Giáo án và PPT Hoá học 11 chân trời Bài 2: Cân bằng trong dung dịch nước

BÀI 2: CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Ở lớp 8 các em đã được biết đến khái niệm acid, base. Các em hãy nhắc lại các khái niệm đó. Theo em làm cách nào có thể xác định nồng độ của dung dịch acid, base?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Sự điện li, chất điện lí, chất không điện li

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Quan sát hình 2.1 nhận xét hiện tượng xảy ra khi thực hiện thí nghiệm. So sánh tính dẫn điện của nước cất và các dung dịch?

• Hãy cho biết nguyên nhân vì sao dung dịch NaCl có tính dẫn điện?
• Sự điện li là gì?
• Quan sát hình 2.3, nhận xét về độ sáng của bóng đèn ở các thí nghiệm. Biết rằng nồng độ mol của các dung dịch bằng nhau, cho biết dung dịch nào dẫn điện mạnh, dẫn điện yếu và không dẫn điện.

• Từ phương trình (1) và (2) nhận xét mức độ phân li của HCl và CH₃COOH trong nước.

HCl → H⁺  + Cl ^-                            (1)

CH₃COOH ⇋ CH₃COO^-  + H⁺      (2)

• Chất điện li mạnh là gì?

Sản phẩm dự kiến:

*Tìm hiểu hiện tượng điện li

- Bóng đèn ở cốc đựng dung dịch Sodium Chloride (c) sáng còn bóng đèn ở cốc chứa nước cất (a) và bình chứa dung dịch saccharose (b) không sáng. Vậy dung dịch Sodium Chloride dẫn điện, còn nước cất và dung dịch saccharose không dẫn điện.

-Do NaCl trong dung dịch phân li thành các ion Na⁺ và Cl^- là các phần tử mang điện điện nên dung dịch NaCl có tính dẫn điện.

- Quá trình phân li các chất trong nước tạo thành các ion được gọi là sự điện li.

*Tìm hiểu sự phân loại các chất điện li

- Bóng đèn ở bình chứa dung dịch hydrochloric acid (a) sáng nhất, bóng đèn ở bình chứa dung dịch acetic acid (b) sáng mờ và bóng đèn ở bình chứa dung dịch glucose (c) không sáng. Vậy dung dịch hydrochloric acid dẫn điện mạnh, dung dịch acetic acid dẫn điện yếu và dung dịch glucose không dẫn điện.

- HCl: phân li hoàn toàn trong nước theo phương trình điện li (1)

CH₃COOH: phân li không hoàn toàn trong nước theo phương trình điện li (2)

- Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hoà tan đều phân li ra ion.

Hoạt động 2: Thuyết bronsted - lowry về acid - base

Gv yêu cầu HS trao đổi theo nhóm: 

• Quan sát hình 2.4 và hình 2.5 cho biết chất nào nhận H⁺ chất nào cho H⁺
• Nhận xét về vai trò của acid - base trong phân tử H₂O trong các cân bằng ở hình 2.4, hình 2.5 và cân bằng của ion HCO₃ ^- trong nước.

Sản phẩm dự kiến:

- Chất nào nhận H⁺ chất nào cho H⁺: 

+ Hình 2.4, HCl là chất nhường H⁺ (H+ di chuyển từ phân tử HCl đến phân tử H₃O⁺), H₂O là chất nhận H⁺

+Hình 2.5, H₂O là chất nhường H⁺ (H+ di chuyển từ phân tử H₂O  đến phân tử NH₃), NH₃ là chất nhận H⁺

- Vai trò acid - base của phân tử H₂O:

+ Trong cân bằng ở hình 2.4, phân tử H₂O đóng vai trò base

+Trong cân bằng ở hình 2.5, phân tử H₂O đóng vai trò acid

→ H₂O vừa có khả năng nhường vừa có khả năng nhận H⁺, nên H₂O là chất lưỡng tính vừa có thể đóng vai trò là acid, vừa có thể đóng vai trò là base.

+Trong cân bằng của ion HCO₃^- trong nước, HCO₃^- vừa có khả năng nhường, vừa có khả năng nhận H⁺, nên HCO₃^- là chất lưỡng tính vừa có thể đóng vai trò là acid, vừa có thể đóng vai trò là base.

Hoạt động 3: Khái niệm pH. Chất chỉ thị acid-base

HS thảo luận và trả lời câu hỏi: 

• Trình bày sự điện li của nước và tích số ion trong nước? 
• Độ acid - base của dung dịch có thể được đánh giá bằng gì?
• Tính pH của dung dịch có nồng độ H⁺ là 10^-2M?
• Quan sát hình 2.7 cho biết khoảng pH thấp nhất và cao nhất của ở các cơ quan trong hệ tiêu hóa con người.

• Đất chua là đất có độ pH dưới 6,5 để cải thiện đất trồng bị chua người nông dân có thể bổ sung chất nào trong các chất sau đây vào đất: CaO. P₂O₅. Giải thích.
• Trình bày sự biến đổi màu sắc của chất chỉ thị acid - base trong các dung dịch có độ pH khác nhau.

Sản phẩm dự kiến:

* Tìm hiểu khái niệm pH

- Sự điện li của nước và tích số ion trong nước:

+ Nước là chất điện li yếu: 

H₂O    ⇋     H⁺ + OH^-   (1)

 +Tích số ion trong nước (K_w)

K_w = [H⁺].[OH^-]

Ở 25^oC   K_w = [H⁺].[OH^-] = 10^-14. 

