Bài giảng Hóa đại cương - Chương 5: Dung dịch

1CHƯƠNG 5 – DUNG DỊCH
I.KHÁI NIỆM DUNG DỊCH
Hệ phân tán = môi trường phân tán + chất phân tán
dung môi + chất tan
m
dd
= m 
dm
(lượng lớn) + m 
ct
(lượng nhỏ)
2Phân loại :
Dựa vào kích thước của chất phân tán (d):
d > 10
-5
cm : hệ phân tán thô
10
-7
cm < d < 10
-5 
cm : hệ phân tán cao (hệ keo)
d < 10
-7
cm : dung dịch thường
Rắn
Lỏng
Khí
Rắn
Lỏng
Khí
Dựa vào trạng thái tập hợp:
Môi trường PT Chất PT
31.Dung dịch: là hỗn hợp đồng thể của 2 hay nhiều chất
2. Quá trình hòa tan:
Sự chuyển pha: phá vỡ 
mạng tinh thể, khuếch tán
Sự solvat hóa: tương tác 
của chất tan và dung môi
Quy tắc: “Các chất có bản chất giống nhau thì tan 
vào nhau”
Dung môi có cực – chất tan có cực; Dung môi không 
cực – chất tan không cực
Phần nhiều phản ứng hóa học xảy ra trong môi trường 
lỏng xét dung dịch lỏng
Lực tương tác=liên kết hydro;lưỡng cực-lưỡng cực;lưỡng cực-ion
4• Vitamin A tan trong dung mơi khơng cực (chất béo)
• Vitamin C tan trong nước.
5Vitamin nào 
tan trong 
nước và 
vitamin nào 
tan trong 
chất béo?
63.Nồng độ dung dịch
a.Nồng độ% : số g chất tan trong 100g dung dịch
ct
dd
m
C%= 100%
m
b.Nồng độ mol/L : số mol chất tan trong 1 L dung 
dịch
M 
n
C
V
M 
10dC%
C
M
7c.Nồng độ molan: số mol chất tan trong 1000 g dung 
môi
ct
m 
ct dm
m 1000
C
M .m
d.Nồng độ phần mol N
i
i
i 
i
n
N =
n
n
i
: số mol cấu tử thứ i
n
i
: tổng số mol
e.Độ tan S : nồng độ chất tan trong dung dịch bão hòa
Đơn vị :- g chất tan/100g dung môi
-mol/L ; g/mL
8f.Nồng độ đương lượng: số đương lượng chất tan trong 
1 L dung dịch
N 
số đương lượng chất tan
C
V
ct
m
số đương lượng=
Đ
Đ: Đương lượng gam
9Cách tính Đ:
1.Đương lượng của một nguyên tố:
*
M
Đ
n
Al
27
Đ =
3
Hóa trị
KL Nguyên tử
VD: FeO 
Al
56
2
Fe
Đ 
2.Đương lượng của một axit hay bazơ :
M
Đ=
n*
KL Phân tử
Số H
+
, OH
-
đã 
được thay thế
VD: NaOH
HCl
40
Đ=
1
36,5
Đ = 
1
10
3. Đương lượng của muối:
*
M
Đ = 
n .z
KL Phân tử
Số ion (+) hoặc (-)
Điện tích ion
VD: AlCl
3
M
Đ=
1.3
M
Đ=
3.1
4. Đương lượng của chất oxihóa, chất khử
*
M
Đ=
n
KL Phân tử
Số e
-
trao đổi
VD: FeCl
3
+ KI = FeCl
2
+ KCl + I
2
Đ =? Đ =?
3
2
FeCl
I
M
Đ =
1
M
Đ =
2
+3 +2-1 0
11
Bài tập
1. Pha 16 g đường C
6
H
12
O
6
trong 100g nước. Tính nồng độ 
C%, C
M
, nồng độ molan C
m
, nồng độ phần mol. (Cho 
d
nước
=1g/mL)
2. Cho dung dịch đường C
6
H
12
O
6
5%. Tính nồng độ 
molan? Nồng độ phần mol của chất tan?
