Chương 4: DUNG DỊCH, DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY VÀ ĐIỆN HÓA HỌC.
Bài 7: DUNG DỊCH
I. DUNG DỊCH.
1. Các khái niệm cơ bản.
a. Hệ phân tán: Là hệ được tạo nên khi làm phân tán những hạt rất nhỏ của một chất
vào một chất khác [môi trường]. Hệ phân tán bao gồm 3 loại sau:
+ Hệ lơ lửng [kém bền, có d hạt phân tán > 100m] gồm huyền fù và nhũ tương
+ Dung dịch keo [tương đối bền, có d hạt phân tán từ 1m 100m] .
+ Dung dịch phân tử hay dung dịch thật [thường gọi tắt là dung dịch, rất bền, có d hạt
phân tán < 1m]. [Chú ý: 1m [milimicronmet = 10–9 m=1nm].
b. Dung dịch: Là hệ đồng thể [R, L hoặc K], gồm 2 hay nhiều chất mà lượng tương
đối của chúng có thể biến đổi trong một giới hạn rộng.
+ Dung dịch khảo sát là các dung dịch lỏng.
+ Thành phần dung dịch lỏng bất kỳ đều gồm chất tan [là chất phân tán] và dung môi
[là môi trường phân tán] mà trong đó chúng phân bố đồng đều trong nhau dưới dạng
phân tử hoặc ion.
+ Dung môi là chất mà ở dạng tinh khiết, nó tồn tại ở trạng thái tập hợp giống như
dung dịch thu được, ví dụ dung dịch NaCl trong nước thì nước là dung môi. Nếu cả
chất tan và dung môi đều có trạng thái tập hợp giống nhau [như rượu và nước] thì
dung môi sẽ là chất có lượng nhiều hơn.
c. So sánh dung dịch với hợp chất hoá học và hỗn hợp cơ học.
+ Sự tạo thành 1 hệ đồng nhất khi chất tan và dung môi phân tán đều trong nhau,
thường kèm theo sự thay đổi năng lượng nhiệt và thể tích hệ làm dung dịch gần
giống với hợp chất hoá học. Tuy nhiên, khác với hợp chất hoá học, dung dịch có sự
thay đổi liên tục các thành phần của nó trong 1 khoảng nồng độ, nhiệt độ và áp suất.
+ Mặt khác, do dung dịch không có thành phần xác định và không tuân theo định luật
tỷ lệ bội và định luật tác dụng khối lượng nên dung dịch, ở mức độ nào đó gần giống
với hỗn hợp cơ học.
+ Như vậy, không thể coi dung dịch như 1 hỗn hợp cơ học thuần tuý hay 1 hợp chất
hoá học và cũng không thể coi quá trình tan như là một quá trình trộn lẫn cơ học đơn
thuần hay như là một phản ứng hoá học.
+ Quá trình tan của 1chất trong dung môi thường bao gồm cả quá trình lý học và quá
trình hóa học. Quá trình lý học bao gồm sự tách rời nhau của các hợp chất tan để đi
vào dung môi và thường kèm thu nhiệt. Quá trình hóa học bao gồm sự tương tác giữa
các hạt chất tan với dung môi và được gọi là sự sonvat hoá và thường kèm toả nhiệt.
d. Các loại nồng độ dung dịch.
+ Khái niệm: Nồng độ của dung dịch là lượng chất tan có trong một lượng xác định
của dung dịch hay dung môi.
+ Nồng độ phần trăm khối lượng [%]: là số phần khối lượng chất tan có trong 100
phần khối lượng dung dịch.
- Ví dụ: dung dịch NaCl 15% có nghĩa là có 15 phần khối lượng NaCl trong 100 phần
khối lượng dung dịch v.v…
+ Nồng độ mol [CM hoặc M]: là số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch.
- Ví dụ: dung dịch HCl 0,1M có nghĩa là có 0,1 mol HCl trong 1 lít dung dịch.
+ Nồng độ molan [Cm hoặc m]: là số mol chất tan có trong 1000gr dung môi.
41
Sự điện li là quá trình phân li của các chất trong nước [hoặc khi nóng chảy]. Sản phẩm của quá trình điện li của các phân tử chất điện li khi tan trong nước là các cation [ion dương] và anion [ion âm] được tách ra từ phân tử đó. Các ion này là nguyên nhân sinh ra khả năng dẫn điện của các dung dịch này.
