Bài giảng Hóa học - Chương 7: Dung dịch điện ly

CH

NG 7:

ƯƠ

DUNG D CH ĐI N LY

Ệ

Ị

(Th i l

ng: 5t LT + 2t BT)

ờ ượ

1. Các dung d ch Axit, Baz , mu i trong n c và ơ ố ướ

ị ữ nh ng đ c đi m c a chúng ể ủ ặ

ị ướ ố

c không Ø Các dung d ch axit, baz và mu i trong n tuân theo các đ nh lu t Raoul, Vant’ Hoff  có giá tr ị ậ th c nghi m l n h n ơ ệ ị ớ ự

ể ệ ữ ậ ị

ØĐ nghi m đúng nh ng đ nh lu t trên, ph i thêm vào m t h s đi u ch nh i > 1; g i là h s đ ng tr

ả ệ ố ẳ ộ ệ ố ề ọ ỉ

ng hay h s Vant’ Hoff. ệ ố ươ

Ø Các dung d ch axit, baz, mu i trong n d n đi n ệ

c có tính ố ị ướ

ẫ

Ø Thuy t đi n li Arrhenius: ngay sau khi hòa tan vào n

c các

ế

ệ

ướ

ch t axit, baz và mu i phân li thành các ion d

ng (cation) và

ấ

ố

ươ

âm (anion).

Ø S phân li thành ion c a các ch t tan trong dung d ch (hay

ự

ủ

ấ

ị

khi nóng ch y) đ

c g i là s đi n li.

ả

ượ ọ

ự ệ

Ø Ch t phân li thành ion trong dung d ch (hay khi nóng ch y)

ấ

ả

ị

ượ ọ

c g i là ch t đi n li. ấ

ệ

Ví d : dung d ch KCl 0,2N có i = 1,81, khi pha loãng vô cùng

ụ

ị

i= 2

2. Lý thuy t đi n li Arrhenius và Kablucôp ệ ế

• H n ch c a Arrhenius: không tính đ n s ự

ế ủ ế ạ

t ng tác gi a các ti u phân trong dung d ch. ươ ữ ể ị

Khi nói đ n s đi n li không th b qua s t ng ế ự ệ ể ỏ ự ươ

•Kablucov (Каблуков): s đi n li là s phân li

tác gi a các ion và ti u phân dung môi. ữ ể

ự ệ ự

i tác d ng c a các ti u phân c a các ch t tan d ủ ấ ướ ụ ủ ể

dung môi thành nh ng ion sonvat hóa. ữ

3. Đ đi n ly ộ ệ

+ +

n mA

(cid:219) ằ ệ

BA •Cân b ng đi n li: nm Đ đ c tr ng cho kh năng phân li các ch t đi n ly ư trong dung d ch ta s d ng đ i l

ể ặ

α ệ ấ ng đ đi n ly ộ ệ ả ử ụ ạ ượ ị

ộ ệ ử

•Đ đi n li α là t s gi a các phân t ion (n) trên t ng s phân t ổ d ch (no)

đã phân li thành đã hòa tan trong dung ỉ ố ữ ố ử

n=a on

ị

25oC ị c ướ ở

Ý nghĩa: n u nói dung d ch HF trong n ế α = 0,09 thì có ý nghĩa gì? có đ đi n li ộ ệ

ấ

ạ : phân li hoàn toàn thành ion α = 1 (các axit và baz vô c ơ

ØCác ch t đi n li m nh ệ trong dung d ch nên có ị m nh và đ i đa s các mu i trung tính). ạ

ạ ố ố

ấ ệ

ơ ể ể ả ộ ố

ố ặ

ị

α > 30%

3% < α < 30% ế trong dung d ch không phân ØCác ch t đi n li y u: ị li hoàn toàn nên có α < 1 (các axit và baz vô cô y u, ế các axit và baz h u c , có th k c m t s mu i ố ữ acid ho c mu i baz. Ø Khi xét trong dung d ch 0,1N ta có: § Các ch t đi n li m nh: ạ ệ ế α < 3% § Các ch t đi n li y u: ệ § Các ch t đi n li trung bình: ệ ấ ấ ấ

