CHƯƠNG V: DUNG DỊCH 12/1/2016 I. DUNG DỊCH. 4. Dung dịch keo: Là hệ phân tán mà các hạt của chất phântáncó kích thướchạttừ m.

Transcript

1 1/1/016 Dung dþch Nghiên cứu các loại dung dịch lỏng chứ chất hoà tn không y hơi. CHƯƠNG V: DUNG DỊCH Từ đótìmhiểu các thông số hoá học, vật lýcủ dung dịch. - Tính toán sự thy đổi về áp suất hơi ãohoà củ dung dịch. - Tính toán sự thy đổi về độ tăng nhiệt độ sôi củ dung dịch. -Tínhtoánsự thy đổi về độ giảm nhiệt độ đông đặc củ dung dịch. I. DUNG DỊCH 1. Hệ phân tán: Hệ gồm hi hy nhiều chất trongđó một chất ở dạng các hạtrấtnhỏđược phân ố vào trong chấtki.. Huyền phù: Là hệ phân tán trong đó phphântánlànhững hạt chất RẮN rấtnhỏ trong môi trường phân tán là chất LỎNG.. Nhũ tương: Là hệ phân tán trong đó phphântánvàmôitrường phân tán đềulàchất LỎNG. 4. Dung dịch keo: Là hệ phân tán mà các hạt củ chất phântáncó kích thướchạttừ m. 5. Dung dịch: - Là hệđồng thể gồm hi hy nhiềuchất. -Một dung dịch lỏng ất kỳđều gồm có chất tn và dung môi, trong đó chúng phân ố đồng đều vào nhu dưới dạng phân tử hoặc ion.íchthước hạt10-10 m 1

2 1/1/016 II.Nång édungdþch 1. Nång é phçn tr m: C % - Sè gm chêt tn cã trong 100g dung dþch. III. é hß tn 1. Qu tr nh hß tn: Ph n t n chêt tn vμo dung m«i. Nång é moln: - Sè mol chêt tn cã trong 1000g dung m«i. Tương tác giữ dmôi- chất tn tạo thành dung dịch. Nång é mol: C M - Sè mol chêt tn cã trong 1 lýt dung dþch. H hò tn = H phân tán H sonvt. NhiÖt hoμ tn: Là lượng nhiệt toả r, hy thu vào khi hoà tn 1 mol củ một chất trongmột lượng đủ lớn dung môi tại nhiệt độ và áp suất nhất định. Độ hò tn củ một chất được tínhằng nồng độ củ dungdịch ão hò chất đó ởđiều kiện đã chovà kí hiệulàs. Vídụ: hi hoà tn 1 mol CCl vào H O thoát r 1 nhiệt lượng 1 là 7,80 kj, vậy H ht ( CCl ) 7, kj. mol 80 Độ hò tn S củ một chất phụ thuộc vào: Bản chất củ dung môi và chất tn. Nhiệt độ áp suất (nếu chất tn là chất khí).

3 1/1/016. Ảnh hưởng củ ản chất chất tn và dung môi đến độ hò tn. Ảnh hưởng củ nhiệt độ đến độ tn Các chất có cấu tạo phân tử tương tự nhu dễ hò tn vào nhu, phân tử dung môi phân cực lớn thì hò tn tốt các chất phân cực và ngược lại. H ht > 0 H ht < 0 H ht CT DM DD hi nhiöt é t ng -> c n»ng chuyón dþch theo chiòu thuën é tn t ng. hi nhiöt é gi m -> c n»ng chuyón dþch theo chiòu nghþch é tn gi m. hi nhiöt é t ng -> c n»ng chuyón dþch theo chiòu nghþch é tn gi m. hi nhiöt é gi m -> c n»ng chuyón dþch theo chiòu thuën é tn t ng. c. Ảnh hưởng củ áp suất đến độ tn - Định luật Henry H ht CT DM DD (hý) n < 0 P P ( Nguyªn lý dþch chuyón c n»ng) 6. Dung dịch ão hoà: Là dung dịch chứ lượng tối đ chất tn,khiđó tồn tại cân ằng giữ phần đã hoà tn và phần chư hoà tn củchấttn. 7. Dung dịch quá ão hoà: Là dung dịch chứ lượng chất tnlớn hơn lượng cần để ão hoà.

