Chuong15 phản ứng thủy ngân và cân bằng thủy ngân

CHƯƠNG 15
PHẢN ỨNG THỦY PHÂN
VÀ CÂN BẰNG THỦY PHÂN


PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN LY

• Có phản ứng trao đổi ion giữa 2 chất AX và
BY trong dung dòch như sau:
AX + BY  AY + BX
Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng, ta có:
G = -RTlnK
K là hằng số cân bằng.


• Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion là:
− Một trong các sản phẩm là chất kết tủa, chất
điện ly yếu hay chất bay hơi.

• Ví dụ:
PbNO 3 2  Na 2 SO 4  PbSO 4  2NaNO 3

KCN  HNO3  HCN  KNO3
Na 2 S  2HCl  H 2 S  2NaCl


• Trong trường hợp cả hai vế đều có chất khó
tan, điện ly yếu, dễ bay hơi. Ta phải dựa vào
hằng số điện ly, tích số tan để so sánh.
• Ví dụ:

AgCl  KI  AgI  KCl
• Cân bằng sẽ dòch chuyển về bên có K hay T
nhỏ hơn.


PHẢN ỨNG THỦY PHÂN
VÀ CÂN BẰNG THỦY PHÂN
• Đònh nghóa: “Sự thủy phân muối là phản ứng trao
đổi giữa các ion của muối với các ion của nước”
• Tổng quát
MA + H2O  HA + MOH
• Phản ứng thủy phân là phản ứng ngược của phản
ứng trung hòa và là phản ứng T – N.
• Sau đây xét sự thủy phân cụ thể một số loại muối
khác nhau.


• Muối tạo thành bởi acid mạnh và base yếu
− Ví dụ: NH4Cl + H2O  NH4OH + HCl
Phương trình ion phân tử rút gọn:
NH4+ + H2O  NH4OH + H+

− Độ thủy phân: h = n/n0
− n: số phân tử muối bò thủy phân.
− n0: số phân tử muối hòa tan trong dung dòch.


•Gọi Kcb là hằng số cân bằng của cân bằng sau:
M+ + H2O  MOH + H+
K cb 

CMOH C H 
C M  C H 2O



CMOH C H  COH 
CM  C H 2O COH 

Vì [H2O] là const, do đó

K cbC H 2O 

CMOH C H  COH 
CM  COH 

 KT

KT gọi là hằng số thuỷ phân.


Dựa vào hằng số base Kb và hằng số
nước Kn, từ hệ thức trên ta có:

Kb 

COH  CM 
CMOH

C H

Kn

C OH 

C MOH K n
Kn
 KT 

C M  C OH  K b


• Gọi Cm là nồng độ muối và h là độ thủy
phân. Ta có:
C MOH  C H   C m h
C M   Cm  Cm h
C m h.C m h
h2
K
 Cm
Cm  Cm h
1 h

− Khi độ thủy phân nhỏ, 1- h 1. Lúc này:
Kt
K T  Cm h  h 

Cm
2

Kn
K b Cm


•pH của dung dòch thuỷ phân của muối tạo bởi acid
mạnh và base yếu.
•Ta có:
[H+] = Cmh với

h

Kn
K bCm

Cm K n
 [H ] 
Kb


Từ đó:

1
pH   lg[ H ]   pK n  pK b  lg Cm 
2



• Muối tạo bởi acid yếu và base mạnh
− Lập luận tương tự như trên. Xét ví dụ sau:
CH3COONa + H2O  CH3COOH + NaOH

A- + H2O  HA + OH-

KT 

C ACOH 
C A

Kn

Ka

Kn
h
K aCm


•pH của dung dòch thuỷ phân của muối tạo bởi acid
yếu và base mạnh.
Lập luận hoàn toàn tương tự trường hợp
muối tạo bởi acid mạnh và base yếu, ta có:

1
pH  pK n  pK a  lg C m 
2


Muối tạo bởi acid yếu và base yếu
• Xét trường hợp:
NH4CN + H2O  NH4OH + HCN
Phương trình ion-phân tử:

NH4+ + CN- + H2O  NH4OH + HCN
•

Nếu Ka>Kb môi trường axit, ngược lại.

