Nhỏ vài giọt dung dịch NaOH vào dung dịch CH3COOH 1M thì độ điện li α của CH3COOH sẽ biến đổi như thế nào?
A. B. C. D. Lúc đầu tăng rồi sau đó giảm.
Chơng1Sự điện liA-rê-ni-ut(S.Arrhenius)Một loại máy đo pH đợc dùng trongphòng thí nghiệm Khi các axit, bazơ và muối hoà tan trong nớc xảy ranhững hiện tợng gì và hệ quả của quá trình hoà tannày ra sao ? Phản ứng xảy ra trong dung dịch nớc có những đặcđiểm gì ?3sự điện liBài 1(1 tiết)Bài27 Biết các khái niệm về sự điện li và chất điện li. Hiểu nguyên nhân tính dẫn điện của dung dịchchất điện li và cơ chế của quá trình điện li.(1tiết)I Hiện tợng điện li1. Thí nghiệmDùng bộ dụng cụ nh hình 1.1. để chứng minh tính dẫnđiện của dung dịch.Hình 1.1. Bộ dụng cụ chứng minh tính dẫn điện của dung dịch.a) Lấy một ít nớc cất vào cốc, nhúng cặp điện cực bằng thanchì vào trong nớc, nối dụng cụ với nguồn điện, bóng đèn khôngsáng. Vậy nớc cất không dẫn điện.b) Thay cốc nớc cất trên bằng cốc đựng dung dịch NaCl, bóngđèn sáng lên (hình 1.1.a). Dung dịch NaCl dẫn điện.4Làm lại thí nghiệm với dung dịch CH3COOH (hình 1.1.b), dungdịch HCl, dung dịch NaOH và các dung dịch axit, bazơ, muốikhác ta thấy dung dịch của chúng đều dẫn điện.c) Làm các thí nghiệm tơng tự với dung dịch đờng (hình1.1c), dung dịch ancol etylic, dung dịch glixerol, NaCl rắn khan,NaOH rắn khan, ta thấy bóng đèn đều không sáng. Chúngkhông dẫn điện.2. Nguyên nhân tính dẫn điện của các dung dịch axit,bazơ và muối trong nớcNgay từ năm 1887, A-rê-ni-ut (S. Arrhenius, 1859 1927, ngờiThuỵ Điển đợc giải Nobel về hoá học năm 1903) đã chỉ ra rằngtính dẫn điện của các dung dịch axit, bazơ và muối là do trongdung dịch của chúng có các tiểu phân mang điện tích chuyểnđộng tự do đợc gọi là các ion.Nh vậy các axit, bazơ và muối khi hoà tan trong nớc phân li racác ion, nên dung dịch của chúng dẫn điện.Ngời ta gọi quá trình phân li các chất trong nớc ra ion làsự điện li. Những chất tan trong nớc phân li ra ion đợc gọilà những chất điện li.(*)Vậy axit, bazơ và muối là những chất điện li.II Cơ chế của quá trình điện li1. Cấu tạo của phân tử H2OPhân tử H2O có cấu tạo nh hình 1.2a. Liên kết O H là liên kếtcộng hoá trị phân cực, cặp electron dùng chung lệch về phíaoxi, nên ở oxi có d điện tích âm, còn ở hiđro có d điện tích dơng. Vì vậy, phân tử H2O là phân tử phân cực.*(*) Nhiều chất khi nóng chảy cũng phân li ra ion, nên ở trạng thái nóngchảy chúng dẫn điện đợc. Trong một số tài liệu, ngời ta cũng đề cập đếnchất điện li loại này, thí dụ Al 2O3.5Hình 1.2. a) Cấu tạo của phân tử nớc ; b) Mô hình đặc của phân tử nớc2. Quá trình điện li của NaCl trong nớcNaCl là hợp chất ion, nghĩa là gồm những cation Na + và anionCl liên kết với nhau bằng lực tĩnh điện. Khi cho NaCl tinh thểvào nớc, những ion Na+ và Cl trên bề mặt tinh thể hút vềchúng các phân tử H 2O (cation hút đầu âm và anion hút đầudơng). Quá trình tơng tác giữa các phân tử nớc phân cực vàcác ion của muối kết hợp với sự chuyển động hỗn loạn khôngngừng của các phân tử nớc làm cho các ion Na + và Cl của muốitách dần khỏi tinh thể và hoà tan trong nớc (hình 1.3).Từ sơ đồ trên ta thấy sự điện li của NaCl trong nớc có thể đợcbiểu diễn bằng phơng trình điện li nh sau :NaCl (dd) Na+ (dd) + Cl (dd)Tuy nhiên, để đơn giản ngời ta thờng viết :NaCl Na+ + ClHình 1.3. Sơ đồ quá trình điện li ra ion của tinh thể NaCl trong nớc.63. Quá trình điện li của HCl trong nớcPhân tử hiđro clorua (HCl) cũng là phân tử phân cực tơngtự phân tử nớc. Cực