limạnhít tan làtíchsố nồngđộcácioncủanó trongdungdịchbãohòachấtđóvớisốmũbằnghệsốtỉlượngtrongphântử.
Vìlàhằngsốcânbằngnêntíchsốtanchỉphụthuộcvàobảnchấtcủachấtvànhiệtđộ. Tíchsốtancủamộtsốhợpchấttrongnướcchobảng3.
Chấtđiệnli Tíchsốtan(T) Chấtđiệnli Tíchsốtan(T)
AgCl -10 1,78.10 CaSO4 9,1.10-6 AgBr -13 5,3.10 Hg2SO4 6,2.10-7 AgI 8,3.10-17 Ag2SO4 7,7.10-5 gCn -16 1,4.10 Al(OH)3 1,9.10-33 AgSCN 1,1.10-12 Cu(OH)2 5,6.10-20 Ag2CrO4 4.10-12 Fe(OH)3 3,8.10-38 Hg2Cl2 1,7.10-5 Fe(OH)2 7,9.10-16 PbI2 9,8.10-9 Mg(OH)2 7,1.10-12 PbCl2 1,7.10-5 Zn(OH)2 3.10-16 BaCO3 5,1.10-9 CuS 6,3.10-36 CaCO3 4,8.10-9 FeS 8.10-19 MgCO3 1.10-5 PbS 3.10-28 BaSO4 1,1.10-10 ZnS 1,2.10-23
Như vậy, tíchsốtan chobiếtkhảnăng tancủamộtchất điệnliít tan. ChấtcóT càng lớncàngdễtan.
Khibiếttíchsốtancủamộtchấtởnhiệtđộnàođócóthểtínhđượcđộtancủachất(số molchấttantrong1lítdungdịchbãohòachấtđó).
60
Bài6:Dungdịchcácchấtđiệnli
Vídụ:TínhđộtancủaBaSO4trongnướcbiếtTBaSO4 ởnhiệtđộ25oClà1.1.10-10. GọiSlàđộtacủaBaSO4,tacó:
BaSO4 → Ba2+ + SO42-
Smol/l Smol/ion/l Smolion/l
SmolBaSO4hòatanphânlihoàntoànthànhSmolionBa2+vàSO42-
[Ba2+][SO42-]=S.S=T
BaSO
4
S = T = 1,1 .10-10=1,05.10-5 mol/l
Biếttíchsốtancóthểxácđịnhđượcđiềukiệnđểhòatanhaykếttủamộtchất:
Một chấtsẽkếttủakhitíchsốnồngđộcácioncủanótrongdungdịchlớn hơntích sốtan,vàngượclạinósẽcòntankhitíchsốnồngđộioncủanóchưađạtđếntíchsốtan. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ví dụ: Kết tủa PbI2 có tạo thành không khi trộn 2 thể tích bằng nhau dung dị ch
Pb(NO3)20,01MvàKI0,01M.NếuphaloãngdungdịchKI100lầnrồitrộn nhưtrêncó kết
tủakhông?BiếtTPb2=1,1.10-9.
Pb2+ + 2I- ⇔ PbI2↓
Nồngđộcácionsaukhitrộn:
[Pb2+]=[I-]=5.10-3mol/l [Pb2+].[I-]2=1,25.10-7> TPb
2
Vìvậycókếttủađượctạora. NồngđộKIsaukhiphaloãnglà10-4mol/l. Nồngđộcácionsaukhiphatrộn:
[Pb2+]=5.10-3mol/l [I-]=5.10-5mol/l [Pb2+].[I-]2=1,25.10-11<
TPb
2
Vìvậykhôngcókếttủađượctạora.
Câuhỏivàbàitập:
1. Tíchsốioncủanướclàgì?pHlàgì?Nóchobiếtđiềugì?
2. Tính pH của các dung dịch có nồng độ ion [H+] bằng 10-2; 10-7; 10-9; 3,1.10-2; 9.10-8
mol/l.
3. TínhpHcủacácdungdịchsau:
H2SO40,05M;HCl0,001M;NaOH0,01M;Ca(OH)20,02M.
4. Địnhnghĩaaxit-bazơtheoBronstet. Trongnhữngchấtsauđây, chấtnàolàaxit, bazơ.
