ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Cơ sở lý luận: Để hình thành kĩ năng giải bài tập hóa hoc trước tiên cần giúp học sinh nắm rõ bản chất của quá trình phản ứng, bản chất của phản ứng. Hóa học đại cương nói chung và sự điện li nói riêng giúp cung cấp những kiến thức nền tảng cho nhiều bài học và cách giải bài tập sau này. Nắm chắc lí thuyết chương sự điện li sẽ giúp học sinh thấy rõ bản chất của phản ứng hóa học trong dung dịch là sự phản ứng giữa các ion.
Trả lời được câu hỏi tại sao trước kia cứ là muối thì các em coi như môi trường trung tính cong sau khi học về sự điện li thì không phải muối lúc nào cũng tạo ra môi trường trung tính. Ngoài ra hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay thì việc giải nhanh các bài toán hóa học là yêu cầu hàng đầu của người học, yêu cầu tìm ra phương pháp giải toán một cách nhanh nhất, không những giúp người học tiết kiệm được thời gian làm bài mà còn rèn luyện được tư duy và năng lực phát hiện vấn đề của người học. Mà sử dụng phương trình ion rút gọn trong giải bài tập hóa học là một trong những phương pháp giúp giải nhanh bài toán hóa học. Cơ sở thực tiễn: Để giải quyết tốt các bài toán về sự điện li , chúng ta phải biết vận dụng linh hoạt các định luật bảo toàn như: bảo toàn điện tích, bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn electron.
Thuộc các khái niệm, xác định rõ các chất điện li mạnh, chất điện li yêu, các cách thay thế từ phương trình phân tử thành phương trình ion rút để có thể chuyển đổi từ nhiều phương trình phân tử phức tạp thành một hay một vài phương trình ion dạng đơn giản hơn. Phương pháp thực hiện: 1. Khái quát kiến thức cơ bản về sự điện li. Một số dạng bài tập mẫu.
Một số bài tập tự giải. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ A. Sự điện li 1. Khái niệm sự điện li, chất điện li Các axit, bazơ, muối khi tan trong nước phân li thành các ion làm cho dung dịch của chúng dẫn điện.
Sự điện li là quá trình phân li các chất thành các ion. Những chất tan trong nước phân li thành các ion được gọi là chất điện li. Ví dụ: phương trình điện li của NaCl được biểu diễn như sau: NaCl Na+ + Cl- 2. Phân loại chất điện li Gồm 2 loại: * Chất điện li mạnh: là chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li ra ion.
Chất điện li mạnh bao gồm: Các axit mạnh: VD: HCl, HNO3, H2SO4, HClO4, HClO3, … Các bazơ mạnh (các bazơ tan): VD: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2… Tất cả các muối tan: VD: NaCl, CuSO4, BaCl2… * Chất điện li yếu: là chất khi tan trong nước chỉ có một phần số phân tử hòa tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch. Chất điện li yếu bao gồm: Các axit yếu: VD: H2S, H2CO3, CH3COOH,. Các bazơ yếu ( Các bazơ không tan): VD: Mg(OH)2, Fe(OH)3, Cu(OH)2,… Phương trình điện li của chât điện li yếu được biểu diễn bằng mũi tên 2 chiều, của chất điện li mạnh bằng mũi tên 1 chiều. VD: CuSO4 Cu2+ + SO42- CH3COOH CH3COO- + H+ Sự điện li của chất điện li yếu là quá trình thuận nghịch.
Khi nào tốc độ phân li và tốc độ kết hợp các ion tạo lại phân tử bằng nhau thì cân bằng của quá trình điện li được thiết lập. Cân bằng điện li là một cân bằng động. Cân bằng điện li tuân theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lơ-sa-tơ-li-ê Ví dụ: Cân bằng sau tồn tại trong dung dịch CH 3COOH CH3COO- + H+ Cân bằng chuyển dịch thể nào? a) Khi nhỏ vài giọt dung dịch axit HCl đặc [H+] tăng Cân bằng chuyển dịch sang trái (nghịch) b) Khi nhỏ vài giọt dung dịch NaOH Xảy ra phản ứng sau H+ + OH- H2O Do đó khi thêm NaOH vào thì [H+] giảm nên cân bằng chuyển dịch sang phải (thuận) skkn 6 II. Định nghĩa axit – bazơ theo thuyết A-rê-ni-ut.