3. Dung dịch chứa chất tan có nồng độ molan C
m
=1,82. 
Tính nồng độ phần mol của chất tan?
12
II.DUNG DỊCH CHẤT TAN KHÔNG ĐIỆN LY
1.Aùp suất hơi bão hòa
 
bayhơi
ngưngtụ
L H
Dung môi lỏng bay hơi áp suất hơi trên bề mặt
 Quá trình đạt cân bằng : P hơi bão hòa
 P
hơi bão hòa 
= const ở nhiệt độ xác định
P
hbhdung môi 
> P 
hbh dung môi trên dung dịch 
: (P
0
> P
1
)
Định luật Raoult I :
P
1
= P
0
. N
dm
 P = P
0
N
ct
P
0
: áp suất hbh của dung môi
P
1
: áp suất hbh trên dd
N
dm
: Phần mol dung môi
N
ct
: phần mol chất tan
 P = P
0
– P
1
13
2.Nhiệt độ sôi và nhiệt độ đông đặc:
Nhiệt độ đông đặc: là nhiệt độ mà P 
hbh
pha lỏng = 
P 
hbh
pha rắn
Nhiệt độ sôi: là nhiệt độ mà P 
hbh
= P môi trường
T
0
s dung môi < T
0
s dung dịch
T
0
đ
dung môi > T
0
đ
dung dịch
Định luật Raoult II
 t
s
= k
s
Cm
 t
đ
= k
đ
.Cm
k
s 
; k
đ
: hằng số nghiệm sôi, nghiệm đông
C
m
: nồng độ molan
Với t
s
= t
s
dd – t
s
dm
 t
đ
= t
đ
dm – t
đ
dd
14
Dung môi
Nhiệt độ 
đông đặc 
(
o
C)
k
đ
(độ/mol)
Nhiệt 
độ sôi 
(
o
C)
k
s
(độ/mol)
H
2
O 0,00 1,86 100,0 0,52
Aceton - 95,35 2,40 56,2 1,71
Benzen 5,50 5,12 80,1 2,53
CCl
4
- 23,00 1,79 76,5 2,11
Phenol 43,00 29,80 182,0 4,95
Xyclohexan 6,5 20,10 80,7 2,79
15
3.Áp suất thẩm thấu
Màng bán thẩm là màng chỉ cho dung môi đi qua, không 
cho chất tan đi qua
 Hiện tượng thẩm thấu là hiện tượng khuếch tán 1 
chiều qua màng bán thẩm
 Áp suất thẩm thấu đặc trưng cho khả năng thẩm 
thấu của dung dịch = áp suất cần tác dụng để sự thẩm 
thấu không xảy ra
Định luật vant’Hoff = CRT Với C (mol/L)
R: hằng số khí
T: nhiệt độ K
 (atm) ; R =0,082 l.atm/mol.độ
16
nước
màng bán thẩm
dung dịch
 đường
dung dịch
 đường
nước
nước
áp suất thẩm thấu
17
1. Hoà tan 0,45 g gluco C
6
H
12
O
6
trong 100 g H
2
O. Tính
áp suất thẩm thấu, nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc và
áp suất hơi bão hoà của dung dịch thu được ở 25
0
C,
biết ở nhiệt độ này áp suất hơi nước bão hòa của
dung môi bằng 23,7 mmHg, khối lượng riêng của
dung dịch bằng 1 g/ ml.
Bài tập
2. Dung dịch chứa 8 g chất tan trong 100g ete đietyl
sôi ở nhiệt độ 36,86
o
C. Biết ete đietyl nguyên chất sôi
ở 35,60
o
C , và k
s
=2,02 xác định khối lượng phân tử
chất tan.
