1. Sự điện li là gì?
Sự điện li là quá trình phân li của các chất trong nước (hoặc khi nóng chảy). Sản phẩm
của quá trình điện li của các phân tử chất điện li khi tan trong nước là các cation (ion
dương) và anion (ion âm) được tách ra từ phân tử đó. Các ion này là nguyên nhân sinh
ra khả năng dẫn điện của các dung dịch này.
Những chất tan trong nước (hoặc nóng chảy) phân li ra ion được gọi là những chất điện
li. Hay trong một khái niệm hẹp hơn, người ta thường nói, các dung dịch dẫn được điện
là chất điện li. Chất điện li chỉ có thể là các hợp chất hóa học, không thể là các nguyên
tố. Ví dụ, axit, bazơ và muối là các chất điện li.
* Tính chất của chất điện li: là những chất tan được trong nước
Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazo và muối bị phân li (một phần
hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện gọi là ion; ion có
thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.
Sự phân li của một số hợp chất:
- Axit → gốc axit (ion âm) + H+ .
- Bazo → OH– (ion âm) + ion dương (kim loại).
- Muối → gốc axit (ion âm) + ion dương (kim loại).
- Một số bazo không chứa ion kim loại nhưng cũng bị phân li thành ion trong dung dịch.
Anion hay cation là phần mang điện dương của phân tử.
2. Phân loại chất điện li
Chất điện li được chia thành 2 loại là chất điện li mạnh và chất điện li yếu:
2.1. Chất điện li mạnh
Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hoà tan đều phân li ra ion.
Chất điện li mạnh gồm các hợp chất sau:
- Các axit mạnh như: HCl, HNO3, H2SO4, HBr, HI, HClO4, HClO3 …
- Các bazơ tan như: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 …
- Hầu hết các muối như NaCl, CuSO4, KNO3 ...
Phương trình điện li của chất điện li mạnh sử dụng mũi tên 1 chiều (→). Ví dụ: H2SO4 → 2H+ + SO4 (2-) KOH → K+ + OH- Na2SO4 → 2Na+ + SO4 (2-)
2.2. Chất điện li yếu
Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một số phân tử hoà tan phân li thành
ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.
Các chất điện li yếu gồm các hợp chất sau:
- Các axit trung bình và yếu như: H2S, H2CO3, H3PO4, HCOOH…
- Các bazơ không tan như: Mg(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3…
Phương trình điện li của chất điện li yếu sử dụng 2 mũi tên ngược chiều ( ⇌ ). VÍ dụ: H2S ⇌ H+ + HS-
Sự điện li của chất điện li yếu được đánh giá bằng đại lượng độ điện li α:
α = số phân tử phân li/tổng số phân tử hoà tan
>> Xem thêm: Chất nào sau đây là chất điện li yếu? Giải thích tại sao?
3. Một số bài tập vận dụng về sự điện li
Bài tập 1: (Bài 1 trang 7 Sách giáo khoa Hóa học lớp 11) Các dung dịch axit như HCl,
bazơ như NaOH và muối như NaCl dẫn điện được, còn các dung dịch như ancol etylic,
saccarozơ, glixerol không dẫn điện được là do nguyên nhân gì? Hướng dẫn giải:
Trong dung dịch: Các axit, các bazơ, các muối phân li ra các ion dương và ion âm
chuyển động tự do nên dung dịch của chúng có khả năng dẫn điện. Thí dụ: HCl → H+ + Cl- NaOH → Na+ + OH- NaCl → Na+ + Cl-
Còn các dung dịch như ancol etylic, đường saccarazơ, glixerol không dẫn điện vì trong
dung dịch chúng không phân li ra các ion dương và ion âm.
Bài tập 2: (Bài 3 trang 7 Sách giáo khoa Hóa học lớp 11) Viết phương trình điện li của những chất sau:
a) Các chất điện li mạnh: Ba(NO3)2 0,10M; HNO3 0,020M; KOH 0,010M. Tính nồng độ
mol của từng ion trong dung dịch.
