Cùng congthuctoanlyhoa khám phá Lý thuyết Cân bằng trong dung dịch nước chi tiết, đầy đủ. Bài viết cung cấp cho các em cái nhìn sâu sắc về Sự điện li, Thuyết acid – base của Bronsted – Lowry, Khái niệm pH và ý nghĩa của pH trong thực tiễn, Sự thuỷ phân của các ion, Chuẩn độ acid – base và các bài tập về Cân bằng trong dung dịch nước. Bài viết này sẽ hỗ trợ cho các em trong việc học tốt môn Hoá học 11.
A/ Lý thuyết Cân bằng trong dung dịch nước
I. Sự điện li
1. Hiện tượng điện li
Quá trình phân li các chất trong nước tạo thành ion được gọi là sự điện li. Những chất khi tan trong nước phân li ra ion được gọi là chất điện li.
Ví dụ: Sự phân li của NaCl trong nước
NaCl là hợp chất ion, trong tinh thể có các ion Na+ và Cl− liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện. Nước là một dung môi phân cực. Khi cho các tinh thể NaCl vào nước, các ion Na+ và Cl− trên bề mặt hút các phân tử nước lại gần. Các phân tử nước hướng các đầu âm vào ion Na+, các đầu dương vào ion Cl− và làm yếu các liên kết giữa các cation, anion trong tinh thể và khuếch tán vào nước.
Quá trình trên được biểu diễn đơn giản bằng phương trình điện li:
NaCl (aq) → Na+ (aq) + Cl− (aq).
2. Chất điện li
a, Chất điện li và không điện li
– Chất điện li là những chất tan trong nước phân li ra các ion.
VD: hydrochloric acid, sodium hydroxide, ..
– Chất không điện li là chất không phân li ra các ion.
VD: saccarose, ethanol….
b, Chất điện li mạnh và chất điện li yếu
– Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, hầu hết các phân tử chất tan đều phân li ra ion. Thường gặp là:
+ Các acid mạnh: HCl, H2SO4, HNO3…
+ Các base mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2…
+ Hầu hết các muối.
Phản ứng: Một chiều.
Biểu diễn: Mũi tên một chiều (→).
VD: HNO3 → H+ + NO3-.
– Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một phần phân tử chất tan phân li ra ion. Thường gặp là:
+ Các acid yếu: CH3COOH, HClO, HF, H2SO3…
+ Base yếu: Cu(OH)2, Fe(OH)2…
Phản ứng: Thuận nghịch.
Biểu diễn: Hai nửa mũi tên ngược nhau (⇌ )
VD: CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+.
II. Thuyết acid – base của Bronsted – Lowry
1. Khái niệm acid – base theo thuyết Bronsted – Lowry
Thuyết Bronsted – Lowry cho rằng acid là chất cho proton (H+) và base là chất nhận proton.
Ví dụ:
Trong phản ứng này: HCl cho H+, HCl là acid; H2O nhận H+, H2O là base.
2. Ưu điểm của thuyết Bronsted – Lowry
Theo thuyết Arrhenius, trong phân tử acid phải có nguyên tử H, trong nước phân li ra ion H+, trong phân tử base phải có nhóm OH, trong nước phân li ra ion OH−.
Thuyết Arrhenius chỉ đúng trong trường hợp dung môi là nước.
Thuyết Bronsted – Lowry tổng quát hơn thuyết Arrhenius, phân tử không có nhóm OH− như NH3 hoặc ion 
cũng là base.
III. Khái niệm pH và ý nghĩa của pH trong thực tiễn
1. Khái niệm pH
với [H+] là nồng độ mol của ion H+.
– Môi trường acid có pH < 7.
– Môi trường base có pH > 7.
– Môi trường trung tính có pH = 7.
2. Ý nghĩa của pH trong thực tiễn
Chỉ số pH có ý nghĩa to lớn trong thực tiễn, pH có liên quan đến sức khoẻ của con người, sự phát triển của động vật, thực vật,…
Ví dụ:
+ Chỉ số pH trong nước tiểu thường trong khoảng 4,8 – 7. Nếu pH nước tiểu cao trên 8 thì có thể bệnh nhân đang mắc một số bệnh như sỏi thận, nhiễm trùng đường tiết niệu …
+ Một số động vật sống dưới nước cần có môi trường có giá trị pH thích hợp, ví dụ: tôm và cá ưa sống trong môi trường nước có pH khoảng 7,5 đến 8,5.
+ Một số loài thực vật chỉ phát triển tốt trong đất có giá trị pH thích hợp, ví dụ cây chè ưa sống trong đất có pH từ 4,5 – 5,5.
3. Xác định pH
– Sử dụng máy đo pH.
– Màu giấy pH, giấy quỳ và phenolphtalein:
IV. Sự thuỷ phân của các ion
Khi tan trong nước, muối phân li thành các ion. Phản ứng giữa ion với nước tạo ra các dung dịch có môi trường khác nhau được gọi là phản ứng thuỷ phân.
Ví dụ: Trong dung dịch Na2CO3, ion Na+ không bị thuỷ phân, còn ion bị thuỷ phân trong nước tạo OH− theo phương trình:
Vì vậy, dung dịch Na2CO3 có môi trường base. Na2CO3 được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, dệt, nhuộm, công nghệ thuỷ tinh, silicate,…
V. Chuẩn độ acid – base
Nguyên tắc: Chuẩn độ là phương pháp xác định nồng độ của một chất bằng một dung dịch chuẩn đã biết nồng độ.
B/ Bài tập Cân bằng trong dung dịch nước
Bài 1: Thêm nước vào 10 mL dung dịch NaOH 1,0 mol/L, thu được 1000 mL dung dịch A. Dung dịch A có pH thay đổi như thế nào so với dung dịch ban đầu?
A. pH giảm đi 2 đơn vị.
B. pH giảm đi 1 đơn vị.
C. pH tăng 2 đơn vị.
D. pH tăng gấp đôi.
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Khi tăng thể tích lên 100 lần thì nồng độ ion OH– trong dung dịch giảm 100 lần
=> nồng độ H+ tăng 100 lần => pH = -log[H+] => pH giảm 2 lần.
Bài 2: Trong dung dịch trung hoà về điện, tổng đại số điện tích của các ion bằng không. Dung dịch có chứa 0,01 mol Mg2+; 0,01 mol Na+; 0,02 mol Cl– và x mol SO42-. Giá trị của x là
A. 0,01.
B. 0,02.
C. 0,05.
D. 0,005.
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
Theo định luật bảo toàn điện tích có:
Bài 3: Trong dung dịch nước, cation kim loại mạnh, gốc acid mạnh không bị thuỷ phân, còn cation kim loại trung bình và yếu bị thuỷ phân tạo môi trường acid, gốc acid yếu bị thuỷ phân tạo môi trường base. Dung dịch muối nào sau đây có pH > 7?
A. KNO3.
B. K2SO4.
C. Na2CO3.
D. NaCl.
Lời giải:
Đáp án đúng là: C
CO32- là gốc acid yếu nên bị thủy phân tạo môi trường base
Vậy là các em đã tìm hiểu xong bài học về Lý thuyết và Bài tập Cân bằng trong dung dịch nước. Mong các em sẽ học ngày càng tốt hơn nữa môn Hoá 11.