Bài giảng môn học Hóa đại cương: Chương 15 - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

CHƯƠNG 15
PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION
VÀ CÂN BẰNG
THỦY PHÂN – TRUNG HÒA

CuuDuongThanCong.com

/>

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.

CuuDuongThanCong.com

/>

„ 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

KCN
Na

2

2

HNO
S

CuuDuongThanCong.com

2 HCl

Na

3

2

SO

4

HCN
H 2S

PbSO

2 NaNO

4

KNO

3

2 NaCl

/>
3


„ 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.
CuuDuongThanCong.com

/>

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.
CuuDuongThanCong.com

/>

„ 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.
CuuDuongThanCong.com

/>

„Gọi Kcb là hằng số cân bằng của cân bằng sau:

M+ + H2O  MOH + H+
K

C MOH C
cb

C

M

C

C MOH C

H

C

H 2O

M

C

H

H 2O

C
C

OH

OH

Vì [H2O] là const, do đó

K

C
cb

H 2O

C MOH C

H

C

C

M

C

OH

KT

OH

KT gọi là hằng số thuỷ phân.
CuuDuongThanCong.com

/>

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

b

C

OH

C

K
H

C

MOH

K

CuuDuongThanCong.com

C

M

C
T

C

MOH
M

C

K
OH

n

n

OH

K

n

K

b

/>

„ Gọi Cm là nồng độ muối và h là độ thủy
phân. Ta có:
C

C
K

C

MOH

C

M

C
C

m
m

C

H

C

m

h .C
C

m
m

h

m

C

h

m

h

h
h
m

1

2

h

− Khi độ thủy phân nhỏ, 1- h 1. Lúc này:
KT

CuuDuongThanCong.com

Cmh

2

h

K

t

Cm

K

n

K bC m
/>

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

K

h

n

K bC m

[H

]

CmK
K

n

b

Từ đó:
pH

lg[ H

]

1
2

CuuDuongThanCong.com

pK

n

pK

b

lg C m

/>

„ 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 + OHC AC

KT

C

h

CuuDuongThanCong.com

OH

A

K

K

n

K

a

n

K aC

m

/>

„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:

pH

1
2

CuuDuongThanCong.com

pK

n

pK

a

lg C

m

/>

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.
CuuDuongThanCong.com

/>

„ Tổng quát:
M+ + A- + H2O  MOH + HA
C HA C MOH

KT

C

M

C

A

Nhân tử số và mẫu số cho

K

C MA C MOH
T

C

M

CuuDuongThanCong.com

C

A

K
C

H

K

C

n

C

OH

C

H

C

n

C

HA

C

C

H

A

C

M

/>
OH

MOH

C

OH

K

n


K

K
T

n

K aK

b

Vôùi CMOH = CHA = hCm

CM+ = CA- = Cm-hCm
KT

Cm, ta coù

C MA C MOH
C

M

C

hC

m

hC
2

m

h

2

Cm

A

Do ñoù:
h

K

n

K aK

CuuDuongThanCong.com

b

/>

„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+ + AC
K

a

A

C

C

H

HA

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.
CuuDuongThanCong.com

/>

„Töø ñoù:
C

K aC
H

C

HA

K a hC

m

hK

Cm

A

a

K

K
a

K aK

„Cuoái cuøng:
pH

1
2

CuuDuongThanCong.com

pK

n

pK

a

pK

n

b

/>
b


VỚI SỰ THỦY PHÂN NHIỀU BẬC

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

Do

K

a1

CuuDuongThanCong.com

K
T1

K

K

n

,

K

K
T2

K

a2

a2

KT

1

n
a1

KT

2

/>

„ 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.

CuuDuongThanCong.com

/>

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.
CuuDuongThanCong.com

/>

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.
CuuDuongThanCong.com

/>

Đường cong chuẩn độ
base mạnh bằng acid mạnh

Bước nhảy pH

CuuDuongThanCong.com

/>

„ 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, đỏ crezol và phenol
phatalein.
CuuDuongThanCong.com

/>

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).
CuuDuongThanCong.com

/>

Đường cong chuẩn độ acid yếu bằng base mạnh

CuuDuongThanCong.com

/>