Nội dung chính hóa học 11 kết nối tri thức Bài 2: Cân bằng trong dung dịch nước

BÀI 2: CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC

1. SỰ ĐIỆN LI
2. Hiện tượng điện li

- Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện

- Trong dung dịch muối ăn có ion âm (anion và ion dương (cation)

- NaCl là tinh thể ion, trong tinh thể có ion Na+ liên kết với ion Cl-, dưới tác dụng của phân tử nước phân cực, tinh thể ion bị phá vỡ và tạo thành các ion Na+ và Cl- trong dung dịch, vì vậy dung dịch muối ăn dẫn điện

=> Kết luận: Quá trình phân li các chất trong nước tạo thành ion được gọi là sự điện li. Những chất khi tan trong nước phân li ra các ion được gọi là chất điện li

2. Chất điện li
3. a) Chất điện li và chất không điện li

=> Kết luận:

- Các acid, base, muối khi hòa tan trong nước phân li ra các ion nên chúng là chất điện li. 

- Nước tinh khiết, đường và ethanol trong nước không phân li ra các ion nên chúng là chất không điện li

- Cách viết phương trình điện li:

Acid ⟶ H⁺ + anion gốc acid

Base ⟶ cation kim loại/NH4+ + OH^-

Muối ⟶ cation kim loại/NH4+ + anion gốc acid

Ví dụ: Na₂CO₃ ⟶ 2Na⁺ + CO32-

         H₂SO₄ ⟶ 2H⁺ + SO42-

        Ba(OH)₂ ⟶ Ba²⁺ + 2OH^-

- Dựa vào mức độ phân li thành các ion, chất điện li được chia thành hai loại:

• Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, hầu hết các phân tử chất tan đều phân li ra ion. 
• Các chất điện li mạnh thường gặp:
  • Acid mạnh: HCl, HNO₃, H₂SO₄,...
  • Base mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂,...
  • Hầu hết các muối

- Quá trình phân li của chất điện li mạnh xảy ra gần như hoàn toàn và được biểu diễn bằng mũi tên một chiều.

- Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một phần số phân tử chất tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại ở dạng phân tử trong dung dịch 

- Những chất điện li yếu gồm các acid yếu như CH₃COOH, HClO, HF, H₂CO₃,... và các base yếu như Cu(OH)₂, Fe(OH)₂,...

- Quá trình phân li của chất điện li yếu là một phản ứng thuận nghịch và được biểu diễn bằng hai nửa mũi tên ngược chiều nhau: 

CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO^-

Phương trình phản ứng dạng phân tử và dạng ion rút gọn của phản ứng xảy ra giữa dung dịch Na₂CO₃ và dung dịch HCl:

- Phương trình phân tử: 

Na₂CO₃ + 2HCl ⟶ 2NaCl + CO₂ + H₂O

- Phương trình ion đầy đủ: 

2H⁺ + 2Cl^- + 2Na⁺ + ⟶ CO₂ + H₂O + 2Na⁺ + 2Cl^-

- Phương trình ion rút gọn: 

2H⁺ +  ⟶ CO₂ + H₂O

1. THUYẾT AXID – BASE CỦA BR∅NSTED - LOWRY
2. Khái niệm acid và base theo thuyết Br∅nsted - Lowry
3. a) Phương trình điện li:

HCl ⟶ H⁺ + Cl^-

NaOH ⟶ Na⁺ + OH^-

Na₂CO₃ ⟶ 2Na⁺ +

1. b) Dung dịch HCl có môi trường acid (pH < 7), còn dung dịch NaOH và Na₂CO₃ có môi trường base (pH > 7)
2. c) Theo định nghĩa acid – base đã học ở môn Khoa học tự nhiên lớp 8, HCl là acid, NaOH là base, còn Na₂CO₃ không là base

*Kết luận: 

- Khái niệm acid – base đề cập ở lớp 8 chỉ đúng với dung môi nước và chưa phản ánh đầy đủ bản chất acid/base. 

