intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Lý thuyết trao đổi ion

Chia sẻ: Dinh Trang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST
Báo xấu
111
lượt xem 13
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phản ứng trao đổi ion là phản ứng xảy ra giữa các ion trong dung dịch và không có sự thay đổi mức oxy của các nguyên tố

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Lý thuyết trao đổi ion

  1. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa CHÖÔNG XI PHAÛN ÖÙNG TRAO ÑOÅI ION I . BAÛN CHAÁT VAØ ÑIEÀU KIEÄN CUÛA PHAÛN ÖÙNG TRAO ÑOÅI ION I . 1 Baûn chaát cuûa phaûn öùng trao ñoåi ion Phaûn öùng trao ñoåi ion laø loaïi phaûn öùng xaûy ra giöõa caùc ion trong dung dòch vaø khoâng coù söï thay ñoåi möùc oxy hoùa cuûa caùc nguyeân toá Phaûn öùng trao ñoåi ion xaûy ra giöõa caùc ion tích ñieän traùi daáu bò hydrat hoùa neân chuùng thöôøng coù naêng löôïng hoaït hoùa nhoû, do ñoù chuùng coù toác ñoä phaûn öùng cao. I.2 Ñieàu kieän ñeå phaûn öùng trao ñoåi ion dieãn ra Vì phaûn öùng trao ñoåi ion laø loaïi phaûn öùng thuaän nghòch neân veà lyù thuyeát thì khi cho moïi chaát ñieän ly coù ion khaùc loaïi vaøo dung dòch thì luoân coù phaûn öùng ion xaûy ra ôû moät möùc ñoä naøo ñoù, tuy nhieân chæ moät soá trong chuùng coù theå xaûy ra ôû möùc ñoä ñaùng keå. Ñieàu kieän ñeå cho phaûn öùng ion xaûy ra ôû möùc ñoä ñaùng keå phaûi thoûa maõn moät trong 2 ñieàu kieän sau: a) Caùc saûn phaåm ít ñieän ly (axit yeáu, bazô yeáu, phöùc, nöôùc …) b) Caùc saûn phaåm ít tan trong nöôùc (chaát raén, chaát khí ít tan) Ví duï1: Phaûn öùng xaûy ra giöõa HCl vaø NaOH trong dung dòch nöôùc: HCl + NaOH NaCl + H2O (*) laø moät phaûn öùng trao ñoåi ion vaø xaûy ra ñeán cuøng vì: phaûn öùng naøy thöïc chaát xaûy ra giöõa ion H+ vaø ion OH- ñeå taïo ra nöôùc. HCl laø axit maïnh vaø NaOH laø bazô maïnh neân trong nöôùc hoøan toøan naèm döôùi daïng ion bò hydrat hoùa: NaOH + H2O → Na+.aq + OH-.aq HCl + H2O → H+.aq + Cl-.aq Vì vaäy phaûn öùng (*) coù theå vieát: H+.aq + Cl-.aq + Na+.aq + OH-.aq Cl-.aq + Na+.aq + H2O (**) - + Loïai boû Cl .aq + Na .aq ôû 2 veá cuûa phöông trình phaûn öùng (**), ñöôïc: H+.aq + OH-.aq H2O 1 1 1 K cb = = = = 1.1014 + − K n 1.10 −14 [ H ][OH ] ΔG0298,pö = -2,303x298x8,31lg1.1014 = -79,84 kJ
