Phương trình điện li?

Phương trình điện li là một trong những chuyên đề khá quan trọng trong chương trình hóa học lớp 11. Việc hiểu các định nghĩa về sự điện li cũng như một số phương trình điện li cơ bản luôn là điều cần thiết và bắt buộc trước khi giải một bài tập hóa học. Ở bài viết này THPT Trường Cao đẳng nghề Việt Mỹ sẽ làm rõ cho các bạn tất tần tật lý thuyết về chương này cũng như những bài tập hóa học quan trọng.

Tổng hợp phương trình điện li thường gặp

Đây là một số phương trình điện li cơ bản:

Phương trình điện li của axit: HA → H+ + A-
Phương trình điện li của bazo: BOH → B+ + OH-
Phương trình điện li của muối tan trong nước: AB → A+ + B-
Phương trình điện li của muối khan: AB(s) → A+ + B-

Phương pháp giải bài tập phương trình điện li

phương trình điện li là gì cách viết phương trình điện li và các dạng

Dưới đây là các dạng bài tập phương trình điện li thường gặp:

Dạng 1: Chất điện li mạnh

Yêu cầu tính toán nồng độ các ion trong dung dịch.

Dạng 2: Định luật bảo toàn điện tích

Bài toán yêu cầu tính toán số mol hoặc nồng độ của một chất trong dung dịch khi biết các thông tin về các chất khác trong dung dịch.

Dạng 3: Bài toán về chất điện li

Yêu cầu tính toán nồng độ các ion trong dung dịch khi biết th

Ion đương và năng lượng ion hóa

Ion đương được tạo thành khi chúng hấp thụ đủ năng lượng (năng lượng này phải lớn hơn hoặc bằng thế năng tương tác của electron trong nguyên tử) để giải phóng electron, những electron được giải phóng này được gọi là những electron tự do. Năng lượng cần thiết để xảy ra quá trình này gọi là năng lượng ion hóa. Ion âm được tạo thành khi một electron tự do nào đó đập vào một nguyên tử mang điện trung hòa ngay lập tức bị giữ lại và thiết lập hàng rào thế năng với nguyên tử này, vì nó không còn đủ năng lượng để thoát khỏi nguyên tử này nữa nên hình thành ion âm.

Xem Thêm: Định lí Vi-ét là gì? Áp dụng cho phương trình bậc 2 và cách ứng dụng cực hay

Nguyên tắc khi viết phương trình điện li

1. Chất điện li mạnh

Chất điện li yếu là chất mà khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li ra ion. Chúng ta cùng tìm hiểu một số phương trình điện li của các chất điện li mạnh đặc trưng dưới đây:

Axit

HCl → H⁺ + Cl^–
H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-
HNO₃ → H⁺ + NO₃^–

Bazo

NaOH → Na⁺ + OH^–
Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH^–

Muối

NaCl → Na⁺ + Cl^–
CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl^–
Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄^2-

Chất điện li yếu

Ngược lại với chất điện li mạnh thì chất điện li yếu là chất mà khi chúng được hòa tan trong nước, sẽ có một số ít phần từ hòa tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phần tử trong dung dịch. Các chất điện li yếu thường gặp là: axit yếu, bazo yếu, các muối không tan, muối dễ bị phân hủy,..

Ví dụ: HF, H2S, H2SO3, CH3COOH, NH3, Fe(OH)2, Cu(OH)2, AgCl, PbSO4… Và đặc biệt H2O là một chất điện li yếu.

Dạng 1: Định luật bảo toàn điện tích

Bước 1: Phát biểu định luật
Trong một dung dịch chứa hoàn toàn các chất điện li, thì tổng số mol của điện tích âm luôn bằng tổng số mol của điện tích dương. (Luôn luôn bằng nhau)

Ví dụ: Dung dịch A chứa Na+ 0,1 mol , Mg2+ 0,05 mol , SO4 2- và 0,04 mol còn lại là Cl- . Tính khối lượng muối trong dung dịch.

Giải: Vẫn áp dụng các công thức trên về cân bằng điện tích ta dễ dàng tính được khối lượng muối trong dung dịch là: m = 11.6 gam.

