BÀI 2: CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC

KHỞI ĐỘNG

Các hợp chất acid và base có vai trò rất quan trọng trong đời sống của con người. Acid, base là gì? Làm cách nào có thể xác định nồng độ của dung dịch acid, base. 

Giải nhanh:

- Acid là chất cho proton, base là chất nhận proton.

- Các để xác định: dùng phương pháp chuẩn độ acid – base.

1. SỰ ĐIỆN LI, CHẤT ĐIỆN LI, CHẤT KHÔNG ĐIỆN LI

Thảo luận 1: Quan sát hình 2.1 nhận xét hiện tượng xảy ra khi thực hiện thí nghiệm. So sánh tính dẫn điện của nước cất và các dung dịch.

Giải nhanh:

- Nhận xét: bóng đèn ở cốc (c) sáng còn bóng đèn ở cốc (a) và bình chứa (b) không sáng. 

- So sánh: dung dịch soduim chloride dẫn điện còn nước cất và dung dịch sacchrose không dẫn điện.

Thảo luận 2: Hãy cho biết nguyên nhân vì sao dung dịch NaCl có tính dẫn điện.

Giải nhanh:

Do NaCl trong dung dịch phân li thành các ion Na+ và Cl-.

Thảo luận 3: Quan sát hình 2.3, nhận xét về độ sáng của bóng đèn ở các thí nghiệm. Biết rằng nồng độ mol của các dung dịch bằng nhau, cho biết dung dịch nào dẫn điện mạnh, dẫn điện yếu và không dẫn điện

Giải nhanh:

- Nhận xét: bóng đèn ở bình (a) sáng nhất, bình (b) sáng mờ và bình (c) không sáng. 

- Dung dịch hydrochloric acid dẫn điện mạnh, dung dịch acetic acid dẫn điện yếu và dung dịch glucose không dẫn điện.

Thảo luận 4: Từ phương trình (1) và (2) nhận xét mức độ phân li của HCl và CH₃COOH trong nước.

Giải nhanh:

- HCl: phân li hoàn toàn trong nước.

- CH₃COOH: phân li 1 phần trong nước.

Thảo luận 5: Nếu nhỏ thêm vài giọt dung dịch NaOH hoặc CH₃COONa vào dung dịch CH₃COOH thì cân bằng (7) chuyển dịch theo chiều nào?

Giải nhanh:

- Khi thêm dung dịch NaOH thì cần bằng chuyển dịch theo chiều thuận còn thêm CH₃COONa thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

Luyện tập: Viết phương trình điện li (nếu có) của các chất sau khi hòa tan vào nước HNO₃ Ca(OH)₂ và BaCl₂.

Giải nhanh:

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

Ca(OH)₂  → 2OH^– + Ca²⁺ 

BaCl₂ → Ba²⁺ + 2Cl^-

2. THUYẾT BRONSTED - LOWRY VỀ ACID – BASE

Thảo luận 6: Quan sát hình 2.4 và hình 2.5 cho biết chất nào nhận H⁺ chất nào cho H⁺

Giải nhanh:

NH₃ nhận H⁺ còn HCl cho H⁺.

Thảo luận 7: Nhận xét về vai trò của acid - base trong phân tử H₂O trong các cân bằng ở hình 2.4, hình 2.5 và cân bằng của ion HCO₃ - trong nước.

Giải nhanh:

- Hình 2.4, H₂O đóng vai trò base.

- Hình 2.5, H₂O đóng vai trò acid.

- Cân bằng của ion HCO₃- trong nước, vừa có khả năng nhường, vừa có khả năng nhận H+, nên HCO₃- là chất lưỡng tính.

Luyện tập: Cho phương trình:

(1) CH₃COOH + H₂O⇌ CH₃COO- +H₃O+

(2) CO₃^2- + H₂O ⇌ HCO₃^- + OH^-

Cho biết chất nào là acid chất nào là base theo thuyết Bronsted Lowry.

Giải nhanh:

(1) CH₃COOH: acid, H₂O: base

(2) CO₃^2-  Base, H₂O: acid

3. KHÁI NIỆM pH. CHẤT CHỈ THỊ ACID – BASE

Thảo luận 8: Tính pH của dung dịch có nồng độ H⁺ là 10^-2M

Giải nhanh:

pH = 2.

Thảo luận 9: Tính pH của dung dịch có nồng độ OH^- là 10^-4

Giải nhanh:

pH = 10.

Thảo luận 10: Quan sát hình 2.6, cho biết khoảng giá trị nào trong thang pH tương ứng với môi trường của dung dịch là acid, base hay trung tính.

Giải nhanh:

- pH = 7: môi trường trung tính.

- pH < 7: môi trường  acid.

- pH > 7: môi trường base.

Luyện tập: a) Pha 500ml dung dịch HCl 0,2 M vào 500 ml nước. Tính pH của dung dịch thu được

b) Tính khối lượng NaOH cần để pha 100ml dung dịch NaOH có pH = 12 

Giải nhanh:

a) pH của dung dịch thu được là: pH = 1.

b) Khối lượng dung dịch NaOH là: m_NaOH = 0,04 g.

Thảo luận 11: Quan sát hình 2.7 cho biết khoảng pH thấp nhất và cao nhất của ở các cơ quan trong hệ tiêu hóa con người

Giải nhanh:

Khoảng pH thấp nhất ở dạ dày là 1,5 - 3,5 và cao nhất ở khoang miệng là 6,5 - 7,5.