dơng ở phía hiđro, cực âm ở phía clo.Khi tan trong nớc, các phân tử HCl hút về chúng những cực ngợc dấu của các phân tử nớc. Do sự tơng tác giữa các phân tử nớcvà phân tử HCl, kết hợp với sự chuyển động không ngừng củacác phân tử nớc dẫn đến sự điện li phân tử HCl ra các ion H +và Cl (hình 1.4).Hình 1.4. Sơ đồ quá trình điện li ra ion của phân tử HCl trong nớc.Phơng trình điện li của HCl trong nớc nh sau :HCl H+ + ClTrong các phân tử ancol etylic, đờng, glixerol, có sự phân cựcnhng rất yếu, nên dới tác dụng của các phân tử nớc chúng khôngthể phân li thành ion đợc, chúng là các chất không điện li.Bài tập1. Sự điện li, chất điện li là gì ? Những loại chất nào là chất điện li ? Lấymột số thí dụ về chất điện li và chất không điện li.2. Tại sao các dung dịch axit, bazơ và muối dẫn điện đợc ?3. Cơ chế của quá trình điện li chất điện li là hợp chất ion và hợp chất cộnghoá trị phân cực nh thế nào ?4. Trong số các chất sau, những chất nào là chất điện li ?H2S, SO2, Cl2, H2SO3, CH4, NaHCO3, Ca(OH)2, HF, C6H6, NaClO.5. Trờng hợp nào sau đây không dẫn điện đợc ?a. KCl rắn, khan.b. Nớc biển.c. Nớc sông, hồ, ao.d. Dung dịch KCl trong nớc.76. Chất nào dới đây không điện li ra ion khi hoà tan trong nớc ?A. MgCl2, B. HClO3, C. C6H12O6 (glucozơ), D. Ba(OH)2,7. Dung dịch nào sau đây không dẫn điện đợc ?A. HCl trong C6H6 (benzen).B. CH3COONa trong nớc.B. Ca(OH)2 trong nớc.D. NaHSO4 trong nớc.Phân loại các chất điện liBài 2(1 tiết)Bài27(1tiết) Hiểu độ điện li và cân bằng điện li là gì. Hiểu thế nào là chất điện li mạnh, chất điện liyếu.I Độ điện li1. Thí nghiệmDùng bộ dụng cụ nh hình 1.1. Đổ vào cốc một lợng dung dịchHCl 0,1M. Nhúng cặp điện cực vào đó, nối dụng cụ với nguồnđiện, bóng đèn sáng rõ.Làm lại thí nghiệm, nhng thay dung dịch HCl bằng dung dịchCH3COOH 0,1M, bóng đèn sáng yếu hơn.Hai thí nghiệm trên chứng tỏ rằng : nồng độ các ion trongdung dịch HCl lớn hơn nồng độ các ion trong dung dịchCH3COOH, nghĩa là số phân tử HCl phân li ra ion nhiều hơn sovới số phân tử CH3COOH phân li ra ion.2. Độ điện liĐể chỉ mức độ phân li ra ion của chất điện li, ngời ta dùng kháiniệm độ điện li.8Độ điện li (anpha) của chất điện li là tỉ số số phân tửphân li ra ion (n) và tổng số số phân tử hoà tan (no).=nnoĐộ điện li của các chất điện li khác nhau nằm trong khoảng 0 < 1. Khi một chất có = 0, quá trình điện li không xảy ra, đólà chất không điện li. Độ điện li thờng đợc biểu diễn dới dạng phầntrăm. Thí dụ, trong dung dịch CH3COOH 0,043M, cứ 100 phân tửhoà tan chỉ có 2 phân tử phân li ra ion, độ điện li là :=2= 0,02100hay 2%II Chất điện li mạnh và chất điện li yếu1. Chất điện li mạnhChất điện li mạnh là chất khi tan trong nớc(*), các phân tử hoàtan đều phân li ra ion.Vậy chất điện li mạnh có = 1. Đó là các axit mạnh, nh HCl,HNO3, HClO4, H2SO4,... ; các bazơ mạnh, nh NaOH, KOH,Ba(OH)2... và hầu hết các muối.Trong phơng trình điện li của chất điện li mạnh, ngời ta dùngmột mũi tên chỉ chiều của quá trình điện li. Thí dụ :Na2CO3 2Na+ + CO32Vì sự điện li của Na2CO3 là hoàn toàn, nên ta dễ dàng tínhđợc nồng độ ion trong dung dịch khi biết nồng độ của Na 2CO3.Thí dụ, trong dung dịch Na2CO3 0,1M, nồng độ ion Na+ là 0,2M*(*) Tất cả các chất đều ít nhiều tan trong nớc. Thí dụ, ở 25 oC độ hoà tancủa BaSO4 là 1,0.10 5 mol/l, của AgCl là 1,2.10 5 mol/l, của CaCO 3 là 6,9.10 5mol/l, của Fe(OH) 2 là 5,8.10 6 mol/l.9và nồng độ ion CO32 là 0,1M, vì một mol phân tử Na2CO3 phân2li ra hai mol ion