CHÖÔNG 5 – DUNG DÒCH
I.KHAÙI NIEÄM DUNG DÒCH
Heä phaân taùn = moâi tröôøng phaân taùn + chaát phaân taùn
dung moâi + chaát tan
1
mdd = m dm (löôïng lôùn) + m ct (löôïng nhoû)
Phaân loaïi :
Döïa vaøo traïng thaùi taäp hôïp:
Chaát PT
Moâi tröôøng PT
Raén
Raén
Loûng Loûng
Khí Khí
Döïa vaøo kích thöôùc cuûa chaát phaân taùn (d):
d > 10-5cm : heä phaân taùn thoâ
10-7 cm < d < 10-5 cm : heä phaân taùn cao (hệ keo)
2
d < 10-7 cm : dung dòch thöôøng
1.Dung dòch: laø hoãn hôïp ñoàng theå cuûa 2 hay nhieàu chaát
Phaàn nhieàu phaûn öùng hoùa hoïc xaûy ra trong moâi tröôøng loûng xeùt dung dòch loûng
2. Quaù trình hoøa tan:
Söï chuyeån pha: phaù vôõ maïng tinh theå, khueách taùn
Söï solvat hoùa: töông taùc cuûa chaát tan vaø dung moâi Lực tương tác=liên kết hydro;lưỡng cực-lưỡng cực;lưỡng cực-ion
3
Quy taéc: “Caùc chaát coù baûn chaát gioáng nhau thì tan vaøo nhau” Dung moâi coù cöïc – chaát tan coù cöïc; Dung moâi khoâng cöïc – chaát tan khoâng cöïc
• Vitamin A tan trong dung môi không cực (chất béo) • Vitamin C tan trong nước.
4
Vitamin nào tan trong nước và vitamin nào tan trong chất béo?
5
3.Noàng ñoä dung dòch
a.Noàng ñoä% : soá g chaát tan trong 100g dung dòch
b.Noàng ñoä mol/L : soá mol chaát tan trong 1 L dung dòch
6
c.Noàng ñoä molan: soá mol chaát tan trong 1000 g dung moâi
d.Noàng ñoä phaàn mol Ni
ni : soá mol caáu töû thöù i
ni : toång soá mol
e.Ñoä tan S : noàng ñoä chaát tan trong dung dòch baõo hoøa
Ñôn vò :- g chaát tan/100g dung moâi
-mol/L ; g/mL
7
f.Noàng ñoä ñöông löôïng: soá ñöông löôïng chaát tan trong 1 L dung dòch
Ñ: Ñöông löôïng gam
8
Caùch tính Ñ:
1.Ñöông löôïng cuûa moät nguyeân toá:
VD: FeO
KL Nguyeân töû
Al
Hoùa trò
2.Ñöông löôïng cuûa moät axit hay bazô :
VD: NaOH
KL Phaân töû
HCl
Soá H+, OH- ñaõ ñöôïc thay theá
9
3. Ñöông löôïng cuûa muoái:
VD: AlCl3
KL Phaân töû
Ñieän tích ion
Soá ion (+) hoaëc (-)
4. Ñöông löôïng cuûa chaát oxihoùa, chaát khöû
KL Phaân töû
Soá e- trao ñoåi
+3
+2
-1
0 VD: FeCl3 + KI = FeCl2 + KCl + I2
10
Ñ =? Ñ =?
Baøi taäp
1. Pha 16 g ñöôøng C6H12O6 trong 100g nöôùc. Tính noàng ñoä C%, CM, noàng ñoä molan Cm, noàng ñoä phaàn mol. (Cho dnöôùc =1g/mL)
2. Cho dung dòch ñöôøng C6H12O6 5%. Tính noàng ñoä
molan? Noàng ñoä phaàn mol cuûa chaát tan?
3. Dung dòch chöùa chaát tan coù noàng ñoä molan Cm =1,82.
11
Tính noàng ñoä phaàn mol cuûa chaát tan?