Các y u t nh h ng đ n ế ố ả ưở ế α

Ả ủ ấ

ự ế ả

Ø nh h ưở thành ion th y u, và ng ế

i. ng c a dung môi: s phân li c a ch t tan ự ủ ng x y ra y u trong dung môi có c c ườ c l ượ ạ

Ø nh h đ dung d ch gi m, và ng

ồ

ng c a n ng đ : đ đi n li tăng khi n ng i. ộ ộ ệ c l ượ ạ ủ ồ ả ưở ị Ả ộ

ng c a nhi ủ

Ø nh h Ả nhi ệ tr ườ nhi

t đ : đ đi n li tăng khi tăng ệ ộ ộ ệ t đ (không hòan toàn đúng 100%) vì đa s ố ng kèm theo s thu ng h p quá trình đi n li th ưở ộ ợ ườ ự ệ

t.ệ

Ằ

Ị

4. CÂN B NG TRONG DUNG D CH CH T ĐI N LI Y U Ệ

Ấ

Ế

4.1 Đ c đi m ặ

ể

Ø Đ i v i ch t đi n li y u, quá trình đi n li c a ế chúng trong dung d ch là

ớ ố ủ ệ ấ

quá trình thu n ngh ch . ệ ị ậ ị

Ø Trong dung d ch có cân b ng đ ng gi a các phân t trung hòa và ion c a nó.

ữ ằ ộ ị ử

ủ

+ +

n mA

BA nm

(cid:219)

4.2 Cân b ng đi n li và h ng s đi n li ố ệ ệ ằ ằ

[

nm ]

+ +

- -

n mA

(cid:219)

nB

BA nm

[

]

+ mn B [] BA nm

Ø K: h ng s đi n li hay h ng s ion hóa.

Ø Cân b ng đi n li tuân theo đ nh lu t tác d ng

ố ệ ằ ằ ố

ụ ệ ằ ậ ị

Ø K là đ i l

kh i l ng. ố ượ

ng đ c tr ng cho m i ch t đi n li và ạ ượ ư ệ ặ ấ ỗ

dung môi và ch ph thu c vào nhi ỉ ụ ộ t đ . ệ ộ

4.3 M i liên h gi a K, α và C ệ ữ ố

Ø Xét cân b ng đi n li đ n gi n:

+ +

- ệ ằ ả ơ (cid:219)

ầ ủ

C: n ng đ ban đ u c a AB ộ ồ α: đ đi n li ộ ệ

K=a C

ệ ố ớ ớ ơ

ừ ặ ỗ ậ ậ ằ

ấ ả ặ ư

ứ ỉ

ØĐ i v i ch t đi n li AmBn có m ho c n l n h n 1, s phân li x y ra theo t ng b c và m i b c có h ng ự s đi n li đ c tr ng. ố ệ , ch xét b c phân li th nh t. Do h ng s ØTh c t ố ậ ự ế đi n li b c th 2, th 3 luôn luôn nh h n h ng s ố ậ b c th nh t nhi u (kho ng 10-5 l n) ứ ấ

ấ ỏ ơ ằ ằ ứ ứ

ệ ậ ề ả ầ

Ví d 1ụ

•Tìm h ng s đi n li c a axit axetic bi ủ trong dung d ch 0,01M đ đi n li c a nó là 4,3%. ộ ệ

t r ng ằ ế ằ ệ

•Ví d 2ụ

ố ị ủ

•Tìm đ đi n li axit HCN 0,05M, bi pKa = 9,15

t nó có ộ ệ ế

ộ

•Ví d 3ụ •Axit HNO2 có K = 5.10-4. H i n ng đ dung d ch c a nó là bao nhiêu đ đ đi n li c a nó b ng 20%.

