Bài giảng Hóa đại cương - Chương 15: Phản ứng trao đổi ION và cân bằng thủy phân - Trung hóa

Nội dung text: Bài giảng Hóa đại cương - Chương 15: Phản ứng trao đổi ION và cân bằng thủy phân - Trung hóa

1. CHƯƠNG 15 PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION VÀ CÂN BẰNG THỦY PHÂN – TRUNG HÒA CuuDuongThanCong.com
2. PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN LY „ Có phản ứng trao đổi ion giữa 2 chất AX và BY trong dung dịch như sau: AX + BY AY + BX Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng, ta có: G = -RTlnK K là hằng số cân bằng. CuuDuongThanCong.com
3. „ Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion là: − Một trong các sản phẩm là chất kết tủa, chất điện ly yếu hay chất bay hơi. „ Ví dụ: Pb NO Na SO PbSO 2 NaNO 3 2 2 4 4 3 KCN HNO 3 HCN KNO 3 Na 2 S 2 HCl H 2 S 2 NaCl CuuDuongThanCong.com
4. „ Trong trường hợp cả hai vế đều có chất khó tan, điện ly yếu, dễ bay hơi. Ta phải dựa vào hằng số điện ly, tích số tan để so sánh. „ Ví dụ: AgCl KI AgI KCl „ Cân bằng sẽ dịch chuyển về bên có K hay T nhỏ hơn. CuuDuongThanCong.com
5. PHẢN ỨNG THỦY PHÂN VÀ CÂN BẰNG THỦY PHÂN „ Định nghĩa: “Sự thủy phân muối là phản ứng trao đổi giữa các ion của muối với các ion của nước” „ Tổng quát MA + H2O HA + MOH „ Phản ứng thủy phân là phản ứng ngược của phản ứng trung hòa và là phản ứng T ‟ N. „ Sau đây xét sự thủy phân cụ thể một số loại muối khác nhau. CuuDuongThanCong.com
6. „ Muối tạo thành bởi acid mạnh và base yếu − Ví dụ: NH4Cl + H2O NH4OH + HCl Phương trình ion phân tử rút gọn: + + NH4 + H2O NH4OH + H − Độ thủy phân: h = n/n0 − n: số phân tử muối bị thủy phân. − n0: số phân tử muối hòa tan trong dung dịch. CuuDuongThanCong.com
7. „Gọi Kcb là hằng số cân bằng của cân bằng sau: + + M + H2O MOH + H C C C C C MOH H MOH H OH K cb C C C C C M H 2 O M H 2 O OH Vì [H2O] là const, do đó C C C MOH H OH K cb C H O K T 2 C C M OH KT gọi là hằng số thuỷ phân. CuuDuongThanCong.com
8. Dựa vào hằng số base Kb và hằng số nước Kn, từ hệ thức trên ta có: C C K n K OH M C b H C C MOH OH C MOH K n K n K T C C K M OH b CuuDuongThanCong.com
9. „ Gọi Cm là nồng độ muối và h là độ thủy phân. Ta có: C C C h MOH H m C C C h M m m 2 C m h .C m h h K C m C m C m h 1 h − Khi độ thủy phân nhỏ, 1- h 1. Lúc này: 2 K t K n K T C m h h C m K b C m CuuDuongThanCong.com
10. „pH của dung dịch thuỷ phân của muối tạo bởi acid mạnh và base yếu. „Ta có: + K [H ] = Cmh với h n K b C m C K [ H ] m n K b Từ đó: 1 pH lg[ H ] pK n pK b lg C m 2 CuuDuongThanCong.com
11. „ Muối tạo bởi acid yếu và base mạnh − Lập luận tương tự như trên. Xét ví dụ sau: CH3COONa + H2O CH3COOH + NaOH - - A + H2O HA + OH C C A OH K n K T C K A a K h n K a C m CuuDuongThanCong.com
12. „pH của dung dịch thuỷ phân của muối tạo bởi acid yếu và base mạnh. Lập luận hoàn toàn tương tự trường hợp muối tạo bởi acid mạnh và base yếu, ta có: 1 pH pK n pK a lg C m 2 CuuDuongThanCong.com