18
3. Tính nhiệt độ sôi, nhiệt độ kết tinh của dung dịch
đường saccaro ( C
12
H
22
O
11
) 5% trong nuớc. Tính áp
suất hơi trên bề mặt dung dịch đường này ở 65
o
C, biết
áp suất hơi nước bão hoà ở nhiệt độ này bằng 187,5
mmHg.
4. Khi hoà tan 3,24 g lưu huỳnh vào 40 g benzen nhiệt
độ sôi của dung dịch tăng 0,81
o
. Một phân tử lưu
huỳnh gồm mấy nguyên tử ?
5.Dung dịch chứa 5 g chất không bay hơi trong 100 g 
nước có áp suất hơi ở 25
o
C bằng 23,412 mmHg. Tính 
khối lượng phân tử của chất đó, biết áp suất hơi nước ở 
25
o
C bằng 23,756 mmHg.
19
III.DUNG DỊCH ĐIỆN LY
Dung dịch điện ly = chất tan điện ly + dung môi
(axit, bazơ, muối) (nước)
Trong dung dịch, các chất điện ly phân ly thành các ion 
dương và ion âm:
 dd chất điện ly yếu: chỉ phân ly một phần
 dd chất điện ly mạnh: phân ly hoàn toàn 
HCl H+ + Cl- CH
3
COOH CH
3
COO
-
+ H
+
NaOH Na+ + OH- NH
4
OH NH
4
+
+ OH
-
NaCl Na+ + Cl- K
2
SO
4
 2K+ + SO
4
2-
20
Đối với dung dịch điện ly có các hệ số đặc trưng:
1.Độ điện ly n,C: số phân tử , nồng độ bị điện ly
n
0
, C
0
: số phân tử , nồng độ ban đầu
0 1
0
n
=
n
0
C
=
C
AB A+ + B-
Ban đầu C
0
0 0
Điện ly C C C
Cân bằng C
0
–C C C
Phân loại:
 > 0,3 : điện ly mạnh
0,03 < < 0,3 : điện ly TB
 <0,03 : điện ly yếu
21
2.Hằng số điện ly K
Quá trình điện ly của chất điện ly yếu A
m
B
n
A B mA + nB
n m
m n
  
Hằng số cân bằng của qt điện ly K : hằng số điện 
ly
 
A B
K=
A B
m n
n m
m n
[ ] : nồng độ các chất 
ở điều kiện cân bằng
Khi , K  chất điện ly mạnh
Khi , K  chất điện ly yếu
Lưu ý: Đối với các axit HA (bazơ )yếu, hằng số điện 
ly được gọi là hằng số axit ( hằng số bazơ)
22
Quan hệ giữa và K
AB  A+ + B-
Ban đầu C
0
0 0
Điệnly C
0
 C
0
 C
0
Cân bằng C
0 
(1- ) C
0
 C
0
Khi <<1 xem 1- = 1 K = C0 
2
)1()1(
.
][
]].[[
2
0
0
00
C
C
CC
AB
BA
K
Ví dụ: HNO
2
có K
a
= 4,6.10
-4
CH
3
COOH có K
a
= 1,76.10
-5
HCOOH có K
a
=1,77.10
-4
NH
4
OH có K
b
=1,76.10
-5
23
3.Hệ số đẳng trương Vant’Hoff i:
Đối với dd điện ly tổng số tiểu phân trong dung dịch sẽ tăng lên 
không tuân theo định luật Raoult, Vant’Hoff của dd không điện ly
 Để sử dụng các định luật này phải thêm hệ số i : 
gọi là hệ số đẳng trương (hệ số Vant’Hoff)
Dung dịch không điện ly Dung dịch điện ly
 P = P
0
N
2
 P’ = i.P
0
N
2
 t = k.C
m
 t’ = i.k.C
m
 = CRT ’ = i.CRT
i =1 : dung dịch không điện ly. 
i > 1 : dung dịch điện ly
24
m : số ion trong phân tử chất điện ly
HCl m = 2 
H
2
SO
4
 m=3
1 < i m
i: hệ số Vant’Hoff : được xác định bằng 
phương pháp nghiệm sôi, nghiệm đông (đo 
 t’ i)
i-1
m-1
Quan hệ giữa và i
25
1. Dung dịch chứa 0,85 g ZnCl
2
trong 125g H
2
O đông đặc ở –
0,23
o
C. Xác định độ điện li biểu kiến của ZnCl
2
.
