Sự điện li là gì? Độ điện li là gì? Phân loại chất điện ly mạnh yếu?

73

Hiện tượng chất điện li là gì? Sự điện li là hiện tượng chất dẫn điện khi có dòng điện chạy qua nó. Độ điện li là khả năng của chất để dẫn điện. Chất điện ly được phân loại thành chất điện ly mạnh và chất điện ly yếu. Có nhiều dạng bài tập liên quan đến chất điện ly.

Việc nắm vững kiến thức về chất điện li sẽ giúp các bạn học sinh tự tin và thành thạo trong việc giải các dạng toán và bài tập. Hãy cùng tác giả khám phá khái niệm “Sự điện li” và “Độ điện li”, cùng tìm hiểu về cách phân loại chất điện ly thành mạnh và yếu. Những kiến thức thú vị này sẽ được chia sẻ trong bài viết này để các bạn có thêm những lý thuyết hữu ích.

Khi kết nối các dây dẫn điện với cùng một nguồn, chỉ có bóng đèn trong cốc chứa dung dịch NaCl sáng. Do đó, có thể kết luận rằng dung dịch NaCl có khả năng dẫn điện, trong khi nước cất và dung dịch saccarozơ không có khả năng dẫn điện.

Khi thực hiện các thí nghiệm tương tự, ta thấy: NaCl có dạng rắn và khan; NaOH cũng có dạng rắn và khan; trong khi đó, các dung dịch chứa ancol etylic C2H5OH và glixerol C2H5(OH)3 không dẫn điện.

Ngược lại, các chất lỏng axit, bazơ và muối đều có khả năng dẫn điện.

Nguyên nhân:.

Từ năm 1887, A-rê-ni-ut (S.Arrhenius) đã đưa ra giả định và sau đó đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm rằng:

Các chất lỏng axit, bazơ và muối dẫn điện do chứa các ion có khả năng di chuyển tự do.

Quá trình phân li các chất trong nước thành ion được gọi là điện li. Các chất tan trong nước và phân li thành ion được gọi là chất điện li.

2. Sự điện li là gì?

Chất dẫn điện: là những chất khi hòa tan trong nước tạo thành dung dịch có khả năng dẫn điện.

Sự điện li là quá trình tách các chất trong nước thành ion. Các chất tan trong nước và tạo thành ion được gọi là chất điện li.

Thành phần của chất điện li bao gồm: axit, bazơ và muối.

Phương trình điện li biểu thị sự điện li. Ví dụ:.

NaCl → Na+ + Cl-.

HNO3 → H+ + NO3-

NaOH → Na+ + OH-

3. Độ điện li là gì?

– Để biểu thị mức độ phân li ra ion của các chất điện li, ta dùng khái niệm độ điện li.

Độ điện li α (anpha) của một chất điện li là tỷ số giữa số ion hóa (n) và tổng số phân tử hòa tan (no).

Ta có 0 ≤ α ≤ 1 Hay 0% ≤ α ≤ 100%.

Chất không dẫn điện tức là không bị phân li: α = 0.

Nếu chất điện li có độ mạnh cao, thì quá trình phân li sẽ hoàn toàn: α = 1 hoặc 100%.

Độ phân li không hoàn toàn 0 < α < 1 khi chất điện li yếu.

Ta có thể diễn đạt một cách khác như sau: Khi nhiệt độ và nồng độ mol/lít của chất điện li giữ nguyên, độ điện li α sẽ tăng theo khi chất điện li càng mạnh.

Khi tỷ lệ phân tử tương đương tỷ lệ số mol, α được tính bằng tỷ số phần nồng độ mol của chất tan phân li thành Cp và tổng nồng độ mol của chất tan trong dung dịch Ct:.

Biểu thức:.

Với: n là số phân tử phân li thành ion, nolà số phân tử tan chảy.

C là nồng độ mol chất tan biến đổi thành ion, Co là nồng độ mol chất hòa tan.

Độ điện li α tùy thuộc vào:

Tính chất của chất hòa tan.

Tính chất cơ bản của dung môi.

Nhiệt độ.

Nồng độ chất dẫn điện.

4. Phân loại chất điện ly mạnh yếu:

4.1. Tính thuận nghịch của sự điện li:

Cation và anion di chuyển một cách ngẫu nhiên, có thể va chạm với nhau để tạo thành phân tử. Do đó, ta nói rằng hiện tượng điện li có tính chất đối nghịch và phương trình điện li có thể là phản ứng đối nghịch.

4.2. Chất điện li mạnh- chất điện li yếu:

Chất điện phân mạnh: Là chất khi hòa tan trong nước, các phân tử tan đều giải phân thành ion.