Dạng 2: Bài toán về chất điện li

Bước 1: Viết phương trình điện li
Như chúng ta đã tìm hiểu cách viết phương trình điện li rất chi tiết ở phía trên.

Bước 1: Nêu vấn đề bài toán

Ở đây chúng ta không cần nêu lại nữa mà tiến hành sang bước 2 đó là …

Bước 2: Xác định độ điện li

Áp dụng công thức độ điện li dưới đây nhé:
Sau đó xử dụng phương pháp 3 dòng thật hiệu quả:
Biến số anla có thể quyết định nó là chất điện li mạnh, yếu hay là chất không điện li. Cụ thể là:
α = 1 : chất điện li mạnh
0 < α < 1 : chất điện li yếu
α = 0 : chất không điện li
Ví dụ: Điện li dung dịch CH3COOH 0,1M được dung dịch có [H+] = 1,32.10-3 M. Tính độ điện li α của axit CH3COOH. Lời giải: Bài tập này khá đơn giản và được trích trong sách chinh phục hóa hữu cơ của Nguyễn Anh Phong. Chúng ta làm như sau với ghi nhớ rằng đề bài cho chất điện li và đã có nồng độ nên mới theo hướng dưới đây:

Dạng 3: Xác định hằng số điện li

Để làm bài toán này ta chia thành các bước như sau: Xác định hằng số của axit và xác định hằng số điện li của bazơ
Ví dụ: Tính nồng độ mol ion H+ của dung dịch CH3COOH 0,1M, biết hằng số phân li của axit Ka = 1,75.10-5.

Xem Thêm: Hướng dẫn cách tính phân tử khối đơn giản và hiệu quả

Dạng 4: Tính độ pH dựa trên nồng độ H+

Bước 1: Tính độ pH của axit

Tính số mol axit điện li axit
Viết phương trình điện li axit
Tính nồng độ mol H+ sau đó suy ra nồng độ mol của pH bằng mối liên hệ giữa hai nồng độ này qua hàm log.

Bước 2: Xác định độ pH của bazo

Tính số mol bazo của điện li
Viết phương trình điện li bazo
Tính nồng độ mol OH- rồi suy ra [H]+
Tính độ pH

Ví dụ:

Tính pH của dung dịch chứa 1,46 gam HCl trong 400 ml.
Tính pH của dung dịch chứa 0,4 gam NaOH trong 100 ml.
Tính pH của dung dịch tạo thành khi trộn 100 ml dung dịch HCl 1M với 400 ml dung dịch NaOH 0,375 M.

Lời giải cho các bài tập trên:

Ví dụ 1:
- nHCl = 0,04 (mol) HCl → H+ + Cl-
- 0,04 (mol) . [H+] = 0,04/0,4 = 0,1 (M)
- pH = – lg[H+] = 1
Ví dụ 2:
- nNaOH = 0,4/40 = 0,01 (mol) NaOH → Na+ + OH-
- 0,01 (mol) . [OH-] = 0,01/0,1 = 0,1 (M)
- [H+]. [OH-] = 10^-14 → [H+] = 10^-13 → pH = 13
Ví dụ 3: Đáp số pH = 13.

Dạng 5: Xác định nồng độ mol dựa vào độ pH

Bài toán trải qua hai quá trình tính nồng độ mol của axit và nồng độ mol của bazo. Và lưu ý một số điểm như sau:

pH > 7 : môi trường bazo
pH < 7 : môi trường axit
pH = 7 : môi trường trung tính

Ví dụ: Cần bao nhiêu gam NaOH để pha chế 300 ml dung dịch có pH = 10. Lời giải:

Dạng 6: Axit, bazo và sự lưỡng tính theo hai lý thuyết

Đây là một dạng toán khá ít gặp tuy nhiên các em cần nắm vững hai lý thuyết A – rê – ni – ut về sự điện li và thuyết Bron – stêt về thuyết proton. Hai thuyết này có sự định nghĩa hoàn toàn khác nhau về thế nào là chất bazơ và thế nào là chất axit.