- Thuyết Br∅nsted – Lowry cho rằng acid là chất cho proton (H⁺) và base là chất nhận proton

2. Ưu điểm của thuyết Br∅nsted – Lowry 

 Thuyết Br∅nsted – Lowry tổng quát hơn thuyết Arrhenius, phân tử không có nhóm OH như NH₃ hoặc ion như cùng là base

III. KHÁI NIỆM PH VÀ Ý NGHĨA 

1. Khái niệm pH

pH = - lg[H⁺] hoặc [H⁺] = 10^-pH

Trong đó [H⁺] là nồng độ mol của ion H⁺

Nếu dung dịch có [H⁺] = 10^-a mol/L thì pH = a

CH₃COOH là chất điện li yếu ⟹ [H⁺] < 0,1M ⟹ pHCH3COOH > 1

pHHCl = 1 ; pHNaCl = 7 ; pHNaOH = 12

Vậy pH của dung dịch HCl nhỏ nhất.

2. Ý nghĩa của pH trong thực tiễn

Chỉ số pH có ý nghĩa to lớn trong thực tiễn, pH có liên quan đến sức khỏe của con người, sự phát triển của động vật, thực vật,... 

3. Xác định pH

 - Chất chỉ thị acid – base là chất có màu sắc biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch

- Màu của giấy quỳ, phenolphthalein và giấy pH trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau:

+ Giấy quỳ:

• pH 6: Đỏ
• pH = 7: Tím
• pH 8: Xanh

+ Phenolphthalein:

• pH < 8: Không màu
• pH > 8: Màu hồng

1. SỰ THỦY PHÂN CỦA CÁC ION

- Xét dung dịch Na₂CO₃, ion Na⁺ không phản ứng với nước, còn ion CO32- thủy phân tạo môi trường base:

Vậy dung dịch Na₂CO₃ có môi trường base

- Xét dung dịch AlCl₃ và FeCl₃, ion Cl^- không phản ứng với nước, còn ion Al³⁺ và Fe³⁺ thủy phân tạo môi trường acid:

Al³⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺

Fe³⁺ + H₂O ⇌ Fe(OH)²⁺ + H⁺

Vậy các dung dịch AlCl₃ và FeCl₃ có môi trường acid

- Xét dung dịch NaCl, NaCl khi tan trong nước phân li thành các ion:

NaCl ⟶ Na⁺ + Cl^-

Ứng dụng dung dịch muối Na₂CO₃, AlCl₃, FeCl₃:

- Na₂CO₃ được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, dệt, nhuộm, công nghiệp thủy tinh, silicate,...

- Phèn nhôm ((NH₄)₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O) và phèn sắt ((NH₄)₂SO₄.Fe₂(SO₄)₃.24H₂O) được sử dụng làm chất keo tụ trong quá trình xử lí nước

1. CHUẨN ĐỘ ACID – BASE
2. Nguyên tắc

- Chuẩn độ là phương pháp xác định nồng độ của một chất bằng một dung dịch chuẩn đã biết nồng độ.

- Nồng độ của dung dịch base mạnh (NaOH) được xác định bằng một dung dịch acid mạnh (HCl) đã biết trước nồng độ mol dựa trên phản ứng:

NaOH + HCl ⟶ NaCl + H₂O

Ta có:

V_HCl.C_HCl = V_NaOH.C_NaOH

⟹CNaOH=VHCl.CHClVNaOH

Trong đó:

• C_HCl và C_NaOH lần lượt là nồng độ mol của dung dịch HCl và NaOH
• V_HCl và V_NaOH lần lượt là thể tích của dung dịch HCl và dung dịch NaOH (cùng đơn vị đo)

- Thời điểm để kết thúc chuẩn độ được xác định bằng sự đổi màu của chất chỉ thị phenolphthalein  

2. Thực hành chuẩn độ acid – base 

- Tráng pipette và burette bằng chính dung dịch sẽ lấy

- Đọc thể tích dung dịch: lưu ý khi đọc thể tích dung dịch trong pipette, burette cần để ngang tầm mắt, đọc chỉ số vạch thẳng với mặt cong chất lỏng

- Chú ý không để bọt khí ở cuống burette

- Lưu ý khi cho dung dịch từ pipette vào bình tam giác: để pipette thẳng, nghiêng bình tam giác khoảng 45^o, đầu pipette chạm vào thành bình, để dung dịch trong pipette chảy thành dòng

- Trong quá trình chuẩn độ, chú ý quan sát màu của dung dịch trong bình tam giác, khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 10 giây, lập tức dừng chuẩn độ