Chuyên đề 5: Một số kiến thức cơ sở của hóa học vô cơ - Bài 12: Dung dịch, sự điện li

Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Dung dịch, sự điện li 
 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - 
I. DUNG DỊCH 
1. Định nghĩa. 
Dung dịch là hệ đồng thể gồm hai hay nhiều chất mà tỷ lệ thành phần của chúng có thể thay đổi trong một giới 
hạn khá rộng. 
Dung dịch gồm: các chất tan và dung môi. 
Dung môi là môi trường để phân bổ các phân tử hoặc ion chất tan. Thường gặp dung môi lỏng và quan trọng 
nhất là H2O. 
2. Quá trình hoà tan. 
Khi hoà tan một chất thường xảy ra 2 quá trình. 
- Phá huỷ cấu trúc của các chất tan. 
- Tương tác của dung môi với các tiểu phân chất tan. 
Ngoài ra còn xảy ra hiện tượng ion hoá hoặc liên hợp phân tử chất tan (liên kết hiđro). 
Ngược với quá trình hoà tan là quá trình kết tinh. Trong dung dịch, khi tốc độ hoà tan bằng tốc độ kết tinh, ta 
có dung dịch bão hoà. Lúc đó chất tan không tan thêm được nữa. 
3. Độ tan của các chất. 
Độ tan được xác định bằng lượng chất tan bão hoà trong một lượng dung môi xác định. Nếu trong 100 g H2O 
hoà tan được: 
>10 g chất tan: chất dễ tan hay tan nhiều. 
<1 g chất tan: chất tan ít. 
< 0,01 g chất tan: chất thực tế không tan. 
4. Tinh thể ngậm nước. 
Quá trình liên kết các phân tử (hoặc ion) chất tan với các phân tử dung môi gọi là quá trình sonvat hoá. Nếu 
dung môi là H2O thì đó là quá trình hiđrat hoá. 
Hợp chất tạo thành gọi là sonvat (hay hiđrat). 
Ví dụ: CuSO4.5H2O ; Na2SO4.10H2O. 
Các sonvat (hiđrat) khá bền vững. Khi làm bay hơi dung dịch thu được chúng ở dạng tinh thể, gọi là những 
tinh thể ngậm H2O. Nước trong tinh thể gọi là nước kết tinh. 
Một số tinh thể ngậm nước thường gặp: 
FeSO4.7H2O, Na2SO4.10H2O, CaSO4.2H2O. 
5. Nồng độ dung dịch 
Nồng độ dung dịch là đại lượng biểu thị lượng chất tan có trong một lượng nhất định dung dịch hoặc dung 
môi. 
a) Nồng độ phần trăm (C%). Nồng độ phần trăm được biểu thị bằng số gam chất tan có trong 100 g dung dịch. 
Trong đó : mt, mdd là khối lượng của chất tan và của dung dịch. 
V là thể tích dung dịch (ml), D là khối lượng riêng của dung dịch (g/ml) 
b) Nồng độ mol (CM). Nồng độ mol được biểu thị bằng số mol chất tan trong 1 lít dung dịch. Ký hiệu là M. 
c) Quan hệ giữa C% và CM. 
DUNG DỊCH, SỰ ĐIỆN LI 
(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) 
(Tài liệu dùng chung cho các bài giảng số: 14, 15, 16 thuộc chuyên đề này) 
Giáo viên: VŨ KHẮC NGỌC 
Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm với bài giảng “Dung dịch, sự điện li” thuộc Khóa học LTĐH KIT-1: 
Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) tại website Hocmai.vn. Để có thể nắm vững kiến thức phần “Dung dịch, sự 
điện li”, Bạn cần kết hợp xem tài liệu cùng với bài giảng này. 
Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Dung dịch, sự điện li 
 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - 
Ví dụ : Tính nồng độ mol của dung dịch axit H2SO4 20%, có D = 1,143 g/ml 
Giải : Theo công thức trên ta có : 
II. SỰ ĐIỆN LY 
1. Định nghĩa. 
- Sự điện li là quá trình phân li chất tan thành các ion dưới tác dụng của các phân tử dung môi (thường là 
nước) hoặc khi nóng chảy. 
Ion dương gọi là cation, ion âm gọi là anion. 
- Chất điện ly là những chất tan trong nước tạo thành dung dịch dẫn điện nhờ phân ly thành các ion. 
Ví dụ: Các chất muối axit, bazơ. 