Axit mạnh như axit clohidric, axit nitric, axit sunfuric….

Những bazơ mạnh như NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2 ….

Các chất muối của axit mạnh và bazơ mạnh như natri clorua, kali nitrat, kali clorua, kali sunfat.

Khi chúng được pha loãng, chúng ta có thể nói chúng là những chất điện li mạnh và phương trình điện li của chúng không thuận nghịch. Na2SO4 → 2Na+ + SO42-.

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

Ví dụ:.

Các chất axit nhẹ như axit hữu cơ, axit hydrofluoric, axit cyanhydric, cation amoni…

Bazơ yếu như NH3, các amin R-NH2…

Phương trình điện li của chúng là những phương trình phản ứng đảo ngược.

Cân bằng điện tử.

Các phản ứng đối nghịch như trên tự nhiên là một hệ cân bằng điện ly.

Cân bằng điện li cũng thuộc loại cân bằng động, vì vậy theo nguyên tắc Le Chatelier, cân bằng sẽ dịch chuyển ngược lại để chống lại các yếu tố gây biến đổi trong cân bằng.

Sự phân li được tăng cường khi cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận, và việc dịch chuyển cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ mol/lít của chất tan.

Khi nhiệt độ tăng hay dung dịch loãng, phân li sẽ hoàn toàn, cân bằng chuyển dời theo chiều thuận. Vì vậy, cần so sánh sức mạnh của các chất điện li ở cùng điều kiện nhiệt độ và nồng độ.

Khi có cùng một nhiệt độ và nồng độ mol/ lít, chất điện li mạnh sẽ phân li hoàn toàn, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận và ngược lại, chất điện li yếu thì phân li không hoàn toàn, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch.

5. Các dạng bài tập về chất điện li:

Dạng 1: Bài tập lí thuyết về sự dẫn điện, chất dẫn điện, viết phương trình dẫn điện.

Ví dụ:. Pha loãng dần dần một dung dịch axit sunfuric, người ta thấy độ dẫn điện của dung dịch lúc đầu tăng dần sau đó lại giảm dần. Hãy giải thích hiện tượng.

Hướng dẫn:.

Axit sunfuric phân rã như sau:

H2SO4 → H+ + HSO4- : phân ly hoàn toàn trong dung dịch điện giải.

HSO4- ⇔ H+ + SO42- : K = 10-2.

Khi ban đầu pha loãng dung dịch, nồng độ ion tăng lên và dẫn đến tăng độ điện li. Tuy nhiên, trong dung dịch rất loãng, điện li được coi như hoàn toàn. Nếu tiếp tục pha loãng, nồng độ ion sẽ giảm và dẫn đến giảm độ dẫn điện.

Dạng 2: Phương pháp bảo tồn điện lực trong giải bài tập về sự điện li.

Ví dụ:. Trong 2 lít dung dịch A chứa 0,2 mol Mg²⁺ ; x mol Fe³⁺ ; y mol Cl^– và 0,45 mol SO₄^2-. Cô cạn dung dịch X thu được 79 gam muối khan.

A/ Tính giá trị của x và y là bao nhiêu?

Để thu được A, người ta đã hòa tan 2 muối vào nước. Hãy tính nồng độ mol/lít của mỗi muối trong A.

Hướng dẫn:.

A/ Sử dụng quy tắc bảo toàn điện tích chúng ta có:.

2.0,2 + 3.X = 2.0,45 + y ⇒ 3x – y = 0,5 (1).

Cô cạn dung dịch có 79 gam muối khô.

0,2.24 + 56.X + 35,5.Y + 0,45.96 = 79 ⇒ 56x + 35,5y = 31 (2).

Từ (1),(2) chúng ta có: x = 0,3 và y = 0,4.

B/ Dung dịch A bao gồm 2 chất muối là: Fe2(SO4)3 và MgCl2.

Cô cần phải đọc lại lại đề bài vì không có từ nào cần được thay thế.

Phương pháp tính độ axit của dung dịch.

Ví dụ 1: Hòa tan 4,9 mg H2SO4 vào nước thu được 1 lít dung dịch. Độ axit của dung dịch thu được là:

Hướng dẫn:.

NH2SO4 = 4,9/98 = 0,05 mol ⇒ CM(H2SO4) = 5.10-5/1 = 5.10-5 M.

⇒ [H+] = 10-4 M ⇒ pH = -log(10-4) = 4.

Cho 15 ml dung dịch HNO3 có pH = 2 trung hòa hoàn toàn 10 ml dung dịch Ba(OH)2 có pH = a. Tìm giá trị của a.

Hướng dẫn:.

