BÀI 2: CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 2: CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC
Mục tiêu
Mục tiêu
- Nêu được khái niệm sự điện li, chất điện li, chất không điện li. - Trình bày được thuyết Bronsted – Lowry về acid – base. - Nêu được khái niệm và ý nghĩa của pH trong thực tiễn. - Viết được biểu thức tính pH và biết cách sử dụng các chất chỉ thị để xác định pH bằng các chất chỉ thị phố biến như giấy chỉ thị màu, quỳ tím, phenolphthalein.,.. - Nêu được nguyên tắc xác định nồng độ acid, base mạnh bằng phương pháp chuẩn độ. - Thực hiện được thí nghiệm chuẩn độ acid – base: Chuẩn độ dung dịch base mạnh (sodium hydroxide) bằng acid mạnh (hydrochloric acid). - Trình bày được ý nghĩa thực tiễn cân bằng trong dung dịch nước của Ion
MỤC TIÊU BÀI HỌC
Ảnh
Sự điện li
Hiện tượng
I. SỰ ĐIỆN LI
1. Hiện tượng điện li
Hoạt động trang 16 Hóa học 11: Thí nghiệm thử tính dẫn điện của nước, muối ăn và dung dịch muối ăn được thực hiện như mô tả trong Hình 2.2.
Ảnh
Hiện tượng (tiếp)
Lời giải: a) Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện. b) Đèn sáng cho thấy dung dịch NaCl dẫn điện, chứng tỏ dung dịch có hạt mang điện. Đó có thể là cation và anion. c) Giải thích: NaCl là hợp chất ion, trong tinh thể có các ion Na+ và Cl- liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện. Nước là một dung môi phân cực. Khi cho tinh thể NaCl vào nước, các ion Na+ và Cl- trên bề mặt hút các phân tử nước lại gần. Các phân tử nước hướng các đầu âm vào ion Na+, các đầu dương vào ion Cl- và làm yếu liên kết giữa các cation, anion trong tinh thể và khuếch tán vào nước.
*Khái niệm: 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 ion được gọi là chất điện li.
Chất điện li và không điện li
2. Chất điện li
a) Chất điện li và chất không điện li
Hoạt động trang 17 Hóa học 11:
Ảnh
Chất điện li và không điện li (tiếp)
- Chất điện li là chất khi tan trong nước phân li ra các ion. Ví dụ: hydrochloric acid (HCl); sodium hydroxide (NaOH); sodium chloride (NaCl) … Sự phân li một chất thành các ion mang điện tích trái dấu trong dung dịch được biểu diễn bằng phương trình điện li. Ví dụ:
NaOH (aq) → Na+ (aq) + OH− (aq). HCl (aq) → H+ (aq) + Cl− (aq).
- Chất không điện li là chất khi tan trong nước không phân li ra ion. Ví dụ: Saccarose, ethanol …
Chất điện li mạnh/yếu
Hoạt động trang 18 Hóa học 11: So sánh khả năng phân li trong nước của HCl và CH3COOH
Lời giải: Hai dung dịch HCl và CH3COOH có cùng nồng độ là 0,1 M. Trường hợp cốc đựng dung dịch HCl 0,1 M bóng đèn sáng hơn Þ số hạt mang điện trong dung dịch HCl nhiều hơn số hạt mang điện trong dung dịch CH3COOH 0,1 M. Vậy acid HCl phân li mạnh hơn.
b) Chất điện li mạnh và chất điện li yếu
Chất điện li mạnh
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 là + Các acid mạnh: + Các base mạnh: + 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. Ví dụ:
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Chất điện li yếu
- 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 bao gồm: + Các acid yếu như: + Các base yếu như: 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:
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Bài tập
Bài tập 1 trang 18 Hóa học 11: Viết phương trình điện li của các chất sau: HF, HI, Ba(OH)2, KNO3, Na2SO4.
