LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, giáo dục là chìa khóa dẫn tới thành công của một quốc gia. Giáo dục là một quá trình rèn luyện nhằm nâng cao năng lực của người học, bởi vậy tự học đóng vai trò rất quan trọng. Quá trình tự học giúp hệ thống hóa, chính xác hóa kiến thức, rèn luyện kỹ năng, giúp cho người học có một nền tảng vững chắc không những nội dung kiến thức, kỹ năng mà quan trọng hơn là phương pháp tự học, làm cơ sở cho việc học tập, nghiên cứu ở trình độ cao hơn hay vận dụng vào đời sống thực tiễn. Trong quá trình tự học ở môn Hóa học việc sử dụng hệ thống bài tập hóa học phong phú, đa dạng về nội dung và hình thức là rất cần thiết. Để có thêm một tài liệu tham khảo phục vụ đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tăng cường tự học, chúng tôi biên soạn cuốn sách "Hướng dẫn tự học hóa học 11 ". Sách gồm 9 chương, tương ứng với từng chương trong sách giáo khoa hóa học 11. Trong mỗi chương có phần ôn tập các kiến thức cơ bản của chương, phân dạng bài tập và phương pháp giải. Các bài tập bao gồm cả hình thức trắc nghiệm tự luận và trắc nghiệm khách quan, có một số câu trích trong các đề thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng gần đây với các hướng dẫn dễ hiểu. Sau mỗi chương có giới thiệu một số đề tự kiểm tra có phần đáp án và hướng dẫn giải một số câu hỏi, do đó sẽ thuận tiện cho các em học sinh yêu thích hóa học có thể tự đọc, tự học thông qua cuốn sách này. Sách do tập thể các Thầy, cô ở khoa Hóa học - trường Đại học sư phạm Hà nội biên soạn, trong đó PGS.TS Trần Trung Ninh là chủ biên và biên soạn các chương 4, 5 và 7, cô Phạm Thị Kim Ngân biên soạn chương 6, 8, 9, cô Bùi Hương Giang biên soạn chương 1, 2, 3. Xin trân trọng giới thiệu với các thầy cô giáo và các em học sinh cuốn sách "Hướng dẫn tự học hóa học 11". Các tác giả đã có nhiều cố gắng, nhưng chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các ý kiến đóng góp quý báu của các bạn đọc để sách có thể hoàn chỉnh hơn trong lần tái bản sau, nếu có. Các tác giả CHƯƠNG 1. SỰ ĐIỆN LI §1. SỰ ĐIỆN LI. PHÂN LOẠI CÁC CHẤT ĐIỆN LI A. Tóm tắt lí thuyết I. SỰ ĐIỆN LI 1. Định nghĩa: - Sự điện li: là quá trình phân li các chất trong nước ra ion. - Chất điện li: là những chất tan trong nước phân li ra ion. Do đó dung dịch chất điện li dẫn điện được. Ví dụ: NaCl là chất điện li; còn đường saccarozơ không phải là chất điện li mặc dù nó tan được trong