4 1/1/016 IV. Tính chấtcủ dung dịch 1. Độ giảm ápsuất hơi ão hoà củ dung dịch so với dung môi nguyên chất Þnh luët Roult 1: P n 0 P n n P: Độ giảm ápsuất hơi ão hò P =P 0 -P dd P o áp suất hơi ão hò củ dung môi nguyên chất Pápsuất hơi ão hò củ dung dịch n 1 :Số mol dung môi. n :Số mol chất tn. 1. NhiÖt é s«i cñ dung dþch Là nhiệt độ tại đó áp suất hơi ão hoà củ chất lỏng ằng áp suất ên ngoài. L H Dung môi Dung dịch (dung môi chấttn) C = 1- = 1 C = - = T s = f(p) T s = f(p, C) Þnh luët Roult - é tăng nhiöt é s«i cñ dung dþch: t S k S k S m M t s =t s (dd) - t s (dm) m-hốilượng chất hoà tn trong 1000g dung môi M-hốilượng phân tử chất hoà tn. -Nồng độ moln k s -Hằng số nghiệmsôi V. NhiÖt é «ng Æc Lμ nhiöt é t¹i ã chêt láng ¾t Çu kõt tinh. R L Dung môi Dung dịch (dung môi chấttn) C= 1-=1 C= -= T = f(p) T = f(p, C) 4

5 1/1/016 Þnh luët Roult - é gi m nhiöt é «ng Æc cñ dung dþch: t đ k đ k đ m M t đ =t đ (dm) - t đ (dd) m-hối lượng chất hoà tn trong 1000g dung môi M-hối lượng phân tử chất hoà tn. -Nồng độ moln k đ -Hằng số nghiệm đông CHƯƠNG VI: DUNG DỊCH ĐIỆN LY 1. HIỆN TƯỢNG ĐIỆN LY- THUYẾT ĐIỆN LY HIỆN ĐẠI 1.1. Đặc tính củ các dung dịch xit, zơ và muối Ph n iöt dd Dd kh«ng l: dd cñ c c chêt h u c Dd l: x, z, muèi (hîp chêt v«c ) Muèi Độ giảm nhiệt độ đông đặc Thùc nghiöm t TÝnh theo c«ng thøc Roult t HÖ sè Vn t Hoff i P' t P t đ đ ' t s' Ptt' i 1 t P p, t s, t : C c gi trþ o»ng thùc nghiöm (dung dịch điện ly) p, t s, t : Tính theo công thức Roult s tt Cl 0,67 0,7 1,81 NO 0,664 0,7 1,78 MgCl 0,519 0,186,79 C(NO ) 0,461 0,186,48 (i: HÖ sè Vn thoff) 5

6 1/1/ ThuyÕt iön ly cñ Arrhenius hi hoà tn các phần tử xit, zơ, muối ị phân ly r thành các phần tử nhỏ hơn mng điện, gọi là ion làm cho số phần tử trong dung dịch tăng lên Hiện tượng mà các phần tử ị phânlythànhcáciongọi làhiện tượng điện ly, chất phân ly thành các ion gọilà chất điệnly. Sè phçn tö cã trong dd i = Sè phçn tö Þ hoμ tn 1.. ThuyÕt iön ly hiön ¹i Thuyết đã giải thíchđược nguyên nhân củ sựđiện lylàdosự tương tác củ cácphần tử chất tn với các phần tử dung môi để tạo thành các ion ị sonvt (nếu dung môi là nước thì các ion này ị hydrt hoá). NCl mh O=N.nH OCl -.(m-n)h O HCl mh O=H O (m-1)cl Thông thường để đơn ginngườitthường viếtgắngọn: NCl = N Cl - HCl = H Cl Đé iönly vμ mèi qun hö víi i Sè phçn tö Þ ph n ly = (%) (0 < 1) Tæng sè phçn tö Þ hoμ tn Mèi qun hö giữivμ i 1 α q 1 q - lμ sè ion mμ mét phçn tö ph n ly r VÝ dô: Mét dung dþch chø 8g NOH hoμ tn trong 1000g H O «ng Æc ë -0,677 o Ciếtk đ= =1,86 H y x c Þnh? q= t i = t t = 0,677 o C 8 1, , 1 t 40 = 0,7 = = 0,8 = k.c = 1 6