Lời giải: Phương trình điện li:
Ảnh
Thuyết Bronsted - Lowry
Khái niệm acid - base (HĐ T19)
II. THUYẾT ACID - BASE CỦA BRONSTED - LOWRY
1. Khái niệm acid và base theo thuyết Bronsted - Lowry
Hoạt động trang 19 Hóa học 11:
Lời giải: 1. Phương trình điện li của các chất:
Ảnh
2. Sử dụng máy đo xác định pH, tham khảo kết quả:
Ảnh
Khái niệm acid base
Thuyết Bronsted – Lowry cho rằng acid là chất cho proton (H+) và base là chất nhận proton.
Ví dụ 1: Trong phản ứng bên: HCl cho , HCl là acid; nhận , là base.
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Ví dụ 2:
Ảnh
Trong phản ứng thuận, Latex(NH_3) nhận Latex(H^+) của Latex(H_2O), Latex(NH_3) là base, Latex(H_2O) là acid. Trong phản ứng nghịch, ion Latex(NH_4^+) là acid, ion Latex(OH^-) là base
Bài tập
Câu hỏi 2 trang 20 Hóa học 11: Dựa vào thuyết acid – base của Bronsted – Lowry, hãy xác định chất nào là acid, chất nào là base trong các phản ứng sau:
Ảnh
Lời giải: Thuyết Bronsted – Lowry cho rằng acid là chất cho proton (H+) và base là chất nhận proton. a) Trong phản ứng trên: Latex(CH_3COOH) cho Latex(H^+), Latex(CH_3COOH) là acid; Latex(H_2O) nhận Latex(H^+), Latex(H_2O) là base. b) Trong phản ứng trên: Latex(H_2O) cho Latex(H^+), Latex(H_2O) là acid; Latex(S^2-) nhận Latex(H^+), Latex(S^2-) là base.
Ưu điểm
Theo thuyết Arrhenius, trong phân tử acid phải có nguyên tử H, trong nước phân li ra ion Latex(H^+), trong phân tử base phải có nhóm OH, trong nước phân li ra ion Latex(OH^-). Thuyết Arrhenius chỉ đúng trong trường hợp dung môi là nước. Thuyết Bronsted – Lowry tổng quát hơn thuyết Arrhenius, phân tử không có nhóm Latex(OH^-) như Latex(NH_3) hoặc ion Latex(CO_3^(2-)) cũng là base.
2. Ưu điểm của thuyết Bronsted – Lowry
Độ pH
Khái niệm pH
III. KHÁI NIỆM pH VÀ Ý NGHĨA CỦA pH TRONG THỰC TIỄN
pH là chỉ số đánh giá độ acid hay độ base của một dung dịch với quy ước như sau: pH = Latex(- log[H^+]) hoặc Latex([H^+]) = Latex(10^(-pH)) Trong đó Latex([H^+]) là nồng độ mol của ion Latex(H^+) Nếu dung dịch có Latex([H^+]) = Latex(10^(-a) )thì pH = a. Chú ý: + Môi trường acid có pH < 7. + Môi trường base có pH > 7. + Môi trường trung tính có pH = 7. Thang pH thường có giá trị từ 1 đến 14.
1. Khái niệm pH
Thang đo pH
Ảnh
Bài tập
Bài tập 3 trang 21 Hóa học 11: Một loại dầu gội đầu có nồng độ ion Latex(OH^-) là Latex(10^(-5,17)) mol/ L. a) Tính nồng độ ion Latex(H^+), pH của loại dầu gội nói trên. b) Môi trường của loại dầu gội trên là acid, base hay trung tính?
Lời giải: a)Ta có: Latex([H^+].[OH]^- = 10^(-14)) Latex(<=> [H^+] = (10^(-14))/(10^(-5,17)) = 10^(-8,83)) Ta có: pH = Latex(- log[H^+]) = 8,83. b) pH > 7 nên môi trường của loại dầu gội trên là base.
