Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 2: Phân loại các chất điện li

Độ điện li là gì? Thế nào là chất điện li mạnh, chất điện li yếu ? Lấy một số thí dụ chất điện li mạnh, chất điện li yếu và viết phương trình điện li của chúng.

Phương pháp giải

- Xem lại lý thuyết về chất điện li

+ Độ điện li của một chất là tỉ số phân tử chất tan đã điện li và số phân tử chất tan ban đầu.

+ Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li ra ion

+ 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.

Hướng dẫn giải

* Độ điện li : Độ điện li của một chất là tỉ số phân tử chất tan đã điện li và số phân tử chất tan ban đầu.

\(\alpha  = \frac{n}{{{n_o}}}(0 < \alpha  \le 1)\)

hay \(\begin{array}{l}
\alpha \%  = \frac{n}{{{n_o}}}.100\% \\
(0\%  < \alpha \%  \le 100)
\end{array}\)

* Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li ra ion.

+ Chất điện li mạnh có α = 1 hoặc α% = 100%, gồm có :

- Các axit mạnh : HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄, H₂SO₄,…

HCl → H⁺ + Cl^-;

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

- Các bazơ mạnh: KOH, NaOH, Ba(OH)₂,…

NaOH → Na⁺ + OH^-

Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH^-

- Các muối tan: NaCl, K₂SO₄, Ba(NO₃)₂,…

K₂SO₄ → 2K⁺ + SO₄^2-;

Ba(NO₃)₂→ Ba²⁺ + 2NO₃^-

* 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 có α < 1 hoặc α% < 100%, gồm có:

- Các axit yếu: HF, H₂CO₃, H₂SO₃, H₂S, H₃PO₄, CH₃COOH,…

CH₃COOH ↔ CH₃COO^- + H⁺

- Các bazơ yếu: NH₃, Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Mg(OH)₂,…

Zn(OH)₂ ↔ Zn²⁺ + 2OH^-

Chất điện li mạnh có độ điện li

A. α = 0.

B. α = 1.

C. α < 1.

D. 0 < α < 1.

Phương pháp giải

Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li ra ion.

Chất điện li mạnh có α = 1 hoặc α% = 100%

Hướng dẫn giải

Chọn B.

Chất điện li mạnh có độ điện li α = 1.

Chất điện li yếu có độ điện li.

A. α = 0.

B. α = 1.

C. 0 < α < 1.

D. α < 0.

Phương pháp giải

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 có α < 1 hoặc α% < 100%

Hướng dẫn giải

Chọn C.

Chất điện li yếu có độ điện li 0 < α < 1.

NaF là chất điện li mạnh, HF là chất điện li yếu. Bằng phương pháp thực nghiệm nào có thể phân biệt được chúng? Mô tả phương pháp đó.

Phương pháp giải

Tiến hành thí nghiệm như sau:

Hướng dẫn giải

Lấy hai cốc đựng hai dung dịch trên có cùng nồng độ lắp vào bộ dụng cụ chứng minh tính dẫn điện của dung dịch (hình 1.1) SGK, nối các đầu dây dẫn điện với cùng nguồn điện bóng đèn ở cốc nào cháy sáng hơn là NaF ( NaF là chất điện li mạnh); bóng đèn ở cốc nào cháy yếu hơn là HF (HF là chất điện li yếu).

Tính nồng độ mol của cation và anion trong các dung dịch sau:

a) Ba(NO₃)₂0,10M.

b) HNO₃ 0,020M.

c) KOH 0,010M.

Phương pháp giải

- Viết Phương trình ion của dung dịch, tính theo phương trình

Hướng dẫn giải

a) Ba(NO₃)₂ → Ba²⁺ + 2NO₃^-

0,1M     →   0,1M    →    0,2M

b) HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

0,02M     → 0,02M →    0,02M

c) KOH → K⁺ + OH^-

0,01M    →     0,01M →   0,01M

a) Chứng minh rằng độ điện li có thể tính bằng công thức sau:

\(\alpha  = \frac{C}{{{C_o}}}\)

Trong đó C₀ là nồng độ mol của chất hòa tan, C là nồng độ mol của chất hòa tan phân li ra ion.

b) Tính nồng độ mol của CH₃COOH, CH₃COO^- và H⁺ trong dung dịch CH₃COOH 0,043M, biết rằng nồng độ điện li α của CH₃COOH bằng 20%.

Phương pháp giải

\(\alpha  = \frac{n}{{{n_o}}} = \frac{{n/V}}{{{n_o}/V}} = \frac{C}{{{C_o}}}(1)\)

PT: CH₃COOH ↔ CH₃COO^- + H⁺

⇒ C = α . C₀ = 0,043 . 20% = ?

⇒ [CH₃COO^-] = [H⁺]

⇒ [CH₃COOH]_{sau pư} 

Hướng dẫn giải

Câu a:

Giả sử dung dịch chất điện li yếu có thể tích là V lít

Số phân tử hòa tan là n₀, số phân tử phân li thành ion là n.

Độ điện li  \(\alpha  = \frac{n}{{{n_o}}} = \frac{{n/V}}{{{n_o}/V}} = \frac{C}{{{C_o}}}(1)\)

Câu b:

CH₃COOH ↔ CH₃COO^- + H⁺

Áp dụng CT (1) ⇒ C = α . C₀ = 0,043 . 20% = 8,6 . 10^-4 mol/lit

⇒[CH₃COO^-] = [H⁺] = 8,6.10^-4 mol/lít.

[CH₃COOH]_{sau pư} = 0,043 – 8,6.10^-4 = 0,04214 mol/lit

Cân bằng sau tồn tại trong dung dịch: CH₃COOH ↔ H⁺+ CH₃COO^-

Độ điện li α của CH₃COOH sẽ biến đổi như thế nào?

a) Khi nhỏ vào vài giọt dung dịch HCl.

b) Khi pha loãng dung dịch.

c) Khi nhỏ vào vài giọt dung dịch NaOH.

Phương pháp giải

Xét cân bằng: CH₃COOH ↔ H⁺ + CH₃COO^-

Khi thêm HCl nồng độ [H⁺] tăng ⇒ cân bằng dịch chuyển theo chiều nào??

Khi pha loãng dung dịch, các ion dương và ion âm ở cách xa nhau hơn ít có điều kiện để va chạm vào nhau để tạo lại phân tử ⇒ α tăng.

Khi nhỏ vào vài giọt dung dịch NaOH, ion OH^- điện li ra từ NaOH

Hướng dẫn giải

Xét cân bằng: CH₃COOH ↔ H⁺ + CH₃COO^-

Câu a: Khi thêm HCl nồng độ [H⁺] tăng ⇒ cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch tạo CH₃COOH ⇒ số mol H⁺ và CH₃COO^- điện li ra ít ⇒ α giảm.

Câu b: Khi pha loãng dung dịch, các ion dương và ion âm ở cách xa nhau hơn ít có điều kiện để va chạm vào nhau để tạo lại phân tử ⇒ α tăng.

Ta có:  \(\alpha  = \sqrt {\frac{{{K_A}}}{C}} \)

Như vậy, V tăng ⇒ C = n/V giảm và KA không đổi

⇒ K_A/C tăng ⇒ α tăng.

Câu c: Khi nhỏ vào vài giọt dung dịch NaOH, ion OH^- điện li ra từ NaOH sẽ lấy H⁺ :

H⁺ + OH^- → H₂O, làm nồng độ H⁺ gảm ⇒ cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận ⇒ số mol H⁺và CH₃COO^- điện li ra nhiều ⇒ α tăng.