- Axit là những chất khi tan trong nước phân li ra cation H+ Ví dụ: HCl H+ + Cl- HCOOH H+ + HCOO- Những axit khi tan trong nước mà phân tử phân li một nấc ra ion H + được gọi là axit một nấc. VD: HCl, HBr, CH3COOH, HClO4 …… Những axit khi tan trong nước mà phân tử phân li nhiều nấc ra ion H + là axit nhiều nấc. VD: H2CO3, H2S, H2SO4, H3PO4, H3PO3 …… H2CO3 H+ + HCO3- HCO3- H+ + CO32- H2CO3 là một axit hai nấc. * Chú ý: + Thương thì axit HnX ( X là gốc axit) thì axit đó là axit n nấc.
+ Trừ axit H3PO3 là axit 2 nấc, H3PO2 là axit 1 nấc. - Bazơ là những chất khi tan trong nước phân ra anion OH- Ví dụ: NaOH Na+ + OH- Những bazơ khi tan trong nước mà phân tử phân li một nấc ra ion OH - được gọi là bazơ một nấc. VD: KOH, NaOH …. Những bazơ khi tan trong nước mà phân tử phân li nhiều nấc ra ion OH - được gọi là bazơ nhiều nấc.
VD: Ca(OH)2, Ba(OH)2, Mg(OH)2… Mg(OH)2 Mg(OH)+ + OH- Mg(OH)+ Mg2+ + OH- Mg(OH)2 là một bazơ hai nấc. - Hiđrôxit lưỡng tính là hiđrôxit khi tan trong nước vừa có thể phân li như axit vừa có thể phân li như bazơ. - Một số Hiđrôxit lưỡng tính: Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3, Pb(OH)2, Sn(OH)2, Be(OH)2… Sự phân li theo kiểu bazơ của Al(OH)3, Zn(OH)2 như sau: Al(OH)3 Al3+ + 3OH- Zn(OH)2 Zn2+ + 2OH- Sự phân li theo kiểu axit của Al(OH)3, Zn(OH)2 như sau: Al(OH)3 H+ + AlO2- + H2O Zn(OH)2 2H+ + ZnO22- 2. Định nghĩa axit – bazơ theo thuyết Bron-stet - Axit là chất nhường proton H+ - Bazơ là chất nhận proton H+ Axit Bazơ + H+ Cặp axit – bazơ này được gọi là cặp axit – bazơ liên hợp Ví dụ: CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+ Axit Bazơ skkn 7 ion oxoni H2O + CH3COO- CH3COOH + OH- Axit Bazơ CH3COOH và CH3COO- được gọi là cặp axit – bazơ liên hợp Ví dụ: NH4+ + H2O NH3 + H3O+ Axit Bazơ ion oxoni H2O + NH3 NH4 + + OH- Axit Bazơ NH4+ và NH3 được gọi là cặp axit – bazơ liên hợp - Chất lưỡng tính là chất vừa có thể nhường proton H +, vừa có thể nhận proton H+ Ví dụ: HS- , HCO3- , H2PO4- , HPO42- … H2O + HCO3- H2CO3 + OH- Axit Bazơ HCO3- + H2O CO32- + H3O+ Axit Bazơ Do đó HCO3- là một chất lưỡng tính Nhận xét: - Phân tử nước có thể đóng vai trò axit hay bazơ nên nước là một chất lưỡng tính - Theo thuyết Bron-stêt axit, bazơ, chất lưỡng tính, trung tính có thể là phân tử hoặc ion - Những chất không có khả năng cho hay nhận proton H + thì được gọi là chất trung tính.
