Tại sao dung dịch HCl dung dịch NaOH dung dịch NaCl lại dẫn điện được
|
I. HIỆN TƯỢNG ĐIỆN LI 1. Thí nghiệm Bộ dụng cụ chứng minh tính dẫn điện của dung dịch Khi nối các đầu dây dẫn điện với cùng một nguồn điện, ta chỉ thấy bóng đèn ở cốc đựng dung dịch NaCl bật sáng. Vậy dung dịch NaCl dẫn điện, còn nước cất và dung dịch saccarozơ không dẫn điện. Nếu làm các thí nghiệm tương tự, người ta thấy: NaCl rắn, khan; NaOH rắn, khan; các dung dịch ancol etylic $\left( {{C_2}{H_5}OH} \right)$, glixerol $\left( {{C_2}{H_5}{{\left( {OH} \right)}_3}} \right)$ không dẫn điện. Ngược lại, các dung dịch axit, bazơ và muối đều dẫn điện. 2. Nguyên nhân tính dẫn điện của các dung dịch axit, bazơ và muối trong nước Ngay từ năm 1887, A-rê-ni-ut (S.Arrhenius) đã giả thiết và sau này thực nghiệm đã xác nhận rằng: Tính dẫn điện của các dung dịch axit, bazơ và muối là do trong dung dịch của chúng có các tiểu phân mang điện tích chuyển động tự do được gọi là các ion. Quá trình phân li các chất trong nước ra ion là sự điện li. Những chất tan trong nước phân li ra ion được gọi là những chất điện li . Vậy axit, bazơ và muối là những chất điện li. Sự điện li được biểu diễn bằng phương trình điện li. Ví dụ: - Muối phân li thành cation kim loại và anion gốc axit: $NaCl \to N{a^ + } + C{l^ - }$ - Axit phân li thành cation ${H^ + }$ và anion gốc axit: $HCl \to {H^ + } + C{l^ - }$ - Bazơ phân li thành cation kim loại và anion hiđroxit: $NaOH \to N{a^ + } + O{H^ - }$ 3. Định nghĩa sự điện li - Sự điện li là quá trình phân li thành các ion (cation, anion) khi chất tan vào nước hoặc nóng chảy. - Chất điện li là những chất khi tan vào nước tạo thành dung dịch dẫn điện nhờ phân li thành ion. II. PHÂN LOẠI CÁC CHẤT ĐIỆN LI 1. Độ điện li - Để biểu thị mức độ phân li ra ion của các chất điện li, ta dùng khái niệm độ điện li. + Độ điện li $\alpha $ (anpha) của một chất điện li là tỉ số giữa phân tử phân li thành ion (n) và tổng số phần tử hòa tan (${n_0}$). $\alpha = \frac{n}{{{n_0}}}$ + Tỉ lệ phân tử cũng là tỉ lệ với số mol, nên $\alpha $ bằng tỉ số phần nồng độ mol chất tan phân li thành ${C_p}$ và tổng nồng độ mol của chất tan trong dung dịch ${C_t}$: $\alpha = \frac{{{C_p}}}{{{C_t}}}$ - Độ điện li $\alpha $ phụ thuộc vào: + Bản chất của chất tan. + Bản chất của dung môi. + Nhiệt độ + Nồng độ chất điện li. 2. Chất điện li mạnh và chất điện li yếu a) Chất điện li mạnh Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hoà tan đều phân li ra ion, $\alpha = 1$. Những chất điện li mạnh là các axit mạnh như HCl, $HN{O_3},HCl{O_4},{H_2}S{O_4}$, ...; các bazơ mạnh như NaOH, KOH, $Ba{\left( {OH} \right)_2}$,... và hầu hết các muối. Trong phương trình điện li của chất điện li mạnh, người ta dùng một mũi tên chỉ chiều của quá trình điện li. Ví dụ: $N{a_2}S{O_4} \to 2N{a^ + } + S{O_4}^{2 - }$ b) Chất điện li yếu Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một phần số phân tử hoà tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch. Những chất điện li yếu là các axit yếu như $C{H_3}COOH,HClO,{H_2}S,HF,{H_2}S{O_3}$, ... ; các bazơ yếu như $Bi{\left( {OH} \right)_3},Mg{\left( {OH} \right)_2}$, ... Trong phương trình điện li của chất điện li yếu, người ta dùng hai mũi tên ngược chiều nhau. Ví dụ: $C{H_3}COOH \rightleftarrows C{H_3}CO{O^ - } + {H^ + }$ Cân bằng điện li là cân bằng động. Giống như mọi cân bằng hoá học khác, cân bằng điện li cũng tuân theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê.