Na+ và một mol ion CO3 .2. Chất điện li yếuChất điện li yếu là chất khi tan trong nớc chỉ có một phầnsố phân tử hoà tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại d ớidạng phân tử trong dung dịch.Vậy độ điện li của chất điện li yếu nằm trong khoảng 0 < < 1.Những chất điện li yếu là các axit yếu, nh CH3COOH, HClO,H2S, HF, H2SO3, H2CO3... ; các bazơ yếu, nh Bi(OH)3, Mg(OH)2v.v... Trong phơng trình điện li của chất điện li yếu, ngời tadùng hai mũi tên ngợc chiều nhau thay cho một mũi tên trong trờng hợp đối với chất điện li mạnh. Thí dụ :CH3COOH H+ + CH3COOa) Cân bằng điện liSự phân li của chất điện li yếu là quá trình thuận nghịch,khi nào tốc độ phân li và tốc độ kết hợp các ion tạo lại phân tửbằng nhau, cân bằng của quá trình điện li đợc thiết lập. Cânbằng điện li cũng là cân bằng động.Giống nh mọi cân bằng hoá học khác, cân bằng điện li cũngcó hằng số cân bằng K và tuân theo nguyên lí chuyển dịchcân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê.b) ảnh hởng của sự pha loãng đến độ điện liKhi pha loãng dung dịch, độ điện li của các chất điện li đềutăng.Thí dụ, ở 25oC độ điện li của CH3COOH trong dung dịch0,100M là 1,32%, trong dung dịch 0,043M là 2% và trong dungdịch 0,010M là 4,11%.10Có thể giải thích hiện tợng này nh sau. Khi pha loãng dungdịch, các ion dơng và âm của chất điện li ở cách xa nhau hơn,ít có điều kiện va chạm vào nhau để tạo lại phân tử, trong khiđó sự pha loãng không cản trở đến sự phân li của các phân tử.Bài tập1. Độ điện li là gì ? Thế nào là chất điện li mạnh, chất điện li yếu ? Lấymột số thí dụ chất điện li mạnh, chất điện li yếu và viết phơng trìnhđiện li của chúng.2. Cân bằng sau tồn tại trong dung dịch : CH3COOH H+ + CH3COOĐộ điện li của CH3COOH sẽ biến đổi nh thế nào ?a. Khi nhỏ vào vài giọt dung dịch HCl.b. Khi pha loãng dung dịch.c. Khi nhỏ vào vài giọt dung dịch NaOH.Hãy chọn câu trả lời đúng.3. Chất điện li mạnh có độ điện li :a. > 1.c. < 1.b. = 1.D. 0 < < 1.Hãy chọn đáp án đúng.4.Chất điện li yếu có độ điện li :A. = 0.C. 0 < < 1.B. = 1.D. < 0.Hãy chọn đáp án đúng.5. Có hai chất điện li AB và CD, trong đó A và C đều có số oxi hoá +I, chúnglà các chất tan đợc trong nớc. Một là chất điện li mạnh và một là chất điệnli yếu. Bằng phơng pháp thực nghiệm nào có thể phân biệt đợc chúng ?Mô tả phơng pháp đó.116. Tính nồng độ mol của cation và anion trong các dung dịch sau :a) Na3PO4 0,1M.b) HNO3 0,02M.c) KOH 0,01M.7 . a) Chứng minh rằng độ điện li có thể tính bằng công thức sau :*=CCoTrong đó có Co là nồng độ mol của chất hoà tan, C là nồng độ mol củachất hoà tan phân li ra ion.b) Tính nồng độ mol của CH 3COOH, CH3COO và H+ trong dung dịchCH3COOH 0,043M khi quá trình điện li ở trạng thái cân bằng, biết rằngđộ điện li của CH3COOH bằng 2%.12axit, bazơ và muốiBài 3(2 tiết)Bài27(1tiết) Biết thế nào là axit, bazơ theo thuyết A-rê-ni-ut vàthuyết Bron-stêt. Biết viết phơng trình phân li của các axit, bazơvàmuốitrong nớc. Biết hằng số phân li axit, hằng số phân li bazơ làgì và sử dụng chúng để giải các bài tập đơn giản.I Axit và bazơ theo thuyết A-rê-ni-ut1. Định nghĩaa) Axit là chất khi tan trong nớc phân li ra cation H+.Thí dụ :HCl H+ + ClCH3COOH H+ + CH3COOCác dung dịch axit đều có một số tính chất chung, đó làtính chất của các cation H+ trong dung dịch.b) Bazơ là chất khi tan trong nớc phân li ra anion OH .Thí dụ :NaOH Na++ OHCác dung dịch bazơ đều có một số tính chất chung, đó làtính chất của các anion OH trong dung