Giải chi tiết Hóa học 11 Kết nối mới bài 2: Cân bằng trong dung dịch nước

MỞ ĐẦU

Hình 2.1 cho thấy giá trị pH của dung dịch một số chất thông dụng. Vậy pH là gì? pH có ảnh hưởng gì đến đời sống? Xác định pH như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

pH là chỉ số đo hoạt động của các ion hiđrô (H+) trong dung dịch.

Chí số pH có ý nghĩa to lớn trong thực tiễn, pH có liên quan đến sức khỏe con người (máu, dịch dạ dày, mật, .... đều có giá trị pH trong khoảng nhất định), sự phát triển của động vật, thực vật, ... (cần môi trường sống có độ pH phù hợp).

pH = -lg[H+] hoặc [H+] = 10^−pH

I. SỰ ĐIỆN LI

1. Hiện tượng điện li

Hoạt động nghiên cứu: Tìm hiểu về sự điện li.

Thí nghiệm thử tính dẫn điện của nước, muối ăn và dung dịch muối ăn được thực hiện như mô tả của trong Hình 2.2.

Thực hiện yêu cầu:

a) Nhắc lại khái niệm dòng điện.

b) Đèn sáng cho thấy dung dịch NaCl dẫn điện, chứng tỏ trong dung dịch có hạt mang điện. Đó có thể là loại hạt nào (electron, phân tử NaCl, cation hay anion).

c) Hãy giải thích sự tạo thành hạt mang điện đó

Hướng dẫn trả lời:

a) Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mang điện.

b) Cation và anion.

c) Trong nước NaCl bị phân li tạo thành các ion Na+ và Cl− là chất điện li.

NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl−(aq).

2. Chất điện li

Hoạt động nghiên cứu: Tìm hiểu về chất điện Ii và chất không điện li

Kết quả thử tính dẫn điện với các dung dịch hydrochloric acid (HCI), sodium hydroxide (NaOH), saccharose (C₁₂H₂₂O₁₁), ethanol (C₂H₅OH) được trình bày trong bảng dưới đây. Hãy hoàn thành các thông tin còn thiếu trong bằng vào vở.

Hướng dẫn trả lời:

Hoạt động nghiên cứu: So sánh khả năng phân li trong nước của HCl và CH₃COOH 

Kết quả thử tính dẫn điện với dung dịch HCl 0,1 M và dung dịch CH₃COOH 0,1 M cho thấy trường hợp cốc đựng dung dịch HCl 0,1 M bóng đèn sáng hơn.

Thực hiện yêu cầu sau:

Hãy so sánh số ion mang điện trong hai dung dịch trên, từ đó cho biết acid nào phân li mạnh hơn.

Hướng dẫn trả lời:

Hai cốc đựng dung dịch HCl và CH3COOH với cùng nồng độ 0,1 M, cốc đựng dung dịch HCl cho đèn sáng hơn → số ion mang điện trong dung dịch HCl nhiều hơn.

→ Acid HCl phân li mạnh hơn.

Câu hỏi 1: Viết phương trình điện li của các chất sau: HF, HI, Ba(OH)₂, KNO₃, Na₂SO₄.

Hướng dẫn trả lời:

HF ⇌ H+ + F−

HI → H+ + I−

Ba(OH)₂ → Ba2+ + 2OH−

KNO3 → K+ + NO₃−

Na2SO4 → 2Na+ + SO₄2−

II. THUYẾT ACID-BASE CỦA BRONSTED - LOWRY

1. Khái niệm acid và base theo thuyết Bronsted - Lowry

Hoạt động nghiên cứu: Cho các dung dịch HCl, NaOH, Na₂CO₃.

a) Viết phương trình điện li của các chất trên.

b) Sử dụng máy đo pH (hoặc giấy pH) xác định pH, môi trường (acid/base) của các dung dịch trên.

c) Theo khái niệm acid - base trong môn khoa học tự nhiên ở lớp 8, trong những chất cho ở trên: Chất nào là acid? Chất nào là base?

Hướng dẫn trả lời:

a) Phương trình điện li của các chất:

HCl → H+ + Cl−

NaOH → Na+ + OH−

Na₂CO₃ → 2Na+ + CO₃2−

b)

HCl: môi trường acid.

NaOH: môi trường base.

Na₂CO₃: môi trường base.

c) HCl là acid; NaOH và Na2CO3 là base.

Câu hỏi 2: Dựa vào thuyết acid - base của Bronsted - Lowry, hãy xác định chất nào là acid, chất nào là base trong các phản ứng sau:

a) CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO− + H₃O+

b) S2− + H₂O ⇌ HS− + OH−

Hướng dẫn trả lời:

a) Trong phản ứng thuận CH₃COOH là acid vì đây là chất cho H+; H₂O là base vì đây là chất nhận H+.

Trong phản ứng nghịch CH₃COO− là base vì đây chất nhận H+;  H₃O+ là acid vì đây là chất cho H+.

b) Trong phản ứng thuận S2− là base vì đây là chất nhận H+; H₂O là acid vì đây là chất cho H+.