•

Nếu KaKb, môi trường trung tính.


• Tổng quát:
M+ + A- + H2O  MOH + HA
C HACMOH
KT 
C M  C A

Nhân tử số và mẫu số cho K n  C  C 
H
OH
CMACMOH
Kn
CMOH
C HA
 KT 

Kn
CM  C A C H  COH  C H  C A CM  COH 


Kn

 KT 
K a Kb
Vôùi CMOH = CHA = hCm
CM+ = CA- = Cm-hCm  Cm, ta coù
CMACMOH hCm hCm
2
 KT 


h
CM  C A
Cm2

Do ñoù:

h

Kn
K a Kb


•pH của dung dòch thuỷ phân của muối tạo bởi acid
yếu và base yếu.
Dựa trên HA (hay MOH cũng vậy), ta có:
HA  H+ + A-

Ka 

C A C H 
CHA

Do HA là acid yếu, nên CHAhCm
CA- từ cân bằng điện ly của HA quá nhỏ so
với CA- từ phương trình thuỷ phân, nên CA- Cm.


•Töø ñoù:
CH 

K a C HA K a hCm
Kn


 hK a  K a
C A
Cm
Ka Kb

•Cuoái cuøng:

1
pH  pK n  pK a  pK b 
2


VỚI SỰ THỦY PHÂN NHIỀU BẬC

• Ví dụ:
CO3-2 + H2O  HCO3- + OH- , KT1
HCO3- + H2O  H2CO3 + OH- , KT2

Kn
Kn
K T1 
, K T2 
K a2
K a1

Do

K a1  K a2  K T1  K T2


• Kết luận
• Acid, base tạo thành càng kém điện ly độ
thủy phân càng lớn.
• Nồng độ tăng độ thủy phân giảm.
• Nhiệt độ tăng thì độ thủy phân tăng.
• KT phụ thuộc vào nhiệt độ.


CHUẨN ĐỘ AXIT, BAZƠ
• Để chuẩn độ một acid bằng một base (hay ngược
lại), ta sử dụng tương quan sau:
CHAVHA = CMOHVMOH
(Đònh luật đương lượng)
Điểm acid và base vừa phản ứng đủ với nhau gọi
là điểm tương đương.
Ta xây dựng đường cong chuẩn độ để xác đònh
điểm tương đương.

Chuẩn độ Acid mạnh bằng Base mạnh
• Xem trường hợp thêm NaOH vào HCl.
• Trước khi thêm base, pH < 7.
• Khi thêm base, trước điểm tương đương pH vẫn < 7.
• Tại điểm tương đương, lượng acid bằng lượng base.
Vì vậy pH là của dung dòch muối, tức là pH = 7.

• Để xác đònh điểm tương đương, có thể sử dụng
chất chỉ thò màu có khoảng chuyển màu xung
quanh pH = 7 hoặc dùng máy đo pH.


Đường cong chuẩn độ
base mạnh bằng acid mạnh

Bước nhảy pH


• Bước nhảy pH: Lúc mà ít VNaOH làm pH tăng
nhiều (hoặc ít VHCl làm pH giảm nhiều).
• Chọn chất chỉ thò màu thích hợp sao cho
khoảng đổi màu nằm trong bước nhảy này.
• Ví dụ ở đây, ta có da cam metyl, đỏ metyl,
lam

bromtimol,

phatalein.

đỏ

crezol

và

phenol


Chuẩn độ Acid yếu bằng Base mạnh
• Xét trường hợp chuẩn độ CH3COOH bằng NaOH.
• Trước khi thêm base, pH được tính bởi cân bằng
phân ly acid yếu, pH<7.
• Khi thêm base, có phản ứng sau:
CH3COOH(dd)+ OH-(dd)  CH3COO-(dd) + H2O(l)
pH tương đương được tính cho dung dòch thuỷ phân
của muối tạo bởi acid yếu và base mạnh (pH>7).


Đường cong chuẩn độ acid yếu bằng base mạnh