Ví dụ: Trong các phản ứng dưới đây, ở phản ứng nào nước đóng vai trò là một axit, ở phản ứng nào nước đóng vai trò là một bazo (theo Bron – stêt).

HCl + H2O → H3O+ + Cl-
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
CuSO4 + 5H2O → CuSO4.5H2O

Lời giải:

HCl → H+ + Cl-
H2O + H+ → H3O+
Do đó H2O nhận proton H+ nên thể hiện tính bazo.
Ca(HCO3)2 + H2O → CaCO3 + 2HCO3-
HCO3- → H+ + CO32-
H2O + H+ → H3O+
Do đó H2O nhận proton H+ nên thể hiện tính bazo.
Không có nước trong phản ứng nên không xác định được tính chất của nước theo Bron-stêt.

✅ Ghi nhớ: Công thức tính số liên kết pi. Các dạng bài tập hóa học chương điện li

Bài tập vận dụng

Bài tập 1

Viết các phương trình điện li cho các trường hợp sau:

a. NaCl:

NaCl → Na+ + Cl-

b. HCl:

HCl → H+ + Cl-

c. KOH:

KOH → K+ + OH-

d. H2SO4:

H2SO4 → 2H+ + SO4^2-

e. AlCl3:

AlCl3 → Al^3+ + 3Cl-

f. (NH4)2CO3:

(NH4)2CO3 → 2NH4+ + CO3^2-

Bài tập 2

Viết các phương trình điện li và tính số mol các ion sinh ra trong các trường hợp sau:

a. dd chứa 0,2 mol HNO3:

HNO3 → H+ + NO3-
Số mol ion H+ và NO3- sinh ra là 0,2 mol.

b. dd chứa 0,5 mol Na3PO4:

Na3PO4 → 3Na+ + PO4^3-
Số mol ion Na+ sinh ra là 1,5 mol và số mol ion PO4^3- sinh ra là 0,5 mol.

Xem Thêm: Định Luật ÔM Là Gì, Công thức định luật ôm

c. dd chứa 2 mol NaClO:

NaClO → Na+ + ClO-
Số mol ion Na+ sinh ra là 2 mol và số mol ion ClO- sinh ra là 2 mol.

d. dd chứa 2,75 mol CH3COONa:

CH3COONa → CH3COO- + Na+
Số mol ion CH3COO- sinh ra là 2,75 mol và số mol ion Na+ sinh ra là 2,75 mol.

Bài tập 3

Cho các dung dịch sau:

a. 200ml dd chứa 0,25 mol Na2S:

Na2S → 2Na+ + S^2-
Nồng độ mol của Na+ là 0,5 M và nồng độ mol của S^2- là 0,25 M.

b. 500ml dd chứa 8,5g NaNO3:

NaNO3 → Na+ + NO3-
Nồng độ mol của Na+ là 0,5 M và nồng độ mol của NO3- là 0,5 M.

c. dung dịch Ba(OH)2 0,3M:

Ba(OH)2 → Ba^2+ + 2OH-
Nồng độ mol của Ba^2+ là 0,3 M và nồng độ mol của OH- là 0,6 M.

d. dd Al2(SO4)3 0,15M:

Al2(SO4)3 → 2Al^3+ + 3SO4^2-
Nồng độ mol của Al^3+ là 0,3 M và nồng độ mol của SO4^2-

Bài tập 4: Xác định nồng độ mol của ion

Tính số mol của chất điện li có trong dung dịch
Viết phương trình điện li chính xác, biểu diễn số mol lên các phương trình điện li đã biết
Tính nồng độ mol của ion

Ví dụ: Hòa tan 12,5 gam tinh thể CuSO4.5H2O trong nước thành 200 ml dung dịch . Tính nồng độ mol các ion trong dung dịch thu được .

Lời giải:
a.) nCuSO4.5H2O = 12,5/250 = 0,05 (mol)CuSO4.5H2O → Cu2+ + SO4 2- + 5H2O
0,05 0,05 0,05 (mol)
[ Cu2+] = [SO42-] = 0.05/0.2 = 0.25M