Vận dụng: Đất chua là đất có độ pH dưới 6,5 để cải thiện đất trồng bị chua người nông dân có thể bổ sung chất nào trong các chất sau đây vào đất: CaO, P₂O₅. Giải thích 

Giải nhanh:

Ta có thể bổ sung CaO vì CaO sẽ tác dụng với nước theo PT:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Mà Ca(OH)₂ là base nên sẽ trung hoà bớt acid trong đất chua.

Thảo luận 12: Quan sát hình 2.8, trình bày sự biến đổi màu sắc của chất chỉ thị acid - base trong các dung dịch có độ pH khác nhau

Giải nhanh:

- Giấy pH:

+ Màu đỏ: khi pH < 7 và nhạt dần khi pH tăng

+ Màu xanh: khi pH >7 và đậm dần khi pH tăng

- Phenolphtaleine

+ Không màu môi trường acid, trung tính.

+ Màu hồng trong môi trường base.

4. CHUẨN ĐỘ ACID - BASE

Thảo luận 13: Hãy nêu vai trò của chất chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ acid - base

Giải nhanh:

Vai trò: nhận biết điểm tương đương.

Thảo luận 14: Quan sát hình 2.9, giải thích vì sao cần lắc nhẹ dung dịch trong bình tam giác trong khi thực hiện thao tác chuẩn độ.

Giải nhanh: 

Vì để phản ứng xảy ra tại mọi điểm trong dung dịch.

Thảo luận 15: Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong dung dịch chuẩn độ dung dịch NaOH loãng dung dịch HCl.

Giải nhanh:

PTHH: NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Thảo luận 16: Quan sát hình 2.10, mô tả hiện tượng thời điểm kết thúc chuẩn độ.

Giải nhanh:

Hiện tượng: dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt, bền trong 30s.

Thảo luận 17: Giả sử khi kết thúc chuẩn độ thể tích dung dịch NaOH đã sử dụng là 12,5 ml. Tính nồng độ dung dịch NaOH ban đầu.

Giải nhanh:

Nồng độ dung dịch NaOH ban đầu là: C_NaOH = 0,08M

5. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC CỦA ION Al³⁺, Fe³⁺ VÀ CO₃^2-

Thảo luận 18: Tại sao khi bảo quản dung dịch muối M³⁺ trong phòng thí nghiệm người ta thường nhỏ vài giọt dung dịch acid vào lọ đựng dung dịch muối.

Giải nhanh:

Vì để hạn chế sự tạo thành kết tủa M(OH)₃ do khi thêm acid giúp bảo quản và hạn chế sự thủy phân của dung dịch muối.

Vận dụng: Ngoài tác dụng làm trong nước dung dịch phèn chua còn có khả năng làm sạch gỉ sét trên inox. Giải thích. 

Giải nhanh:

Phen chua khi hoà tan trong nước phân li ra ion Al³⁺ , Al³⁺ dễ bị thuỷ phân trong nước tạo thành Al(OH)₃ không tan và cho môi trường acid giúp làm sạch inox.

Thảo luận 19: Giải thích vì sao quá trình thủy phân ion CO₃^{2 –} trong nước làm tăng pH của nước.

Giải nhanh:

QT thuỷ phân: CO₃^{2 -} + H₂O⇌ OH^-+HCO₃⁻

Ta thấy nồng độ OH^- tăng nên pH của dung dịch tăng.

Vận dụng: Khi mưa nhiều ngày liên tục có thể làm cho pH của nước ở ao, hồ giảm xuống dưới 6,5 và người ta thường rắc vôi bột để điều chỉnh pH. Giải thích.

Giải nhanh:

Vôi bột tác dụng với nước: CaO + H₂O → Ca(OH)₂.

Mà Ca(OH)₂ là base nên sẽ trung hoà bớt acid trong nước ao.

BÀI TẬP

Bài 1: Một dung dịch có [OH^-] = 2,5.10^-10 M. Tính pH và xác định môi trường dung dịch này. 

Giải nhanh:

pH = 4,4 nên môi trường dung dịch này là môi trường acid.

Bài 2: Tính pH của dung dịch thu được sau khi trộn 40 mL dung dịch HCl 0,5M  và 0,60 mL dung dịch NaOH 0,5M  

Giải nhanh:

pH của dung dịch sau khi trộn là: pH = 13.

Bài 3: Một mẫu dịch vị có pH = 2,5. Xác định nồng độ mol của ion H⁺ trong mẫu dịch vị đó.

Giải nhanh:

Nồng độ mol của ion H⁺ trong mẫu dịch vị đó là: [H⁺] = 3,16.10^-3 M.

Bài 4: Viết phương trình điện li của các chất sau H₂SO₄, Ba(OH)₂, Al₂(SO₄)₃

Giải nhanh:

H₂SO₄ → H⁺ + HSO₄^-

HSO₄^- ⇌ H⁺ + SO₄^2-

Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + OH^-

Al₂(SO₄)₃ → 2Al ³⁺ + 3SO₄ ^2-

Bài 5: Ở vùng quê người dân thường dùng phèn chua để làm trong nước nhờ ứng dụng của phản ứng thủy phân ion Al³⁺. Giải thích. Chất hay ion nào là acid, là base trong phản ứng thủy phân Al³⁺

Giải nhanh:

- Khi cho phèn chua vào nước sẽ phân li ra ion Al³⁺. Chính ion Al³⁺ này bị thủy phân theo phương trình:   Al³⁺ + 3H₂O  →  Al(OH)₃↓ + 3H⁺ 

- Trong phản ứng thuỷ phân Al³⁺ đóng vai trò là acid.