dịch.2. Axit nhiều nấc, bazơ nhiều nấca) Axit nhiều nấcTừ hai thí dụ trên ta thấy mỗi phân tử axit HCl, CH 3COOH chỉphân li một nấc ra ion H+. Những axit đó là các axit một nấc.Có những axit, mà phân tử phân li nhiều nấc ra ion H +, nhmột vài thí dụ dới đây : Sự phân li của H2SO4 :13H2SO4 H+ + HSO4 : sự điện li hoàn toànHSO4H+ + SO242: K = 10Phân tử H2SO4 phân li hai nấc ra ion H+, nó là axit hai nấc.. Sự phân li của H3PO4 :H3PO4 H+ + H2PO4: K1 = 7,6.103H2PO4 H+ + HPO24: K2 = 6,2.108HPO24H+ + PO34: K3 = 4,4.1013Phân tử H3PO4 phân li ba nấc ra ion H+, nó là axit ba nấc.Những axit mà phân tử phân li nhiều nấc ra ion H + là cácaxit nhiều nấc.b) Bazơ nhiều nấcTrờng hợp NaOH ở thí dụ trên cho thấy, phân tử chỉ phân limột nấc ra nhóm OH , nó là bazơ một nấc.Có nhiều bazơ mà phân tử phân li nhiều nấc ra ion OH làcác bazơ nhiều nấc. Thí dụ :Ca(OH)2 Ca(OH)+ + OH : sự điện li hoàn toànCa(OH) +Ca2+ + OH: K = 4.102Phân tử Ca(OH)2 phân li hai nấc ra ion OH , nó là bazơ hainấc(*).3. Hiđroxit lỡng tínhHiđroxit lỡng tính là chất khi tan trong nớc vừa có thể phânli nh axit, vừa có thể phân li nh bazơ.Thí dụ, Zn(OH)2 là hiđroxit lỡng tính :Zn(OH)2 Zn2+ + 2OH*: Phân li kiểu bazơ(*) Các axit mạnh nhiều nấc và bazơ mạnh nhiều nấc chỉ phân li mạnhở nấc thứ nhất, từ nấc thứ hai trở đi là yếu, trừ khi dung dịch rất loãng.14Zn(OH)2 2H+ + Zn O22(**): Phân li kiểu axitĐể thể hiện tính axit của Zn(OH) 2 ngời ta thờng viết nó dớidạng H2ZnO2.Một số hiđroxit lỡng tính thờng gặp là Al(OH)3, Zn(OH)2,Pb(OH)2, Sn(OH)2, Cr(OH)3, Cu(OH)2. Chúng đều tan ít trong nớcvà có lực axit, lực bazơ đều yếu.II khái niệm về Axit và bazơ theo thuyết Bron-stêt(*)1. Định nghĩaAxit là chất nhờng proton (H+). Bazơ là chất nhận proton.Axit Bazơ + H+Thí dụ 1 :CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COOTrong phản ứng này, CH3COOH nhờng H+ cho H2O, nó là axit ;H2O nhận H+, nó là bazơ. Theo phản ứng nghịch CH 3COO nhậnH+, nó là bazơ, còn H3O+ nhờng H+, nó là axit.Thí dụ 2 :NH3 + H2O NH+4 + OHNH3 là bazơ vì nó nhận H +, còn H2O trong phản ứng này làaxit. Theo phản ứng nghịch NH+4 là axit và OH là bazơ.Thí dụ 3 :HCO3 + H2O 2H3O+ + CO32 làTrong phản ứng này, HCO3 và H3O+ là axit, H2O và CO3bazơ.HCO3 + H2O H2CO3 + OHở đây HCO3 và OH là bazơ, H2O và H2CO3 là axit. Vậy HCO3là chất lỡng tính.*2(**) Thực ra trong dung dịch nớc tồn tại dới dạng [Zn(OH) 4] , có thể do2quá trình kết hợp với các phân tử nớc : ZnO22 + 2H2O [Zn(OH)4] .(*) Trong một số tài liệu gọi là thuyết Bron-stêt Lau-ri (J. N. Brửnsted,1879 1947, nhà hoá học Đan Mạch, T. Lowry, 1874 1936, nhà hoá họcAnh). Thuyết này cũng có tên gọi là thuyết proton.15Nhận xét : Tuỳ từng trờng hợp phân tử H2O, có thể đóng vaitrò axit hay bazơ, nó là chất lỡng tính. Theo thuyết Bron-stêt, axit và bazơ có thể là phântử hoặc ion.2. Ưu điểm của thuyết Bron-stêtTheo thuyết A-rê-ni-ut, trong phân tử axit phải có hiđro vàphân li ra H+ trong nớc, trong phân tử bazơ phải có nhóm OH vàphân li ra OH trong nớc. Vậy thuyết A-rê-ni-ut chỉ đúng cho trờng hợp dung môi là nớc. Mặt khác, có những chất không chứanhóm OH, nhng chúng là bazơ, nh NH3, các amin(**) thì thuyếtA-rê-ni-ut không giải thích đợc.Thuyết Bron-stêt tổng quát hơn, nó áp dụng đúng cho bất kìdung môi nào có khả năng nhờng và nhận proton, cả khi vắngmặt dung môi. Tuy nhiên, ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu tínhchất axit bazơ trong dung môi nớc, nên cả hai thuyết đều chokết quả