- Chất không điện li là chất khi tan trong nước tạo thành dung dịch không dẫn điện. 
Ví dụ: Dung dịch đường, dung dịch rượu, 
- Nếu chất tan cấu tạo từ các tinh thể ion (như NaCl, KOH,) thì quá trình điện ly là quá trình điện li là quá 
trình tách các ion khỏi mạng lưới tinh thể rồi sau đó ion kết hợp với các phân tử nước tạo thành ion hiđrat. 
- Nếu chất tan gồm các phân tử phân cực (như HCl, HBr, HNO3,) thì đầu tiên xảy ra sự ion hoá phân tử và 
sau đó là sự hiđrat hoá các ion. 
- Phân tử dung môi phân cực càng mạnh thì khả năng gây ra hiện tượng điện li đối với chất tan càng mạnh. 
Trong một số trường hợp quá trình điện li liên quan với khả năng tạo liên kết hiđro của phân tử dung môi (như 
sự điện li của axit). 
2. Sự điện li của axit, bazơ, muối trong dung dịch nước. 
a) Sự điện li của axit 
Axit điện li ra cation H+ (đúng hơn là H3O
+
) và anion gốc axit. 
+ -
2 3HCl + H O H O + Cl 
Để đơn giản, người ta chỉ viết 
+ -HCl H + Cl 
Nếu axit nhiều lần axit thì sự điện li xảy ra theo nhiều nấc, nấc sau yếu hơn nấc trước. 
b) Sự điện li của bazơ. 
Bazơ điện li ra anion OH- và cation kim loại hoặc amoni. 
4
+ -
-
4
NaOH Na + OH
NH OH NH + OH
Nếu bazơ nhiều lần bazơ thì sự điện li xảy ra theo nhiều nấc, nấc sau yếu hơn nấc trước. 
c) Sự điện li của muối. 
Muối điện li ra cation kim loại hay amoni và anion gốc axit, các muối trung hoà thường chỉ điện li 1 nấc. 
2
2 4 4
+K SO 2K + SO 
Muối axit, muối bazơ điện li nhiều nấc : 
Muối bazơ : 
d) Sự điện li của hiđroxit lưỡng tính. 
Hiđroxit lưỡng tính có thể điện li theo 2 chiều ra cả ion H+ và OH-. 
Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Dung dịch, sự điện li 
 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - 
3. Chất điện li mạnh và chất điện li yếu. 
a) Chất điện li mạnh. 
Chất điện li mạnh là những chất trong dung dịch nước điện li hoàn toàn thành ion. Quá trình điện li là quá 
trình một chiều, trong phương trình điện li dùng dấu . Ví dụ: 
+ -KCl K + Cl 
Những chất điện li mạnh là những chất mà tinh thể ion hoặc phân tử có liên kết phân cực mạnh. 
Đó là: 
- Hầu hết các muối tan. 
- Các axit mạnh: HCl, HNO3, H2SO4, 
- Các bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)2, 
b) Chất điện li yếu 
- Chất điện li yếu là những chất trong dung dịch nước chỉ có một phần nhỏ số phân tử điện li thành ion còn 
phần lớn tồn tại dưới dạng phân tử, trong phương trình điện li dùng dấu thuận nghịch 
Ví dụ: 
Những chất điện li yếu thường gặp là: 
- Các axit yếu: CH3COOH, H2CO3, H2S, 
- Các bazơ yếu: NH4OH, 
- Mỗi chất điện li yếu được đặc trưng bằng hằng số điện li (Kđl) - đó là hằng số cân bằng của quá trình điện li. 
Ví dụ: 
Trong đó: [CH3COO
-
], [H
+
] và [CH3COOH] là nồng độ các ion và phân tử trong dung dịch lúc cân bằng. Kđl là 
hằng số, không phụ thuộc nồng độ. Chất điện li càng yếu thì Kđl càng nhỏ. 
Với chất điện li nhiều nấc, mỗi nấc có Kđl riêng. H2CO3 có 2 hằng số điện li: 
4. Độ điện li a. 
- Độ điện li a của chất điện li là tỷ số giữa số phân tử phân li thành ion Np và tổng số phân tử chất điện li tan 
vào nước Nt. 
Ví dụ: Cứ 100 phân tử chất tan trong nước có 25 phân tử điện li thì độ điện li a bằng: 
- Tỷ số này cũng chính là tỷ số nồng độ mol chất tan phân li (Cp) và nồng độ mol chất tan vào trong dung dịch 
(Ct). 