nước nhưng không phân li ra các ion. 2. Độ điện li (α αα α) và chất điện li mạnh, yếu - Độ điện li α (anpha) của chất điện li là tỉ số phân tử phân li ra ion (n) và tổng số phân tử hoà tan (n 0 ). α = o n n ; 0 < α ≤ 1, nếu tính theo phần trăm thì 0% < α ≤ 100% Thí dụ, trong dung dịch CH 3 COOH 0,043M, cứ 100 phân tử CH 3 COOH hoà tan thì chỉ có 2 phân tử phân li ra ion, độ điện li là: α = 100 2 = 0,02 hay 2%. - N ế u α = 0, quá trình đ i ệ n li không x ả y ra, đ ó là ch ấ t không đ i ệ n li. - N ế u α = 1, đ ó là ch ấ t đ i ệ n li m ạ nh, khi tan trong n ướ c các phân t ử hoà tan đề u phân li ra ion. Ví d ụ : + Các axit m ạ nh nh ư HCl, HNO 3 , HBr, H 2 SO 4, HClO 4 , . + Các baz ơ m ạ nh nh ư NaOH, KOH, Ba(OH) 2 , Ca(OH) 2 . + Mu ố i tan: NaCl, KNO 3 , Na 2 SO 4 , BaCl 2 , AgNO 3 , ZnCl 2 , K 3 PO 4 . - N ế u 0 < α < 1, đ ó là các ch ấ t đ i ệ n li y ế u, khi tan trong n ướ c, ch ỉ có m ộ t ph ầ n s ố phân t ử hoà tan phân li ra ion, ph ầ n còn l ạ i v ẫ n t ồ n t ạ i d ướ i d ạ ng phân t ử trong dung d ị ch. Ví d ụ : + Các axit y ế u nh ư CH 3 COOH, H 2 S, H 2 CO 3 , H 2 SO 3 , HClO . + Các baz ơ y ế u nh ư Mg(OH) 2 , Cu(OH) 2 … Thí d ụ : CH 3 COOH  CH 3 COO - + H + H ằ ng s ố cân b ằ ng đ i ệ n li đượ c kí hi ệ u K điện li * Khi pha loãng dung d ị ch, độ đ i ệ n li c ủ a các ch ấ t đ i ệ n li đề u t ă ng. B. Các dạng bài tập và phương pháp giải Dạng 1:Tính nồng độ các ion trong dung dịch chất điện li Ph ươ ng pháp gi ả i + Vi ế t ph ươ ng trình đ i ệ n li c ủ a các ch ấ t. + C ă n c ứ vào d ữ ki ệ n và yêu c ầ u c ủ a đầ u bài, bi ể u di ễ n s ố mol các ch ấ t trong ph ươ ng trình theo t ừ ng th ờ i đ i ể m (ban đầ u, ph ả n ứ ng,cân b ằ ng) ho ặ c áp d ụ ng C=Co. α . Ví dụ 1. Tr ộ n 100 ml dung d ị ch NaCl 0,10M v ớ i 100ml dung d ị ch Na 2 SO 4 0,10M. Xác đị nh n ồ ng độ các ion có m ặ t trong dung d ị ch. L ờ i gi ả i NaCl, Na 2 SO 4 là nh ữ ng ch ấ t đ i ệ n li m ạ nh nên ta có NaCl → Na + + Cl - (1); Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2- (2) 0,01 0,01 0,01 ; 0,01 0,02 0,01 [Na + ] = 1,01,0 02,001,0 + + = 0,15M; [Cl - ] = 0,05M; [SO 4 2- ]= 0,05M Ví dụ 2 . Tính n ồ ng độ mol c ủ a các ion CH 3 COOH, CH 3 COO - , H + t ạ i cân b ằ ng trong dung d ị ch CH 3 COOH 0,1M có α = 1,32%. Bài gi ả i CH 3 COOH  H + + CH 3 COO - (1) Ban đầ u: C o 0 0 Ph ả n ứ ng: C o . α C o . α C o . α Cân b ằ ng: C o (1- α ) C o . α C o . α V ậ y: [H + ]= [CH 3 COO - ] = α .C o = 0,1. 