giống nhau.III Hằng số phân li axit và bazơ1. Hằng số phân li axitSự phân li axit yếu trong nớc là quá trình thuận nghịch, ởtrạng thái cân bằng có thể áp dụng biểu thức hằng số cân bằngcho nó. Thí dụ :CH3COOH H++ CH3COO (1); H+ CH COO 3Ka = CH3COOH Trong đó : [H+], [CH3COO ] và [CH3COOH] là nồng độ của H+,CH3COO và CH3COOH lúc cân bằng, tính bằng mol/l.Cân bằng trong dung dịch CH3COOH có thể viết :(2)CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO H3O+ CH3COO Ka =[ CH3COOH ]*16(**) Các amin sẽ học ở phần các chất hữu cơ lớp 12.;H2O trong cân bằng (2) là dung môi, trong dung dịch loãngnồng độ của H2O đợc coi là hằng số, nên không có mặt trongbiểu thức tính K.Phơng trình (1) đợc viết theo thuyết A-rê-ni-ut, phơng trình(2) đợc viết theo thuyết Bron-stêt. Hai cách viết này cho kết quảgiống nhau, nghĩa là giá trị Ka không đổi, vì trong một dungdịch [H+] = [H3O+].Ka là hằng số phân li axit. Đối với axit xác định, Ka chỉ phụthuộc vào nhiệt độ.Giá trị Ka của axit càng nhỏ, lực axit của nó càng yếu. Thí dụ,ở 25oC, Ka của CH3COOH là 1,75.10 5 và của HClO là 5.10 8. Vậylực axit của HClO yếu hơn của CH 3COOH, nghĩa là nếu hai axitcó cùng nồng độ mol thì nồng độ mol của H + trong dung dịchHClO nhỏ hơn.2. Hằng số phân li bazơ+Thí dụ, NH3 ở trong nớc là bazơ yếu : NH3 + H2O NH4 + OHLúc cân bằng ta có : K b =[NH+4 ][OH ]; trong đó[NH3]NH+4 ], [OH], [NH3] là nồng độ mol của NH+4 , OH, NH3 lúc cânbằng ; Kb là hằng số phân li bazơ. Kb của một bazơ xác định chỉphụ thuộc vào nhiệt độ. Giá trị Kb của bazơ càng nhỏ, lực bazơcủa nó càng yếu.IV Muối1. Định nghĩaMuối là hợp chất, khi tan trong nớc phân li ra cation kim loại+(hoặc cation NH4 ) và anion gốc axit.Thí dụ :+2(NH4)2SO4 2 NH4 + SO4NaHCO3 Na+ + HCO317Muối mà trong phân tử không còn hiđro có khả năng phân lira ion H+ (hiđro có tính axit)(*) đợc gọi là muối trung hoà. Thídụ, NaCl, (NH4)2SO4, Na2CO3.Nếu trong phân tử muối vẫn còn hiđro có khả năng phân li raion H+, thì muối đó đợc gọi là muối axit. Thí dụ, NaHCO3,NaH2PO4, NaHSO4.Ngoài ra còn có một số muối phức tạp thờng gặp nh muốikép : NaCl.KCl ; KCl.MgCl2.6H2O ;... phức chất : [Ag(NH3)2]Cl ;[Cu(NH3)4]SO4 ;...2. Sự điện li của muối trong nớcHầu hết các muối (kể cả muối kép) khi tan trong nớc phân lihoàn toàn ra cation kim loại (hoặc cation NH+4 ) và anion gốc axit(trừ một số muối nh HgCl2, Hg(CN)2 v.v... là các chất điện li yếu).Thí dụ :K2SO42 2K+ + SO4NaCl . KCl Na+ + K+ + 2ClNaHSO3 Na+ + HSO3Nếu gốc axit còn chứa hiđro có tính axit, thì gốc này phân liyếu ra H+. Thí dụHSO3 H+ + SO32Phức chất khi tan trong nớc phân li hoàn toàn ra ion phức (ionphức nằm trong dấu móc vuông), sau đó ion phức điện li yếu racác cấu tử thành phần. Thí dụ :[Ag(NH3)2]Cl[Ag(NH3)2]+ + Cl[Ag(NH3)2]+*Ag+ + 2NH3(*) Trong phân tử một số muối nh Na2HPO 3, NaH2PO2, vẫn còn hiđro,nhng là muối trung hoà vì các hiđro đó không có tính axit.18Bài tập1. Phát biểu các định nghĩa axit và bazơ theo thuyết A-rê-ni-ut và thuyếtBron-stêt. Lấy các thí dụ minh hoạ.2. Thế nào là bazơ một nấc và nhiều nấc, axit một nấc và nhiều nấc, hiđroxit lỡng tính, muối trung hoà, muối axit ? Lấy các thí dụ và viết phơng trìnhđiện li của chúng trong nớc.3. Hằng số phân li axit, hằng số phân li bazơ là gì ? Lấy thí dụ.4. Kết luận nào dới đây là đúng theo thuyết A-rê-ni-ut ?A. Một hợp chất trong thành phần phân tử có hiđro là một axit.B. Một hợp chất trong thành phần phân tử có nhóm OH là một bazơ.C. Một hợp chất trong thành phần phân tử có hiđro và phân li ra H + trong nớclà một axit.D. Một hợp chất là bazơ không nhất thiết phải có nhóm OH trong thànhphần phân tử.5. Theo thuyết Bron-stêt thì câu trả lời nào sau đây là đúng ?A. Trong thành phần của bazơ phải có nhóm OH.B. Axit hoặc bazơ có thể là phân tử hoặc ion.C. Trong thành phần của axit có thể không có hiđro.D. Axit hoặc bazơ không thể là ion.6. Chọn câu trả lời đúng trong số các câu dới đây :A. Giá trị Ka của một axit phụ thuộc vào nồng độ.B. Giá trị Ka của một axit phụ thuộc vào áp suất.C. Giá trị Ka của một axit phụ thuộc vào nhiệt độ.D. Giá trị Ka của axit càng nhỏ lực axit càng mạnh.7. Viết phơng trình điện li của các chất sau trong dung dịch : K 2CO3, NaClO,Na2HPO4, Na3PO4, Na2S, NaHS, Sn(OH)2.8. Hãy cho biết các phân tử và ion sau là axit, bazơ hay lỡng tính theo thuyếtBron-stêt :3+2HI ; CH3COO, H2PO4,PO4 ,NH 4 , NH3 ; S2 ; HPO4 . Minh hoạ bằng phản ứnghoá học của chúng trong dung dịch nớc.9. Viết biểu thức hằng số phân li axit K a hoặc hằng số phân li bazơ K b cho+các trờng hợp sau : HF ; CH3COO ; NH4 ; F.10. Có hai dung dịch sau :a) CH3COOH 0,1M (Ka = 1,75.105). Tính nồng độ mol của ion H+.19b) NH3 0,1M (Kb = 1,80.105). Tính nồng độ mol của ion OH.Sự điện li của nớc. ph.Chất chỉ thị axit - bazơBài 4(2 tiết)Bài27(1tiết) Hiểu tích số ion của nớc là gì. Hiểu cách đánh giá độ axit và độ kiềm của cácdung dịch theo nồng độ ion H+ và pH. Biết màu của vài chất chỉ thị trong dung dịch ởcác khoảng pH khác nhau.I nớc là chất điện li rất yếu1. Sự điện li của nớcBằng dụng cụ đo chính xác thấy nớc cũng dẫn điện nhng cựckì yếu, vì nớc là chất điện li rất yếu : H2O H+ + OH(1) H3O+ + OHH2O + H2O(2)(bazơ) (axit)(axit)(bazơ)Phơng trình điện li (1) đợc viết theo thuyết A-rê-ni-ut. Phơng trình (2) đợc viết theo thuyết Bron-stêt. Hai cách viết nàycho những hệ quả giống nhau.2. Tích số ion của nớcTừ phơng trình (1) ta có thể viết đợc biểu thức hằng số[H+ ][OH ][H2O]Thực nghiệm đã xác định đợc rằng, ở nhiệt độ thờng cứ 555triệu phân tử nớc thì chỉ có một phân tử phân li ra ion, nên[H2O] đợc coi là hằng số. Từ đó, đặt :K H O = K[H2O] = [H+] [OH]cân bằng K của phản ứng :220K =Hằng số K H2O đợc gọi là tích số ion của nớc, nó là hằng số ởnhiệt độ xác định. ở 25oC, hằng số này bằng 1,0.10 14 ( K H2O =[H+].[OH ] = 1,0.10 14)Tích số ion của nớc là hằng số cả trong dung dịch loãng của cácchất khác nhau.Vì một phân tử H2O phân li ra một ion H + và một ion OH ,nên trong nớc:[H+] = [OH ] = 1014 = 1,0.10 7 mol/l.Nớc là môi trờng trung tính, nên có thể định nghĩa môi trờngtrung tính là môi trờng trong đó [H+] = [OH ] = 1,0.10 7M.3. ý nghĩa tích số ion của nớca) Môi trờng axit : Khi hoà tan axit vào nớc, nồng độ H+ tănglên, cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch, làm giảmbớt nồng độ H + thêm vào và nồng độ OH trong cân bằng, saocho tích số ion của nớc không đổi.Thí dụ, hoà tan axit vào nớc để nồng độ H+ bằng 10 3 mol/l1014 1014thì nồng độ OH là : [OH ] = + = 3 = 1,0.10 11 mol/l.H 10Vậy môi trờng axit là môi trờng trong đó [H+] > [OH ] hay [H+]> 1,0.10 7 M.b) Môi trờng kiềm(*): Khi hoà tan bazơ vào nớc, nồng độ OHtăng lên, cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch, làmgiảm bớt nồng độ OH thêm vào và nồng độ H+ trong cân bằngsao cho tích số ion của nớc không đổi. Thí dụ,hoà tan bazơ vào nớc để nồng độ OH bằng 10 5M thì nồng độH+ là :*(*) Khi bazơ tan trong nớc tạo thành dung dịch có tính kiềm. Môi trờngcủa