ỏ ồ ể ộ ệ ủ ủ

ị ằ

ị

ố ế ộ ệ ủ

ệ ộ

•Ví d 4ụ •Hòa tan 0,01 mol CH3COOH thành 2 lít dung d ch. t đ đi n li c a axit là Tìm s mol axit đi n li bi 4,3%. Tìm n ng đ mol ion H+ và ion CH3COO- ồ t r ng trong dung d ch. Tính pH c a dung d ch. Bi ị pH = -lg[H+].

ế ằ ủ ị

ví d 4, thay CH3COOH b ng HCl

Ví d 5ụ ng t T ự

ươ ụ ằ

5. DUNG D CH CH T ĐI N LI M NH Ấ

Ạ

Ệ

Ị

5.1 Đ c đi m ặ ể

c các ch t đi n li m nh th c ướ ự ệ ấ ạ

Ø Trong dung d ch n t ế

ị phân li hoàn toàn thành ion.

ị ệ ở ồ

ị ậ ụ

ng.

ị

ấ trung hòa c a ch t đi n li t n t i. ạ ồ ạ ủ ử ệ ấ

ố

ộ ẫ ổ

AB = A+ + B- Ø Các dung d ch ch t đi n li m nh dù n ng đ r t ộ ấ ạ ấ loãng cũng không tuân theo đ nh lu t tác d ng kh i ố l ượ Ø Trong dung d ch ch t đi n li m nh không có các ệ phân t • α luôn b ng 1ằ • i luôn là nh ng s nguyên ữ • đ d n đi n không thay đ i khi pha loãng dung ệ d ch. ị

Ø α chæ baèng 1 khi pha loaõng dung dòch voâ cuøng

Ø Heä soá i chæ tieán ñeán caùc soá nguyeân khi dung

Th c t có đúng nh v y không? ự ế ư ậ

Ø Ñoä daãn ñieän ñöông löôïng chaát ñieän li maïnh

dòch ñöôïc pha loaõng voâ cuøng

taêng leân theo ñoä pha loaõng dung dòch maëc duø

soá ion trong dung dòch khoâng thay ñoåi.

5.2 Lý thuy t t ng tác ion ế ươ

ạ ệ ự ủ

ồ

ng h ự ươ ỗ

ữ

ệ ấ ị

ộ

do chuy n đ ng. ể ồ ữ ở

ộ ệ s liên h p ion ợ ệ ấ

ợ

Ø Do s phân li hoàn toàn c a ch t đi n li m nh mà ấ trong dung d ch có n ng đ ion l n. ớ ộ ị Ø Các ion ệ l c hút t g n nhau  xu t hi n ấ ở ầ gi a các ion.  các ion trong dung d ch ch t đi n li không còn hoàn toàn t ự nh ng n ng đ cao trong dung d ch Ø Ngoài ra, ị , khi ch t đi n li m nh còn xu t hi n ự ạ ấ pha loãng các liên h p ion phân li thành các ion đ n ơ gi n.ả

Ví d : BaCl+, LiCl2-... ụ

6. S ĐI N LY C A N

C VÀ

Ự Ệ

Ủ ƯỚ

CH S HYDRO pH

Ỉ Ố

ệ ằ c và tích s ion c a ố ủ

6.1 Cân b ng đi n li c a n ủ ướ cướ n

•N c là ch t đi n li r t y u: •

•H2O + H2O  H3O+ + OH

•Kn = [H3O+][OH-] = 1014

ướ ấ ế ệ ấ

6.2 Ch s hyđro pH và môi tr ng ỉ ố ườ

dung d chị

T Kn suy ra: ừ

Dung d ch có tính trung tính: ị

10.1

- [H+] = [OH] = = = 107mol/lit .

Dung d ch có tính axít: ị

[H+] > [OH-] và [H+] > 107 mol/lit .

Dung d ch có tính baz: ị

[H+] < [OH-] và [H+] < 107 mol/lit .