1,32.10 -2 M = 1,32.10 -3 M [CH 3 COOH] = 0,1M – 0,00132M = 0,09868M Dạng 2: Tính độ điện li α αα α của dung dịch chất Ph ươ ng pháp gi ả i + Vi ế t ph ươ ng trình đ i ệ n li c ủ a các ch ấ t. + Bi ể u di ễ n s ố mol các ch ấ t trong ph ươ ng trình theo t ừ ng th ờ i đ i ể m (ban đầ u, ph ả n ứ ng,cân b ằ ng) tùy theo yêu c ầ u và d ữ ki ệ n bài toán. + Xác đị nh n ồ ng độ ch ấ t (s ố phân t ử ) ban đầ u, n ồ ng độ ch ấ t (s ố phân t ử ) ở tr ạ ng thái cân b ằ ng, suy ra n ồ ng độ ch ấ t (s ố phân t ử ) đ ã ph ả n ứ ng (phân li). + Độ đ i ệ n li α = o n n = o N N = o C C Ví dụ 1 . Trong 1 lít dung d ị ch CH 3 COOH 0,02M có ch ứ a 1,2407.10 22 phân t ử ch ư a phân li và ion. Tính độ đ i ệ n li α c ủ a CH 3 COOH t ạ i n ồ ng độ trên, bi ế t N 0 =6,022.10 23 . Bài gi ả i 3 OOHCH C n = 0,02 mol → S ố phân t ử ban đầ u là: n 0 = 1. 0,02.6,022.10 23 = 1,2044.10 22 phân t ử CH 3 COOH  H + + CH 3 COO - (1) Ban đầ u n 0 Ph ả n ứ ng n n n Cân b ằ ng (n 0 -n) n n Ở tr ạ ng thái cân b ằ ng có t ổ ng s ố phân t ử ch ư a phân li và các ion là: (n 0 – n) + n + n = 1,2047.10 22 Suy ra: n = 1,2047.10 22 – 1,2044.10 22 = 0,0363. 10 22 (phân t ử ). V ậ y α = 22 22 0 0,0363.10 0,029 1,2047.10 n n = = hay α = 2,9% Ví dụ 2. Tính độ đ i ệ n li c ủ a axit HCOOH 0,007M trong dung d ị ch có [H + ]=0,001M Bài gi ả i HCOOH + H 2 O  H - + H 3 O + Ban đầ u: 0,007 0 Ph ả n ứ ng: 0,007. α 0,007. α Cân b ằ ng: 0,007(1- α ) 0,007. α Theo ph ươ ng trình ta có: [H + ] = 0,007. α (M) → 0,007. α = 0,001 α = 0 0,001 0,1428 0,007 C C = = hay α = 14,28%. Ví dụ 3. a) Tính độ đ i ệ n li c ủ a dung d ị ch NH 3 0,010M. b) Độ đ i ệ n li thay đổ i ra sao khi - Pha loãng dung d ị ch ra 50 l ầ n. - Khi có m ặ t NaOH 0,0010M. Bi ế t: NH 3 + H 2 O  NH 4 + + OH - ; K b = ][ ]].[[ 3 4 NH OHNH −+ =10 -3,36 Bài gi ả i a) Tính độ đ i ệ n li c ủ a dung d ị ch NH 3 0,010M: NH 3 + H 2 O  NH 4 + + OH - K b = 10 -3,36 Ban đầ u: C o C o ph ả n ứ ng: C o α C o α C o α C o α cân b ằ ng: C 0 (1- α) C o α C o α 2 3,36 0 10 1 C α α − = − → α = 18,8% b) * Pha loãng dung d ị ch ra 50 l ầ n: 3 NH C = 10 -2 : 50 = 2.10 -4 M =C o 4 2 3,36 2.10 10 1 α α − − = − → α = 74,5% Độ đ i ệ n li t ă ng vì n ồ ng độ càng nh ỏ m ậ t độ ion càng ít thì kh ả n ă ng t ươ ng tác gi ữ a các ion t ạ o ch ấ t đ i ệ n li càng gi ả m, độ đ i ệ n li càng l ớ n. * Khi có m ặ t NaOH 0,0010M: NaOH → Na + + OH - NH 3 + H 2 O  NH 4 + + OH - K b = 10 -3,36 (1) Ban đầ u: C o C o 0 1. 