  2. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa [Ca 2+ ] TCaCO3 1.10 −8,32 = 1.10 −0,03 K cb = = = 2+ −8, 29 [ Ba ] TBaCO3 1.10 ΔGo298,pö = -2,303x298x8,31lg1.10-0,03 = 0,17 kJ vì : 40 kJ > 0,17 kJ > -40 kJ Phaûn öùng naøy thuaän nghòch neân coù moät phaàn CaCO3 seõ tan. I.3 Phöông trình ion - phaân töû cuûa phaûn öùng trao ñoåi ion Phaûn öùng trao ñoåi ion laø loaïi phaûn öùng thuaän nghòch, do ñoù trong heä coù caùc traïng thaùi caân baèng. Caùc traïng thaùi caân baèng naøy ñöôïc mieâu taû baèng phöông trình ion - phaân töû. Nhôø phöông trình ion - phaân töû, chuùng ta coù theå tính toaùn ñònh löôïng ñöôïc caùc phaûn öùng trao ñoåi ion. Phöông trình ion - phaân töû goàm caùc phaân töû cuûa caùc chaát keùm ñieän ly hay ít tan trong dung dòch vaø caùc ion tham gia vaøo phaûn öùng vaø taïo thaønh sau phaûn öùng. Ví duï 3: Vieát phöông trình ion - phaân töû – cuûa phaûn öùng sau HF + NaOH NaF + H2O Giaûi: Chuùng ta bieát NaOH vaø NaF laø nhöõng chaát ñieän ly maïnh, HF laø axit trung bình coù Ka = 6,8.10-4 (250C) vaø H2O laø chaát ñieän ly yeáu Kn = 1.10-14 (220C), do ñoù: HF + Na+ + OH- Na+ + F- + H2O Theo phöông trình treân thì ion Na+ khoâng tham gia phaûn öùng, neân phöông trình ion - phaân töû cuûa noù coù daïng: HF + OH- F - + H 2O Ví duï 4: Vieát caùc phöông trình ion - phaân töû coù theå coù khi cho Na2S vaøo nöôùc Giaûi: Khi cho Na2S vaøo nöôùc, coù theå taïo thaønh caùc saûn phaåm NaHS vaø H2S vì HS- vaø H2S laø caùc chaát ñieän ly yeáu. (H2S laø axit coù hai naác phaân ly Ka1 = 1.10-7 vaø Ka2 = 1.10-12,89 ). Na2S, NaHS, NaOH laø caùc chaát ñieän ly maïnh vaø H2O laø chaát ñieän ly yeáu, do ñoù phaûn öùng: Na2S + H2O NaHS + NaOH Coù theå vieát: 2Na+ + S2- + H2O Na+ + HS- + Na+ + OH- neân phöông trình ion - phaân töû cuûa phaûn öùng naøy coù daïng : S2- + H2O HS- + OH- vaø phaûn öùng: NaHS + H2O NaOH + H2S Coù theå vieát : Na+ + HS- + H2O Na+ + OH- + H2S Neân phöông trình ion - phaân töû cuûa phaûn öùng naøy coù daïng : HS- + H2O OH- + H2S II . HAÈNG SOÁ CAÂN BAÈNG (Kcb) CUÛA PHÖÔNG TRÌNH ION - PHAÂN TÖÛ LAØ THÖÔÙC ÑO CHIEÀU HÖÔÙNG CUÛA CAÙC PHAÛN ÖÙNG TRAO ÑOÅI ION. Chuùng ta bieát raèng phaûn öùng trao ñoåi ion laø phaûn öùng thuaän nghòch vaø phöông trình ion - phaân töû laø phöông trình phaûn aùnh traïng thaùi caân baèng cuûa loaïi phaûn öùng naøy, do ñoù coù moái quan heä giöõa haèng soá caân baèng cuûa phöông trình ion - phaân töû ôû nhieät 2
  3. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa ñoä T (K) vaø theá ñaúng aùp ñaúng nhieät tieâu chuaån cuûa phaûn öùng trao ñoåi ion ôû nhieät ñoä naøy (ΔG0T,pö) theo bieåu thöùc (7.8): ΔG0T,pö = -RT ln Kcb = 2,303 RTlgKcb (11.1) hay : ΔG 0 T , pu − K cb = 1.10 2 , 303 RT (11.2) trong ñoù ΔG tính baèng kJ , R = 8,31 J/mol.K, T- nhieät ñoä tuyeät ñoái (K). Töø quy taéc 6.18 ruùt ra quy taéc (11.3) ñoái vôùi ña soá caùc phaûn öùng trao ñoåi ion : Quy taéc 11.3 + Neáu ΔG0298,pö > 40 kJ ⇒ Kcb < 1.10-7 thì coù theå coi raèng trong thöïc teá phaûn öùng trao ñoåi ion xaûy ra khoâng ñaùng keå ôû baát cöù noàng ñoä naøo