•Đ xác đ nh tính ch t dung d ch thu n l ấ

i h n, thay ậ ợ ơ ể ị ị

i ta dùng ch s hyđro cho n ng đ ion [H+] ng ộ ồ ườ ỉ ố

•pH =  lg [H+]

•Khi đó:

•Dung d ch có tính trung tính: pH = lg107 = 7

pH:

•Dung d ch có tính axít: pH < 7

ị

•Dung d ch có tính baz: pH > 7

ị

loãng acid, baz trong ơ

n 6.3 Tính pH các dung d ch ị cướ

ơ ậ

 Axít đ n b c HA • * Axit m nhạ : •Axít có n ng đ Ca,  =1 ộ ồ •suy ra: [H+] = Ca •và pH = lg Ca • * Axit y uế :

•HA  H+ + A

ồ

•Axít có n ng đ Ca,  < 1, Ka ộ •suy ra: [H+] = Ca = CK aa •V y :ậ • pH = ½ (lg Ka+lg Ca)

o Baz đ n b c MOH ơ ậ * M nhạ : Baz có n ng đ Cb,  =1,

: ộ ồ

[ OH

]

n +

[

+ = ]

K H

[

]

10 H

10 bC

- - -

10 C

•* Y uế : MOH  M+ + OH ố

Baz có n ng đ Cb,  <1 và h ng s cân b ng Kb ằ ằ ồ ộ

10 14 + ]H[

n + ]H[

 = = =

10 CK

 pH = 14 + ½ (lg Kb + lg Cb) [H+] =

ng ch xét b c đi n li ỉ ậ ệ

ứ ấ

ủ

ố ệ ậ ồ

Axít và baz y u đa b c ậ : th ế ườ th nh t và ti n hành nh trên. ư ế Ví d : ụ Tính pH c a dung d ch axit H2CO3 trong ị t h ng s đi n li b c th c có n ng đ 0,01M bi n ứ ế ằ ộ ướ nh t là 4,3.10-7. ấ S đi n ly b c nh t c a axit H2CO3: ự ệ ấ ủ ậ

H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3-

[

]

10.3,4

K a

OH 3 [

HCO 3 ]

][ COH 2 3

lg(

)

10.3,4lg(

)

1 2

- - - - - -

65,07(

19,4

1 2 1 2

Ví d 1ụ

ị

c vào 5ml dung d ch HCl pH ướ ị

•Tính pH c a t ng dung d ch sau: ủ ừ •a. HCl 0,001M •b. HNO3 5,2.10-4 M •c. Hòa tan 2g NaOH v i 0,56g KOH thành 2l ớ dung d ch. ị •d. Thêm 25ml n = 1 •e. Tính pH c a dung d ch axit formic 0,001M. ị Bi

ủ

t pKa = 3,752 ế

Ví d 2ụ

ị ị

ư ế ị

•Thêm 10ml dung d ch KOH vào 15ml dung d ch H2SO4 0,5 M, dung d ch còn d axit. Thêm ti p 3ml dung d ch NaOH 1M vào thì dung d ch v a trung hòa. Tìm n ng đ mol c a dung d ch KOH. ủ

ừ ị

•ĐS: 1,2M

ị ồ ộ ị

Ví d 3ụ

ớ ị

l ỷ ệ

•Tr n l n dung d ch HCl 0,2M v i dung d ch H2SO4 ị ộ ẫ 1:1 v th tích. Đ trung hòa 100ml 0,1M theo t ể dung d ch thu đ c c n bao nhiêu ml dung d ch ị Ba(OH)2 0,02M?

•ĐS: 500ml 26

ề ể ầ ượ ị

Ví d 4ụ

ị ị

•(A) là dung d ch HCl có pH = 1. •(B) là dung d ch Ba(OH)2 có pH = 13. •a. Tính n ng đ mol c a ch t tan, n ng đ mol c a ộ ồ t ng ion trong dung d ch A và dung d ch B. ị ị ừ •b. Tr n 2,25 l dung d ch A v i 2,75l dung d ch B ị ị ộ c dung d ch C. Tìm pH c a dung d ch C. đ

ủ ủ ấ ộ ồ

•ĐS: pH=12

ớ ủ ượ ị ị

BÀI T P 1Ậ

• Tính pH c a các dung d ch sau:

ủ ị

(1) Dung d ch Ba(OH)2 5.10-4 M

ị

(2)

Dung d ch axit benzoic C6H5COOH ị

10-2 M, đ đi n ly 7,8% ộ ệ

BÀI T P 2Ậ

(1) Hòa tan 0,49 gam H2SO4 vào 10 lít

n c đ c dung d ch A. Tính pH ướ ượ ị

dung d ch A. Xem th tích dung ể ị

d ch thay đ i không đáng k ổ ị ể

(2)

Hòa tan 1,7 gam NH3 vào 5 lít n c ướ

đ c dung d ch B có pH = 11. Tính ượ ị

đ đi n ly c a dung d ch NH3 ộ ệ ủ ị

Bi ế t: H = 1; S = 32; O = 16; N = 14 29

6.4 Ch t ch th ấ ỉ ị

ị ấ ữ

ạ ử ạ

ườ

. Ch t ch th màu là nh ng axít ho c baz h u c y u ữ ơ ế ặ ỉ và d ng ion c a nó có màu s c mà d ng phân t ắ ủ khác nhau và tùy thu c vào pH c a môi tr ng mà ủ ộ d ng này hay d ng kia i t n t ồ ạ ở ạ ạ

Ví dụ

Ø Quỳ tím Ø Phenolphthalein Ø Methyl da cam

7. S ĐI N LI C A CH T ĐI N Ủ

Ự Ệ

Ấ

Ệ

LI KHÓ TAN

ị ể ủ ệ ằ

7.1 Cân b ng d th c a ch t đi n li khó tan và ấ tích s tanố

ấ ệ ố

c r t ít nên dung d ch thu đ c ướ ấ ượ ị

ộ ấ ồ

ị ể gi a ữ ị

Ø Các ch t đi n li khó tan là các hyđroxyt và mu i khó tan. Ø Chúng tan trong n có n ng đ r t loãng. Ø Do v y, trong dung d ch có ằ ch t đi n li khó tan và các ion c a nó.

cân b ng d th ủ ậ ệ ấ

ủ ệ ằ ố

•Ví dụ: cân b ng đi n li c a mu i khó tan AgCl đ ượ

c bi u di n nh sau : ễ ư

ể • AgCl (r)  Ag+ (d) + Cl 32

•Áp d ng đ nh lu t tác d ng kh i l ậ

ng: ố ượ ụ ụ ị

[

]

Ag [

Cl ][ ] AgCl

 K [AgCl] = [Ag+][Cl] = const = T

c g i là ệ ộ t đ nh t đ nh) và đ ấ ị ượ ọ

T là h ng s (t ằ tích s tanố i nhi ố ạ c a AgCl ủ

7.2 Tích s tan và đ tan c a ch t đi n li khó tan ủ ố ộ ệ ấ

ị ố ệ

ự

ứ

: Tích s tan c a ch t đi n ấ ủ do v i s mũ ớ ố ộ ng ng c a ch t đi n li khó tan trong dung d ch t ng không đ i t ị i nhi ệ ạ ượ ổ ạ ệ

•* Đ nh nghĩa tích s tan ố li khó tan là tích s n ng đ các ion t ố ồ t ấ ủ ươ bão hòa c a nó và là đ i l đ nh t đ nh. •V i ch t đi n li khó tan AmBn : ệ

• AmBn = mAn+ + nBm-

• T = [An+]m[Bm]n

ủ ấ ị ấ ộ ớ

ư ủ ệ ặ ấ

: T càng nh ch t đi n li càng khó tan. Đ nh tính

•Ý nghĩa: •Tích s tan đ c tr ng cho tính tan c a ch t đi n li ố khó tan: ị

ỏ ấ ệ

•Ví dụ: Đ tan các ch t đi n li khó tan sau đây gi m ệ d n theo th t ầ

ấ ả ộ

ứ ự

: •AgCl (T=1,8.1010) •AgBr (T= 5,3.1013) •AgI (T= 1.1016)

c đ tan S ể ượ ộ

•Đ nh l ượ : ng ị •  Khi bi t tích s tan T có th tính đ ố ế c a ch t đi n li khó tan. ệ ủ