10 -3 ph ả n ứ ng: C o α ’ C o α ’ C o α ’ (C o α ’ +10 -3 ) cân b ằ ng: C 0 (1- α ’) C o α ’ (C o α ’ +10 -3 ) Vì C o = 0,01M → 3 3,36 0 0 0 ( ' 10 ). ' 10 (1 '). C C C α α α − − + = − → α ’ = 14,9% <18,8% Nh ậ n xét: α gi ả m vì OH - c ủ a NaOH làm chuy ể n d ị ch cân b ằ ng (1) sang trái. Dạng 3: Tính pH của dung dịch khi biết độ điện li α αα α và hằng số K a , K b Ph ươ ng pháp gi ả i + Vi ế t ph ươ ng trình đ i ệ n li c ủ a các ch ấ t. + Bi ể u di ễ n s ố mol các ch ấ t trong ph ươ ng trình theo t ừ ng th ờ i đ i ể m (ban đầ u, ph ả n ứ ng, cân b ằ ng) tùy theo yêu c ầ u và d ữ ki ệ n bài toán. + V ớ i các ch ấ t đ i ệ n li y ế u là axit HA: HA  H + + A - . H ằ ng s ố đ i ệ n li: + - [H ].[A ] [HA] a K = + V ớ i các ch ấ t đ i ệ n li y ế u là baz ơ BOH: BOH  B + + OH - . H ằ ng s ố đ i ệ n li: + - [B ].[OH ] [BOH] b K = + [H + ].[OH - ] = 10 -14 + Tính pH c ủ a dung d ị ch axit: Xác đị nh n ồ ng độ mol/l c ủ a ion H + trong dung d ị ch ở tr ạ ng thái cân b ằ ng → pH=-lg([H + ]) +Tính pH c ủ a dung d ị ch baz ơ : Xác đị nh n ồ ng độ mol/l c ủ a ion OH - trong dung d ị ch ở tr ạ ng thái cân b ằ ng → [H + ] → pH, ho ặ c pH = 14-pOH= 14+lg([OH - ]). Ví dụ 1. Cho cân b ằ ng trong dung d ị ch:CH 3 COOH + H 2 O  CH 3 COO - + H 3 O + Tính pH c ủ a dung d ị ch CH 3 COOH 0,1M (K a = 1,75.10 -5 ). Bài gi ả i CH 3 COOH + H 2 O  CH 3 COO - + H 3 O + Ban đầ u 0,1 0 0 Ph ả n ứ ng x x x Cân b ằ ng 0,1 - x x x K a = ][ ]][[ 3 33 COOHCH COOCHOH −+ = )1,0( 2 x x − = 1,75.10 -5 Gi ả s ử x << 0,1; ta có x 2 = 1,75.10 -6 → x = 1,32.10 -3 (tho ả mãn đ i ề u gi ả s ử ) V ậ y [H + ] = 1,32.10 -3 → pH = 2,9. Ví dụ 2 . a. Tính pH c ủ a dung d ị ch Ba(OH) 2 0,025 M có α = 0,8 b. Tính pH c ủ a dung d ị ch CH 3 COOH 0,01 M có α = 4,25% Bài gi ả i a. Ba(OH) 2 → Ba 2+ + 2OH - Ban đầ u: 0,025 0 0 Ph ả n ứ ng: 0,025. α 0,025. α 2.0,025. α Còn l ạ i: 0,025(1- α ) 0,025. α 2.0,025. α Theo ph ươ ng trình: [OH - ] = 2.0,025. α = 2.0,025. 0,8 = 0,04 M Do tích s ố ion c ủ a n ướ c: [H + ].[OH - ] = 10 -14 nên [H + ] = 14 14 10 25.10 0,04 − − = V ậ y pH = -lg(25.10 -14 ) = 12,60. b. CH 3 COOH + H 2 O  CH 3 COO - + H 3 O + Ban đầ u: 0,01 0 0 Ph ả n ứ ng: 0,01. α 0,01. α 0,01. α Cân b ằ ng: 0,01(1- α ) 0,01. α 0,01. α [H 3 O + ]= [H + ] = 0,01. α = 0,01.0,0425= 4,25.10 -4 V ậ y pH = -lg(4,25.10 -4 ) = 3,372. C. Bài tập ôn luyện Bài 1 . a. Tính n ồ ng độ mol/l c ủ a ion Ca 2+ , OH - trong dung d ị ch Ca(OH) 2 0,025 M có α = 0,8. b. Tính n ồ ng độ mol/l c ủ a ion CH 3 COO - , H + trong dung d ị ch CH 3 COOH 0,01 M có α = 4,25%. Bài 2 . Tính n ồ ng độ mol/l c ủ a các ion trong dung d ị ch CH 3 COONa 1,087mol/l, bi ế t h ằ ng s ố phân li baz ơ c ủ a CH 3 COO - là K b = 5,75.10 -10 . Bài 3 . Tính n ồ ng độ mol/l c ủ a các ion trong dung d ị ch HNO 2 0,100 mol/l. Bi ế t h ằ ng s ố phân li c ủ a axit HNO 2 là K a = 4,0.10 -10 . Bài 4 . Tính th ể tích dung d ị ch KOH 14% ( d= 1,128 g/ml) có ch ứ a s ố mol OH - b ằ ng s ố mol OH - có trong 0,2 lít dung d ị ch NaOH 5M. Bài 5. Tính n ồ ng độ mol c ủ a ion H + trong dung d ị ch NH 4 Cl 0,1 M. Bi ế t h ằ ng s ố phân li baz ơ K b (NH 3 ) = 1,8.10 -5 . Bài 6. Tính độ đ i ệ n ly α và pH c ủ a dung d ị ch HCOOH 1M và dung d ị ch HCOOH 10 –2 M. Bi ế t h ằ ng s ố Ka c ủ a HCOOH là 1,7. 10 – 4 . So sánh α c ủ a HCOOH ở 2 dung d ị ch . Gi ả i thích. Bài 7. a. Metytamin trong n ướ c có x ả y ra ph ả n ứ ng: CH 3 NH 2 + H 2 O  CH 3 NH 3 + + OH - H ằ ng s ố baz ơ K b = 4.10 -4 . Hãy tính độ đ i ệ n li c ủ a metylamin, bi ế t r ằ ng dung d ị ch có pH = 12. Tích s ố ion c ủ a n ướ c là 10 -14 . b. Độ đ i ệ n li thay đổ i ra sao ( đị nh tính) n ế u thêm vào 1 lít metylamin 0,10M: + 0,010 mol HCl. + 0.010 mol NaOH. Bài 8 . M ộ t axit CH 3 COOH 0,1M có K a =1,58.10 -5 . tính độ phân li c ủ a axit và PH c ủ a dung d ị ch ch ứ a axit CH 3 COOH 0,1M. Bài 9 . Giá tr ị PH c ủ a m ộ t axit đơ n là 2,536. sau khi pha loãng g ấ p đ ôi thì PH c ủ a dung d ị ch là 2,692. a. Tính h ằ ng s ố phân li c ủ a axit. b. Tính n ồ ng độ mol/l c ủ a axit ban đầ u. Đáp số và hướng dẫn giải Bài 1 . a. Ba(OH) 2 → Ba 2+ + 2OH - Ban đầ u: 0,025 0 0 Ph ả n ứ ng: 0,025. α 0,025. α 2.0,025. α Còn l ạ i: 0,025(1- α ) 0,025. α 2.0,025. α Theo ph ươ ng trình: [OH - ] = 2.0,025. α = 2.0,025. 0,8 = 0,04 M [Ba 2+ ] = 0,025. α = 0,025. 0,8 = 0,02 M b. [H 3 O + ]= [H + ] = 0,01. α = 0,01.0,0425= 4,25.10 -4 M [CH 3 COO - ] = [H 3 O + ]=4,25.10 -4 M. Bài 2 . CH 3 COONa → CH 3 COO - + Na + 1,087M 1,087M 1,087M CH 3 COO - + H 2 O  CH 3 COOH + OH - Ban đầ u: 1,087 M 0 0 Ph ả n ứ ng: 1,087. α 1,087. α 1,087. α Cân b ằ ng: 1,087.(1- α ) 1,087. α 1,087. α Ta có: - 3 3 2 [OH ].[ ] (1,087. ).(1,087. ) [ ].[ ] 1,087(1- ) b CH COOH k CH COO H O α α α − = = = 5,75.10 -10 . Gi ả s ử α 1 nên b ỏ qua (1- α ). Suy ra: 1,087. α 2 = 5,75.10 -10 → α = 2,3.10 -5 th ỏ a mãn đ i ề u gi ả s ử . V ậ y [ Na + ] = 1,087M ; [OH - ] = 2,5. 