NHNO3 = 1,5.10-2.10-2 = 1,5.10-4 ⇒ nBa(OH)2 = 7,5.10-5 mol.

⇒ CM(OH-) = 1,5.10-4/10-2 = 1,5.10-2 ⇒ pOH = 1,8 ⇒ pH = 12,2.

Dạng 4: Các loại bài tập về hiện tượng điện.

Ví dụ 1: Tính molality của các ion CH3COOH, CH3COO-, H+ trong dung dịch CH3COOH 0,1M có độ phân ly α = 1,32%.

Hướng dẫn:.

CH3COOH: H+ + CH3COO-.

Ban đầu C0 0 0.

Phản ứng C0 . Alpha C0 . Alpha C0 . Alpha.

Đồng cân bằng C0 .(1- α) C0 . Α C0 . Α.

Vậy [H+ ] = [CH3COO-] = C0 . Α = 0,1. 1,32.10-2 M = 1,32.10-3 M.

[CH3COOH] = 0,1M – 0,00132M =0,09868M.

Ví dụ 2: Một hỗn hợp có chứa các ion: Mg2+, Cl-, Br-.

Nếu cho dung dịch này tác dụng với dung dịch KOH thừa thì thu được 11,6 gam chất không tan.

Nếu tác động với AgNO3, cần sử dụng 200 ml dung dịch AgNO3 có nồng độ 2,5M để thu được 85,1 g chất rắn.

A. Tính [ion] trong dung dịch đầu? Biết thể tích dung dịch đầu là 2 lít.

B. Bấy nhiêu gam chất rắn thu được từ dung dịch ban đầu?

Hướng dẫn:.

Phương trình ion: Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2↓.

0,2 ← 0,2 mol.

Ag+ + Cl- → AgCl↓; Ag+ + Br- → AgBr↓.

Gọi x, y tương ứng là mol của Cl-, Br-.

Từ phương trình (1) và (2), chúng ta có x = 0,2 và y = 0,3.

A. [Mg2+] = 0,2/2 = 0,1 M; [Cl-] = 0,2/2 = 0,1 M; [Br-] = 0,3/0,2 = 0,15 M.

B. M = 0,2.24 + 0,2.35,5 + 0,3.80 = 35,9 gam.

Dạng 5: Dạng bài tập Hoán đổi ion trong dung dịch.

Ví dụ:. Dd X chứa các ion: Fe³⁺, SO₄^2-, NH₄⁺, Cl^–. Chia dd X thành hai phần bằng nhau:

Phần 1: tác dụng với lượng dư dd NaOH, đun nóng thu được 0,672 lít khí (đktc) và 1,07 gam kết tủa.

Phần 2: Khi có lượng dư dd BaCl2, ta thu được 4,66 gam kết tủa. Tổng khối lượng các muối khan thu được sau quá trình cô cạn dd X (chỉ có nước bay hơi).

Hướng dẫn:.

NNH4+ = nNH3 = 0,672/22,4 = 0,03 mol.

NFe3+ = 1,07/107 = 0,01 mol; nSO42- = 4,66/233 = 0,02 mol.

Áp dụng nguyên lý bảo toàn điện tích: 3,01 + 0,03 = 2,02 +x ⇒ x = 0,02.

M = 0,01.56 + 0,03.18 + 0,02.96 + 0,02.35,5 = 3,73 gam.

Lượng muối khô trong dung dịch X là 7,46 gam khi khối lượng nước là 3,73.2.

Dạng 6: Phản ứng phân giải muối.

Giải thích môi trường của các dung dịch chất muối: Fe2(SO4)3; KHSO4; NaHCO3; K2S; Ba(NO3)2; CH3COOK.

Hướng dẫn:.

Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO42-

Fe3+ + H2O ⇔ Fe(OH)2+ + H+.

⇒ Môi trường có tính chất axit.

KHSO4 → K+ + HSO4-.

HSO4- + H2O ⇔ SO42- + H3O+.

⇒ Môi trường có tính chất axit.

Sodium bicarbonate → Sodium ion + Hydrogen carbonate ion.

HCO3- + H2O ⇔ CO32- + H3O+.

HCO3- + H2O ⇔ H2CO3 + OH-.

⇒ Môi trường không tính chất axit hay kiềm.

K2S → 2K+ + S2-.

S2- + H2O ⇔ HS- + OH-.

⇒ Môi trường kiềm.

Ba(NO3)2 → Ba2+ + 2NO3-.

⇒ Môi trường không tính chất axit hay kiềm.

CH3COOK → CH3COO- + K+.

CH3COO- + H2O ⇔ CH3COOH + OH-.

⇒ Môi trường kiềm..