- Giá trị của a biến đổi trong khoảng 0 đến 1 
0 ≤ a ≤ 1 
Khi a = 1: chất tan phân li hoàn toàn thành ion. Khi a = 0: chất tan hoàn toàn không phân li (chất không điện 
li). 
- Độ điện li a phụ thuộc các yếu tố : bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ và nồng độ dung dịch. 
Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Dung dịch, sự điện li 
 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - 
5. Quan hệ giữa độ điện li a và hằng số điện li. 
Giả sử có chất điện li yếu MA với nồng độ ban đầu Co, độ điện li của nó là α, ta có: 
Hằng số điện li: 
Dựa vào biểu thức này, nếu biết α ứng với nồng độ dung dịch Co, ta tính được Kđl và ngược lại. 
Ví dụ: Trong dung dịch axit HA 0,1M có a = 0,01. Tính hằng số điện li của axit đó (ký hiệu là Ka). 
Giải: Trong dung dịch, axit HA phân li: 
6. Axit - bazơ. 
a) Định nghĩa 
Axit là những chất khi tan trong nước điện li ra ion H+ (chính xác là H3O
+
). 
Bazơ là những chất khi tan trong nước điện li ra ion OH-. 
- Đối với axit, ví dụ HCl, sự điện li thường được biểu diễn bằng phương trình. 
Nhưng thực ra axit không tự phân li mà nhường proton cho nước theo phương trình. 
Vì H2O trong H3O
+
 không tham gia phản ứng nên thường chỉ ghi là H+ 
- Đối với bazơ, ngoài những chất trong phân tử có sẵn nhóm OH- (như NaOH, Ba(OH)2) Còn có những bazơ 
trong phân tử không có nhóm OH (như NH3) nhưng đã nhận proton của nước để tạo ra OH
-
Do đó để nêu lên bản chất của axit và bazơ, vai trò của nước (dung môi) cần định nghĩa axit - bazơ như sau: 
Axit là những chất có khả năng cho proton. 
Bazơ là những chất có khả năng nhận proton. 
Đây là định nghĩa của Bronstet về axit - bazơ. 
b) Phản ứng axit - bazơ. 
- Tác dụng của dung dịch axit và dung dịch bazơ. 
Cho dung dịch H2SO4 tác dụng với dung dịch NaOH, phản ứng hoá học xảy ra toả nhiệt làm dung dịch nóng 
lên. 
H2SO4 cho proton (chuyển qua ion H3O
+
) và NaOH nhận proton (trực tiếp là ion OH-). 
Phản ứng của axit với bazơ gọi là phản ứng trung hoà và luôn toả nhiệt. 
- Tác dụng của dung dịch axit và bazơ không tan. 
Đổ dung dịch HNO3 vào Al(OH)3 ¯, chất này tan dần. Phản ứng hoá học xảy ra. 
HNO3 cho proton, Al(OH)3 nhận proton. 
- Tác dụng của dung dịch axit và oxit bazơ không tan. 
Đổ dung dịch axit HCl vào CuO, đun nóng, phản ứng hoá học xảy ra, CuO tan dần: 
 Kết luận: 
Trong các phản ứng trên đều có sự cho, nhận proton - đó là bản chất của phản ứng axit - bazơ. 
c) Hiđroxit lưỡng tính. 
Có một số hiđroxit không tan (như Zn(OH)2, Al(OH)3) tác dụng được cả với dung dịch axit và cả với dung 
dịch bazơ được gọi là hiđroxit lưỡng tính. 
Ví dụ: Zn(OH)2 tác đụng được với H2SO4 và NaOH. 
Kẽm hiđroxit nhận proton, nó là một bazơ. 
Kẽm hiđroxit cho proton, nó là một axit. 
Vậy: Hiđroxit lưỡng tính là hiđroxit có hai khả năng cho và nhận proton, nghĩa là vừa là axit, vừa là bazơ. 
7. Sự điện li của nước 
a) Nước là chất điện li yếu. 
Tích số nồng độ ion H+ và OH- trong nước nguyên chất và trong dung dịch nước ở mỗi nhiệt độ là một hằng 
số. 
Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Dung dịch, sự điện li 
 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 - 
Môi trường trung tính : [H+] = [OH-] = 10-7 mol/l 
Môi trường axit: [H+] > [OH-] 
[H
+
] > 10
-7
 mol/l. 