cuûa cuûa caùc chaát ñaàu vaø saûn phaåm phaûn öùng ôû trong khoaûng nhieät ñoä phoøng. + Neáu ΔG0298,pö < - 40 kJ ⇒ Kcb > 1.107 thì coù theå coi raèng trong thöïc teá phaûn öùng trao ñoåi ion xaûy ra ñeán cuøng ôû baát cöù noàng ñoä naøo cuûa caùc chaát ñaàu vaø saûn phaåm phaûn öùng ôû trong khoaûng nhieät ñoä phoøng. + Neáu -40 kJ < ΔG0T,pö < 40 kJ ⇒ 1.10-7 < Kcb< 1.107 thì ôû trong khoaûng nhieät ñoä phoøng phaûn öùng trao ñoåi ion coù theå xaûy ra theo chieàu thuaän hoaëc theo chieàu nghòch tuøy thuoäc vaøo noàng ñoä caùc chaát ñaàu vaø saûn phaåm phaûn öùng. Kcb cuûa phaûn öùng trao ñoåi ion laø KC vaø ñöôïc tính qua caùc haèng soá ñieän ly cuûa axit, bazô, phöùc, chaát ít tan vaø ñoä tan cuûa chaát khí. Ví duï 5: Cho phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc BaSO4 (r) + K2CO3 BaCO3(r) + K2SO4 (*) a) Xeùt xem phaûn öùng sau coù xaûy ra hay khoâng ôû 250C ôû ñieàu kieän chuaån. b) Neâu ñieàu kieän ñeå phaûn öùng treân baét ñaàu coù khaû naêng töï dieãn bieán. Cho bieát tích soá tan cuûa BaSO4 vaø BaCO3 ôû 250C töông öùng laø 1.10-9,97 vaø 1.10-8,29 Giaûi: a) Ñeå bieát phaûn öùng treân ôû ñieàu kieän chuaån coù xaûy ra hay khoâng caàn tính Kcb & ΔGoT,pö cuûa phaûn öùng. Vì K2SO4 vaø K2CO3 laø muoái tan nhieàu neân phöông trình ion - phaân töû cuûa phaûn öùng (*) coù daïng: BaSO4 (r) + CO32- BaCO3(r) + SO42- Aùp duïng coâng thöùc (6.2) coù : [SO2 − ] [SO2 − ][Ba 2 + ] 1.10−9,97 TBaSO = 1.10−1,68 K cb = = = = 4 4 4 2− 2− 2+ − 8, 29 TBaCO [CO ] [CO ][Ba ] 1.10 3 3 3 Ñöa Kcb vaøo bieåu thöùc (11.1) ñöôïc: ΔGoT,pö = -2,303 x 8,313 x 298 x lg10-1,68 = 9,58 kJ Vì ΔGoT,pö > 0 neân ôû ñieàu kieän chuaån phaûn öùng khoâng xaûy ra töï phaùt b) Tuy nhieân vì : 1.10-7 < Kcb = 1.10-1,68 < 1.107 neân theo chuaån (11.3) phaûn öùng (*) thuaän nghòch. 2 − [ SO4 ] ñeå ΔGoT,pö < 0. Vì vaäy coù theå tìm ñieàu kieän tyû soá noàng ñoä ion [CO32 − ] Aùp duïng coâng thöùc (7.6) ñöôïc: [ SO 42 − ]* Δ G 298 = Δ G 298 + 2,303 RT lg 0 (1) [CO 32 − ]* 3
  4. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa Trong ñoù: [SO42-] vaø [CO32-] laø noàng ñoä caùc ion trong thôøi ñieåm chuùng ta xem xeùt. Aùp duïng (11.1) ñöôïc: ΔG0298 = 2,303RTlgKcb (2). Keát hôïp (1) vôùi (2) ñöôïc bieåu thöùc (3) : [SO2 − ]* ΔG 298 = −2,303RT lg K cb + 2,303RT lg 4 (3) [CO3 − ]* 2 Ñieàu kieän cho phaûn öùng töï dieãn ra laø theá ñaúng aùp cuûa phaûn öùng phaûi nhoû hôn khoâng, vì vaäy suy ra töø bieåu thöùc (3) coù : [SO 2 − ]* ΔG 298 = −2,303RT lg K cb + 2,303RT lg