Trong phản ứng nghịch HS− là acid vì đây là chất cho H+; OH− là base vì đây là chất nhận H+.

2. Ưu điểm của thuyết Bronsted - Lowry

III. KHÁI NIỆM pH VÀ Ý NGHĨA CỦA pH TRONG THỰC TIỄN

1. Khái niệm pH

Câu hỏi 3: Một loại dầu gội đầu có nồng độ ion OH− là 10^−5,17 mol/L.

a) Tính nồng độ ion H+, pH của loại dầu gội nói trên.

b) Môi trường của loại dầu gội nói trên là acid, base hay trung tính?

Hướng dẫn trả lời:

a) Ta có: [OH−].[H+] = 10⁻¹⁴

⇒[H+]=   ≈1,48.10⁻⁹

pH = -lg[H+] = -lg[1,48.10⁻⁹] = 8,83.

b) pH = 8,83 > 7 → môi trường base.

Câu hỏi 4: Một học sinh làm thí nghiệm xác định độ pH của đất như sau: Lấy một lượng đất cho vào nước vừa lọc lấy phần dung dịch dùng máy pH đo được giá trị pH là 4,52.

a) Hãy cho biết môi trường của dung dịch là acid, base hay trung tính.

b) Loại đất trên được gọi là đất chua. Hãy đề xuất biện pháp để giảm độ chua tăng độ pH của đất.

Hướng dẫn trả lời:

a) Môi trường acid (pH <7).

b) Dùng các vật liệu chứa nhiều OH− có khả năng trung hòa độ chua của đất gồm Calcium Oxide (CaO) như: Vôi bột, vôi nung, vôi sống; Calcium Hydroxide  (Ca(OH)₂) cụ thể như: Vôi tôi, vôi chết; Calcium Carbonate(CaCO₃): Đá vôi nghiền; Calcium/Magnesium Carbonate (CaCO₃, MgCO₃): Đá dolomite nghiền. 

Câu hỏi 5: pH của dung dịch nào sau đây có giá trị nhỏ nhất?

A. Dung dịch HCl 0,1M.

B. Dung dịch CH₃COOH 0,1M.

C. Dung dịch NaCl 0,1M.

D. Dung dịch NaOH 0,1M.

Hướng dẫn trả lời:

Đáp án A.

2. Ý nghĩa của pH trong thực tiễn

Câu hỏi 6: Đo pH của một cốc nước chanh được giá trị pH bằng 2,4. Nhận định nào sau đây không đúng?

A. Nước chanh có môi trường acid.

B. Nồng độ ion [H+] của nước chanh là 10^−2,4 mol/L.

C. Nồng độ ion [H+] của nước chanh là 0,24 mol/L.

D. Nồng độ ion [OH−] của nước chanh nhỏ hơn 10⁻⁷ mol/L.

Hướng dẫn trả lời:

Nồng độ ion [H+] của nước chanh là 10^2,4 mol/L.

Câu hỏi 7: Nước Javel (chứa NaClO và Nacl) được dùng làm chất tẩy rửa, khử trùng. Trong dung dịch, ion ClO− nhận proton của nước để tạo thành HClO.

a) Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra và xác định chất nào là acid, chất nào là base trong phản ứng trên.

b) Dựa vào phản ứng, hãy cho biết môi trường của nước Javel là acid hay base.

Hướng dẫn trả lời:

a) ClO− + H+ → HClO

ClO− là base, nước là acid.

b) Môi trường của nước Javel là acid.

4. Xác định pH

Hoạt động nghiên cứu: Làm chất chỉ thị màu từ hoa đậu biếc/bắp cải tím

Hoàn thành thông tin theo mẫu bảng sau vào vở:

Hướng dẫn trả lời:

IV. SỰ THỦY PHÂN CỦA CÁC ION

Hoạt động nghiên cứu: Cho các dung dịch sau: Na₂CO₃, AlCl₃, FeCl₃.

1. Dùng giấy pH xác định giá trị pH gần đúng của các dung dịch trên.

2. Nhận xét và giải thích về môi trường của các dung dịch trên.

Hướng dẫn trả lời:

1. Na2CO3 có pH > 7; AlCl3, FeCl3 có pH <7.

2. Na2CO3 có môi trường base; AlCl3, FeCl3 có môi trường acid.

V. CHUẨN ĐỘ ACID - BASE

Câu hỏi 8: Nêu một số điểm cần chú ý trong quá trình chuẩn độ.

Hướng dẫn trả lời:

Lưu ý: 

• Tránh để các hóa chất bắn vào tay, mắt.
• Các dụng cụ thủy tinh (bình tam giác, burette, pipette,...) dễ vỡ, cần cẩn thận.

Câu hỏi 9: Nêu một số nguyên nhân có thể dẫn đến sai số trong quá trình chuẩn độ.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn chất chỉ thị, điều kiện phản ứng, dụng cụ, thao tác không thích hợp.