Môi trường bazơ: [H+] < [OH-] 
[H
+
] < 10
-7
 mol/l 
b) Chỉ số hiđro của dung dịch - Độ pH 
- Khi biểu diễn nồng độ ion H+ (hay H3O
+
) của dung dịch dưới dạng hệ thức sau: 
thì hệ số a được gọi là pH của dung dịch 
Ví dụ: [H+] = 10-5 mol/l thì pH = 5,  
Về mặt toán học thì pH = -lg[H+] 
Như vậy: 
Môi trường trung tính: pH = 7 
Môi trường axit: pH < 7 
Môi trường bazơ: pH > 7 
pH càng nhỏ thì dung dịch có độ axit càng lớn, (axit càng mạnh); pH càng lớn thì dung dịch có độ bazơ càng 
lớn (bazơ càng mạnh). 
- Cách xác định pH: 
Ví dụ 1: Dung dịch HCl 0,02M, có [H+] = 0,02M. Do đó pH = -lg2.10-2 = 1,7. 
Ví dụ 2: Dung dịch NaOH 0,01M, có [OH-] = 0,01 = 10-2 mol/l. Do đó : 
c) Chất chỉ thị màu axit - bazơ. 
Chất chỉ thị màu axit - bazơ là chất có màu thay đổi theo nồng độ ion H+ của dung dịch. Mỗi chất chỉ thị 
chuyển màu trong một khoảng xác định. 
Một số chất chỉ thị màu axit - bazơ thường dùng: 
8. Sự thuỷ phân của muối. 
Chúng ta đã biết, không phải dung dịch của tất cả các muối trung hoà đều là những môi trường trung tính (pH 
= 7). Nguyên nhân là do: những muối của axit yếu - bazơ mạnh (như CH3COOHNa), của axit mạnh - bazơ yếu (như 
NH4Cl) khi hoà tan trong nước đã tác dụng với nước tạo ra axit yếu, bazơ yếu, vì vậy những muối này không tồn tại 
trong nước. Nó bị thuỷ phân, gây ra sự thay đổi tính chất của môi trường. 
a) Sự thuỷ phân của muối tạo thành từ axit yếu -bazơ mạnh. Ví dụ: CH3COONa, Na2CO3, K2S, 
Trong dung dịch dư ion OH-, do vậy pH > 7 (tính bazơ). 
Vậy: muối của axit yếu - bazơ mạnh khi thuỷ phân cho môi trường bazơ. 
b) Sự thuỷ phân của muối tạo thành từ axit mạnh - bazơ yếu. Ví dụ: NH4Cl, ZnCl2, Al2(SO4)3. 
Trong dung dịch dư ion H3O
+
 hay (H
+
), do vậy pH < 7 (tính axit). 
Vậy muối của axit mạnh - bazơ yếu khi thuỷ phân cho môi trường axit. 
c) Sự thuỷ phân của muối tạo thành từ axit yếu - bazơ yếu. Ví dụ: Al2S3, Fe2(CO3)3. 
9. Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch điện li. 
Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch điện li chỉ xảy ra khi có sự tạo thành hoặc chất kết tủa, hoặc chất bay 
hơi, hoặc chất ít điện li (điện li yếu). 
a) Phản ứng tạo thành chất kết tủa. 
Trộn dung dịch BaCl2 với dung dịch Na2SO4 thấy có kết tủa trắng tạo thành. Đã xảy ra phản ứng. 
b) Phản ứng tạo thành chất bay hơi. 
Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Dung dịch, sự điện li 
 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 - 
Cho axit HCl tác dụng với Na2CO3 thấy có khí bay ra. Đã xảy ra phản ứng. 
c) Phản ứng tạo thành chất ít điện li. 
- Cho axit H2SO4 vào muối axetat. Phản ứng xảy ra tạo thành axit CH3COOH ít điện li 
- Hoặc cho axit HNO3 tác dụng với Ba(OH)2. Phản ứng trung hoà xảy ra tạo thành chất ít điện li là nước. 
Chú ý: Khi biểu diễn phản ứng trao đổi trong dung dịch điện li người ta thường viết phương trình phân tử và 
phương trình ion. ở phương trình ion, những chất kết tủa, bay hơi, điện li yếu viết dưới dạng phân tử, các chất điện 
li mạnh viết dưới dạng ion (do chúng điện li ra). Cuối cùng thu gọn phương trình ion bằng cách lược bỏ những ion 
như nhau ở 2 vế của phương trình. 
Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc 
 Nguồn: Hocmai.vn