  5. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa III . Phaûn öùng trung hoøa giöõa axit maïnh vaø bazô maïnh Ví duï coù phaûn öùng trung hoøa giöõa axit maïnh HX vaø bazô maïnh BOH : HX + BOH BX + H2O Vì axit maïnh vaø bazô maïnh laø caùc chaát ñieän ly hoaøn toaøn vaø muoái BX cuõng laø chaát ñieän ly hoaøn toaøn neân phöông trình ion - phaân töû coù daïng : OH- + H+ H2O (11.4) Aùp duïng coâng thöùc (7.3) coù : 1 1 1 K cb = = = = 1.1014 (11.5) + − −14 [H ][OH ] K n 1.10 Töø (11.4) vaø (11.5) ruùt ra a) pH cuûa dung dòch khi khoâng coøn dö axit hay bazô (dung dòch trung tính) baèng: [H+] = {OH-] = 1.10-7 ⇒ pH = 7 b) Theo tieâu chuaån (11.3) ( Kcb =1.1014 >> 1.107,33) thì phaûn öùng trung hoøa giöõa axit maïnh vaø bazô maïnh laø phaûn öùng chæ xaûy ra theo chieàu thuaän ngay ôû noàng ñoä H+ vaø OH- voâ cuøng nhoû. Toùm laïi, coù theå ruùt ra caùc keát luaän sau: a) Axit maïnh vaø bazô maïnh khoâng theå ñoàng thôøi coù maët trong heä ôû traïng thaùi caân baèng vì vaäy khoâng theå cho saûn phaåm taïo thaønh laø bazô maïnh neáu coù chaát phaûn öùng laø axit maïnh vaø ngöôïc laïi khoâng theå cho saûn phaåm laø axit maïnh neáu coù chaát phaûn öùng laø bazô maïnh . b) Dung dòch trung tính coù pH = 7 Ví duï : Khoâng theå vieát 2KMnO4 + 5 K2SO3 + 2H2SO4 = 2KOH + 5K2SO4 + 2MnSO4 + H2O maø phaûi vieát : 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 = 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O vì KOH sinh ra trong phaûn öùng seõ taùc duïng ngay vôùi H2SO4 ñeå taïo K2SO4 vaø H2O. III . 2 Phaûn öùng trung hoøa giöõa axit yeáu vaø bazô maïnh Goïi HX laø axit yeáu vaø BOH laø bazô maïnh coù Ka, phöông trình phaûn öùng laø : HX + BOH BX + H2O Vì BOH laø bazô maïnh vaø BX laø muoái tan nhieàu, phöông trình ion - phaân töû coù daïng : HX + OH- X- + H2O (11.6) Aùp duïng bieåu thöùc (6.2) coù: [X − ] K = = a = 1014.K a K cb (11.7) − [ HX ][OH ] K n Bieåu thöùc (11.7) cho thaáy giaù trò Kcb vaø pH dung dòch tuøy thuoäc vaøo ñoä lôùn cuûa haèng soá ñieän ly axit Ka . Ví duï 7: Tính pH dung dòch khi cho 1mol NaOH vaøo moät lít dung dòch HCN 1M (giaû thieát söï thay ñoåi theå tích khoâng ñaùng keå). Cho bieát haèng soá ñieän ly axit HCN Ka = 1.10-9,21 ôû 250C. Giaûi: Vì NaOH laø bazô maïnh vaø NaCN laø muoái tan nhieàu, neân phöông trình ion - phaân töû cuûa phaûn öùng trung hoaø giöõa NaOH vaø HCN coù daïng: 5
  6. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa HCN + OH- CN- + H2O (1) Aùp duïng coâng thöùc (11.7) ñöôïc : [CN− ] 1.10−9,21 K = 1014.10−9,21 = 1.104,79 (2) K cb = = HCN = − −14 [OH ][HCN] K n 1.10 Giaû thieát raèng noàng ñoä HCN vaø NaOH coøn laïi khoâng ñaùng keå vaø löôïng OH- do nöôùc phaân ly ra so vôùi löôïng OH- coøn laïi cuûa NaOH laø khoâng ñaùng keå, thì chuùng ta coù : [CN-] = 1 iong/l vaø [HCN] = [ OH-] Thay caùc giaù trò naøy vaøo (2) ñöôïc : 1 [OH − ] = = 1.10 − 4, 79 = 1.10 − 2,39 K cb 1.10 −14 Kn [H + ] = = 1.10 − 11, 61 ⇒ pH = 11,61 = − − 2 , 39 [OH ] 1.10 Kieåm tra laïi caùc giaû thieát ñeàu ñuùng. Thí duï naøy cho thaáy khi trung hoøa moät axit yeáu baèng moät kieàm maïnh theo tyû leä ñöông löôïng, dung dòch luoân coù tính kieàm. III . 