7 1/1/ ChÊt iön ly ) ChÊt iön ly m¹nh Là chất khi hoà tn trong nước tất cả phân tử đều phân ly thành ion: NCl q N.q Cl -.q ) ChÊt iön ly yõu Là chất khi hoà tn trong nước thìmột phần các phân tử phân ly thành ion. VD : CH COOH CH COO - H VÝ dô: chêt iön ly m¹nh lμ c c muèi trung týnh: NCl, NBr, N SO 4,NNO,...; C c xit m¹nh: HCl, HBr, HI, HNO,H SO 4,HClO 4 ; C c z m¹nh: NOH, OH Dấu = hoặc iều thị sự điện ly mạnh Dấu iểuthị sựđiệnlyyếu. ChÊt iön ly yõu: c c xit hữu c HCOOH, CH COOH, mét sè xit v«c : H S, H CO,H SO, HClO, HClO,HClO,H SiO, HF..., c c z yõu vμ z Ýt tn: NH, Mg(OH), Fe(OH), c c muèi Ýt tn: HgCl, Hg(CN), CdCl,.... C n»ng trong dung dþch chêt iön ly yõu.1. H»ng sè iön ly Trong dung dþch chêt iön ly yõu AB tån t¹i c n»ng su: H»ng sè iön ly AB A B - A.B AB đặc trưng cho khả năng điện ly củ chất điện ly YẾU: càng lớn thi khả năng điện ly củ chất điện ly càng mạnh và ngược lại... Mèi liªn hö giu vμ C cμng nhá AB A B - Bn Çu: C 0 0 C n»ng C- C C C Cα C Cα ( Þnh luët ph lo ng Ostwld) cμng lín 1/C 1 1 α.c 1 α 1/C 7

8 1/1/016. C n»ng trong dung dþch chêt iön ly Ýt tn.1. TÝch sè tn VÝ dô: Trong dung dþch CSO 4 tån t¹i c n»ng: CSO 4 (r) C SO 4 - Tích số nồng độ củ các ion trong dung dịch ão hoà là đại lượng không đổi và được gọi là tích số tn, ký hiệu là T C h.so 4 h = T CSO 4 VÒ n chêt tých sè tn lμ HSCB do ã nã phô thuéc vμo nhiöt é chø kh«ng phô thuéc vμo nång é.. Mèi qun hö gi tých sè tn T vμ é hoμ tn s Ag SO 4 (r) Ag SO 4 s s s: lμ nång é cñ dung dþch o hoμ, hy é hß tn cñ chêt l Ýt tn T h s Ag = (s).s = 4s SO = Ag h. SO 4 4 S củchất điệnlyíttnsẽ giảm đi, nếu thêm vào dung dịch mộtlượng ion đồng loại T VÝ dô: Cho T AgI = 1, ë t = 5 0 C. TÝnh é hoμ tn cñ AgI trong nuíc nguyªn chêt vμ trong dung dþch I 0,1M. AgI Ag. I h h AgI (r) Ag I - (*) s s = s 16 s T 15,. 10 1, AgI M T 4 Trong dung dþch I 0,1M: I = I - 0,1 0,1 Gäi s lμ é hoμ tn cñ AgI trong dung dd I: AgI (r) Ag I - s s 0,1 Ag. I s'. s' 0,1 T AgI = 1, Giả sử s << 0,1 á qu s trong ngoæc: VËy s = 1, M é hoμ tn gim i: s s' 110,. 15, , iòu kiön t¹o thμnh kõt tñ vμ hoμ tn kõt tñ * iòu kiön t¹o thμnh kõt tñ: Muèn t¹o thμnh kõt tñ chêt iön ly Ýt tn th tých sè nång é cñ c c ion cñ chóng trong dung dþch víi sè mò thých hîp ph i lín h n tých sè hoμ tn VÝ dô: Trén thó tých»ng nhu cñ dung dþch AgNO 10 - M víi NI.10 - M ë 5 0 C. Cho T AgI = 1, Hái cã t¹o thμnh kõt tñ AgI hy kh«ng? 10 Ag M I 10 M 5 16 Ag. I T 1,5.10 AgI 8