Bài 1 trang 7 SGK Hóa 11
Bài 1 (trang 7 SGK Hóa 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 là do nguyên nhân gì? Lời giải: Các dung dịch HCl, NaOH, NaCl dẫn điện được vì trong dung dịch các chất này có khả năng điện li tạo các ion. Các dung dịch ancol etylic, saccarozơ, glixerol không dẫn điện được vì không có khả năng phân li ra ion. Xem toàn bộ Giải Hóa 11: Bài 1. Sự điện li
– Trong SGK trình bày cách tiến hành thí nghiệm đồng loạt bằng nguồn điện và hóa chất là NaCl khan, NaOH khan, sacarozơ, nước cất, dd NaCl , dd NaOH , dd sacarozo, ancol etylic. Hình 1: Bộ dụng cụ chứng minh sự dẫn điện của dung dịch – Tuy nhiên, thí nghiệm này dụng cụ tiến hành thí nghiệm hơi rườm rà nên khi tiến hành cho học sinh quan sát, GV thường sử dụng thiết bị thử tính dẫn điện đơn giản như sau: Video 1: Thí nghiệm Sự điện li – Hiện tượng: Dd NaCl, HCl, NaOH, … làm đèn sáng. Dd saccarozơ, rượu etylic … không làm đèn phát sáng – Giải thích: Cho dụng cụ thử tính dẫn điện vào lần lượt các cốc đựng các chất khác nhau. Bóng đèn phát sáng chứng tỏ chất đựng trong cốc đó có tính dẫn điện. – Kết luận: Dung dịch Axit, bazơ và muối đều dẫn điện 1.2. Nguyên nhân tính dẫn điện của các dd axit, bazơ, muối trong nước.– Các muối, axít, bazơ khi tan trong nước phân li ra các ion làm cho dd của chúng dẫn điện. – Quá trình phân li các chất trong H2O ra ion là sự điện li. – Những chất tan trong H2O phân li thành các ion gọi là chất điện li. – Sự điện li được biểu diễn bằng pt điện li: NaCl → Na+ + Cl- HCl → H+ + Cl- NaOH → Na+ + OH- 2.1. Thí nghiệm– Tiến hành thí nghiệm với chất điện li mạnh như dung dịch NaOH và chất điện li yếu như CH3COOH Video 2: Tính dẫn điện của dung dịch chất điện li mạnh Video 3: Tính dẫn điện của dung dịch chất điện li yếu – Hiện tượng: Cả hai dung dịch đều làm bóng đèn phát sáng. Bóng đèn ở dung dịch axit axetic sáng mờ hơn ở dung dịch NaOH rất nhiều – Giải thích: ở cùng nồng độ thì NaOH phân li ra ion nhiều hơn CH3COOH. Lượng ion càng nhiều thì tính dẫn điện càng tăng nên bóng đèn ở dung dịch NaOH sáng hơn. – Nhận xét: Dựa vào mức độ phân li thành ion của các chất điện li khác nhau, người ta chia thành chất điện mạnh và chất điện li yếu. 2.2. Chất điện li mạnh, chất điện li yếu*Chất điện li mạnh: – Khái niệm: Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hoà tan đều phân li ra ion. – Phương trình điện li NaCl: (chú ý sử dụng mũi tên một chiều) NaCl → Na+ + Cl- 100 ptử → 100 ion Na+ và 100 ion Cl- – Bao gồm: + Các axít mạnh HCl, HNO3, H2SO4… + Các bazơ mạnh:NaOH, KOH, Ba(OH)2 + Hầu hết các muối. – Ví dụ: Tính nồng độ của ion Na+ và