3 Phaûn öùng trung hoøa giöõa axit maïnh vaø bazô yeáu Goïi HX laø axit maïnh vaø BOH laø bazô yeáu coù Kb, phöông trình phaûn öùng laø: HX + BOH BX + H2O Vì HX vaø BX laø nhöõng chaát ñieän ly maïnh, neân phöông trình ion - phaân töû coù H+ + BOH B+ + H2O (11.8) daïng: Aùp duïng coâng thöùc (6.2) ñöôïc : [B + ] K K cb = = b = 10 14 . K b (11 .9 ) + [ H ][ BOH ] K n Bieåu thöùc (11.9) cho thaáy giaù trò Kcb vaø pH dung dòch tuøy thuoäc vaøo ñoä lôùn cuûa haèng soá ñieän ly bazô Kb. Ví duï 8: tính pH cuûa dung dòch khi cho moät mol khí HCl vaøo moät lít dung dòch NH4OH coù noàng ñoä 1M (giaû thieát theå tích dung dòch thay ñoåi khoâng ñaùng keå) . Haèng soá ñieän ly bazô cuûa NH4OH ôû 250C baèng 1.10-4,755. Giaûi: Vì HCl laø axit maïnh vaø NH4Cl laø muoái tan nhieàu neân phöông trình ion - phaân töû cuûa phaûn öùng trung hoøa giöõa HCl vaø NH4OH coù daïng : H+ + NH4OH NH4+ + H2O (1) Aùp duïng bieåu thöùc (11.9) ñöôïc : [NH+ ] K NH OH 1.10−4,755 = 1014.10−4,755 = 1.109,245 (2) K cb = = = 4 4 + −14 Kn [H ][NH4 OH] 1.10 Giaû thieát raèng khi heä caân baèng, noàng ñoä HCl vaø NH4OH coøn laïi khoâng ñaùng keå so vôùi noàng ñoä cuûa NH4Cl vaø löôïng H+ do nöôùc phaân ly raát nhoû so vôùi löôïng H+ coøn laïi cuûa HCl, thì chuùng ta coù : [H+] = [NH4OH] vaø [NH4+] = 1 iong/l Thay caùc soá lieäu naøy vaøo (2) ñöôïc : 1 [H+ ] = = 1.10− 9,245 = 1.10− 4,623 ⇒ pH = 4,623 Kcb 6
  7. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa Giaù trò [H+] thu ñöôïc cho thaáy caùc giaû thieát laø phuø hôïp. Ví duï cho thaáy khi trung hoøa moät bazô yeáu baèng moät axit maïnh theo tyû leä ñöông löôïng, dung dòch luoân coù tính axit. IV . PHAÛN ÖÙNG THUÛY PHAÂN Phaûn öùng thuûy phaân laø loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion giöõa ion cuûa chaát tan vaø nöôùc taïo thaønh chaát ít ñieän ly, chaát raén hay chaát khí ít tan trong nöôùc. Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng thuûy phaân ñöôïc goïi laø haèng soá thuûy phaân vaø kyù hieäu Ktp . Ñoä thuûy phaân (h) laø tyû soá giöõa soá phaân töû muoái bò thuûy phaân n treân toång soá soá phaân töû muoái ñaõ hoøa tan trong dung dòch : N h= tp (11.10) Nc Trong ñoù Ntp laø soá phaân töû muoái ñaõ thuûy phaân, Nc laø soá phaân töû muoái coù trong dung dòch. IV . 