nó đợc gọi là môi trờng kiềm.2110141014[H ] = = 1,0.10 9 M =5OH 10Vậy môi trờng kiềm là môi trờng trong đó : [H+] < [OH ] hay+ [H+] <10>Những thí dụ trên cho thấy, nếu biết nồng độ H + trong dungdịch nớc, thì nồng độ OH cũng đợc xác định và ngợc lại. Vìvậy, độ axit và độ kiềm của dung dịch có thể đợc đánh giáchỉ bằng nồng độ H+ :Môi trờng axit[H+] > 1,0.10 7M:[H+] = 1,0.10 7MMôi trờng trung tính :: [H+] < 1,0.10 7MMôi trờng kiềmII Khái niệm về pH. Chất chỉ thị axit bazơ1. Khái niệm về pHNh đã thấy ở trên, dựa vào nồng độ H + trong dung dịch nớccó thể đánh giá đợc độ axit và độ kiềm của dung dịch. Nhngdung dịch thờng dùng có nồng độ H + nhỏ, để tránh ghi nồngđộ H+ với số mũ âm, ngời ta dùng pH với quy ớc nh sau :[H+] = 10pH(*)M hoặc nếu [H+] = 10aM thì pH = a.Thí dụ : [H+] = 1,0.10 1M pH = 1 : môi trờng axit.[H+] = 1,0.10 7M pH = 7 : môi trờng trung tính.[H+] = 1,0.10 11M pH = 11 : môi trờng kiềm.Thang pH thờng dùng là từ 0 đến 14 :(22+*) Về mặt toán học pH = lg[H ]Giá trị pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế. Chẳng hạn, pH củamáu ngời và động vật có giá trị không đổi nghiêm ngặt. Thựcvật có thể sinh trởng bình thờng chỉ khi giá trị pH của dungdịch trong đất ở trong khoảng xác định đặc trng cho mỗi loạicây. Tốc độ ăn mòn kim loại trong nớc tự nhiên phụ thuộc rấtnhiều vào pH của nớc mà kim loại tiếp xúc.2. Chất chỉ thị axit bazơChất chỉ thị axitbazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộcvào giá trị pH của dung dịch. Thí dụ, màu của hai chất chỉ thịaxit bazơ là quỳ và phenolphtalein trong các khoảng pH khácnhau đợc đa ra trong bảng 1.1.Bảng 1.1. Màu của quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ởcác khoảng pH khác nhauQuỳPhenolphtaleinpH < 5đỏpH = 5 8tímpH < 8,3không màupH > 8xanhpH 8,3hồng(**)Trộn lẫn một số chất chỉ thị có khoảng pH đổi màu kế tiếpnhau, ta đợc hỗn hợp chất chỉ thị axit bazơ vạn năng. Dùngbăng giấy tẩm dung dịch hỗn hợp này có thể xác định đợc giátrị gần đúng pH của dung dịch.Để xác định giá trị tơng đối chính xác pH của dung dịch ngời ta dùng máy đo pH.Bài tập1. Phát biểu các định nghĩa môi trờng axit, trung tính và kiềm theo nồngđộ H+ và pH.2. Chất chỉ thị axit bazơ là gì ? Hãy cho biết màu của quỳ vàphenolphtalein trong dung dịch với các khoảng pH khác nhau.3. Một dung dịch có [OH] = 2,5.1010M. Môi trờng của dung dịch là*(**) Trong dung dịch xút đặc màu hồng bị mất.23A. AxitđợcB. KiềmC. Trung tínhD. Không xác địnhHãy chọn đáp án đúng.4.Cần bao nhiêu gam NaOH để pha chế 300 ml dung dịch có pH = 10 ?5. a) Tính pH của dung dịch chứa 1,46g HCl trong 400 ml.b) Tính pH của dung dịch tạo thành sau khi trộn 100 ml dung dịch HCl1,000M với 400 ml dung dịch NaOH 0,375M.6.Trong dung dịch HNO3 0,01M tích số ion của nớc ở nhiệt độ bất kì là :A. [H+] [OH] = 1014.B. [H+] [OH] > 1014.C. [H+] [OH] < 1014.D. Tuỳ thuộc vào nhiệt độ.Hãy chọn đáp án đúng.7. Một dung dịch có [OH ] = 4,2.10 3M, đánh giá nào dới đây là đúng ?A. pH = 3 ;B. pH = 4 ;C. pH < 3 ;D. pH > 4.8. Một dung dịch có pH = 5, đánh giá nào dới đây là đúng ?A. [H+] = 2,0.10 5M ;9.B. 5,0.10 4M ;C. 1,0.10 5M ;D. 1,0.10 4M.Ka(CH3COOH) = 1,75.105 ; Ka(HNO2) = 4.10 4. Khi quá trình điện litrong dung dịch ở trạng thái cân bằng, đánh giá nào dới đây là đúng ?