II.DUNG DÒCH CHAÁT TAN KHOÂNG ÑIEÄN LY
1.Aùp suaát hôi baõo hoøa
Dung moâi loûng bay hôi aùp suaát hôi treân beà maët
Quaù trình ñaït caân baèng : P hôi baõo hoøa
Phôi baõo hoøa = const ôû nhieät ñoä xaùc ñònh Phbhdung moâi > P hbh dung moâi treân dung dòch : (P0 > P1)
Ñònh luaät Raoult I :
P = P0Nct
12
P1 = P0. Ndm
P0: aùp suaát hbh cuûa dung moâi P1: aùp suaát hbh treân dd Ndm: Phaàn mol dung moâi Nct: phaàn mol chaát tan P = P0–P1
2.Nhieät ñoä soâi vaø nhieät ñoä ñoâng ñaëc:
Nhieät ñoä soâi: laø nhieät ñoä maø P hbh = P moâi tröôøng Nhieät ñoä ñoâng ñaëc: laø nhieät ñoä maø P hbh pha loûng = P hbh pha raén
T0s dung moâi < T0s dung dòch
T0
ñ dung moâi > T0
ñ dung dòch
Ñònh luaät Raoult II
dm
Vôùi ts = ts ts = ks Cm
dd
tñ = tñ
dd – ts dm – tñ
tñ = kñ .Cm
13
ks ; kñ : haèng soá nghieäm soâi, nghieäm ñoâng
Cm : noàng ñoä molan
Dung moâi
kñ (ñoä/mol)
ks (ñoä/mol)
Nhieät ñoä ñoâng ñaëc (oC)
Nhieät ñoä soâi (oC)
0,00
1,86
100,0
0,52
H2O
Aceton
- 95,35
2,40
56,2
1,71
Benzen
5,50
5,12
80,1
2,53
- 23,00
1,79
76,5
2,11
CCl4
Phenol
43,00
29,80
182,0
4,95
Xyclohexan
6,5
20,10
80,7
2,79
14
3.AÙp suaát thaåm thaáu
Maøng baùn thaåm laø maøng chæ cho dung moâi ñi qua, khoâng cho chaát tan ñi qua
Hieän töôïng thaåm thaáu laø hieän töôïng khueách taùn 1 chieàu qua maøng baùn thaåm
AÙp suaát thaåm thaáu ñaëc tröng cho khaû naêng thaåm thaáu cuûa dung dòch = aùp suaát caàn taùc duïng ñeå söï thaåm thaáu khoâng xaûy ra
= CRT
Ñònh luaät vant’Hoff
Vôùi C (mol/L)
R: haèng soá khí
(atm) ; R =0,082 l.atm/mol.ñoä
T: nhieät ñoä K
15
nöôùc
nöôùc
16
áp suất thẩm thấu
Baøi taäp
1. Hoaø tan 0,45 g gluco C6H12O6 trong 100 g H2O. Tính aùp suaát thaåm thaáu, nhieät ñoä soâi, nhieät ñoä ñoâng ñaëc vaø aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa dung dòch thu ñöôïc ôû 250C, bieát ôû nhieät ñoä naøy aùp suaát hôi nöôùc baõo hoøa cuûa dung moâi baèng 23,7 mmHg, khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch baèng 1 g/ ml.
17
2. Dung dòch chöùa 8 g chaát tan trong 100g ete ñietyl soâi ôû nhieät ñoä 36,86oC. Bieát ete ñietyl nguyeân chaát soâi ôû 35,60oC , vaø ks =2,02 xaùc ñònh khoái löôïng phaân töû chaát tan.
3. Tính nhieät ñoä soâi, nhieät ñoä keát tinh cuûa dung dòch ñöôøng saccaro ( C12H22O11) 5% trong nuôùc. Tính aùp suaát hôi treân beà maët dung dòch ñöôøng naøy ôû 65oC, bieát aùp suaát hôi nöôùc baõo hoaø ôû nhieät ñoä naøy baèng 187,5 mmHg. 4. Khi hoaø tan 3,24 g löu huyønh vaøo 40 g benzen nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch taêng 0,81o. Moät phaân töû löu huyønh goàm maáy nguyeân töû ?
18
5.Dung dòch chöùa 5 g chaát khoâng bay hôi trong 100 g nöôùc coù aùp suaát hôi ôû 25oC baèng 23,412 mmHg. Tính khoái löôïng phaân töû cuûa chaát ñoù, bieát aùp suaát hôi nöôùc ôû 25oC baèng 23,756 mmHg.