1 Phaûn öùng thuûy phaân cuûa muoái taïo thaønh bôûi axit maïnh vaø bazô yeáu Giaû söû chuùng ta xeùt muoái MA vôùi M laø cation möùc oxy hoùa +1. Vì MA vaø HA laø caùc chaát ñieän ly maïnh, neân phöông trình ion - phaân töû cuûa phaûn öùng thuûy phaân muoái MA coù daïng : M+ + H2O MOH + H+ (11.11) Aùp duïng coâng thöùc (7.3) ñöôïc : [ MOH ][ H + ] [ MOH ][ H + ][OH − ] K n K tp = = = (11 .12 ) [M + ] [ M + ][OH − ] Kb trong ñoù Kb laø haèng soá ñieän ly bazô cuûa MOH. So saùnh hai coâng thöùc (11.12) vaø coâng thöùc 10.33: Ka.Kb = Kn Coù theå ruùt ra moät soá nhaän xeùt quan troïng sau : a) Ktp cuûa muoái MA cuûa axit maïnh vaø bazô yeáu cuõng chính laø Ka cuûa axit M+ lieân hôïp vôùi bazô MOH. b) Phöông trình thuûy phaân (11.11) cuõng laø phöông trình phaân ly cuûa axit M+ trong dung dòch nöôùc . c) pH cuûa dung dòch muoái MA ñöôïc tính theo caùch tính cuûa axit yeáu ñaõ trình baøy trong phaàn IX.2 chöông X Ví duï 9: Xaùc ñònh pH cuûa dung dòch NH4Cl 1N. Bieát haèng soá ñieän ly bazô cuûa NH4OH ôû 250C baèng 1.10-4,755. Giaûi: NH4Cl laø muoái cuûa axit maïnh HCl vaø bazô yeáu NH4OH neân trong nöôùc noù bò thuûy phaân vaø phöông trình ion - phaân töû coù daïng : NH4+ + H2O NH4OH + H+ (1) Coi phaûn öùng thuûy phaân (1) laø phaûn öùng ñieän ly cuûa axit NH4+ neân coù theå duøng caùc coâng thöùc (10.27) hoaëc (10.28) ñeå tính noàng ñoä H+, trong ñoù Ca laø noàng ñoä NH4+ ban ñaàu baèng 1 iong/l (vì noàng ñoä ñöông löôïng cuûa NH4Cl baèng noàng ñoä mol cuûa noù) vaø Ka laø haèng soá ñieän ly axit cuûa NH4+ vaø cuõng chính laø Ktp cuûa phaûn öùng (1). Aùp duïng coâng thöùc (11.12) ñöôïc : 1.10 −14 Kn = 1.10 − 9, 245 K a = K tp = = − 4 , 755 Kb 1.10 7
  8. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa Giaû thieát Ca >100[H+] , aùp duïng coâng thöùc ( 9.27) ñöôïc : [H + ] = K a .C a = 10− 9,245 × 1 = 1.10− 4,623 ⇒ pH = 4,623 Giaù trò [H+] tìm ñöôïc cho thaáy giaû thieát neâu treân ñuùng. IV.2 Phaûn öùng thuûy phaân cuûa muoái taïo bôûi axit yeáu vaø bazô maïnh Chuùng ta xeùt muoái MA vôùi A laø anion coù möùc oxyhoùa –1 . Vì MA vaø MOH laø caùc chaát ñieän ly maïnh neân phöông trình ion - phaân töû cuûa phaûn öùng thuûy phaân naøy coù A- + H2O HA + OH- (10.13) daïng: Aùp duïng coâng thöùc (6.2) ñöôïc : [ HA ][ OH − ] [ HA ][ OH − ][ H + ] K n K tp = = = (11 . 14 ) [ A− ] [ A − ][ H + ] Ka trong ñoù Ka laø haèng soá ñieän ly axit cuûa HA. So saùnh hai coâng thöùc (11.14) vaø(9.33 trang 10 chöông IX), töông töï nhö phaàn treân chuùng ta cuõng deã daøng ruùt ra moät soá nhaän xeùt sau quan troïng sau : a) Ktp cuûa muoái MA cuûa axit yeáu vaø bazô maïnh cuõng chính laø Kb cuûa bazô A- lieân hôïp vôùi axit HA b) Phöông trình thuûy phaân (11.13) cuõng laø phöông trình phaân ly cuûa