CHỦ ĐỀ 1. CÂN BẰNG HÓA HỌC

BÀI 2. SỰ ĐIỆN LI TRONG DUNG DỊCH NƯỚC.

THUYẾT BRØNSTED-LOWRY VỀ ACID-BASE.

(20 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (2 câu)

Câu 1: Nêu vai trò của nước trong sự điện li.

Giải:

Nước đóng vai trò quan trọng trong sự điện li của một chất nhờ tính chất phân cực của phân tử nước (các nguyên tử H mang một phần điện tích dương và nguyên tử O mang một phần điện tích âm). Khi hòa tan một chất điện li vào nước, xuất hiện tương tác của nước với các ion, tương tác này sẽ bứt các ion khỏi tinh thể (hoặc phân tử) để tan vào nước

Câu 2: Sự điện li là gì? Nêu khái niệm của chất điện li và chất không điện li.

Giải:

• Quá trình phân li của các chất khi tan trong nước thành các ion được gọi là sự điện li.
• Chất điện li là chất khi tan trong nước phân li thành các ion.
• Chất không điện li là chất khi tan trong nước không phân li thành các ion.

2. THÔNG HIỂU (8 câu)

Câu 1: Cho các chất NaCl; HF; CuSO₄; NaOH; Mg(NO₃)₂; H₃PO₄; (NH₄)₃PO₄; H₂CO₃; ethyl alcohol; CH₃COOH; AgNO₃; glucose; glycerol; Al(OH)₃; Fe(OH)₂; HNO₃.

Xác định chất điện ly mạnh, chất điện ly yếu, chất không điện ly? Viết phương trình điện ly của các chất (nếu có).

Giải:

- Chất điện ly mạnh: NaCl; CuSO₄; NaOH; Mg(NO₃)₂; (NH₄)₃PO₄; AgNO₃; HNO₃.

Phương trình điện ly:

NaCl → Na⁺ + Cl^- 

CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2-

NaOH → Na⁺ + OH^- 

Mg(NO₃)₂ → Mg²⁺ + 2NO₃^-

(NH₄)₃PO₄ → 3NH₄⁺ + PO₄^3- 

AgNO₃ → Ag⁺ + NO₃^-

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

- Chất điện ly yếu: HF; H₃PO₄; H₂CO₃; CH₃COOH; Al(OH)₃; Fe(OH)₂.

Phương trình điện ly:

HF ⇔ H⁺ + F^- 

CH₃COOH ⇔ CH₃COO^- + H⁺

H₃PO₄ ⇔ H⁺ + H₂PO₄^- 

Al(OH)₃ ⇔ Al³⁺ + 3OH^-

H₂PO₄^- ⇔ H⁺ + HPO₄^2- 

H₂CO₃ ⇔ H⁺ + HCO₃^-

HPO₄^2- ⇔ H⁺ + PO₄^3- 

HCO₃- ⇔ H⁺ + CO₃^2-

Fe(OH)₂ ⇔ Fe²⁺ + OH^-

- Chất không điện ly: glucose; glycerol; ethyl alcohol.

Câu 2: Pha loãng dần dần một dung dịch axit sunfuric, người ta thấy độ dẫn điện của dung dịch lúc đầu tăng dần sau đó lại giảm dần. Hãy giải thích hiện tượng.

Giải:

Axit sunfuric phân li như sau

        H₂SO₄ → H⁺ + HSO₄^-        điện li hoàn toàn.

        HSO₄^- ⇔ H⁺ + SO₄^2-         K = 10^-2

Lúc đầu khi pha loãng dung dịch, độ điện li tăng lên làm tăng nồng độ ion. Do đó độ dẫn điện tăng. Trong dung dịch rất loãng, sự điện li coi như hoàn toàn, lúc đó nếu tiếp tục pha loãng thì nồng độ ion giảm làm cho độ dẫn điện giảm.

Câu 3: Theo thuyết acid-base của BrØnsted-Lowry, các chất HSO₄^-, H₂PO₄^-, PO₄^3-, NH₃, S^2-, Na⁺ , Al³⁺, Cl^- , CO₃^2- , NH₄⁺, HS^- có tính acid, base, lưỡng tính hay trung tính?