III.DUNG DÒCH ÑIEÄN LY
Dung dòch ñieän ly = chaát tan ñieän ly + dung moâi
(axit, bazô, muoái) (nöôùc)
Trong dung dòch, caùc chaát ñieän ly phaân ly thaønh caùc ion döông vaø ion aâm:
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
+ + OH-
2-
dd chaát ñieän ly yeáu: chæ phaân ly moät phaàn
dd chaát ñieän ly maïnh: phaân ly hoaøn toaøn
19
NaCl Na+ + Cl- CH3COOH CH3COO- + H+ NH4OH NH4 K2SO4 2K+ + SO4
Ñoái vôùi dung dòch ñieän ly coù caùc heä soá ñaëc tröng:
1.Ñoä ñieän ly n,C: soá phaân töû , noàng ñoä bò ñieän ly
n0, C0: soá phaân töû , noàng ñoä ban ñaàu
=
0 1
n n
AB A+ + B-
Ban ñaàu
0
0
C0
=
Ñieän ly
C
C
C
0 C C 0
Caân baèng
C
C0 –C C
> 0,3 : ñieän ly maïnh
Phaân loaïi:
20
0,03 < < 0,3 : ñieän ly TB
<0,03 : ñieän ly yeáu
2.Haèng soá ñieän ly K Quaù trình ñieän ly cuûa chaát ñieän ly yeáu AmBn
Haèng soá caân baèng cuûa qt ñieän ly K : haèng soá ñieän ly
[ ] : noàng ñoä caùc chaát ôû ñieàu kieän caân baèng
Khi , K chaát ñieän ly maïnh
21
Khi , K chaát ñieän ly yeáu
Löu yù:Ñoái vôùi caùc axit HA (bazô )yeáu, haèng soá ñieän ly ñöôïc goïi laø haèng soá axit ( haèng soá bazô)
Ví duï:HNO2 coù Ka = 4,6.10-4
CH3COOH coù Ka = 1,76.10-5
HCOOH coù Ka =1,77.10-4 NH4OH coù Kb =1,76.10-5
Quan heä giöõa vaø K
+ A+ B- AB
0 0 Ban ñaàu C0
Ñieänly C0 C0 C0
22
K = C02
Caân baèng C0 (1- ) C0 C0
Khi <<1 xem 1- = 1
3.Heä soá ñaúng tröông Vant’Hoff i:
Ñoái vôùi dd ñieän ly toång soá tieåu phaântrong dung dòch seõ taêng leân khoâng tuaân theo ñònh luaät Raoult, Vant’Hoff cuûa dd khoâng ñieän ly
Ñeå söû duïng caùc ñònh luaät naøy phaûi theâm heä soá i : goïi laø heä soá ñaúng tröông (heä soá Vant’Hoff)
Dung dòch khoâng ñieän ly Dung dòch ñieän ly
P = P0N2 P’ = i.P0N2
t = k.Cm t’ = i.k.Cm
= CRT ’ = i.CRT
23
i =1 : dung dòch khoâng ñieän ly.
i > 1 : dung dòch ñieän ly
Quan heä giöõa vaø i
m : soá ion trong phaân töû chaát ñieän ly
HCl m = 2
H2SO4 m=3
1 < i m
i: heä soá Vant’Hoff : ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp nghieäm soâi, nghieäm ñoâng (ño t’ i)
24
Baøi taäp
1. Dung dòch chöùa 0,85 g ZnCl2 trong 125g H2O ñoâng ñaëc ôû –
0,23oC. Xaùc ñònh ñoä ñieän li bieåu kieán cuûa ZnCl2.
2. Tính aùp suaát thaåm thaáu ôû 17oC cuûa 1 lít dung dòch chöùa 7,1 g Na2SO4 . Cho bieát ñoä ñieän li bieåu kieán cuûa muoái Na2SO4 trong dung dòch treân baèng 69%
3. Nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch BaCl2 coù noàng ñoä 3,2% laø 100,208oC. Tính ñoä ñieän li bieåu kieán cuûa muoái BaCl2 trong dung dòch.
4. AÙp suaát hôi cuûa dung dòch chöùa 16,98 g NaNO3 trong 200 g nöôùc laø 17,02 mmHg ôû 20oC. Tính ñoä ñieän li bieåu kieán cuûa muoái NaNO3 , bieát aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä naøy laø 17,54 mmHg.