9 1/1/016 iòu kiön hoμ tn kõt tñ VÝ dô: Hoμ tn FeS»ng dung dþch HCl FeS (r) S - Fe (1) HCl = H Cl - () S - H = H S () Do () nªn nång é cñ ion S - gi m xuèng lμm [Fe ].[S - ] < T FeS vμ lμm cho c n»ng (1) dþch chuyón theo chiòu thuën. Nh vëy Ó hoμ tn mét chêt iön ly Ýt tn th ph i thªm vμo dung dþch mét chêt nμo ã cã kh n ng kõt hîp víi mét trong c c ion cñ chêt iön ly, lμm cho tých sè nång é cñ c c ion < tých sè tn 4. ThuyÕt proton vò xit z 4.1. ThuyÕt xit- z cñ Arrhenius Trªn c së thuyõt iön ly Arrhenius ư r thuyõt A-B: Axit lμ những chêt chø hydro, khi hoμ tn vμonưíc c c phçn tö cñ chóng ph n ly thμnh ion H Bz lμ những chêt chø nhãm hydroxyl khi tn trong nưíc c c phçn tö cñ chóng ph n ly thμnh ion OH - Phản øng gi xit, z lμ phản øng trung hoμ H OH - = H O Nhưîc ióm: h«ng giải thých ưîc týnh A, B cñ nhiòu chêt trong dung m«i kh«ng phảilμ nưíc h«ng giải thých ưîc týnh z cñ những chêt kh«ng chø nhãm OH nh NH, c c min 4..ThuyÕt xit- z cñ Bronsted Axit lμ chêt (ion hy ph n tö) cã kh n ng cho H (proton), khi cho H th Axit iõn thμnh z (z liªn hîp víi nã) Bz lμ chêt cã kh n ng nhën H, khi nhën H z trë thμnh xit liªn hîp víi nã VÝ dô 1: Trong dung dþch HCl HCl H O = Cl - H O (1) x 1 z z 1 x x 1 -z 1 : HCl/Cl - x -z : H O /H O lμ cæp xit z liªn hîp VÝ dô : Trong dung dþch NH NH H O NH 4 OH - z 1 x x 1 z x 1 -z 1 -NH 4 /NH x -z -H O/OH é m¹nh cñ c c xit vμ z theo Bronsted Độ mạnh củ một xit phụ thuộc vào ản chất củ nó và mức độ điện ly củ nó trong dung dịch nước. Axit càng mạnh thì khả năng nhường H củ xit càng co, tức là mức độ điện ly củ nó trong dung dịch càng co. Tính xit, zơ có tính tương đối. Độ mạnh củ 1 cặp A-B ngoài sự phụ thuộc vào ản chất củ cặp đó còn phụ thuộc vào ản chất củ cặp cùng tồn tại với nó trong dung dịch HCl H O Cl - H O x 1 z z 1 x NH H O NH 4 OH - z 1 x x 1 z Đối với một cặp A-B liên hợp nếu xit càng mạnh thì zơ liên hợp củ nó càng yếu và ngược lại 9