Ý nghĩa thực tiễn
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 khoẻ của con người, sự phát triển của động vật, thực vật,… Ví dụ: + Chỉ số pH trong nước tiểu thường trong khoảng 4,8 – 7. Nếu pH nước tiểu cao trên 8 thì có thể bệnh nhân đang mắc một số bệnh như sỏi thận, nhiễm trùng đường tiết niệu … + Một số động vật sống dưới nước cần có môi trường có giá trị pH thích hợp, ví dụ: tôm và cá ưa sống trong môi trường nước có pH khoảng 7,5 đến 8,5. + Một số loài thực vật chỉ phát triển tốt trong đất có giá trị pH thích hợp, ví dụ cây chè ưa sống trong đất có pH từ 4,5 – 5,5.
Xác định pH
3. Xác định pH Giá trị pH của dung dịch được xác định gần đúng bằng cách sử dụng chất chỉ thị acid – base. Khi cần xác định giá trị pH chính xác hơn, người ta sử dụng máy đo pH.
Ảnh
Sự thủy phân của các ion
Sự thủy phân
IV. SỰ THỦY PHÂN CỦA CÁC ION
Khi tan trong nước, muối phân li thành các ion. Phản ứng giữa ion với nước tạo ra các dung dịch có môi trường khác nhau được gọi là phản ứng thuỷ phân. Ví dụ: Trong dung dịch Latex(Na_2CO_3), ion Latex(Na^+) không bị thuỷ phân, còn ion Latex(CO_3^(2-)) bị thuỷ phân trong nước tạo Latex(OH^−) theo phương trình: Vì vậy, dung dịch Latex(Na_2CO_3) có môi trường base. Latex(Na_2CO_3) được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, dệt, nhuộm, công nghệ thuỷ tinh, silicate,…
Ảnh
Chuẩn độ acid - base
Nguyên tắc
V. CHUẨN ĐỘ ACID - BASE
Chuẩn độ là phương pháp xác định nồng độ của một chất bằng một dung dịch chuẩn đã biết nồng độ. Dựa vào thể tích của các dung dịch khi phản ứng vừa đủ với nhau, xác định được nồng độ dung dịch chất cần chuẩn độ.
* Ví dụ: Trong phòng thí nghiệm, 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 + Latex(H_2O) Khi các chất phản ứng vừa đủ với nhau, số mol HCl phản ứng bằng số mol NaOH. Ta có: Trong đó: + Latex(C_(HCl), C_(NaOH)) lần lượt là nồng độ mol của dung dịch HCl và NaOH. + Latex(V_(HCl), V_(NaOH)) lần lượt là thể tích của dung dịch HCl và NaOH (cùng đơn vị đo). Khi biết Latex(V_(HCl), V_(NaOH)) trong quá trình chuẩn độ và biết Latex(C_(HCl)) sẽ tính được Latex(C_(NaOH)).
Ảnh
Thực hành
Thực hành trang 25 Hóa học 11: Thực hành chuẩn độ acid – base Chuẩn bị: – Dung dịch HCl 0,1 M; dung dịch NaOH nồng độ khoảng 0,1 M; dung dịch phenolphthalein. – Pipette 10 mL; burette 25 mL; bình tam giác 100 mL; bình tia nước cất; giá đỡ, kẹp burrete.
Tiến hành: – Dùng pipette lấy 10 mL dung dịch HCl 0,1 M cho vào bình tam giác, thêm 1 – 2 giọt phenolphthalein. – Cho dung dịch NaOH vào burette, điều chỉnh dung dịch trong burette về mức 0. – Mở khoá burette, nhỏ từng giọt dung dịch NaOH xuống bình tam giác (lắc đều trong quá trình chuẩn độ) đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt (bền trong khoảng 10 giây) thì dừng chuẩn độ. - Ghi lại thể tích dung dịch NaOH đã dùng. Tiến hành chuẩn độ ít nhất ba lần, ghi số liệu thực nghiệm