++A. [H ]CH3COOH > [H ]HNO2 .C. pH(CH3COOH) < pH(HNO2)++B. [H ]CH3COOH < [H ]HNO2 .D. [CH3COO ] > [NO2 ].10. Hai dung dịch axit đa ra ở câu 9 cùng nồng độ mol và cùng nhiệt độ,axit nào có độ điện li lớn hơn?T liệupH và sự sâu răngRăng đợc bảo vệ bởi lớp men cứng, dày khoảng 2mm. Lớp men này là hợpchất Ca5(PO4)3 OH và đợc tạo thành bằng phản ứng :5Ca2+ + 3 PO43 + OH Ca5(PO4)3OH (1)Quá trình tạo lớp men này là sự bảo vệ tự nhiên của con ng ời chống lạibệnh sâu răng.Sau bữa ăn, vi khuẩn trong miệng tấn công các thức ăn còn lu lại trên răngtạo thành các axit hữu cơ nh axit axetic, axit lactic. Thức ăn với hàm lợng đờngcao tạo điều kiện tốt nhất cho việc sản sinh ra các axit đó.Lợng axit trong miệng tăng, pH giảm, làm cho phản ứng sau xảy ra : H + +OH H2O24Khi nồng độ OH giảm, theo nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê, cân bằng (1) chuyểndịch theo chiều nghịch và men răng bị mòn, tạo điều kiện cho sâu răngphát triển.Biện pháp tốt nhất phòng sâu răng là ăn thức ăn ít chua, ít đờng, đánhrăng sau khi ăn. Ngời ta thờng trộn vào thuốc đánh răng NaF hay SnF2, vì ion Ftạo điều kiện cho phản ứng sau xảy ra :5Ca2+ + 3 PO43 + F Ca5(PO4)3FHợp chất Ca5(PO4)3 F là men răng thay thế một phần Ca5(PO4)3OH.ở nớc ta, một số ngời có thói quen ăn trầu rất tốt cho việc tạo men răngtheo phản ứng (1), vì trong trầu có vôi tôi Ca(OH) 2, chứa Cacho cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều thuận.2+và OH làm25Luyện tậpAxit, bazơ và muốiBài 5(1 tiết)Bài27(1tiết) Củng cố kiến thức về axit, bazơ và muối. Rèn luyện kĩ năng tính pH của các dung dịch axitmột nấc và bazơ một nấc.I kiến thức cần nắm vững1. Axit là chất khi tan trong nớc phân li ra cation H+ (theo thuyếtA-rê-ni-ut) hoặc axit là chất nhờng proton H+ (theo thuyếtBron-stêt).Bazơ là chất khi tan trong nớc phân li ra anion OH (theothuyết A-rê-ni-ut) hoặc bazơ là chất nhận proton H+ (theothuyết Bron-stêt).2. Chất lỡng tính là chất vừa có thể thể hiện tính axit, vừa cóthể thể hiện tính bazơ.3. Muối là hợp chất khi tan trong nớc, phân li hoàn toàn ra cationkim loại (hoặc cation NH+4 ) và anion gốc axit.Nếu gốc axit còn chứa hiđro có tính axit, thì nó phân li yếura cation H+ và anion gốc axit.4. Hằng số phân li axit Ka và hằng số phân li bazơ K b là các đạilợng đặc trng cho lực axit và lực bazơ của axit yếu và bazơyếu trong nớc.5. Tích số ion của nớc là K H2O = [H+] [OH] = 1,0.1014(ở 25oC).Nó là hằng số trong nớc cũng nh trong dung dịch loãng của cácchất khác nhau.6. Giá trị [H+] và pH đặc trng cho các môi trờng :Môi trờng axit26: [H+] > 1,0.107M hay pH < 7Môi trờng kiềm: [H+] < 1,0.107M hay pH > 7Môi trờng trung tính : [H+] = 1,0.107M hay pH = 77. Màu của quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảngpH khác nhau (xem bảng 1.1) :II Bài tập1. Viết các biểu thức hằng số phân li axit K a hoặc hằng sốphân li bazơ Kb của các axit và bazơ sau : HClO, OCl , HNO2,.NO22. Đối với dung dịch axit yếu HNO 2 0,1M, nếu bỏ qua sự điện licủa nớc, đánh giá nào sau đây là đúng ?A. pH > 1B. pH = 1.C. [H +] > [ NO2]D. ].[H+] < [ NO23. Đối với dung dịch axit mạnh HNO 3 0,1M, nếu bỏ qua sự điệnli của nớc, đánh giá nào sau đây là đúng ?A. pH < 1.B. pH > 1.]C. [H +] = [ NO3D.][H+] > [ NO34. Khi pha loãng dung dịch một axit yếu độ điện li của nótăng. ý kiến nào sau đây là đúng ?A. Hằng số phân li axit Ka tăng.B. Hằng sốphân li axit Ka giảm.C. Hằng số phân li axit Ka không đổi.D. Không xácđịnh đợc.5. a) Hoà tan hoàn toàn 2,4g Mg trong 100 ml dung dịch HCl3M. Tính pH của dung dịch thu đợc.b) Tính pH của dung dịch thu đợc sau khi trộn 40 ml dungdịch HCl 0, 5M với 60 ml dung dịch NaOH 0,5M.27 |