SO42- trong dung dịch muối Na2SO4 0,1M Dung dịch muối Na2SO4 là dung dịch chất điện li mạnh nên ta có phương trình ion như sau: Na2SO4 → 2Na+ + SO42- 0,1M→ 0,2M → 0,1 M Vậy nồng độ của ion Na+ là 0,2M; của ion SO42- là 0,1M *Chất điện li yếu: – Khái niệm: Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước, chỉ có 1 phần số phân tử hoà tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch. – Phương trình điện li: (chú ý sử dụng 2 mũi tên ngược chiều nhau) CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ Ví dụ trong dung dịch CH3COOH cứ 100 phân tử hòa tan thì có 2 phân tử phân li thành ion, 98 phân tử còn lại không phân li. – Ví dụ: + Các axít yếu: H2S, HClO, CH3COOH, HF, H2SO3, HNO2, H3PO4, H2CO3, … + Bazơ yếu: Mg(OH)2, Bi(OH)3… – Lưu ý: Quá trình phân li của chất điện li yếu là quá trình cân bằng động, tuân theo nguyên lí Lơ Satơliê. Bài 1:Xác định chất điện li mạnh, điện li yếu và viết phương trình điện li của các chất sau: HNO3, Mg(OH)2, Ba(OH)2, HCl, H2SO4, H2S Hướng dẫn:– Chất điện li mạnh là: HNO3, Ba(OH)2, HCl, H2SO4 HNO3 → H+ + NO3- Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH- HCl → H+ + Cl- H2SO4 → 2H+ + SO42- – Chất điện li yếu là: Mg(OH)2, H2S Mg(OH)2 là bazơ ở dạng kết tủa nên phân li yếu. Mg(OH)2 ⇔ Mg2+ + 2OH- H2S là axit yếu nên phân li cũng yếu theo 2 nấc như sau: H2S ⇔ H+ + HS- HS- ⇔ H+ + S2- Bài 2:Tính nồng độ các ion trong các dung dịch sau a. dd NaOH 0,1M b. dd BaCl2 0,2 M c. dd Ba(OH)2 0,1M Hướng dẫn:a. Phương trình điện li: NaOH → Na+ + OH- 0,1M → 0,1M → 0,1 M Vậy nồng độ của ion Na+ và OH- đều là 0,1 M b. Phương trình điện li: BaCl2 → Ba2+ + 2Cl- 0,1 M → 0,1 M → 0,2 M Vậy nồng độ của ion Ba2+ là 0,1M và ion Cl- là 0,2M c. Phương trình điện li: Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH- 0,1M → 0,1M → 0,2 M Bài 3:Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu2+, 0,03 mol K+, x mol Cl- và y mol SO42-. Tổng khối lượng muối tan có trong dung dịch là 5,435 gam. Xác định giá trị của x và y Hướng dẫn:Các ion trong dịch tồn tại cùng nhau vì ghép các ion không tạo kết tủa. Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: (1) 0,02.2 + 0,03.1 = x + 2y Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng thành phần ta có: (2) 0,02.64 + 0,03.39 + 35,5x + 96.y = 5,435 Kết hợp (1) và (2) ta có hệ phương trình: (begin{array}{l} left{ {begin{array}{*{20}{l}} {x + 2y = 0,07}\ {35,5x + 96y = 2,985} end{array}} right.\ Rightarrow left{ {begin{array}{*{20}{l}} {x = 0,03(mol)}\ {y = 0,02(mol)} end{array}} right. end{array}) Vậy số mol của ion Cl- là 0,03 mol; số mol của ion SO42- là 0,02 mol |