Bài tập
2. Tính áp suất thẩm thấu ở 17
o
C của 1 lít dung dịch chứa
7,1 g Na
2
SO
4
. Cho biết độ điện li biểu kiến của muối
Na
2
SO
4
trong dung dịch trên bằng 69%
3. Nhiệt độ sôi của dung dịch BaCl
2
có nồng độ 3,2% là
100,208
o
C. Tính độ điện li biểu kiến của muối BaCl
2
trong dung dịch.
4. Áp suất hơi của dung dịch chứa 16,98 g NaNO
3
trong 200
g nước là 17,02 mmHg ở 20
o
C. Tính độ điện li biểu kiến
của muối NaNO
3
, biết áp suất hơi bão hoà của nước ở
nhiệt độ này là 17,54 mmHg.
26
4. Sự điện ly của nước – chỉ số hidrô
Sự điện ly của nước
2
H O H OH
  
 2
16 0
H O
2
H OH
K = 1,8.10 (22 C)
H O
 K
H2O
. [H
2
O] = [H
+
].[OH
-
] = 10
-14
Tích số ion của nước K
n
= [H
+
][OH
-
] = 10
-14
Chỉ số pH
pH = -lg[H
+
]
pOH = -lg[OH
-
]
pH + pOH = 14
pH =7 : mt trung tính
pH >7 : mt bazơ
pH<7 : mt axit
27
Cách tính pH 
Axit mạnh : =1 [H+] từ C
axit 
 pH
Axit yếu : <1
HA  H+ + A-
Ban đầu C
a
0 0
Điện ly C
a
 C
a
 C
a
Cân bằng C
a 
(1- ) C
a
 C
a
K
a
= 2.C
a 
; [H
+
] = C
a
; pH = -lg[H
+
]
1
( lg lg )
2
1
( lg )
2
a a
a a
pH K C
pH pK C
28
Ba zơ mạnh: =1 [OH-] pOH pH =14-pOH
Ba zơ yếu: 
K
b
= 2.C
b
; [OH
-
] = C
b
; pOH = -lg[OH
-
]; pH = 14 -pOH
MOH  M+ + OH-
Ban đầu C
b
0 0
Điệnly C
b
 C
b
 C
b
Cân bằng C
b 
(1- ) C
b
 C
b
1 1
( lg lg ) ( lg )
2 2
1
14 ( lg )
2
b b b b
b b
pOH K C pK C
pH pK C
29
1.Tính pH của những dung dịch sau :
a. 0,01 mol HCl trong 50 ml dung dịch.
b. 6 g CH
3
COOH trong 1 lít dung dịch, biết K
a
= 1,8.10
 5
.
c. 8 NaOH trong 500 ml dung dịch.
d. 0,02 mol NH
3
trong 0,1 lít dung dịch, biết K
b
= 1,79. 10
 5
.
Bài tập 
2. Tính độ điện li , nồng độ ion H+ và pH của dung dịch HCOOH 0,3
M , biết hằng số điện li của axit là 2,1.10
 4
.
Giả sử thể tích của dung dịch không thay đổi (thể tích dung môi = thể
tích dung dịch), tính nhiệt độ sôi của dd HCOOH 0,3M biết khối lượng
riêng của nước là 1g/ml
3.Độ điện li của axit axetic trong dung dịch CH
3
COOH 0,1 M bằng
1,32%. Ở nồng độ nào của dung dịch độ điện li của nó bằng 90% ?
4.Tính pH của dung dịch thu được khi trộn 25 ml dung dịch HCl 0,4
M với 10 ml dung dịch NaOH 0,5 M và 15 ml H
2
O.
