Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Hóa đại cương - Chương 13: Cân bằng ion của nước cung cấp cho người học các kiến thức: Sự điện ly của nước vầ tích số ion của nước, lý thuyết acid - base, thuyết acid - base lewis, chất chỉ thị màu,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Chương 13 CÂN BẰNG ION CỦA NƯỚC CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt SỰ ĐIỆN LY CỦA NƯỚC VÀ TÍCH SỐ ION CỦA NƯỚC • Nước chất điện ly yếu H2O (l) H+ + OHHằng số điện ly nước K ÔÛ 220C K H 2O C H 2O H C C OH H 2O 16 10 Do độ điện ly nước nhỏ nên nồng độ H2O xem không đổi: K CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 H 2O C H 2O const C H https://fb.com/tailieudientucntt C OH • Tích số ion nước: Kn K n C H C OH • Ở 220C, ta có: K n K H C O H 2o 10 10 14 18 10 • Môi trường axit có C 10 • Môi trường bazơ có C • Môi trường trung tính có C H H CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 1000 16 H ,C ,C 10 OH 10 OH 10 ,C 7 OH https://fb.com/tailieudientucntt 10 LÝ THUYẾT ACID - BASE • THUYẾT ACID – BASE BRONSTED-LOWRY • Dựa tính chất proton, H+: lớp vỏ electron, hạt nhân nên kích thước nhỏ, H+ xâm nhập sâu vào lớp vỏ ion, phân tử khác để thưc phản ứng trao đổi ion • ĐỊNH NGHĨA: • Acid tiểu phân cho proton, base tiểu phân nhận proton phản ứng CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt • Ví dụ: HCl H+ + ClH2SO4 H+ + HSO4• Vì acid chất nhường H+ base nhận H+, nên ví dụ ta có cặp acid, base: HCl/Cl- H2SO4/HSO4Những cặp acid/base gọi cặp acid/base liên hợp Các acid, base Bronsted phân tử trung hoà, cation anion CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt ACID BASE TRUNG HCl H+ + ClHOAØ NH3 + H+ NH4+ ANION HSO4- H+ + SO42- CH3COO- +H+CH3COOH H2O H+ + OH- H2O + H+ H3O+ HCO3- H+ + CO32- Cl- + H+ HCl CATION NH4+ H+ + NH3 H3O+ H+ + H2O CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt • Do H+ không tồn dạng tự do, nên acid cho proton có base nhận ngược lại • Phản ứng trao đổi proton xảy tổng quát hai cặp acid-base liên hợp sau: A1 + B A2 + B CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt Trong dung dịch, phân tử ion dung môi điện ly đóng vai trò cặp acid-base liên hợp H3O+/H2O; H2O/OHCác hợp chất có chứa H+ chất lưỡng tính, phụ thuộc vào chất phản ứng với có khả cho, nhận H+ mạnh hay yếu CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt THUYẾT ACID – BASE LEWIS • ĐỊNH NGHĨA: • Base chất cho cặp electron acid chất nhận cặp electron để tạo thành liên kết hóa học • Khái niệm liên quan đến liên kết cộng hóa trị cho – nhận • Acid Lewis: • Là tiểu phân có dư mật độ điện tích dương, phân tử (ion) có orbital trống tiếp nhận cặp e chuyển đến từ base CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt • Ví dụ: Đa số cation acid Lewis (Ag+, Co3+, Cr3+…), hay halogen, hydrua B, Al… • Base Lewis: • Là tiểu phân có khả cho cặp e Ví dụ: Các anion (Cl-, Br-, OH-…), phân tử trung hoà ion thành phần có nguyên tử cặp e chưa liên kết N, O (NH3, rượu, cetone) Ag+ + NH3 [Ag(NH3)2]+ Acid Base BF3 + F- [BF4]HCl + NH3 NH4Cl CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt CHặ SO HYDRO (pH) ã Quy ửụực: pH lg H pK , pOH lg OH lg K • Trong dung dịch có nồng độ cao dung dịch axit bazơ mạnh thì: pH lg a H • Môi trường axit pH < 7, bazơ pH > trung tính pH = • Ta có: C 10 H CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 C 14 hay pH pOH 14 OH