Những chất tan trong nước [hoặc nóng chảy] phân li ra ion được gọi là những chất điện li. Hay trong một khái niệm hẹp hơn, người ta thường nói, các dung dịch dẫn được điện là chất điện li. Chất điện li chỉ có thể là các hợp chất hóa học, không thể là các nguyên tố. Ví dụ, axit, bazơ và muối là các chất điện li.
* Tính chất của chất điện li: là những chất tan được trong nước
Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazo và muối bị phân li [một phần hoặc toàn bộ] thành các nguyên tử [hoặc nhóm nguyên tử] tích điện gọi là ion; ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.
Sự phân li của một số hợp chất:
- Axit → gốc axit [ion âm] + H+ .
- Bazo → OH– [ion âm] + ion dương [kim loại].
- Muối → gốc axit [ion âm] + ion dương [kim loại].
- Một số bazo không chứa ion kim loại nhưng cũng bị phân li thành ion trong dung dịch.
Anion hay cation là phần mang điện dương của phân tử.
2. Phân loại chất điện li
Chất điện li được chia thành 2 loại là chất điện li mạnh và chất điện li yếu:
2.1. Chất điện li mạnh
Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hoà tan đều phân li ra ion.
Chất điện li mạnh gồm các hợp chất sau:
- Các axit mạnh như: HCl, HNO3, H2SO4, HBr, HI, HClO4, HClO3 …
- Các bazơ tan như: NaOH, KOH, Ca[OH]2, Ba[OH]2 …
- Hầu hết các muối như NaCl, CuSO4, KNO3 ...
Phương trình điện li của chất điện li mạnh sử dụng mũi tên 1 chiều [→].
Ví dụ:
H2SO4 → 2H+ + SO4 [2-]
KOH → K+ + OH-
Na2SO4 → 2Na+ + SO4 [2-]
2.2. Chất điện li yếu
Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một số phân tử hoà tan phân li thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.
Các chất điện li yếu gồm các hợp chất sau:
- Các axit trung bình và yếu như: H2S, H2CO3, H3PO4, HCOOH…
- Các bazơ không tan như: Mg[OH]2, Fe[OH]2, Fe[OH]3…
Phương trình điện li của chất điện li yếu sử dụng 2 mũi tên ngược chiều [ ⇌ ].
VÍ dụ:
H2S ⇌ H+ + HS-
Sự điện li của chất điện li yếu được đánh giá bằng đại lượng độ điện li α:
α = số phân tử phân li/tổng số phân tử hoà tan
3. Một số bài tập vận dụng về sự điện li
Bài tập 1: [Bài 1 trang 7 Sách giáo khoa Hóa học lớp 11] Các dung dịch axit như HCl, bazơ như NaOH và muối như NaCl dẫn điện được, còn các dung dịch như ancol etylic, saccarozơ, glixerol không dẫn điện được là do nguyên nhân gì?
Hướng dẫn giải:
Trong dung dịch: Các axit, các bazơ, các muối phân li ra các ion dương và ion âm chuyển động tự do nên dung dịch của chúng có khả năng dẫn điện.
Thí dụ:
HCl → H+ + Cl-
NaOH → Na+ + OH-
NaCl → Na+ + Cl-
Còn các dung dịch như ancol etylic, đường saccarazơ, glixerol không dẫn điện vì trong dung dịch chúng không phân li ra các ion dương và ion âm.
Bài tập 2: [Bài 3 trang 7 Sách giáo khoa Hóa học lớp 11] Viết phương trình điện li của những chất sau:
a] Các chất điện li mạnh: Ba[NO3]2 0,10M; HNO3 0,020M; KOH 0,010M. Tính nồng độ mol của từng ion trong dung dịch.
b] Các chất điện li yếu HClO; HNO2.
Hướng dẫn giải:
a] Các chất điện li mạnh:
Ba[NO3]2 → Ba 2+ + 2 NO3 −
0,10 0,10 0,20 [ M ]
→ [Ba2+] = 0,1M; [NO3 −] = 0,2M
HNO3 → H + + NO3 −
0,020 0,020 0,020 M
→ [H+] = [ NO3 − ] = 0,02M
KOH → K + + OH −
0,010 0,010 0,010 M
→ [K+] = [OH-] = 0,010M
b] Các chất điện li yếu:
HClO ⇌ H+ + ClO-
HNO2 ⇌ H+ + NO2 −
Bài tập 3: [Bài 4 trang 7 Hóa học lớp 11] Chọn câu trả lời đúng trong các câu sau đây: Dung dịch chất điện li dẫn được điện là do:
A. Sự dịch chuyển của các electron.
B. Sự dịch chuyển của các cation.
C. Sự dịch chuyển của các phân tử hoà tan.
D. Sự dịch chuyển của cả cation và anion.
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án D. Do khi hoà tan [trong nước] các phân tử chất điện li phân li ra thành các cation và anion.