25
4. Söï ñieän ly cuûa nöôùc – chæ soá hidroâ
Söï ñieän ly cuûa nöôùc
KH2O . [H2O] = [H+].[OH-] = 10-14 Tích soá ion cuûa nöôùc Kn = [H+][OH-] = 10-14 Chæ soá pH
pH = -lg[H+] pH =7 : mt trung tính
pOH = -lg[OH-] pH >7 : mt bazô
pH + pOH = 14
pH<7 : mt axit
26
Caùch tính pH
Axit maïnh : =1 [H+] töø Caxit pH
Axit yeáu : <1
+ A-
HA H+
0
0
Ban ñaàu Ca
Ñieän ly
Ca
Ca
Ca
Caân baèng Ca (1- )
Ca
Ca
27
Ka = 2.Ca ; [H+] = Ca ; pH = -lg[H+]
Ba zô maïnh: =1 [OH-] pOH pH =14-pOH
Ba zô yeáu:
+ OH-
MOH M+
0
0
Ban ñaàu Cb
Ñieänly
Cb
Cb
Cb
Caân baèng Cb (1- )
Cb
Cb
28
Kb = 2.Cb; [OH-] = Cb; pOH = -lg[OH-]; pH = 14 -pOH
Baøi taäp 1.Tính pH cuûa nhöõng dung dòch sau : a. 0,01 mol HCl trong 50 ml dung dòch. b. 6 g CH3COOH trong 1 lít dung dòch, bieát Ka = 1,8.105 . c. 8 NaOH trong 500 ml dung dòch. d. 0,02 mol NH3 trong 0,1 lít dung dòch, bieát Kb = 1,79. 105. 2. Tính ñoä ñieän li , noàng ñoä ion H+ vaø pH cuûa dung dòch HCOOH 0,3 M , bieát haèng soá ñieän li cuûa axit laø 2,1.104. Giaû söû theå tích cuûa dung dòch khoâng thay ñoåi (theå tích dung moâi = theå tích dung dòch), tính nhieät ñoä soâi cuûa dd HCOOH 0,3M bieát khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc laø 1g/ml 3.Ñoä ñieän li cuûa axit axetic trong dung dòch CH3COOH 0,1 M baèng 1,32%. ÔÛ noàng ñoä naøo cuûa dung dòch ñoä ñieän li cuûa noù baèng 90% ? 4.Tính pH cuûa dung dòch thu ñöôïc khi troän 25 ml dung dòch HCl 0,4 M vôùi 10 ml dung dòch NaOH 0,5 M vaø 15 ml H2O. 5.Tính nhieät ñoä soâi, nhieät ñoä ñoâng ñaëc, aùp suaát thaåm thaáu cuûa 29 caùc dd ôû caâu 1. Xem Vdd = Vdm vaø nöôùc coù d =1g/ml
Söï thuûy phaân cuûa muoái
Laø phaûn öùng giöõa muoái vaø H2O laøm thay ñoåi pH
Caùc muoái bò thuûy phaân :
Muoái cuûa axit yeáu – ba zô maïnh: CH3COONa
CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-
Muoái cuûa bazô yeáu – axit maïnh: NH4Cl
NH4
+ + H2O NH4OH + H+
30
Muoái cuûa bazô yeáu – axit yeáu NH4CN
NH4
+ + H2O NH4OH + H+
CN- + H2O HCN + OH-
31
Dung dòch ñeäm
Laø dung dòch coù pH xaùc ñònh haàu nhö khoâng thay ñoåi khi pha loaõng, theâm 1 ít axit hay ba zô
Ñeäm axit (pH<7) : goàm axit yeáu vaø muoái cuûa noù
VD: CH3COOH/CH3COONa
Ñeäm bazô (pH>7) : goàm bazôyeáu vaø muoái cuûa noù
VD: NH4OH/NH4Cl
32
pK = -lgK
Caùc noäi dung töï ñoïc SGK:
a. Dung dòch chaát ñieän ly maïnh:
Thöïc teá dung dòch chaát ñieän ly maïnh cuõng khoâng phaân ly hoaøn toaøn
Duøng hoaït ñoä a thay cho C (mol/L)
a = C.f
(f: heä soá hoaït ñoä f<1)
Khi noàng ñoä dd raát loaõng a = C