bazô A- trong dung dòch nöôùc . c) pH cuûa dung dòch muoái MA ñöôïc tính theo caùch tính cuûa bazô yeáu ñaõ trình baøy trong phaàn X.2 chöông X Ví duï 10: Tính pH cuûa dung dòch muoái NaCN 1N. Cho bieát haèng soá ñieän ly cuûa axit HCN ôû 250C baèng 1.10-9,21 Giaûi: Vì NaCN vaø NaOH laø caùc chaát ñieän ly maïnh, neân phöông trình ion - phaân töû cuûa phaûn öùng thuûy phaân muoái NaCN coù daïng : CN- + H2O HCN + OH- (1) Coi phaûn öùng thuûy phaân (1) laø phaûn öùng ñieän ly cuûa bazô CN- neân coù theå duøng caùc coâng thöùc (10.31) hoaëc (10.32) ñeå tính noàng ñoä OH-, trong ñoù Cb laø noàng ñoä CN- ban ñaàu baèng 1 iong/l (vì noàng ñoä ñöông löôïng cuûa NaCN baèng noàng ñoä mol cuûa noù) vaø Kb laø haèng soá ñieän ly bazô cuûa CN- vaø cuõng chính laø Ktp cuûa phaûn öùng (1). Aùp duïng coâng thöùc (11.14) ñeå tính Ktp : 1 .10 −14 Kn = 1 .10 − 4 , 79 K tp = K b = = − 9 , 21 Ka 1 .10 - Giaû thieát Cb > 100 [OH ] , chuùng ta aùp duïng ñöôïc coâng thöùc (10.32) : [OH − ] = K b C b = 10 − 4, 79 × 1 = 1.10 − 2,395 −14 Giaù trò noàng ñoä OH- [H + ] = cK n thaáy.10 thieát1.10− 11,605 ⇒ pH = 11,605 baèng coâng + thu ñöôï cho = 1 giaû = ñuùng. Noàng ñoä H tính thöùc (10.23) ñöôïc : [OH− ] 1.10− 2,395 Ghi chuù : ñoái vôùi caùc muoái taïo thaønh töø axit yeáu vaø bazô maïnh vaø töø axit maïnh vaø bazô yeáu coù nhieàu naác thuûy phaân (ví duï : Na2S) thì pH dung dòch chæ phuï thuoäc vaøo naác thuûy phaân ñaàu tieân, do ñoù caùc tính pH cuõng gioáng tröôøng hôïp cuûa muoái MA. IV.3 Phaûn öùng thuûy phaân cuûa muoái taïo thaønh bôûi axit yeáu vaø bazô yeáu 8
  9. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa Giaû söû chuùng ta xeùt muoái MA. Vì chæ coù MA laø chaát ñieän ly maïnh neân phöông trình ion - phaân töû coù daïng : M+ + A- + H2O HA + MOH (11.15) Aùp duïng coâng thöùc (7.3) vaø tìm töông töï caùc phaàn treân ñöôïc : Kn [ HA ][ MOH ] K tp = = (11 . 16 ) + − [ M ][ A ] K a .K b trong ñoù Ka laø haèng soá ñieän ly axit cuûa HA vaø Kb laø haèng soá ñieän ly cuûa bazô MOH. Ñeå chöùng minh coâng thöùc tính pH cuûa dung dòch muoái axit yeáu vaø bazô yeáu moät caùch ñôn giaûn, chuùng ta coù theå xuaát phaùt töø phöông trình (11.15) vaø löu yù laø noàng ñoä luùc caân baèng cuûa caùc caëp sau luoân baèng nhau vì chuùng xuaát phaùt töø hôïp chaát MA: [A-] = [M+] vaø [MOH] = [HA] Thay caùc giaù trò noàng ñoä naøy vaøo coâng thöùc (11.16) ñöôïc : [ HA ] 2 Kn K tp = = (11 . 