Viếtcácdạngaxithaybazơliênhợpcủachúng: NH4Cl;NH3;NaHCO3;C2H5NH2;CH3COONa;H2O Na2SO4;C6H5NH3Cl;NaNO2;H2N-CH-COOH
61
Dựavàođạilượngnàocóthểsosánhđượcđộmạnhcủamộtaxithaybazơ. 5. Tínhđộđiệnlicủacácdungdịchsau:
CH3COOH0,02MvàCH3COOH0,02M+CH3COONa0,02M CH3COOH0,2M vàCH3COOH0,02M+CH3COONa0,2M.
6. Sựđiệnlicủamộtaxityếu, côngthứctínhpHcủadungdịchaxityếu,biếtnồngđộCa, pKa.TínhpHcủacácdungdịch:
CH3COOH;HCOOH;HNO2;NaH2PO4;HCNcónồngđộ0,01M.
7. Sựđiệnlicủamộtbazơyếu,côngthứctínhpHcủadungdịchbazơyếu,biếtnồngđộCb
vàpKb.TínhpHcủacácdungdịch:
NH3;C2H5NH2;C6H5NH2;NH2OHcónồngđộ0,01M.
8. Địnhnghĩadungdịchđệm,thànhphầncủadungdịchđệm(tổngquát).Hãygiảithíchcơ chếtácdụngđệmcủacácdungdịchđệmsau:
a)Photphat NaH2PO4/Na2HPO4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b)Cacbonat NaHCO3/Na2CO3
c)Amoni NH4Cl/NH3
9. CôngthứctổngquáttínhpHcủamộtdungdịchđệm.TínhpHcủadungdịchđệmgồm: 100mlNaHCO30,1Mvà25mlNa2CO30.2M
62
Bài7:Điệnhóahọc
BÀI 7: ĐIỆN HÓA HỌC
Nănglượnghóahọccóthểchuyểnthànhđiệnnăngtrongcácpin.
Ngược lại, dưới tác dụng của dòng điện một phản ứng hóa học lại có thể được th ực
hiện(sựđiệnphân).Đólàhaimặttươngquangiữahóanăngvàđiệnnăng.
Cảhaiquátrìnhphátsinhdòngđiệnvàquátrìnhđiệnphânđềuliênquanđếnmộtl oại
phảnứng,đólàphảnứngoxi-hóakhử.
1.Phảnứngoxi-hóakhử
1.1.Địnhnghĩa:
Phảnứngoxi- hóakhửlàphảnứngtrongđócósự thunhường electronvàdođó l àm
thayđổisốoxi-hóacủacácnguyêntố. Ví d ụ: 0 +2 +2 Cu + ZnSO4 −2 +2 −1 0 C 2H5OH+ CuO → CH3CHO+ Cu +H2O
Trong phảnứngoxi-hóa khử,ítnhấtcó haicặpoxi-hóakhử.Ở haivídụtrênta có
cáccặp:
Zn2+/Zn; Cu2+/CuvàCH3CHO/C2H5OH;MnO4-/Mn2+
Dạngoxi-hóalàdạngcósốoxi-hóadươnghơnvàđượcviếttrước.Dạngkhửcó oxi
-hóanhỏhơnvàđượcviếtsau.
1.2.Cânbằngphảnứngoxi-hóakhử
Đểcânbằngphảnứngoxi-hóakhử, ngườitathựchiệnmộtsốbướcsauđây: -Xétsựthayđổisốoxi-hóacủacácnguyêntố.
-Viếtphươngtrìnhthunhườngelectron,từđóxácđịnhhệsốcủaphươngtrìnhion rút
gọn.
-Cânbằngphươngtrìnhphântử.
Vídụ:Cânbằngphươngtrìnhphảnứng:
+7 +4 +2 +6
KMnO4 +Na2SO3+H2SO4 →MnSO4 +K2SO4 +Na2SO4+H2O
2 Mn+7+5e →Mn+2 5 S+4-2e →S+6
2Mn+7+5S+4 →2Mn+2+5S+6 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O 63
Bài7:Điệnhóahọc
1.3.Thếoxi-hóakhửvàchiềuhướngcủaphảnứngoxi-hóakhử
Thế oxi - hóa khửlà đại lượng đặc trưngcho khả năng tham gia vào phản ứngoxi - hóakhử(khảnăngchonhậnelectron) củamộtcặpoxi-hóakhửnàođó. Thếoxi-hóakhử tiêuchuẩncủacáccặpoxi-hóakhử(kíhiệuε0)đođượcbằngcáchsosánhvớithếcủađiện cựchidrochuẩn(bảng6.1).