10 1/1/ TÝch sè ion cñ nưíc - chø sè hydro (ph) ) TÝch sè ion cñ nưíc Nước là chất điện ly rất yếu, vừ có tính x, vừ có tính z. do đó nó điện ly ở mức độ rất nhỏ theo pt su: H O H O OH - C H O OH H O Vi nước điện ly rất ít, nên :[H O] c = C HO = const C const HO : tích số ion củ nước H O OH const H O ) ChØ sè hydro (ph) ph = -lg[h O ] Môi trường trung tính [H O ]=[OH - ]= 10-7 ph= 7 Môi trường xit [H O ]> 10-7 >[OH - ] ph <7 Môi trường zơ [H O ]<10-7 < [OH - ] ph >7 X c Þnh ph:»ng m y ph met hoæc giêy ph ChÊt chø thþ mμu: thy æi mμu theo ph (qu tým, metyl d cm, phenolphtlein) HO : chø phô thuéc T: T = 5 o C HO = H»ng sè iön ly cñ xit HA H O A - H O H O. A HA ( =const ë T= const) là hằng số điện ly củ xit trong nước, đặc trưng cho độ mạnh củ xit. càng co thì xit càng mạnh. phụ thuộc vào ản chất củ xit và phụ thuộc vào T H»ng sè iön ly cñ z B H O BH OH - BH. OH B là hằng số điện ly củ zo trong nước, đặc trưng cho độ mạnh củ zơ. càng co thì zơ càng mạnh. phụ thuộc vào ản chất củ zơ và phụ thuộc vào T 0,1 - xit m¹nh 10-5 < < 0,1 - xit trung nh < xit yõu èi víi xit nhiòu Ëc, qu tr nh iön ly x y r theo tõng nêc: H A H O HA - H O HA - H O A - H O nêc 1 > nêc >... 1 > = 1. 10

11 1/1/ Mèi liªn hö gi vμ cñ 1 cæp xit z liªn hîp XÐt mét cæp A/B liªn hîp: AH O BH O BH O AOH - B. H O A B.H O A A.OH B A. OH B 14 H O.OH.. H O 10 (T=5 0 C) 1 cæp A-B liªn hîp nõu xit cμng m¹nh thi z cμng yõu vμ ngîc l¹i NÕu xit m¹nh iön ly hoμn toμn, do ã = 0 NÕuz m¹nh iönlyhoμn toμn =, = TÝnh ph cñ c c dung dþch xit- z - muèi. TÝnh ph cñ dung dþch xit m¹nh 1 Ëc HCl H O Cl - H O (1) H O H O OH - () NÕu C >, M: á qu [H O ]donưíc iön ly r (pt), nªn [H O ]=C ph = - lgc NÕu dung dþch lo ng C <, M th ph i kó Õn [H O ] do nưíc iön ly r. Ó gi i μi to n nμy dù vμo týnh trung hoμ iön vμ tých sè ion cñ níc H O. OH HO H O OH Cl OH H O C H O C H O 0 HO C HO H O. TÝnh ph cñ dung dþch z m¹nh 1 Ëc Lμm tư ng tù như xit m¹nh 1 Ëc NOH = N OH - H O H O OH - NÕu C >, M: á qu [OH - ]donưíc iön ly. [OH - ]=C p(oh) = - lgc ph p(oh) = 14 ph= 14 lgc NÕu C <, M: týnh Õn [OH - ] do nưíc iön ly r dù vμo týnh trung hoμ vò iön tých vμ tých sè ion cñ níc) OH H O.OH H O OH H O N H O HO C OH C OH C. OH 0 H O c. TÝnh ph cñ xit yõu 1 Ëc Axit HA cã nång é n Çu lμ C HA H O A - H O (1) H O H O OH - () [ H O ] H O OH H O. A H O A OH HA C A H O H O [ H O 0 ] HA ( C H O )[ H O ] 11