Giải:

• Acid: NH₄⁺, HSO₄^-, Al³⁺

        NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₃ + H₃O^-

        HSO₄^- + H₂O ⇔ SO₄^2- + H₃O^-

        Al³⁺ + H₂O ⇔ [Al(OH)]²⁺ + H⁺

• Base: PO₄^3-, NH₃, S^2-, CO₃^2-

        PO₄^3- + H₂O ⇔ HPO₄^- + OH^-

        NH₃ + H₂O ⇔ NH₄⁺ + OH^-

        S^2- + H₂O ⇔ HS^- + OH^-

        CO₃^2- + H₂O ⇔ HCO₃^- + OH^-

• Lưỡng tính: H₂PO₄^-, HS^-

        H₂PO₄^- + H₂O ⇔ H₃PO₄ + OH^-

        H₂PO₄^- + H₂O ⇔ HPO₄^2- + H₃O⁺

        HS^- + H₂O ⇔ H₂S + OH^-

        HS^- + H₂O ⇔ S^2- + H₃O⁺

• Trung tính: Na⁺, Cl^-

Câu 4: Từ quan điểm acid-base của BrØnsted-Lowry, hãy cho biết tính axit, bazơ, trung tính hay lưỡng tính của các dung dịch NaCl, Na₂S, NaHCO₃, Cu(NO₃)₂, NH₄Cl, CH₃COOK, Ba(NO₃)₂, Na₂CO₃.

Giải:

- Dung dịch có tính axit: Cu(NO₃)₂, NH₄Cl.

        Cu(NO₃)₂ → Cu²⁺ + 2NO₃^-

        Cu²⁺ + H₂O ⇔ [Cu(OH)]⁺ + H⁺

        NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl^-

        NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₃ + H₃O⁺

- Dung dịch có tính bazơ: Na₂S, CH₃COOK.

        Na₂S → 2Na⁺ + S^2-

        S^2- + H₂O ⇔ HS^- + OH^-

        CH₃COOK → CH₃COO^- + K⁺

        CH₃COO^- + H₂O ⇔ CH₃COOH + OH^-

- Dung dịch có tính lưỡng tính: NaHCO₃.

        NaHCO₃ → Na+ + HCO₃-

        HCO₃^- + H₂O ⇔ H₂CO₃ + OH^-

        HCO₃^- + H₂O ⇔ CO₃^2- + H₃O⁺

- Dung dịch trung tính: NaCl, Ba(NO₃)₂

        NaCl → N^a+ + Cl^-

        Ba(NO₃)₂ → Ba²⁺ + 2NO₃-

Câu 5: Giải thích vì sao dung dịch HCl dẫn điện tốt hơn dung dịch CH₃COOH có cùng nồng độ.

Giải:

Trong dung dịch, các phân tử HCl phân li hoàn toàn thành các ion, còn CH₃COOH chỉ phân li một phần nên dung dịch HCl dẫn điện tốt hơn dung dịch CH3COOH có cùng nồng độ.

HCl → H⁺ + Cl⁻

CH3COOH ⇌ CH3COO⁻ + H⁺

Câu 6: Dựa vào cân bằng (4) và (5), hãy giải thích vì sao H₂O được cho là chất có tính lưỡng tính (là chất vừa có tính acid, vừa có tính base).

NH₃ + H₂O ⇌ NH4⁺ + OH⁻                      (4)

CH₃COOH + H₂O ⇌ H₃O⁺ + CH₃COO⁻  (5)

Giải:

NH₃ + H₂O ⇌ NH4⁺ + OH⁻                      (4)

CH₃COOH + H₂O ⇌ H₃O⁺ + CH₃COO⁻  (5)

Ở cân bằng (4), H₂O đóng vai trò là acid vì là chất cho H⁺; còn ở cân bằng (5) H₂O đóng vai trò là base vì là chất nhận H⁺.

Câu 7: Cho các chất HBr, HI, H₂S, KOH. Hãy phân loại chúng thành acid mạnh, base mạnh, acid yếu và base yếu.

Giải:

Câu 8: Trong các cân bằng (1), (2a) và (2b), xác định các acid và các base.

Al₃⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ + 3H⁺               (1)

CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻              (2a)

HCO₃⁻ + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH⁻               (2b)

Giải:

Al₃⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ + 3H⁺               (1)

acid        base       base       acid

CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻              (2a)

 base      acid       acid         base

HCO₃⁻ + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH⁻               (2b)

base         acid        acid        base

3. VẬN DỤNG (7 câu)

Câu 1: Trộn 400 ml dung dịch Fe₂(SO₄)₃ 0,2M với 100 ml dung dịch FeCl₃ 0,3M thu được dung dịch Y. Nồng độ ion Fe³⁺ trong Y là?

Giải:

Ta có  = .V = 0,2.0,4 = 0,08 mol

Tương tự   = 0,03 mol

⇒  = 2.  +

⇒  = 2.0,08 + 0,03 = 0,19 mol

⇒ [Fe³⁺] =  =  = 0,38 M

Câu 2: Một dung dịch chứa các Cu²⁺ (0,02 mol), K⁺ (0,10 mol), NO₃^- (0,05 mol) và SO₄^2- (x mol). Giá trị của x là?

Giải:

Áp dụng bảo toàn điện tích, ta có:

 +  =  + 2

⇒ 2.0,02 + 0,1 = 0,05 + 2x

⇒ x = 0,045 mol

Câu 3: Trộn 200 ml dung dịch chứa 12 gam MgSO₄ với 300 ml dung dịch chứa 34,2 gam Al₂(SO₄)₃ thu được dung dịch X. Nồng độ ion SO₄^2- trong X là?