- Độ acid - base của dung dịch có thể được đánh giá bằng nồng độ H⁺ hoặc quy về một giá trị gọi là pH:

pH = - lg[H⁺] nếu [H⁺] = 10^-a thì pH = a

- pH của dung dịch có nồng độ H⁺ là 10^-2M: Ta có pH = -lg[H⁺] = -lg (10^-2)= 2

* Tìm hiểu ý nghĩa của pH trong thực tiễn

 - Cơ quan có khoảng pH thấp nhất ở dạ dày: pH 1,5 - 3,5. Cơ quan có khoảng pH cao nhất ở khoang miệng pH 6,5 - 7,5

- Đất chua cần bổ sung CaO

- Giải thích: CaO khi bổ sung vào đất sẽ kết hợp với nước tạo thành Ca(OH)₂. Vì Ca(OH)₂ là một base nên sẽ trung hòa được acid trong đất (nguyên nhân làm cho đất bị chua)

- PTHH của phản ứng: 

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Ca(OH)₂ + 2H⁺ → Ca²⁺ + 2H₂O

*Tìm hiểu chất chỉ thị acid - base

- Đối với giấy pH (giấy chỉ thị vạn năng): theo chiều pH tăng từ 1 đến 14, giấy đổi màu theo chiều: đỏ - cam - vàng - lục - lam - chàm - tím.

- Đối với dung dịch phenolphthalein: Không đổi màu trong môi trường trung tính và acid, hoá hồng trong môi trường base (khoảng đổi màu của phenolphthalein là 8,3 - 11)

Hoạt động 4: Chuẩn độ acid-base

HS quan sát thí nghiệm 1, 2 và trả lời câu hỏi: 

• Hãy nêu vai trò của chất chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ acid – base.
• Quan sát hình 2.9, giải thích vì sao cần lắc nhẹ dung dịch trong bình tam giác trong khi thực hiện thao tác chuẩn độ. 

Sản phẩm dự kiến:

- Chất chỉ thị dùng để xác định được điểm ngừng thêm dung dịch chuẩn (điểm tương đương) để kết thúc quá trình chuẩn độ.

- Cần lắc nhẹ dung dịch trong bình tam giác trong khi thực hiện thao tác chuẩn độ: Thao tác lắc nhẹ dung dịch trong bình tam giác nhằm mục đích để dung dịch chuẩn trộn đều trong dung dịch khi rơi xuống bình tam giác, phản ứng xảy ra hoàn toàn, từ đó xác định được chính xác điểm kết thúc chuẩn độ thông qua các hiện tượng quan sát được khi sử dụng chất chỉ thị thích hợp.

Hoạt động 5: Ý nghĩa thực tiễn cân bằng dung dịch nước của ion Al³⁺, Fe³⁺

HS quan sát thí nghiệm 1, 2 và trả lời câu hỏi: 

• Tại sao khi bảo quản dung dịch muối M ³⁺ trong phòng thí nghiệm người ta thường nhỏ vài giọt dung dịch acid vào lọ đựng dung dịch muối.
• Giải thích vì sao quá trình thủy phân ion CO₃^2– trong nước làm tăng pH của nước.

Sản phẩm dự kiến:

* Tìm hiểu ý nghĩa thực tiễn cân bằng dung dịch nước của ion Al³⁺, Fe³⁺ 

- Trong dung dịch muối M ³⁺ tồn tại cân bằng sau: 

Fe ³⁺ + 3H₂O ⇋ Fe(OH)₃ + 3H ⁺

Al ³⁺ + 3H₂O ⇋ Al(OH)₃ + 3H ⁺

- Quá trình trên xảy ra gọi là quá trình thuỷ phân muối M ³⁺

- Khi thêm vài giọt acid, làm tăng nồng độ H⁺_, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch nên sẽ chống lại quá trình thuỷ phân muối, giúp bảo quản được dung dịch muối.

*Tìm hiểu ý nghĩa thực tiễn cân bằng dung dịch nước của ion CO₃^2-

- Quá trình thuỷ phân ion CO₃^2- trong nước: CO₃^{2 -} + H₂O  ⇌ OH^-+HCO₃⁻

=>Quá trình này làm tăng nồng độ OH^- nên pH của dung dịch tăng.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Dung dịch nào dưới đây không làm đổi màu quỳ tím?

A. NaOH.             B. NaCl.               C. Na₂CO₃.                    D. NH₄Cl.

Câu 2. Dung dịch X chứa HCl với nồng độ mol là 0,01M. pH của dung dịch là:

A. 1.                    B. 2.                     C. 3.                             D. 4.

Câu 3. Phương trình điện li nào sau đây không đúng?

A. HCl → H⁺ + Cl^-                                    B. CH₃COOH ⇌ CH₃COO^- + H⁺

C. H₃PO₄ → 3H⁺ + PO₄^3-                    D. Na₃PO₄ → 3 Na⁺ + PO₄^3-

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: B

Câu 2: B

Câu 3: C

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Ngoài tác dụng làm trong nước dung dịch phèn chua còn có khả năng làm sạch gỉ sét trên inox. Giải thích.

Câu 2: Khi mưa nhiều ngày liên tục có thể làm cho pH của nước ở ao, hồ giảm xuống dưới 6,5 và người ta thường rắc vôi bột để điều chỉnh pH. Giải thích.