10 -5 M. ; [CH 3 COO - ]=1,086975 M. Bài 3 . T ươ ng t ự bài 2. Đ áp s ố : α = 6,3245.10 -5 ; [H + ] = [NO 2 - ]= 6,3245.10 -6 M. Bài 4 . n OH - = 0,2.5 = 0,1 mol. V = dd .100 56.0,1.100 35,461 d . (%) 1,128.14 ct m m d C = = = ml Bài 5 . NH 4 Cl → NH 4 + + Cl - 0,1 0,1 0,1 NH 4 + + H 2 O  NH 3 + H 3 O + Ban đầ u 0,1 0 0 Cân b ằ ng 0,1 - x x x K a = ][ ]][[ 4 33 + + NH NHOH = )1,0( 2 x x − ;K a (NH 4 + ) . K b (NH 3 ) = 10 -14 → K a (NH 4 + ) = 10 -14 .1,8.10 -5 = 5,6.10 -10 . Gi ả s ử x << 0,1; ta có x 2 = 5,6.10 -11 ⇒ x = 0,75.10 -5 (tho ả mãn đ i ề u gi ả s ử ). V ậ y [H + ] = 0,75.10 -5 Bài 6. HCOOH + H 2 O  HCOO - + H 3 O + Ban đầ u: 1M 0 0 Ph ả n ứ ng: α α α Cân b ằ ng: (1- α ) α α Ta có: + 2 3 2 [H ].[ ] [ ].[ ] (1- ) b O HCOO k HCOOH H O α α − = = = 1,7. 10 – 4 Gi ả s ử α 1  nên b ỏ qua (1- α ). Suy ra: α 2 = 1,7. 10 – 4 → α = 0,013. th ỏ a mãn . Hay α = 1,3%. V ậ y [H 3 O + ] = 0,013M → pH = 1,8848. + Khi [HCOOH] 0 = 0,01M. HCOOH + H 2 O  HCOO - + H 3 O + Ban đầ u: 0,01M 0 0 Ph ả n ứ ng: 0,01 α ’ 0,01 α ’ 0,01 α ’ Cân b ằ ng: 0,01(1- α ’) 0,01 α ’ 0,01 α ’ Ta có: + 2 3 2 [H ].[ ] 0,01. ' [ ].[ ] (1- ') b O HCOO k HCOOH H O α α − = = = 1,7. 10 – 4 → α ’= 0,1222 Hay α ’= 12,22% Nh ậ n xét: N ồ ng độ ban đầ u gi ả m thì độ đ i ệ n li α t ă ng. Bài 7. a. CH 3 NH 2 + H 2 O  CH 3 NH 3 + + OH - Ban đầ u: C o (M) 0 0 Ph ả n ứ ng: α . C o C o α C o α Cân b ằ ng: C o (1- α ) C o α C o α Ta có: pH = 12 → [H + ] = 10 -12 → [OH - ] = 10 -2 M → C o α = 0,01 2 0 . (1- ) b C k α α = = 4.10 -4 → α = 0,03846 b. + Thêm 0,01 mol HCl: HCl ph ả n ứ ng v ớ i OH - làm cân b ằ ng d ị ch chuy ể n theo chi ề u thu ậ n nên độ đ i ệ n li t ă ng lên. + Thêm 0,010 mol NaOH: NaOH phân li ra ion OH - làm t ă ng n ồ ng độ ion OH - , do đ ó cân b ằ ng d ị ch chuy ể n theo chi ề u ngh ị ch(sang bên trái), làm độ đ i ệ n li gi ả m xu ố ng. Bài 8 . α = 0,01257 hay α = = 1,257% ; pH = 2,901 Bài 9 . a. H ằ ng s ố phân li c ủ a axit. K a = 1,83.10 -4 b. N ồ ng độ mol/l c ủ a axit ban đầ u là 0,049M. . sách "Hướng dẫn tự học hóa học 11 ". Sách gồm 9 chương, tương ứng với từng chương trong sách giáo khoa hóa học 11. Trong mỗi chương có phần ôn tập. ng độ 0,1 M, α = 1% có pH là: A. 11 B. 3 C. 5 D. 7. Đ ÁP ÁN VÀ H ƯỚ NG D Ẫ N 1.B 2.D 3.D 4.A 5.A 6.C 7.C 8.D 9.C 10.D 11. C 12.C 13.D 14.C 15.A 16.C 17.C