Giải:

Theo bài ra, ta có  =  =  = 0,1 mol

Tương tự,  = 0,1 mol

⇒  =  + 3 = 0,1 + 3.0,1

⇒  = 0,4 mol

⇒ [ =  =  = 0,8 M

Câu 4: Dung dịch X gồm: 0,09 mol Cl^-, 0,04 mol Na⁺, a mol Fe³⁺ và b mol SO₄^2-. Khi cô cạn X thu được 7,715 gam muối khan. Tính giá trị của a và b.

Giải:

Áp dụng bảo toàn điện tích, ta có:

 +  =  +

⇒ 0,04 + 3a = 0,09 + 2b (1)

Khối lượng muối khan chính là tổng khối lượng của kim loại và gốc acid

⇒ 0,09.35,5 + 0,04.23 + 56a + 96b = 7,715 (2)

Từ (1) và (2)

⇒

Câu 5: Dựa vào kiến thức hóa học, hãy giải thích câu ca dao sau

“Anh đừng bắc bậc làm cao

Phèn chua em đánh nước nào cũng trong”

Giải:

Phèn chua có công thức hóa học là KAl(SO₄)₂.12H₂O, phân li hoàn toàn trong nước theo phương trình:

KAl(SO₄)₂.12H₂O → K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄²⁻ + 12H₂O

Ion bị thủy phân tạo thành Al(OH)₃ theo phương trình:

Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ + 3H⁺

Phèn chua thường được dùng để làm trong nước bởi ion Al³⁺ bị thủy phân tạo ra Al(OH)₃ ở dạng kết tủa keo, có khả năng hấp phụ các chất rồi lắng xuống đáy bể, làm trong nước.

Câu 6: Trong 2 lít dung dịch hydroflouric acid có chứa 4 gam HF nguyên chất. Độ điện li của acid này là 8%. Tính hằng số phân li của acid HF.

Giải:

Ta có  =  = 0,2 (mol)

⇒ [HF] =  =  = 0,1 (M)

HF     ⇌       H⁺      +        F^-

Ban đầu:                0,1              

Phân li:                  x                 x                 x

Cân bằng:              0,1-x            x                 x        (M)

Ta có:  = 8% ⇒  = 8%

⇒ x = 8.10^-3 (M)

 =  = 6,96.10^-4

Câu 7: Cho dung dịch HCOOH 0,1M có độ điện li là 4,3%. Tính hằng số phân li của HCOOH.

Giải:

Ta có:

                   HCOOH            HCOO-        +        H+

Ban đầu:      0,1

Phân li:        0,1                      0,1                      0,1

Cân bằng:     0,1.(1 -)             0,1                      0,1

 =

 = 1,932.10^-4

4. VẬN DỤNG CAO (3 câu)

Câu 1: Một dung dịch chứa Mg²⁺ (0,02 mol), K⁺ (0,03 mol) , Cl^- (0,04 mol) và ion Z (y mol). Tìm điện tích của ion Z và giá trị của y, biết y  0,02 mol

Giải:

Tổng số mol điện tích của cation là:

 +  = 2.0,02 + 0,03 =0,07 mol  

⇒ Z là anion.

Giả sử Z có điện tích là a-

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích:

 +  =  +

⇒ 0,07 = 0,04 + ay

⇒ ay = 0,03

Nếu a =1 → y = 0,03 mol (thỏa mãn y  0,02 mol)

Nếu a =2 → y = 0,015 mol (loại)

Vậy số mol của ion Z^- trong dung dịch trên là 0,03 mol

Câu 2: Tính nồng độ mol ion OH^- có trong dung dịch NH₃ 0,1M, biết hằng số phân li bazơ K_b = 1,8.10^-5?

Giải:

Ta có phương trình

                   NH₃ + H₂O   + OH^-

Ban đầu:       0,1                                           (M)

Phân li:          x               x        x                (M)

Cân bằng:     0,1 -  x        x        x                (M)

K_b =  = 1,8.10^-5

⇒ 1,8.10^-5 =

Vì x  0,1 ⇒ 0,1 – x  0,1

1,8.10^-5 =  ⇒

Vậy [OH^-] =

Câu 3: Tính nồng độ ion H⁺ của dung dịch CH₃COOH 0,1M biết hằng số phân li của acid là K_a = 1,75.10^-5

Giải:

Ta có:

CH₃COOH            ⇌       CH₃COO^-     +        H⁺

Ban đầu:                0,1                                           0                   0

Phân li:                  x                                              x                    x

Cân bằng:              0,1-x                                        x                    x

⇒ 1,75.10^-5 =

Vì CH₃COOH là acid yếu ⇒ x 0,1  0,1 – x  0,1

⇒ 1,75.10^-5 =  

⇒

Vậy [H⁺] =