https://fb.com/tailieudientucntt TÍNH pH CỦA CÁC DUNG DỊCH ĐIỆN LY • pH CỦA DUNG DỊCH ACID MẠNH • Acid mạnh điện ly hoàn toàn HA H CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 H+ + A- C HA pH lg C H https://fb.com/tailieudientucntt lg C a pH ACID YẾU ĐƠN BẬC HA H+ + ALúc đầu Ca 0 Cân Ca-x x x Hằng số cân điện ly gọi số axit, Ka C K a C Do acid yếu x Ca Ca pH H x lg H C A HA Ca CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 x lg K a K aC a lg C a https://fb.com/tailieudientucntt H • pH DUNG DỊCH ACID YẾU ĐA BẬC • Do K1>>K2>>K3 (ví dụ với H3PO4, K1=10-2,12, K2=10-7.21, K3=10-12.38), để tính pH, ta tính cho bậc phân ly đầu Nên cách tính giống trường hợp acid yếu đơn bậc pH lg K lg C a • pH DUNG DỊCH BASE MẠNH MOH M+ + OHCOH- Cb pOH CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 lg C OH lg C b pH 14 https://fb.com/tailieudientucntt lg C b • pH DUNG DỊCH BASE YẾU ĐƠN BẬC • Lập luận tương tự trường hợp acid yếu đơn bậc Ta có: C K pOH lg K b b M C lg C C OH MOH pH b 14 lg K lg C b b • pH DUNG DỊCH BASE YẾU ĐA BAÄC pOH lg K CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 b1 lg C b pH 14 lg K b1 https://fb.com/tailieudientucntt lg C b CHAT CHặ THề MAỉU ã Chaỏt chổ thị màu có nhiều loại: Chất thị màu pH, thị màu Oxy hóa – khử, thị màu phức…Ở ta xét chất thị màu pH • Chất thị màu pH hợp chất hoá học có khả thay đổi màu theo pH (theo nồng độ H3O+, hay H+-theo Arrhenius) Thường acid hay base hữu yếu CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt • Ký hiệu chất thị màu Acid yếu HInd HInd H+ + IndMàu dạng acid Màu dạng base Ký hiệu chất thị màu Base yếu IndOH IndOH OH+ Ind+ Màu dạng base Màu dạng acid Màu dạng acid khác với màu dạng base • Ví dụ: phenolphthalein (HP) hay q tím (HQ) HP H+ + PAcid không màu Base màu hồng HQ H+ + QAcid màu đỏ Base màu xanh CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt Hằng số điện ly chất thị màu K C Ind H C C Ind C H K C Ind HInd C HInd K Ind Ind MàudạngA xit MàudạngB azơ Chuyển qua pH pH pK Ind lg C C Ind HInd CH+ tăng màu dạng axit chiếm ưu thế, pH giảm ngược lại CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt DUNG DỊCH ĐỆM • Định nghóa: Dung dịch đệm dung dịch có giá trị pH xác định không thay đổi pha loãng, hay thêm vào lượng nhỏ acid base mạnh • Nói chung dung dịch đệm tạo thành cách trộn acid yếu với muối (hệ đệm acid) trộn base yếu với muối (hệ đệm base) • Ví dụ: • Hệ đệm acid: CH3COOH + CH3COONa • Hệ đệm base: NH4OH + NH4Cl CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt Cơ chế tác dụng dung dịch đệm • Xét hệ: CH3COOH CH3COO- + H+ CH3COONa CH3COO- + Na+ (1) (2) Khi thêm acid mạnh: HA H+ + A- theo nguyên lý Le Chatelier cân (1) dịch chuyển theo chiều nghịch (tức H+ tác dụng với CH3COO- (2) tạo CH3COOH) làm giảm H+ CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt Khi thêm base mạnh: MOH M+ + OH- , OH- kết hợp với H+ (ở cân 1) làm giảm nồng độ OH-, đồng thời cân (1), bị giảm H+, dịch chuyển theo chiều thuận để tạo H+ Với hệ đệm base lập luận tương tự Tóm lại, cho H+ hay OH- vào hệ đệm pH dung dịch thay đổi CuuDuongThanCong.com 4/4/2019 https://fb.com/tailieudientucntt TÍNH pH DUNG DỊCH ĐỆM • Hệ đệm acid • Ví dụ hệ acetate trên, gọi Cm Ca nồng độ muối acid • Khi hệ đạt trạng thái cân (ở 1), ta có: C H K C CH a C CH COOH COO • Trong đó,vì nồng độ muối cách biệt lớn so với nồng độ acid, mà acid chất điện ly, • [CH3COO-] = Cm + Ca Cm (vì