12 1/1/016 * NÕu C vμ 0,1 < C / <100: Bá qu sù iön ly cñ nưíc (pt), do ã chø cçn xðt sù iön ly cñ xit yõu HA H O A - H O B C 0 0 c C - x x x C x x x ph (dk: 0<x<C ) * NÕu C vμ C/>100: á qu iön ly cñ xit (pt1) x xit rêt yõu x << C cã thó coi C -x C C x. C VI.4.9. TÝnh ph cñ dung dþch muèi * Định nghĩ phản ứng thuỷ phân: Là phản ứng giữ ction củ zơ yếu hoặc nion củ xit yếu với nước làm thy đổi ph củ môi trường * Đặc điểmcủpư thuỷ phân: -Phản ứng thuỷ phân có tính thuận nghịch Nếu ion củ xityếu hoặc zơ có nhiều điện tích: sẽ điện ly thành nhiềunấc * C c lo¹i muèi cã thó thuû ph n: Muối tạo ởi nion củ xit yếu và ction củ zơ mạnh khi hoà tn trong nước tạo thành môi trường kiềm. VÝ dô: NCH COO, N S, N CO, NClO NCH COO N CH COO - CH COO - H O CH COOH OH - * C c lo¹i muèi cã thó thuû ph n: Muối tạo ởi nion củ xityếu vàctioncủ zơ yếu, hoà tn gốc đềuthuỷ phân, ph củ môitrường còn phụ thu vào mức độ thuỷ phân củcả gốc. Muối tạo ởi nion củ xit mạnh với ction củ zơ yếu, khi hoà tn trong nướctạomôitrường xit. VÝ dô: NH 4 Cl, (NH 4 ) SO 4,NH 4 NO... Nếu (ction zơ yếu) > (nion củ xityếu): môi trường ph < 7 Nếu (ction zơ yếu) < (nion củ xityếu): môi trường ph > 7 Nếu (ction zơ yếu) = (nion củ xityếu): môi trường ph =7 NH 4 Cl NH 4 Cl - NH 4 H O NH H O 1

13 1/1/016 * TÝnh ph cñ dung dþch muèi: Nguyªn t¾c: Gièng như c ch týnh ph cñ dung dþch xit yõu hoæc z yõu VÝ dô 1: TÝnh ph cñ dung dþch muèi MCl 0,1M. BiÕt r»ng ion M cã týnh xit, =.10 -.C = > 10-1 ; C / < 100 nªn á qu [H O ] do nưíc iön ly M.H OH O MOH H O x , x (x= [H O ]) x ph VD. (,0đ). 1. Môi trường củ các dung dịch su là xit hy kiềm? Giải thích ằng phương trình phản ứng dưới dạng ion?. Dung dịch NClO, iết rằng HClO là xit yếu. Dung dịch Cu(NO ), iết Cu(OH) là zơ yếu..cho tích số tn củ PI ở 5 o C là 8, Tính độ hoà tn mol/l củ PI trong nước nguyên chất ở 5 o C. VÝ dô : Cho dung dþch CO 0,M, iõt r»ng (H CO ) = 5, TÝnh ph cñ dung dþch CO CO - CO - HOH HCO - OH - CO - lμ z liªn hîp cñ HCO = (CO - ) =,. 11 5, C = 0,.1, >10-1 C 0, , nên ỏ qu sự điện ly củ nước 4 4 OH.C 17810,.. 0, ph14lg 17810,.. 0, 11, 7 VD4. Tính G o, H o và S o củ phản ứng su ở 5 o C trong nước: AgCl Ag Cl - Biết rằng tích số tn củ AgCl ở 5 o Cvà50 o Clà1, và 1, ;coi H o và S o là hằng sốđốivới nhiệt độ. VD5. Độ ph củ dung dịch ão hoà Mg(OH) ở nhiệt độ T là 10,5. Tính ở cùng nhiệt độ T:. Tích số tn củ Mg(OH).. Độ hoà tn mol/l củ Mg(OH) trong dung dịch MgCl 10 - M 1