Cặpcó thếoxi-hóa khửcànglớn (càngdương)thìdạng oxi-hóacủa nócàngmạnh vàdạngkhửcàngyếu.
Cáccặpoxi-hóakhửphảnứngvớinhautheoquitắcsau:
Dạng oxi - hóamạnh của cặpnày phản ứng với dạng khử mạnh của cặpkia hay dạngoxi-hóacủacặpcóε0caophảnứngvớidạngkhửcủacặpcóthếthấp.
Ví dụ:
0 0
kimloạimạnhđẩykimloạiyếurakhỏidungdịchmuối.
0 0
kimloạihoạtđộngđẩyhidrorakhỏiaxit.
0 0
Zn+Cu2+→Zn2++Cuvì ε Cu2+/Cu >ε Zn2+/Zn
Mg+2H+→Mg2++H2vì ε 2H+/H >ε Mg2+/Mg
64 Cặpoxi-hóakhử Phảnứng 0 ε (V) + K /K K++e=K -2,92 2+ Ca /Ca Ca2+ +2e=Ca -2,87 + Na /Na Na++e=Na -2,71 2+ Mg /Mg Mg2+ +2e=Mg -2,36 3+ Al /Al Al3+ +3e=Al -1,85 2H2O/H2 2H2O+2e=H2+2OH- -0,83 2+ Zn /Zn Zn2+ +2e=Zn -0,76 3+ Cr /Cr Cr3+ +3e=Cr -0,74 2+ Fe /Fe Fe2+ +2e=Fe -0,44 3+ 2+ Cr /Cr Cr3+ +e=Cr2+ -0,41 2+ Co /Co Co2+ +e=Co -0,28 2+ Ni /Ni Ni2+ +2e=Ni -0,25 2+ Sn /Sn Sn2++2e=Sn -0,14 2+ Pb /Pb Pb2+ +2e=Pb -0,13 3+ Fe /Fe Fe3+ +3e=Fe -0,04 + 2H /H2 2H++2e=H2 0,00 4+ 2+ Sn /Sn Sn4+ +2e=Sn2+ +0,15 2+ Cu /Cu Cu2+ +2e=Cu +0,34 I2/2I- I2+2e=2I- +0,54 MnO4-/MnO2 MnO4-+2H2O+3e=MnO2+4OH- +0,59
3+ 2+
Fe /Fe Fe3+ 2+ +e=Fe +0,77
+
- NO3/NO NO3- ++4H +3e=NO+2H2O +0,96 Br2/2Br- - Br2+2e=2Br +1,07 O2/2O22- O2+4H++4e=2H2O +1,23 Cr2O72-/Cr3+ Cr2O72-+14H+ 3++6e=2Cr +7H2O +1,33 Cl2/2Cl- - Cl2+2e=2Cl +1,36 3+ Au /Au Au3+ +3e=Au +1,42 MnO4-/Mn2+ MnO4-+8H+ 2++5e=Mn +4H2O +1,51 - F2/2F F2+2e=2F- +2,86
Bài7:Điệnhóahọc
65
Bài7:Điệnhóahọc
2.PinhaycácnguyêntốGanvanic
Pin hay còn gọilà các nguyên tố Ganvanic là thiếtbị chodòng điện một chiềuphản ứnghóahọcxảyratrongnó.
2.1.PinDanienIacobi
Pin Danien Iacobi(Hình1) gồmhaiđiện cực: điệncựcâmlà thanhkẽm nhúngtrong dungdịchZnSO4vàđiệncựcdươnglàthanhđồngnhúngtrongdungdịchCuSO4.Haidung dịchđượcnốivớinhaubằngmộtcầumuốiKCltrongthạchdẫnđiệnởmạchtrong.Khihai điệncựcđược nốivới nhau bằngmột dâydẫn kimloại sẽthấy xuấthiện mộtdòng điệntừ cựcđồngsangcựckẽm,nghĩalàcómộtdòngelectrontừcựckẽmchuyểnsangcựcđồng.
Hình1
Pinnàyđượckíhiệunhưsau:
- Zn/Zn2+//Cu2+/Cu + (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khipinhoạtđộng,trêncácđiệncựcxảyracácphảnứng: ởcựcâm: Zn -2e →Zn2+
ởcựcdương: Cu2++2e →Cu