Cân bằng trong dung dịch nước, thuyết Bronsted Lowry về Acid, Base, Khái niệm pH? Hoá 11 chân trời bài 2

Nội dung về cân bằng hoá học trong dung dịch nước; sự điện li, chất điện li, chất không điện li; Bronsted – Lowry về acid - base; Khái niệm pH. Chất chỉ thị acid – base; Ý nghĩa thực tiễn cân bằng trong dung dịch nước.

1. Sự điện li, chất điện li, chất không điện li

1.1. Hiện tượng điện li

• Quá trình phân li các chất trong nước tạo thành các ion được gọi là sự điện li

* Ví dụ: NaCl → Na⁺  +  Cl^–  

* Chú ý: Trong dung dịch, chất điện li phân li thành các ion. Phương trình ion cho biết bản chất của phản ứng xảy ra trong dung dịch điện li. Ví dụ một số phương trình ion:

H⁺  +  OH^–  →  H₂O

H⁺  +  HCO₃^–  →  CO₂↑  +  H₂O

Ba²⁺  +  SO₄^2–  →  BaSO₄↓

1.2. Sự phân loại các chất điện li

• Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hoà tan đều phân li thành ion.

* Ví dụ: HCl →  H⁺  +  Cl^– 

Chất điện li mạnh bao gồm acid mạnh, base mạnh và hầu hết các muối. Trong phương trình điện li của chất điện li mạnh, người ta dùng một mũi tên chỉ chiều của quá trình điện li.

• Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một số phân tử hoà tan phân li thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.

* Ví dụ: CH₃COOH  CH₃COO^–  +  H⁺ 

Chất điện li yếu bao gồm các acid yêu, base yếu,… Trong phương trình điện li của chất điện li yếu, người ta dùng hai nửa mũi tên ngược chiều nhau.

• Chất không điện li là chất khi hoà tan vào trong nước, các phân tử không phân li thành ion.

2. Thuyết Bronsted – Lowry về acid - base

• Acid là chất cho proton (H⁺), base là chất nhận proton. Acid và base có thể là phân tử hoặc ion.

* Ví dụ: 

HCO₃^– + H₂O ⇌ H₃O⁺  +  CO₃²⁻

⇒ H₃O⁺ cho H⁺ nên HCO₃^– có tính acid

HCO₃^– + H₂O ⇌ H₂CO₃  +  OH⁻

⇒ HCO₃^– nhận H⁺ nên HCO₃^–  có tính base

Vậy ion HCO₃^– trong nước gọi là chất lưỡng tính (vừa có thể cho proton H⁺ , vừa có thể nhận proton).

3. Khái niệm pH. Chất chỉ thị acid – base

3.1. Khái niệm pH

- pH là chỉ số đánh gia độ acid hay độ base của một dung dịch

Độ acid và độ kiềm của dung dịch với quy ước như sau: pH = -lg[H+]

Nếu [H+] = 10^−aM thì pH = a

Trong đó, [H⁺] là nồng độ mol của ion H⁺ trong dung dịch.

- Thang pH thường dùng có giá trị tử 1 đến 14.

3.2. Ý nghĩa của pH trong thực tiễn

- Giá trị pH là một trong những yếu tố rất quan trọng phản ánh sức khoẻ của con người. Mỗi người cần duy trì được chế độ ăn phù hợp, duy trì được sức khoẻ tốt.

- Độ pH trong đất được dùng làm cơ sở cho việc sử dụng đất, sử dụng phân bón một cách hợp lí và hiệu quả nhằm bảo vệ chất lượng môi trường đất và phòng tránh ô nhiễm nguồn nước.

* Ví dụ: Bộ Y tế quy định ngưỡng giới hạn cho phép đối với độ pH trong nước là trong khoảng 6,0 – 8,5.

3.3. Chất chỉ thị acid – base

• Chất chỉ thị acid– base là chất có màu sắc biến đổi theo giá trị pH của dung dịch, như dung dịch phenolphtalein, quỳ tím,… Người ta có thể dùng máy đo pH để xác định giá trị pH của một dung dịch..

4. Chuẩn độ acid – base

• Trong phương pháp chuẩn độ acid – base, người ta thường dùng dung dịch acid hoặc dung dịch base (kiềm) để biết chính xác nồng độ làm dung dịch chuẩn để xác định nồng độ dung dịch base hoặc dung dịch acid chưa biết nồng độ.

5. Ý nghĩa thực tiễn cân bằng trong dung dịch nước của ion Al³⁺, Fe³⁺, CO₃^2–

• Ion Al³⁺, Fe³⁺, dễ bị phân huỷ trong nước tạo thành hydroxide không tan và cho môi trường acid.

Phèn chua hay phèn nhôm – kali (K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O), phèn sắt ((NH₄)₂SO₄.Fe₂(SO₄)₃.24H₂O)) được sử dụng như là chất keo tụ trong quá trình xử lí nước (nước thải, nước giếng khoan,…).

• Ion CO₃^2– bị thuỷ phân cho môi trường base.

* Ví dụ: Soda (Na₂CO₃) được xem làm hoá chất hiệu quả được sử dụng để làm tăng pH của nước hồ bơi:

CO₃²⁻  +  H₂O  HCO₃^–  +  OH^–