5.Tính nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc, áp suất thẩm thấu của 
các dd ở câu 1. Xem V
dd
= V
dm
và nước có d =1g/ml
30
Sự thủy phân của muối
Là phản ứng giữa muối và H
2
O làm thay đổi pH
Các muối bị thủy phân :
Muối của axit yếu – ba zơ mạnh: CH
3
COONa
CH
3
COO
-
+ H
2
O  CH
3
COOH + OH
-
Muối của bazơ yếu – axit mạnh: NH
4
Cl
NH
4
+
+ H
2
O  NH
4
OH + H
+
1 1 1
14 ( lg ) 7 lg
2 2 2
b a
pH pK C pK C muối muối
1 1
( lg ) 7 ( lg )
2 2
a b
pH pK C pK C muối muối
31
Muối của bazơ yếu – axit yếu NH
4
CN
NH
4
+
+ H
2
O  NH
4
OH + H
+
CN
-
+ H
2
O  HCN + OH-
1
7 ( )
2
a b
pH pK pK 
32
Dung dịch đệm
Là dung dịch có pH xác định hầu như không thay đổi khi 
pha loãng, thêm 1 ít axit hay ba zơ
Đệm axit (pH<7) : gồm axit yếu và muối của nó
C
pH = pK lg
C
a
a
 muối
VD: CH
3
COOH/CH
3
COONa
Đệm bazơ (pH>7) : gồm bazơ yếu và muối của 
nó
C
pH = 14 - (pK lg )
C
b
b
 muối
pK = -lgK
VD: NH
4
OH/NH
4
Cl
33
Các nội dung tự đọc SGK:
a. Dung dịch chất điện ly mạnh:
Thực tế dung dịch chất điện ly mạnh cũng không 
phân ly hoàn toàn
 Dùng hoạt độ a thay cho C (mol/L) 
a = C.f (f: hệ số hoạt độ f<1)
Khi nồng độ dd rất loãng a = C
b.Chất chỉ thị màu: (đọc SGK)
c. Lý thuyết axit – ba zơ 
d.Phản ứng trung hòa: phản ứng giữa axit – ba zơ
34
Chuẩn độ axit – bazơ:
Là xác định nồng độ của axit (ba zơ) chưa biết nồng 
độ bằng cách cho tác dụng với ba zơ (axit) đã biết 
nồng độ
C
1
V
1
= V
2
C
2
C
1
, C
2
: là nồng độ 
đương lượng (N)
Chuẩn độ axit bazo
Axit V
1 
xác định, 
C
1
chưa biết
Bazơ C
2
biết
Tìm V
2
Buret
Erlen
35
IV.DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY KHÓ TAN
Một số muối, axit, ba zơ tan ít trong nước chất 
điện ly ít tan
A B mA + nB
n m
m n dd dd
  r
Trong dd chất điện ly ít tan cũng tồn tại cân bằng:
 Chất điện ly ít tan được đặc trưng bằng đại 
lượng Tích số tan (T)
Là hằng số ở của mỗi chất ở nhiệt độ xác định
Là tích số nồng độ ion với số mũ (hệ số) tương 
ứng trong dung dịch bão hòa
T = [A
n+
]
m
.[B
m-
]
n
36
Ví dụ: biểu thức T ở 250C
AgCl(r)  Ag+
dd
+ Cl
-
dd 
T = [Ag
+
][Cl
-
] T =1,6.10
-10
Fe(OH)
2
 Fe2+ +2OH- T= [Fe2+].[OH-]2 T=1,6.10-14
BaSO
4
↔ Ba2++SO4
2- T =[Ba2+].[SO4
2-] T =1,1.10-10
Ag2CO3↔2Ag
+ + CO3
2- T =[Ag+]2. [CO3
2-] T=6,2.10-12
Quan hệ giữa độ tan S và T
A B mA + nB
n m
m n dd dd
  r
S (mol/l) m S n S
 T = [An+]m[Bm-]n = (mS)m. (nS)n = mm.nn. Sm+n
Ví dụ: Ag2CO3↔2Ag
+ + CO3
2- T =[Ag+]2. [CO3
2-] =4S2.S
S 2S S
37
Bài tập
1.Viết biểu thức tính tích số tan và quan hệ giữa S (mol/l) và T của 
các chất sau: CaC
2
O
4
; CaSO
4
; Ni(OH)
2
; Ag
3
PO
4
2. Ở nhiệt độ thường tích số tan của BaSO
4
là 1,1.10
 10
. Tính độ
tan của BaSO
4
theo mol/ lit và gam/ lit.