Bao gồm: Các cation: Li+, Na+ , K+ , Ca2+, Ba2+ ( Các ion kim loại của các bazơ tan) Các anion: Cl-, NO3-, SO42-, Br-, ClO4- ( Các gốc axit của các axit mạnh) - Các cation từ Al 3+ Ag + sau khi bị hiđrat hóa thường được viết dưới dạng Al(H 2O)3+ …. Chúng thể hiện tính axit. Ví dụ: Fe(H2O)3+ + H2O Fe(OH)2+ + H3O+ - Tính axit, bazơ của các hiđrôxit lưỡng tính rất yếu. Vì vậy các hiđrôxít lưỡng tính không phản ứng được với dung dịch axit yếu, dung dịch bazơ yếu.
Ví dụ: NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O Hoặc NaOH + Al(OH)3 Na[Al(OH)4] NH3 + Al(OH)3 Không xảy ra phản ứng skkn 8 *) Chú ý: - Al(OH)3 không tan trong dung dịch NH3 - AgOH, Cu(OH)2 và Zn(OH)2 tan được trong dung dịch NH3. AgOH + 2 NH3 [Ag(NH3)2]OH Cu(OH)2 + 4 NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 ( màu xanh lam) Zn(OH)2 + 4 NH3 [Zn(NH3)4](OH)2 III. Sự điện li của nước, pH, chất chỉ thị axit – bazơ Nước là một chất điện li yếu H2O H+ + OH- Tích số ion của nước: KH O=[H+].[OH-]= 10-14 Một cách gần đúng có thể coi giá trị tích số ion của nước là hằng số cả trong dung dịch loãng của các chất khác nhau. Để đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch người ta dùng giá trị pH với quy ước như sau: [H+]=10-pH (M) Nếu [H+]=10-a M thì pH=a hay pH=-lg[H+] Tương tự có [OH-]=10-b M thì pOH=b hay pOH=-lg[OH-] pH + pOH = a+b =14 Môi trường [H+] (M) [OH-] (M) pH Axit >10-7 <10-7 <7 Trung tính =10-7 =10-7 =7 -7 -7 Bazơ <10 >10 >7 Môi trường axit làm quỳ tím chuyển màu đỏ, môi trường trung tính làm quỳ tím không đổi màu, môi trường bazơ làm quỳ tím chuyển màu xanh.
Môi trường bazơ có pH ≥ 8,3 làm cho chất chỉ thị phenolphtalein chuyển thành màu hồng. Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li 1. Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li - Phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa các ion. - Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li chỉ xảy ra khi các ion kết hợp được với nhau tạo thành ít nhất một trong các chất sau: Chất kết tủa, chất điện li yếu, chất khí.
* Cách chuyển phương trình hóa học dưới dạng phân tử thành phương trình ion rút gọn thực hiện theo các bước sau: - Chuyển tất cả các chất vừa dễ tan, vừa điện li mạnh thành các ion - Các chất khí, chất điện li yếu, kết tủa để nguyên dạng phân tử. Phương trình thu được lúc này là phương trình ion đầy đủ. - Loại bỏ những ion không tham gia phản ứng ta được phương trình ion thu gọn skkn 9 Ví dụ: 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Phương trình ion đầy đủ: 3Cu + 8H+ + 8NO3- 3Cu2+ + 6NO3- + 2NO + 4H2O Phương trình ion thu gọn: 3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + 4H2O - Phương trình ion thu gọn cho biết bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li. Định nghĩa và phân loai muối - Định nghĩa: Muối là hợp chất tạo bởi cation kim loại (hoặc cation amoni NH 4+) với anion gốc axit.
- Phân loại: gồm 2 loại Muối trung hòa: là muối mà anion gốc axit không còn hiđro có khả năng phân li ra ion H+ Ví dụ: NaNO3, BaCl2, FeSO4… Muối axit là muối mà anion gốc axit vẫn còn hiđro có khả năng phân li ra ion H+ Ví dụ: NaHCO3, KHSO4, NaH2PO4.