b.Chaát chæ thò maøu: (ñoïc SGK)
c. Lyù thuyeát axit – ba zô
d.Phaûn öùng trung hoøa: phaûn öùng giöõa axit – ba zô
33
Chuẩn độ axit bazo
Chuaån ñoä axit – bazô:
Buret
Laø xaùc ñònh noàng ñoä cuûa axit (ba zô) chöa bieát noàng ñoä baèng caùch cho taùc duïng vôùi ba zô (axit) ñaõ bieát noàng ñoä
Bazô C2 bieát C1V1 = V2C2
Tìm V2
Erlen
Axit V1 xaùc ñònh, C1 chöa bieát
34
C1, C2 : laø noàng ñoä ñöông löôïng (N)
IV.DUNG DÒCH CHAÁT ÑIEÄN LY KHOÙ TAN
Moät soá muoái, axit, ba zô tan ít trong nöôùc chaát ñieän ly ít tan
Trong dd chaát ñieän ly ít tan cuõng toàn taïi caân baèng:
Chaát ñieän ly ít tan ñöôïc ñaëc tröng baèng ñaïi löôïng Tích soá tan (T) T = [An+]m.[Bm-]n
Laø haèng soá ôû cuûa moãi chaát ôû nhieät ñoä xaùc ñònh
35
Laø tích soá noàng ñoä ion vôùi soá muõ (heä soá) töông öùng trong dung dòch baõo hoøa
Ví duï: bieåu thöùc
T ôû 250C
AgCl(r) Ag+
dd + Cl-
dd T = [Ag+][Cl-] T =1,6.10-10 T=1,6.10-14
2-] T =1,1.10-10
T =[Ba2+].[SO4
2- T =[Ag+]2
2-] T=6,2.10-12
Fe(OH)2 Fe2+ +2OH- T= [Fe2+].[OH-]2 2- BaSO4 ↔ Ba2++SO4 Ag2CO3↔2Ag+ + CO3
. [CO3
S (mol/l)
m S
n S
Quan heä giöõa ñoä tan S vaø T
T = [An+]m[Bm-]n = (mS)m. (nS)n = mm.nn. Sm+n
2- T =[Ag+]2
2-] =4S2.S
Ví duï: Ag2CO3↔2Ag+ + CO3
. [CO3
36
S 2S S
Baøi taäp
1.Vieát bieåu thöùc tính tích soá tan vaø quan heä giöõa S (mol/l) vaø T cuûa caùc chaát sau: CaC2O4 ; CaSO4 ; Ni(OH)2 ; Ag3PO4 2. ÔÛ nhieät ñoä thöôøng tích soá tan cuûa BaSO4 laø 1,1.1010. Tính ñoä tan cuûa BaSO4 theo mol/ lit vaø gam/ lit. 3.. Bieát tích soá tan cuûa CaC2O4 laø 2ø.109. Tính ñoä tan cuûa CaC2O4 trong nöôùc. Ñoä tan cuûa CaC2O4 trong dung dòch (NH4)2C2O4 0,1M laø bao nhieâu? Xem muoái (NH4)2 C2O4 ñieän li hoaøn toaøn
4. Tính ñoä tan cuûa PbCl2 theo mol/ lit vaø gam/ lit ôû 25oC, bieát raèng tích soá tan cuûa PbCl2 ôû nhieät ñoä naøy baèng 1,6.105 (Pb = 207 , Cl = 35,5). 5. Tích soá tan cuûa Ag2C2O4 baèng 2.1012. Tính ñoä tan cuûa Ag2C2O4 trong nöôùc. Ñoä tan cuûa Ag2C2O4 seõ thay ñoåi theá naøo trong dung dòch AgNO3 0,1 M , bieát AgNO3 ñieän li hoaøn toaøn.
37
Ñieàu kieän keát tuûa vaø hoøa tan keát tuûa
Ñeå xeùt ñieàu kieän hoaëc hoøa tan tuûa AmBn trong dd:
-Tính noàng ñoä caùc ion An+ vaø Bm- trong dung dòch xeùt
-Tính tích noàng ñoä ion (theo bieåu thöùc tích soá tan)
Tx = [An+]m
x.[Bm-]n x
-So saùnh Tx vôi T:
Tích noàng ñoä ion Tx > T : coù keát tuûa (dd quaù baõo hoøa)
Tích noàng ñoä ion Tx = T : dd baõo hoøa)
38
Tích noàng ñoä ion < T : khoâng coù keát tuûa (keát tuûa bò hoøa
tan)
39