Bài tập 4: [Bài 5 trang 7 hóa học lớp 11] Chất nào sau đây không dẫn điện được?
A. KCl rắn, khan. B. CaCl2 nóng chảy. C. NaOH nóng chảy. D. HBr hoà tan trong nước.
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án A. Do KCl rắn, khan tồn tại dưới dạng mạng tinh thể ion, rất bền vững. Không phân li ra được ion dương và ion âm [di chuyển tự do] nên không có khả năng dẫn điện.
Bài tập 5: 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:
A. 0,2M. B. 0,8M. C. 0,6M. D. 0,4M.
Hướng dẫn giải:
Đáp án: B Giải thích:
n MgSO4 = 0,1 mol
n Al2[SO4]3 = 0,1 mol
⇒ ∑ n SO2[2-] = n MgSO4 + 3 nAl2[SO4]3 = 0,4 mol
⇒ [SO4[2-]] = 0,4 / [0,2 + 0,3] = 0,8 M
Bài tập 6: Một dung dịch chứa các ion: Cu2+ [0,02 mol], K+ [0,10 mol], [0,05 mol] và [x mol]. Giá trị của x là:
A. 0,050. B. 0,070. C. 0,030. D. 0,045.
Hướng dẫn giải:
Đáp án: D
Giải thích: Áp dụng bảo toàn số mol điện tích ta có:
2n Cu[2+] + n K+ = n NO3- + 2 nSO4[2-]
=> 2.0,02 + 0,1 = 0,05 + 2x
=> x = 0,045 mol
Bài tập 7: Chất nào sau đây là chất điện li mạnh?
A. NaCl B. CH3COOH C. H2O D. HF
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án A. NaCl
Các chất còn lại là chất điện li yếu do khi điện li, chỉ có một số phân tử hoà tan phân li thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.
Bài tập 8: Chất nào dưới đây thuộc loại chất điện li?
A. Glucozơ. B. Ancol etylic. C. KCl D. axeton.
Hướng dẫn giải: Chọn đáp án C. KCl do KCl là muối tan -> chất điện li.
Bài tập 9: Dãy chất nào dưới đây chỉ gồm những chất tan và điện li mạnh?
A. HNO3, Cu[NO3]2, Ca3[PO4]2, H3PO4
B. H2SO4, NaCl, KNO3, Ba[NO3]2
C. CaCl2, CuSO4, CaSO4, HNO3
D. KCl, H2SO4, H2O, CaCl2
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án B. H2SO4, NaCl, KNO3, Ba[NO3]2
Giải thích:
A loại vì Ca3[PO4]2 là chất không tan trong nước và H3PO4 là chất điện li yếu.
C loại vì CaSO4 ít tan trong nước.
D loại vì H2O là chất điện li yếu.
Bài tập 10: Trong số các chất sau: HNO2, CH3COOH, KMnO4, C6H6, HCOOH, HCOOCH3, C6H12O6, C2H5OH, SO2, Cl2, NaClO, CH4, NaOH, NH3, H2S. Số chất thuộc loại chất điện li là:
A. 8 B. 7 C. 9 D. 10
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án B. 7 chất
Giải thích: Các chất điện li gồm: HNO2, CH3COOH, HCOOH, KMnO4, NaClO, NaOH, H2S.
Bài tập 11: Chất nào sau đây là chất điện li mạnh:
A. HCl. B. CH3COOH. C. Al[OH]3. D. C6H12O6.
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án A. HCl do HCl là một axit mạnh, tan trong nước nên là chất điện li mạnh.
Trên đây là nội dung trình bày của Luật Minh Khuê về Sự điện li và phân loại chất điện li trong chương trình hóa học và vật lý phổ thông. Nếu quý bạn độc còn thắc mắc về vấn đề liên quan xin vui lòng liên hệ đến tổng đài tư vấn pháp luật trực tuyến 24/7 1900.6162 để được tư vấn trực tiếp. Xin chân thành cảm ơn!