Giải chi tiết Hóa học 11 Cánh diều mới bài 2: Sự điện li trong dung dịch nước, thuyết Bronsted - Lowry về acid - base

MỞ ĐẦU

Quan sát Hình 2.1, em hãy nêu những sự khác nhau giữa chất điện li và chất không điện li.

Hướng dẫn trả lời:

I. SỰ ĐIỆN LI, CHẤT ĐIỆN LI VÀ CHẤT KHÔNG ĐIỆN LI

Câu hỏi 1: Trong thí nghiệm trên, đèn sáng hay không sáng chứng tỏ tính chất vật lí nào của dung dịch chất tan?

Hướng dẫn trả lời:

Trong thí nghiệm trên, đèn sáng hay không sáng chứng tỏ tính chất dẫn điện của dung dịch chất tan.

Luyện tập 1: Dự đoán trong thí nghiệm trên, cốc thuỷ tinh chứa nước nguyên chất thì đèn sáng hay không.

Hướng dẫn trả lời:

Dự đoán trong thí nghiệm trên, cốc thuỷ tinh chứa nước nguyên chất thì đèn không sáng vì trong nước nguyên chất không có ion dẫn điện.

Luyện tập 2: Tìm hiểu và cho biết những chất nào sau đây thuộc loại chất điện li HCl, Fe, BaCl₂, Ca(OH)₂,CH₃COOH, O₂.

Hướng dẫn trả lời:

Những chất thuộc loại chất điện li là HCl, BaCl2, Ca(OH)2,CH3COOH.

II. THUYẾT BRONSTED - LOWRY VỀ ACID - BASE

1. Thuyết Brosted - Lowry về acid - base

Câu hỏi 2: Ở quá trình (3b), nước đóng vai trò là acid hay base? Vì sao?

Hướng dẫn trả lời:

HCl + H₂O → H₃O+ + Cl− (3b)

Nước đóng vai trò là base. Vì nước nhận H+ để tạo ion H3O+.

Luyện tập 3: Trong cân bằng (4), hãy chỉ ra hai acid và hai base. Giải thích.

Hướng dẫn trả lời:

NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH− (4)

Giải thích: Acid là những chất có khả năng cho H+, base là những chất có khả năng nhận +.

Câu hỏi 3: Dựa vào cân bằng (4) và (5), hãy giải thích vì sao H₂O được cho là chất có tính lưỡng tính (là chất vừa có tính acid, vừa có tính base).

Hướng dẫn trả lời:

NH₃ + H₂O ⇌ NH4+ + OH−                      (4)

CH₃COOH + H₂O ⇌ H₃O+ + CH₃COO−  (5)

Ở cân bằng (4), H₂O đóng vai trò là acid vì là chất cho H+; còn ở cân bằng (5) H₂O đóng vai trò là base vì là chất nhận H+.

=> H2O được cho là chất có tính lưỡng tính (là chất vừa có tính acid, vừa có tính base).

2. Acid mạnh/ base mạnh và acid yếu/ base yếu

Luyện tập 4: Cho các chất sau: HBr, HI, H₂S, KOH. Hãy phân loại chúng thành acid mạnh, base mạnh, acid yếu và base yếu.

Hướng dẫn trả lời:

Câu hỏi 4: Trong các cân bằng (7), (8a) và (8b), xác định các acid và các base.

Hướng dẫn trả lời:

Al3+ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ + 3H+               (7)

acid        base       base       acid

CO₃2− + H₂O ⇌ HCO₃− + OH−        (8a)

 base        acid       acid         base

HCO₃− + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH−               (8b)

base         acid        acid        base

Vận dụng: Tương tự Ví dụ 5, hãy cho biết dung dịch phèn (NH₄Fe(SO₄)₂.12H₂O) có môi trường acid hay base. Giải thích. Vì sao người ta có thể dùng phèn sắt để loại bỏ các chất lơ lửng trong nước?

Hướng dẫn trả lời:

NH4Fe(SO4)2.12H2O → NH₄+ + Fe3+ + 2SO₄2− + 12H₂O

Fe³⁺ + 3H₂O → Fe(OH)₃ + 3H⁺

Phèn sắt có môi trường acid.

Người ta có thể dùng phèn sắt để loại bỏ các chất lơ lửng trong nước vì nó hoạt động theo nguyên tắc keo tụ, giúp loại bỏ được phosphate và các chất khác,...

BÀI TẬP

Bài 1: Nếu dòng điện chạy qua được dung dịch nước của một chất X, những phát biểu nào sau đây sai?

a) Chất X là chất điện li.

b) Trong dung dịch chất X có các ion dương và ion âm.

c) Chất X ở dạng rắn khan cũng dẫn điện.

d) Trong dung dịch chất X có electron tự do.

Hướng dẫn trả lời:

c) sai vì chất 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.

d) sai vì trong dung dịch chất X có ion tự do, còn các electron tự do có trong các kim loại.

Bài 2*: Giải thích vì sao dung dịch HCl dẫn điện tốt hơn dung dịch CH₃COOH có cùng nồng độ.

Hướng dẫn trả lời:

Trong dung dịch, các phân tử HCl phân li hoàn toàn thành các ion, còn CH₃COOH chỉ phân li một phần nên dung dịch HCl dẫn điện tốt hơn dung dịch CH3COOH có cùng nồng độ.

HCl → H+ + Cl−

CH3COOH ⇌ CH3COO− + H+

Bài 3: Giải thích vai trò của nước trong sự điện li của HCl và NaOH.

Hướng dẫn trả lời:

Nước đóng vai trò quan trọng trong sự điện li của một chất. Điều này được giải thích bởi nước là phân tử phân cực (các nguyên tử H mang một phần điện tích dương và nguyên tử O mang một phần điện tích âm) nên khi hoà tan một chất điện li (HCl hoặc NaOH) vào nước, xuất hiện tương tác của nước với các ion. Tương tác này sẽ bứt các ion khỏi tinh thể (hoặc phân tử) để tan vào nước.