13. Muối tạo bởi acid yếu và base yếu „ Xét trường hợp: NH4CN + H2O NH4OH + HCN Phương trình ion-phân tử: + - NH4 + CN + H2O NH4OH + HCN „ Nếu Ka>Kb môi trường axit, ngược lại. „ Nếu Ka Kb, môi trường trung tính. CuuDuongThanCong.com
14. „ Tổng quát: + - M + A + H2O MOH + HA C HA C MOH K T C C M A Nhân tử số và mẫu số cho K C C n H OH C MA C MOH K n C HA C MOH K T K n C C C C C C C C M A H OH H A M OH CuuDuongThanCong.com
15. K n K T K a K b Với CMOH = CHA = hCm CM+ = CA- = Cm-hCm Cm, ta có C C hC hC 2 K MA MOH m m h T 2 C C C M A m Do đó: K h n K a K b CuuDuongThanCong.com
16. „pH của dung dịch thuỷ phân của muối tạo bởi acid yếu và base yếu. Dựa trên HA (hay MOH cũng vậy), ta có: HA H+ + A- C C A H K a C HA Do HA là acid yếu, nên CHA hCm CA- từ cân bằng điện ly của HA quá nhỏ so với CA- từ phương trình thuỷ phân, nên CA- Cm. CuuDuongThanCong.com
17. „Từ đó: K a C HA K a hC m K n C hK a K a H C C K K A m a b „Cuối cùng: 1 pH pK n pK a pK b 2 CuuDuongThanCong.com
18. VỚI SỰ THỦY PHÂN NHIỀU BẬC „ Ví dụ: -2 - - CO3 + H2O HCO3 + OH , KT1 - - HCO3 + H2O H2CO3 + OH , KT2 K n K n K T , K T 1 K 2 K a 2 a 1 Do K K K K a 1 a 2 T1 T 2 CuuDuongThanCong.com
19. „ Kết luận „ Acid, base tạo thành càng kém điện ly độ thủy phân càng lớn. „ Nồng độ tăng độ thủy phân giảm. „ Nhiệt độ tăng thì độ thủy phân tăng. „ KT phụ thuộc vào nhiệt độ. CuuDuongThanCong.com
20. CHUẨN ĐỘ AXIT, BAZƠ „ Để chuẩn độ một acid bằng một base (hay ngược lại), ta sử dụng tương quan sau: CHAVHA = CMOHVMOH (Định luật đương lượng) Điểm acid và base vừa phản ứng đủ với nhau gọi là điểm tương đương. Ta xây dựng đường cong chuẩn độ để xác định điểm tương đương. CuuDuongThanCong.com
21. Chuẩn độ Acid mạnh bằng Base mạnh „ Xem trường hợp thêm NaOH vào HCl. „ Trước khi thêm base, pH < 7. „ Khi thêm base, trước điểm tương đương pH vẫn < 7. „ Tại điểm tương đương, lượng acid bằng lượng base. Vì vậy pH là của dung dịch muối, tức là pH = 7. „ Để xác định điểm tương đương, có thể sử dụng chất chỉ thị màu có khoảng chuyển màu xung quanh pH = 7 hoặc dùng máy đo pH. CuuDuongThanCong.com
22. Đường cong chuẩn độ base mạnh bằng acid mạnh Bước nhảy pH CuuDuongThanCong.com
23. „ Bước nhảy pH: Lúc mà ít VNaOH làm pH tăng nhiều (hoặc ít VHCl làm pH giảm nhiều). „ Chọn chất chỉ thị màu thích hợp sao cho khoảng đổi màu nằm trong bước nhảy này. „ Ví dụ ở đây, ta có da cam metyl, đỏ metyl, lam bromtimol, đỏ crezol và phenol phatalein. CuuDuongThanCong.com
24. Chuẩn độ Acid yếu bằng Base mạnh „ Xét trường hợp chuẩn độ CH3COOH bằng NaOH. „ Trước khi thêm base, pH được tính bởi cân bằng phân ly acid yếu, pH 7). CuuDuongThanCong.com
25. Đường cong chuẩn độ acid yếu bằng base mạnh CuuDuongThanCong.com
26. Chuẩn độ base yếu bằng acid mạnh „ Xét trường hợp chuẩn độ NH4OH bằng HCl. „ Trước khi thêm base, pH được tính bởi cân bằng phân ly base yếu, pH>7. „ Khi thêm base, có phản ứng sau: + + NH4OH(dd) + H (dd) NH4 (dd) + H2O(l) pH tương đương được tính cho dung dịch thuỷ phân của muối tạo bởi acid mạnh và base yếu (pH<7). CuuDuongThanCong.com
27. CuuDuongThanCong.com