17 ) −2 [A ] K a .K b Töø bieåu thöùc tính Ka coù : [H + ][A− ] [H + ] [HA] Ka = ⇒ = (11.18) Ka [ A− ] [HA] Phoái hôïp hai bieåu thöùc (11.17) vaø (11.18), chuùng ta thu ñöôïc coâng thöùc tính noàng ñoä H+ cuûa dung dòch muoái MA taïo thaønh töø axit yeáu vaø bazô yeáu : [H + ] Kn Kn K .K ⇒[H + ] = Ka . = Ktp = = n a (11.19) Ka Ka .Kb Ka .Kb Kb Nhaän xeùt: coâng thöùc (11.19) khoâng coù soá haïng noàng ñoä muoái, nghóa laø pH cuûa dung dòch muoái taïo thaønh töø axit yeáu vaø bazô yeáu laø moät haèng soá ñoái vôùi noàng ñoä. Ví duï 11: Tính pH cuûa caùc dung dòch muoái NH4CN coù noàng ñoä 1 M vaø 0,1M. Cho bieát haèng soá ñieän ly axit HCN ôû 250C baèng 1.10-9,21 vaø haèng soá ñieän ly bazô cuûa NH4OH ôû 250C baèng 1.10-4,755 vaø tích soá ion cuûa nöôùc ôû 220C baèng 1.10-14. Giaûi : Aùp duïng coâng thöùc (11.19) chuùng ta tìm ñöôïc giaù trò pH hai dung dòch ñeàu coù cuøng giaù trò pH vaø baèng: 10 −14 × 10 −9, 21 K n .K a [H + ] = = 1.10 −18, 455 = 1.10 −9, 228 = 1.10 −4,755 Kb Suy ra : pH = 9,228 9
  10. TS Hoaøng Ñoâng Nam Chöông XI baøi giaûng cho lôùp taïi chöùc hoùa Baøi taäp chöông XI 11.1 Phaûn öùng trao ñoåi ion laø loïai phaûn öùng gì? Vì sao toác ñoä phaûn öùng cuûa phaûn öùng trao ñoåi ion thöôøng raát lôùn? 11.2 Vieát phöông trình ion-phaân töû cho caùc phaûn öùng sau: a) Na2S + H2SO4 → Na2SO4 + H2S b) H2SO3 + NH3.H2O → NH4HSO3 + H2O c) Na3PO4 + CH3COOH → NaH2PO4 + NaCH3COO d) AgI(r) + NaCl → AgCl(r) + NaI e) Fe(OH)3 (r) + HCl → FeCl3 + H2O Cho bieát caùc haèng soá ñieän ly: H2S coù K1 = 1.10-7,2 & K2 = 1.10-14; H2SO4 coù K2 = 1.10—1,9 ; CH3COOH coù K = 1.10-4,75 ; H2SO3 coù K1 = 1.10-1,8 & K2 = 1.10-7,2 H3PO4 coù K1 = 1.10-2,12 , K2 = 1.10-7,20 & K3 = 1.10-11,9 AgCl coù T = 1.10-9,74 ; AgI coù T = 1.10-16,08 ; Fe(OH)3 coù T = 1.10-37,42 H2O coù Kn = 1.10-14 ; NH3.H2O coù K = 1.10-4,75 ( NH4+ & OH-) 11.3 Tính haèng soá caân baèng cuûa caùc phaûn öùng trao ñoåi ion trong baøi 11.2. Phaûn öùng naøo xaûy ra ñeán cuøng, phaûn öùng naøo xaûy ra thuaän nghòch, phaûn öùng naøo khoâng xaûy ra? 11.4 Muoái naøo trong nhöõng muoái sau bò thuûy phaân: KNO3, KCN, (NH4)2SO4, AlCl3. Haõy vieát phöông trình thuûy phaân cuûa caùc muoái bò thuûy phaân döôùi daïng phaân töû vaø ion-phaân töû. Cho bieát caùc haèng soá ñieän ly: HCN coù K = 1.10-9,1 ; Al(OH)3 coù T = 1.10-32 11.5 Tính haèng soá thuûy phaân, ñoä thuûy phaân vaø pH cuûa dung dòch Na3PO4 coù noàng ñoä 0,1M. Bieát haèng soá ñieän ly baäc thöù 3 cuûa axit photphoric baèng 4,4.10-19. 11.6 Tính pH dung dòch taïo thaønh khi troän: a) 200 ml KOH 1N vôùi 200 ml axit acetic (CH3COOH) 1N b) 200 ml KOH 1N vôùi 300 ml axit acetic 1N c) 200 ml KOH vôùi 100 ml axit acetic 1N 11.7 Tính pH dung dòch taïo thaønh khi troän: a) 200 ml H2SO4 1M vôùi 400 ml NH3.H2O 1M b) 200 ml H2SO4 1M vôùi 200 ml NH3.H2O 1M c) 200 ml H2SO4 1M vôùi 100 ml NH3.H2O 1M 10
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2