+= nm

BA nm nm nm

ấ

25oC b ng ở ở ủ

t Zn = 65, H = 1, O = 16. ộ c. Bi ướ ế

bão h a Zn(OH)2 trong n c. Ví dụ: Cho tích s tan c a Zn(OH)2 ằ ủ ố 1.1017. Tính đ tan mol/lit và g/lít c a Zn(OH)2 25oC trong n Tính pH c a dung dich ủ ướ ị

17

6

3 S

10.36,1

T 4

10.1 4

lít/mol 36

ấ

ề

ệ

ệ ế ủ

ế ủ

ủ

ị ố ủ

t đ kh o sát. ả ộ

ấ nhi ở ố ồ ấ ứ ủ

ở

t đ kh o sát. ả ệ ộ ạ

ủ ế ủ ữ ộ ẫ ể ị

ộ ươ

7.3 Đi u ki n k t t a và hòa tan ch t đi n li khó tan •  K t t a: Tích s n ng đ các ion (v i s mũ ố ồ ộ ớ ố ng ng) c a ch t đi n li trong dung d ch ơ l n h n t ệ ớ ươ ứ tích s tan c a nó ệ ộ •  Hòa tan: Tích s n ng đ các ion (v i s mũ ớ ố t nh ỏ ng ng) c a ch t đi n li trong dung d ch ị ệ ươ h nơ tích s tan c a nó nhi ố •Ví dụ: Có k t t a CaSO4 t o thành hay không khi tr n l n nh ng th tích b ng nhau c a 2 dung d ch ằ ng ng b ng 0,5 và CaCl2 và H2SO4 có n ng đ t ằ 0,1 mol/lit ( 25oC)?

ủ ứ t T CaSO4 = 2,4.10-5 ồ Bi ế ở

Ví d 1ụ

•1. Đ tan mol c a Ag3PO4 Tìm tích s tan c a Ag3PO4.

18oC là 1,6.10-5M. ộ ở

ủ ủ ố

nhi ủ ệ

c ướ ở ị

•2. Đ tan c a PbSO4 (M=303) trong n ộ đ th ộ ườ tích s tan c a PbSO4 t ủ ố

t đ này. i nhi t ng là 0,038g trong 1000ml dung d ch. Tìm ệ ộ ạ

•3. Tích s tan c a Mg(OH)2 Tính đ tan mol c a Mg(OH)2 t

ố

25oC là 1,2.10-11. t đ trên. i nhi ủ ủ ộ ở ạ ệ ộ

nhi ố ủ

ở ủ t đ phòng là ệ ộ t đ ộ ạ ệ

•4. Tích s tan c a Pb3(PO4)2 7,9.10-43. Tính đ tan mol c a nó t ộ phòng.

i nhi 38

ố ằ

Ví d 2ụ ủ ị

ể

ớ ế ủ

ủ ằ ố

ị

ớ ế ủ ị

25oC tích s tan c a SrSO4 b ng 3,8.10-7. Khi Ở tr n 1 th tích dung d ch SrCl2 0,002N v i cùng 1 ộ th tích dung d ch K2SO4 0,002N thì k t t a có ị ể xu t hi n không? ấ ệ 25oC tích s tan c a BaSO4 b ng 1,1.10-10. Khi Ở tr n đúng 200ml dung d ch BaCl2 0,004M v i đúng ộ 600ml dung d ch K2SO4 0,008M thì k t t a có xu t hi n không? ệ

ị ấ ấ

ộ

ấ ớ ộ ị

3. L y 100ml dung d ch amoni oxalat trong đó có 0,0248 g ch t tan (NH4)2C2O4 trong m t lít dung d ch, tr n v i 100ml dung d ch bão hòa CaSO4. Đ ộ tan c a CaSO4 là 2g/l. K t t a CaC2O4 có xu t ấ hi n không? Bi

ủ

t tích s tan c a nó là 1,3.10-9. ị ế ủ ủ ế ệ ố