3.. Biết tích số tan của CaC
2
O
4
là 2ø.10
 9
. Tính độ tan của CaC
2
O
4
trong nước. Độ tan của CaC
2
O
4
trong dung dịch (NH
4
)
2
C
2
O
4
0,1M
là bao nhiêu? Xem muối (NH
4
)
2
C
2
O
4
điện li hoàn toàn
4. Tính độ tan của PbCl
2
theo mol/ lit và gam/ lit ở 25
o
C, biết rằng
tích số tan của PbCl
2
ở nhiệt độ này bằng 1,6.10
 5
(Pb = 207 , Cl =
35,5).
5. Tích số tan của Ag
2
C
2
O
4
bằng 2.10
 12
. Tính độ tan của Ag
2
C
2
O
4
trong nước. Độ tan của Ag
2
C
2
O
4
sẽ thay đổi thế nào trong dung
dịch AgNO
3
0,1 M , biết AgNO
3
điện li hoàn toàn.
38
Điều kiện kết tủa và hòa tan kết tủa
Để xét điều kiện  hoặc hòa tan tủa A
m
B
n
trong dd:
Tích nồng độ ion T
x
> T : có kết tủa (dd quá bão hòa)
Tích nồng độ ion T
x
= T : dd bão hòa)
Tích nồng độ ion < T : không có kết tủa (kết tủa bị hòa 
tan)
-Tính nồng độ các ion A
n+
và B
m-
trong dung dịch xét
-Tính tích nồng độ ion (theo biểu thức tích số tan)
T
x
= [A
n+
]
m
x
.[B
m-
]
n
x
-So sánh T
x
vơi T:
39
1. Biết tích số tan của CaSO
4
bằng 1,3.10
 4
, hỏi khi trộn 1 lít dung
dịch CaCl
2
0,02M với 1 lít dung dịch Na
2
SO
4
0,02M có kết tủa
CaSO
4
tạo thành hay không?
Bài tập
2. Tính xem ở pH bằng bao nhiêu thì kết tủa Fe(OH)
3
sẽ bắt đầu xuất
hiện khi thêm dung dịch NaOH vào dung dịch FeCl
3
0,1M biết tích số
tan của Fe(OH)
3
bằng 3,8.10
 38
. Cho FeCl
3
điện li hoàn toàn.
3.Ở pH bằng bao nhiêu thì kết tủa Zn(OH)
2
sẽ xuất hiện khi thêm ion
OH
–
vào dung dịch muối Zn
2+
nồng độ 0,1 M. Biết tích số tan của
Zn(OH)
2
bằng 7,1.10
–18
.
4. Xác định pH của dung dịch Ni(OH)
2
bão hoà, biết tích số tan của
Ni(OH)
2
ở 22
o
C bằng 1,3.10
–16
.
5.Có kết tủa Mg(OH)
2
(T=1,2.10
-11
) tạo thành hay không khi: Trộn
100 ml dung dịch Mg(NO
3
)
2
1,5.10
–3
M với 50 ml dung dịch NaOH
3.10
–5
M.
6.Cho tích số tan của Ag
3
PO
4
bằng 1,8.10
–18
. Hỏi khi trộn lẫn 1 thể
tích dung dịch Na
3
PO
4
0,005 M với 4 thể tích dung dịch AgNO
3
0,005
M có kết tủa Ag
3
PO
4
tạo thành hay không?