b) Các chất điện li yếu HClO; HNO2. Hướng dẫn giải:
a) Các chất điện li mạnh:
Ba(NO3)2 → Ba 2+ + 2 NO3 − 0,10 0,10 0,20 ( M )
→ [Ba2+] = 0,1M; [NO3 −] = 0,2M HNO3 → H + + NO3 − 0,020 0,020 0,020 M
→ [H+] = [ NO3 − ] = 0,02M KOH → K + + OH − 0,010 0,010 0,010 M → [K+] = [OH-] = 0,010M
b) Các chất điện li yếu: HClO ⇌ H+ + ClO- HNO2 ⇌ H+ + NO2 −
Bài tập 3: (Bài 4 trang 7 Hóa học lớp 11) Chọn câu trả lời đúng trong các câu sau đây:
Dung dịch chất điện li dẫn được điện là do:
A. Sự dịch chuyển của các electron.
B. Sự dịch chuyển của các cation.
C. Sự dịch chuyển của các phân tử hoà tan.
D. Sự dịch chuyển của cả cation và anion. Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án D. Do khi hoà tan (trong nước) các phân tử chất điện li phân li ra thành các cation và anion.
Bài tập 4: (Bài 5 trang 7 hóa học lớp 11) Chất nào sau đây không dẫn điện được?
A. KCl rắn, khan. B. CaCl2 nóng chảy. C. NaOH nóng chảy. D. HBr hoà tan trong nước. Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án A. Do KCl rắn, khan tồn tại dưới dạng mạng tinh thể ion, rất bền vững.
Không phân li ra được ion dương và ion âm (di chuyển tự do) nên không có khả năng dẫn điện.
Bài tập 5: Trộn 200 ml dung dịch chứa 12 gam MgSO4 với 300 ml dung dịch chứa 34,2
gam Al2(SO4)3 thu được dung dịch X. Nồng độ ion SO4 (2-) trong X là:
A. 0,2M. B. 0,8M. C. 0,6M. D. 0,4M. Hướng dẫn giải: Đáp án: B Giải thích: n MgSO4 = 0,1 mol n Al2(SO4)3 = 0,1 mol
⇒ ∑ n SO2(2-) = n MgSO4 + 3 nAl2(SO4)3 = 0,4 mol
⇒ [SO4(2-)] = 0,4 / (0,2 + 0,3) = 0,8 M
Bài tập 6: Một dung dịch chứa các ion: Cu2+ (0,02 mol), K+ (0,10 mol), (0,05 mol) và (x mol). Giá trị của x là:
A. 0,050. B. 0,070. C. 0,030. D. 0,045. Hướng dẫn giải: Đáp án: D
Giải thích: Áp dụng bảo toàn số mol điện tích ta có:
2n Cu(2+) + n K+ = n NO3- + 2 nSO4(2-)
=> 2.0,02 + 0,1 = 0,05 + 2x => x = 0,045 mol
Bài tập 7: Chất nào sau đây là chất điện li mạnh?
A. NaCl B. CH3COOH C. H2O D. HF Hướng dẫn giải: Chọn đáp án A. NaCl
Các chất còn lại là chất điện li yếu do khi điện li, chỉ có một số phân tử hoà tan phân li
thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.
Bài tập 8: Chất nào dưới đây thuộc loại chất điện li?
A. Glucozơ. B. Ancol etylic. C. KCl D. axeton.
Hướng dẫn giải: Chọn đáp án C. KCl do KCl là muối tan -> chất điện li.
Bài tập 9: D y chất nào dưới đây chỉ gồm những chất tan và điện li mạnh?
A. HNO3, Cu(NO3)2, Ca3(PO4)2, H3PO4
B. H2SO4, NaCl, KNO3, Ba(NO3)2 C. CaCl2, CuSO4, CaSO4, HNO3 D. KCl, H2SO4, H2O, CaCl2 Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án B. H2SO4, NaCl, KNO3, Ba(NO3)2 Giải thích:
A loại vì Ca3(PO4)2 là chất không tan trong nước và H3PO4 là chất điện li yếu.
C loại vì CaSO4 ít tan trong nước.
D loại vì H2O là chất điện li yếu.
Bài tập 10: Trong số các chất sau: HNO2, CH3COOH, KMnO4, C6H6, HCOOH,
HCOOCH3, C6H12O6, C2H5OH, SO2, Cl2, NaClO, CH4, NaOH, NH3, H2S. Số chất
thuộc loại chất điện li là: A. 8 B. 7 C. 9 D. 10 Hướng dẫn giải: Chọn đáp án B. 7 chất
Giải thích: Các chất điện li gồm: HNO2, CH3COOH, HCOOH, KMnO4, NaClO, NaOH, H2S.
Bài tập 11: Chất nào sau đây là chất điện li mạnh:
A. HCl. B. CH3COOH. C. Al(OH)3. D. C6H12O6. Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án A. HCl do HCl là một axit mạnh, tan trong nước nên là chất điện li mạnh.